• 한국물환경학회지
• /
• 제38권6호
• /
• pp.292-305
• /
• 2022

The Yeongsan River, one of the four largest rivers in South Korea, has been facing difficulties with water quality management with respect to algal bloom. The algal bloom menace has become bigger, especially after the construction of two weirs in the mainstream of the Yeongsan River. Therefore, the prediction and factor analysis of Chlorophyll-a (Chl-a) concentration is needed for effective water quality management. In this study, Chl-a prediction model was developed, and the performance evaluated using machine and deep learning methods, such as Deep Neural Network (DNN), Random Forest (RF), and eXtreme Gradient Boosting (XGBoost). Moreover, the correlation analysis and the feature importance results were compared to identify the major factors affecting the concentration of Chl-a. All models showed high prediction performance with an R² value of 0.9 or higher. In particular, XGBoost showed the highest prediction accuracy of 0.95 in the test data.The results of feature importance suggested that Ammonia (NH₃-N) and Phosphate (PO₄-P) were common major factors for the three models to manage Chl-a concentration. From the results, it was confirmed that three machine learning methods, DNN, RF, and XGBoost are powerful methods for predicting water quality parameters. Also, the comparison between feature importance and correlation analysis would present a more accurate assessment of the important major factors.

• 한국양식학회지
• /
• 제21권2호
• /
• pp.76-81
• /
• 2008

본 연구는 입이 작은 어류들의 초기 먹이생물로 이용 가능성이 있는 초소형 rotifer Synchaeta kitina의 대량배양을 위한 이들의 최적 먹이생물 및 공급량을 규명하는데 그 목적이 있다. 초소형 rotifer S. kitina를 대상으로 각기 다른 종류의 먹이를 6개(TET, ISO, CHL, TET+ISO, TET+CHL 및 ISO+CHL)의 실험구로 나누어 이들의 최고밀도, 포란률, 성장률, 발달단계, 산란수 및 수명 등을 조사하였다. 먹이종류에 따른 밀집배양에서 최고밀도, 포란률 및 성장률은 T. suecica를 단독 또는 혼합 공급한 실험구가 그렇지 않은 실험구에 비해 높은 것으로 나타났다. 또한 개체배양 실험에서도 생식 전 단계, 순 생식 단계, 산란수 및 수명이 T. suecica를 공급한 실험구에서 더 높은 것으로 조사되었다. 먹이 공급량에 따른 개체 및 밀집배양 실험에서는 rotifer 개체 당 T. suecica를 10,000세포로 공급하는 것이 최고밀도, 포란률, 성장률, 산란수 및 수명에 효율적인 것으로 나타났다. 따라서 초소형 rotifer S. kitina의 대량배양을 위한 최적의 먹이생물은 T. suecica이며, 그에 따른 공급량은 개체 당 10,000 세포가 적합할 것으로 판단된다.

• 한국해양학회지:바다
• /
• 제20권2호
• /
• pp.71-77
• /
• 2015

High-Performance Liquid Chromatography (HPLC) 분석방법은 식물플랑크톤의 생물량 및 일차생산력을 추정하기 위한 지시자로서 chlorophyll a 농도를 측정하고 carotenoids의 종류를 파악해 종조성을 확인하기 위해 널리 이용되고 있다. 그러나 대량시료의 분석에 요구되는 시료 전처리 과정 중 여과지 분쇄는 상당한 시간과 숙련이 요구된다. 본 연구에서는 엽록소 및 carotenoids의 정량분석에 대한 여과지 분쇄의 영향을 파악하고자 동해 남서부 해역의 시료를 이용해 여과지 분쇄 전후의 광합성 색소 농도를 비교 평가했다. HPLC 분석에서 여과지 분쇄 생략 시 Chl a의 경우 평균 45% 과소평가되었다. 또한 pico, nano 크기 식물플랑크톤의 지표색소인 Zeaxanthin, 19'-butanoyloxyfucoxanthin, 19'-hexanoyloxyfucoxanthin는 최대 77~85% 과소평가되었다. 크기가 작은 식물플랑크톤의 경우 여과지 분쇄가 생략될 경우 불완전한 추출로 지표색소의 농도가 실제보다 저평가될 가능성이 크다는 것을 확인하였다. 따라서 HPLC 분석에서 여과지 분쇄 생략 시 Chl a 뿐 아니라 carotenoids 또한 과소평가 되므로 모든 경우에서 여과지 분쇄 과정이 반드시 필요하다고 판단된다.

