• 한국지구과학회지
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• 제40권4호
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• pp.392-405
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• 2019

Biogeochemical processes play an important role in ocean environments and can affect the entire Earth's climate system. Using an ocean-biogeochemistry model (NEMO-TOPAZ), we investigated the effects of changes in albedo and wind stress caused by phytoplankton in the equatorial Pacific. The simulated ocean temperature showed a slight decrease when the solar reflectance of the regions where phytoplankton were present increased. Phytoplankton also decreased the El $Ni{\tilde{n}}o$-Southern Oscillation (ENSO) amplitude by decreasing the influence of trade winds due to their biological enhancement of upper-ocean turbulent viscosity. Consequently, the cold sea surface temperature bias in the equatorial Pacific and overestimation of the ENSO amplitude were slightly reduced in our model simulations. Further sensitivity tests suggested the necessity of improving the phytoplankton-related equation and optimal coefficients. Our results highlight the effects of altered albedo and wind stress due to phytoplankton on the climate system.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2004년도 학술대회지
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• pp.35-45
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• 2004

This paper reviewed effects of global climatic changes on wetland biogeochemistry, Wetlands play key roles in global as well as local material cycle, which includes carbon sequestration, $CH_4$ emission and DOC leaching, Increased air temperature, elevated $CO_2$ levels and changed precipitation patterns are believed to affect those processes substantially by modifying oxygen supply, carbon sources, and decomposition rates. For example, elevated $CO_2$ may increase $CH_4$ emission as well as DOC leaching from wetlands. In addition, interactions of multiple effects warrant further investigation.

• 한국환경보건학회지
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• 제33권3호
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• pp.180-183
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• 2007

Over the last century the mercury (Hg) concentration in the environment has been increased by human activities with inputs from sources such as atmospheric deposition, urban runoff, and industrial effluents. Mercury can be transformed to methylmercury (MeHg) in anaerobic conditions by sulfate reducing bacteria (SRB) and sediments are the principal location for MeHg production in aquatic environments. Interest in bioaccumulation of Hg and MeHg into lower trophic levels of benthic and pelagic organisms stems from public health concerns as these organisms provide essential links for higher trophic levels of food chains such as fish and larger invertebrates. Fish consumption is the major exposure route of MeHg to humans. Recently, it was reported that blood samples in Korea showed much higher Hg levels (5-8 times) than those in USA and Germany. Although this brings much attention to Hg research in Korea, there are very few studies on Hg biogeochemical cycling and bioaccumulation in aquatic environments. Given the importance of Hg methylation and MeHg transfer through food chains in aquatic environments, it is imperative that studies should be done in much detail looking at the fate, transport, and bioaccumulation of Hg and MeHg in the environment. Moreover, there should be long-term monitoring plans in Korea to evaluate the environmental and health effects of Hg and MeHg.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제2권3호
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• pp.247-254
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• 2015

Changes in land-use type can affect soil and water properties in stream ecosystems. This study examined the effects of different land-use types on biogeochemical properties and microbial activities of a stream. We collected water and sediment samples in a stream at three different sites surrounded by varying land-use types; a forest, a radish field and a rice paddy. Nitrogen contents, such as nitrate, nitrite and total nitrogen in the stream water body, showed significant differences among the sampling sites. The highest nitrogen values were recorded at the site surrounded by cropland, as fertilizer runoff impacted the stream. Soil organic matter content in the sediment showed significant differences among sites, with the highest content exhibited at the forest mouth site. These differences might be due to the organic matter in surrounding terrestrial ecosystems. Microbial activities determined by extracellular enzyme activities showed similar values throughout all sites in the water body; however, the activities in the sediments exhibited the highest values near the forest site and mirrored the soil organic matter content values. From these results, we conclude that different land-use types are important factors affecting water and sediment properties in stream ecosystems.

• 자원환경지질
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• 제51권2호
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• pp.77-85
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• 2018

원전 시설 주변 및 심지층 폐기물 처분장 인근 환경은 우라늄으로 오염될 가능성이 높으며, 오염된 우라늄은 지하수를 따라 먼 곳까지 이동 및 확산될 수 있다. 이러한 오염 우라늄의 이동 및 확산을 효과적으로 제어하기 위해서는 지하 환경에서 우라늄의 생지화학적 거동을 이해할 필요가 있다. 일반적으로 토양 및 지질 매체 내에 다양한 종류의 미생물이 생존하고 있으며, 이들의 활동은 핵종들의 산화 환원 반응 및 그에 따른 용해도 변화와 밀접히 연관되어 있다. 우리는 유기물 대신 수소 가스를 전자공여체로 사용하여 고체 매질에 대한 용존 우라늄의 수착 및 침전 거동을 살펴보았다. 화강암을 고체 매질로 사용한 회분식 실험에서는 수소의 영향이 관찰되지 않았으나, 벤토나이트를 사용한 조건에서는 수소의 영향으로 5~8% 우라늄 농도 감소가 관찰되었다. 이러한 결과는 벤토나이트 토착미생물이 수소를 전자공여체로 활용하여 우라늄 거동(감소)에 영향을 준 것으로 보인다. 또한, 폐기물 처분환경의 고열 및 고방사선 조건에서도 벤토나이트 토착미생물은 강한 내성을 보였으며, 이는 향후 자연산 벤토나이트가 처분장 완충재로 사용될 경우 핵종-생지화학 반응이 주요 기작 중의 하나가 될 것으로 예상된다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제11권2호
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• pp.95-102
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• 2013