• 환경생물
• /
• 제28권3호
• /
• pp.125-132
• /
• 2010

하계 진해만 16개의 정점에서 해양생태계의 오염 정도를 평가하기 위해서 플랑크톤 건강 지수를 살펴보았다. 해양생태계 건강지수 산출은 부유성 플랑크톤 생물 엔테로박테리아 Escherichia coli, HB, ANF, HNF, HABs 그리고 섬모충류 등과 더불어 무기와 유기 오염원인 DOC, COD, 그리고 Chl.a 등을 각각 조사하였다. 그 중 플랑크톤 지수 산출은 오염압력의 반응에 민감한 Chl.a, HABs, HB, E. coli 등 4개의 지표를 시범적 선정하였다. 또한 점수산정기준은 과거자료를 바탕으로 통계학적 기법으로 해석하였으며, 그들 건강지수 등급도 4개로 나누었다. 그 결과 진해만 해역은 전반적으로 "좋음"의 B등급을 받았다. 본 연구에서 산출한 플랑크톤 건강지수는 진해만의 해양생태계 건강성 평가를 하기 위한 좋은 방법 중 하나로 고려하여도 될 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
• /
• pp.400-400
• /
• 2023

급격한 기후변화로 인해 일사량, 지표면 온도 및 이산화탄소 농도가 꾸준히 상승함에 따라 수문 순환의 불균형을 초래함과 하천 및 호소 내 수질 또한 악화되고 있는 추세이다. 특히, 국내의 경우, 기후변화 및 인위적 요인에 의해 하천 및 호소에서의 수위 감소 및 수온 증가로 인해 부영양화가 증가되고 있고, 이로 인한 유해 녹조의 발생빈도를 높이는 결과를 초래한다. 현재 국내에서는 유인 수질 관측 및 자동 수질관측 시스템을 통해 주요 수질인자를 모니터링 하고 있으나 시·공간적인 변동성을 파악하는데 제한점이 있다. 이러한 한계점을 극복하기 위해 국·내외에서 광학위성을 이용한 수질인자 추정 알고리즘 개발과 관련된 연구들이 진행되고 있다. 이에 따라, 본 연구에서는 NASA에서 제공하는 Landsat-8 위성과 ESA에서 제공하는 Sentinel-2자료가 동화된 Harmonized Landsat Sentinel-2 위성자료를 활용한 클로로필-a (Chl-a)를 추정하고자 한다. 이를 위해, 본 연구에서는 1) 단순 회귀 분석, 2) Akaike information criteria (AIC) 기반 최적화 회귀 분석 및 3) Random forest (RF)를 활용하였다. 또한, HLS 위성 자료의 적용성을 평가하기 위해 미국 오하이오 주에 위치하고 있는 130여개의 중규모 및 대규모 호소에서 2000년부터 2021년까지 수집된 클로로필-a 관측치를 활용하였다. 두 가지 수질 추정 모형에 대한 정확도 검증에 앞서 오하이오 주 내에서의 클로로필-a의 시계열적 변동성에 대하여 분석하였다. 전반적으로, 2000년부터 2016년까지는 Chl-a가 꾸준히 증가하는 경향성을 나타내었으나, 그 이후로는 감소하는 추세를 나타내었다. 이를 기반으로, 각 방법론을 통해서 나온 Chl-a 추정치에 대해서 통계적 검증을 수행하였다. 결과, 단순 회귀 분석을 통해 추청된 Chl-a값의 결정계수는 0.34였지만, AIC 기반 모델과 RF모형을 사용한 결과 결정계수가 각각 0.82와 0.92로 향상된 것을 확인할 수 있었다. 이와 더불어, spatial 및 temporal window와 더불어 호소의 크기에 따른 정확도 분석 또한 수행하였다. 그 결과, temporal window 가 정확도에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 호소의 크기가 작을수록 정확도가 낮아지는 것을 확인 할 수 있었다. 본 연구의 결과를 토대로 추후 국내 호소에 대해 상기 모형들의 적용성 평가를 수행하여 효율적인 수질 모니터링 시스템 구축으로 이어질 수 있을 것으로 기대된다.

• 미생물학회지
• /
• 제30권2호
• /
• pp.113-118
• /
• 1992

소양호에서 인(P) 의 순환 과정중 유기인산염 분해율을 1990 1월 부터 1991녕 4 월 까지 측정한 결롸 1-2220 nM/l/hr 의 범위였다. 표층의 경우 8월에 가장 높았으며, 성층이 깨지는 10월과 11 월에는 8월보다 1/240배 이하로 낮은 값이였다. 우기인산염 분해율과 엽록소 a 와는 높은 상관 관계(R = 0.69) 를 나타내었고, specific activity는 겨울에 45-122 nM/hr/$\mu$g chl. a 으로조사기간중 최조값을, 10월에는 2 nM/hr/$\mu$g chl. a 로서 최저값을 나타내었다. 유기인산염 분해율과 DIP 농도와는 역상관의 관계이였다. 성층기에는 식물 플랑크톤이 증식하면서 유도된 alkaline phosphatase 에 의하여 유기인산염을 분해하고, 표, 심층부가 섞이는 가을에는 중, 심츤부로부터 충분한 양의 DIP 가 공급되는 것으로 나타나, 소양호의 부영양화 상태가 매우 심각함을 알 수 있었다.