고준위방사성폐기물 처분장의 완충재로 고려되고 있는 자연산 벤토나이트에 대해서 기존의 물리 화학적 및 광물학적 성질 외에 생물학적 특성을 살펴보았다. 국내산 '경주벤토나이트'를 대상으로 만든 현탁액을 영양배지 세럼병에서 일주일 이상 숙성시키며 시간에 따른 벤토나이트의 변화를 관찰하였다. 영양배지에서 활성화된 벤토나이트는 고체 시료뿐만 아니라 용액도 함께 변하였다. 용존황산염 수용액으로부터 검은색의 미립자 황화물이 생성되기 시작하였으며, 시료를 채취하여 배양한 결과 4 종류의 황산염환원박테리아(SRB)가 자체 생존하고 있음이 확인되었다. 이러한 결과는 벤토나이트 분말시료 내에 황산염환원(혹은 금속환원)박테리아가 고착 및 서식하고 있음을 말해주는 것으로, 이는 지하의 환원환경 조건하에서 완충재 내외부에 장기적으로 생지화학적 영향이 발현될 가능성이 있음을 의미한다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제14권6호
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• pp.53-64
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• 2009

습지는 다양한 생지화학적 반응기작을 통하여 폐수로부터 유입되는 유기오염물질을 완화/정화하는 지역으로 알려져있다. 본 연구에서는 습지에서 다양한 물질의 성상과 거동을 모의하기 위하여 수학적 모형을 개발하였다. 개발한 모형은 1차원 수직 포화 모형으로 이류, 수리학적 분산, 미생물에 의한 생분해, 산화/환원반응, 식생과 조수 등 외부환경의 영향을 고려하였다. 조수의 영향은 퇴적물 내 공극수의 흐름에 주기적인 변화를 일으키고, 계절에 따라 식생은 증발산과 뿌리로부터의 산소공급을 통해 흐름과 근권 내 산화/환원 환경에 영향을 미친다. 개발된 모형을 적용하여 습지퇴적물 내에 존재하는 관심물질의 공간적 및 시간적 분포 모의를 위한 가상의 수치실험을 수행하였다. 또한 대표적인 중금속 오염물질의 하나인 크롬의 습지퇴적물 내 성상과 거동을 모의하였다. 모의 결과는 식생 뿌리와 조수가 습지퇴적물 내 전자수용체, 환원물질, 중금속의 분포에 지대한 영향을 미칠 수 있음을 보여주었다.

• Journal of the korean society of oceanography
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• 제39권1호
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• pp.107-118
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• 2004

A series of mesocosm experiments has been conducted to investigate the effects of sediment on the qualities of superficial water over the tidal flats. The experiments involved two different kinds of sediments (Silt and Fine Sand) to mimic the natural habitats. Other environmental conditions in the mesocosm were kept as natural as possible. The mesocosm coincided with the annual patterns of the natural water qualities and was identical with the composition of benthic organisms of three reference sites of natural tidal flats. DIP has been leached out from sediment from June to October, but not for ammonium and DIN. The mesocosm was successfully able to simulate the environmental situations of natural tidal flat and will be a useful tool to assess the environmental impacts by human activities.

• 생태와환경
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• 제36권4호통권105호
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• pp.434-446
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• 2003

습지에서 중금속이나 방사성 물질의 성상과 이동은 전자수용체와 유기탄소를 이용하는 미생물의 대사작용의 결과로 나타나는 지질화학적 작용과 밀접한 관계를 가지고 있으며, 이러한 지질화학적반응의 공간적인 분포는 주변 환경의 특성에 의해 영향을 받게 된다. 습지에서의 이러한 현상을 수학적으로 모의하기 위하여 식물의 존재 여부에 따른 퇴적물 내에서의 중금속 거동에 대한 일반적인 수학적 모형을 개발하였다. 본 모형에서 고려되는 주요 기작은 습지에서의 침적과 식물 뿌리의 존재가 퇴적물 내 지질화학적 반응과 이송 기작 및 혼합과정에 미치는 영향 등이며, 정상상태에 관한 수식들이 퇴적물 환경의 모의에 적용되었다. 수치모의 실험의 결과에 따르면, 열거된 물리학적기작들이 미생물의 유기 탄소원 분해작용의 결과로 나타나는 일련의 전자수용체, 그에 따른 반응물, 모형에서 고려된 중금속 물질인 비소 등 퇴적물내 화학 물질들의 수직적 분포에 중요한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 본 모형에서는 특정한 생물학적 변환 과정이 열역학적으로 호의적인 영역에서만 발생하는 것으로 고려되었음에도, 비생물학적 작용과 혼합 기작에 의하여 각각의전자수용체 분포의 수직적 중첩이나 역전 등 현장에서 실제 관측되는 현상 들을 잘 모사할 수 있었다.

• 한국물환경학회지
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• 제30권5호
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• pp.491-502
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• 2014

As meteorology is the driving force for lake thermodynamics and mixing processes, the effects of climate change on the physical limnology and associated ecosystem are emerging issues. The potential impacts of climate change on the physical features of a reservoir include the heat budget and thermodynamic balance across the air-water interface, formation and stability of the thermal stratification, and the timing of turn over. In addition, the changed physical processes may result in alteration of materials and energy flow because the biogeochemical processes of a stratified waterbody is strongly associated with the thermal stability. In this study, a novel modeling framework that consists of an artificial neural network (ANN), a watershed model (SWAT), a reservoir operation model(HEC-ResSim) and a hydrodynamic and water quality model (CE-QUAL-W2) is developed for projecting the effects of climate change on the reservoir water temperature and thermal stability. The results showed that increasing air temperature will cause higher epilimnion temperatures, earlier and more persistent thermal stratification, and increased thermal stability in the future. The Schmidt stability index used to evaluate the stratification strength showed tendency to increase, implying that the climate change may have considerable impacts on the water quality and ecosystem through changing the vertical mixing characteristics of the reservoir.