• 생태와환경
• /
• 제41권3호
• /
• pp.311-319
• /
• 2008

저온기 부영양 수계의 규조군집 특성과 이들의 유입능을 이해하기 위하여, 2008년 1월 15$\sim$29일까지 한강과 일감호에 인공기질을 15일 동안 설치하고, 환경요인과 규조류 유입능을 각각 조사하였다. 조사결과, 유속이 높을수록 수중의 영양염은 감소하였으나 설치된 기질의 유기물과 Chl-a는 유사한 변화 패턴을 나타냈다. 두 수계에서 가장 높은 빈도를 보인 우점 조류는 각각 Navicula sp. (한강)와 Synedra acus (일감호)이었으며, 가장 높은 유입능을 보인 조류는 각각 Nitzschia amphibia (한강)와 Aulacoseira italica (일감호)로 나타났다. 한강에서 조류의 유입능은 영양염, 유기물, Chl-a 등이 높고 유속이 낮을수록 높게 나타났으며, 일감호에서는 영양염이 높고 수생식물이 없는 곳에서 높았다. 결국, 저온기 규조류의 유입능은 하천에서는 영양염과 유속, 호수에서는 수생식물의 발달 여부에 따라 크게 영향을 받는 것으로 사료되었다.

• Journal of the korean society of oceanography
• /
• 제37권3호
• /
• pp.154-159
• /
• 2002

Satellite remote sensing technology for ocean observation has evolved considerably in these last twenty years. Ocean color is one of the most important parameters of ocean satellite measurements. This paper describes a remote sensing of ocean color data project - Asian I-Lac Project; it also introduces several case studies using satellite images in the Asian waters. The Asian waters are related to about 30 Asian countries, representing about 60% of the world population. The project aims at generating long-term time series images (planned for 10 years from 1996 to 2006) by combining several ocean color satellite data, i.e., ADEOS-I OCTS and SeaWiFS, and some other sensors. Some typical parameters that could be measured include Chlorophyll- a (Chl-a), Colored Dissolved Organic Matter (CDOM), and Suspended Material (SSM). Reprocessed OCTS images display spatial variation of Chl-a, CDOM, and SSM in the Asian waters; a short term variability of phytoplankton blooms was observed in the Gulf of Oman in November 1996 by analyzing OCTS and NOAA sea surface temperature (SST)； Chl-a concentrations derived from OCTS and SeaWiFS have also been evaluated in coastal areas of the Taiwan Strait, the Gulf of Thailand, the northeast Arabian Sea, and the Japan Sea. The data system provides scientists with capability of testing or developing ocean color algorithms, and transferring images for their research. We have also analyzed availability of OCTS images. The results demonstrate the potential of long-term time series of satellite ocean color data for research in marine biology, and ocean studies. The case studies show multiple applications of satellite images on monitoring of coastal environments in the Asian Waters.

• 한국환경과학회지
• /
• 제18권12호
• /
• pp.1361-1368
• /
• 2009

The effects of $Cd^{2+}$ ions on the Chl a fluorescence of 5 hydrophytes (e.g. Lemna, Salvinia, Ricciocarp, Nymph, Typha plants) were investigated in order to select $Cd^{2+}$-sensitive plant species and to get informations on physiological responses of plants to $Cd^{2+}$ stress. Lemna plants were most sensitive to cadmium stress, while Nymph plants were tolerant. However, in all $Cd^{2+}$-treated plants, Fv/Fm, the maximum photochemical efficiency of PS II, decreased in proportion to the increase of $Cd^{2+}$ concentration and treatment time. The Chl a fluorescence transient O-J-I-P was also considerably affected by $Cd^{2+}$ ions; the fluorescence yield decreased consid- erably in steps J, I and P in $Cd^{2+}$ treated plants, although it followed a typical polyphasic rise in non-treated plants. In Lemna plants, the functional parameters, ABS/CS, TRo/CS와 ETo/CS and RC/CS, decreased in proportion to the increase of $Cd^{2+}$ concentration, while N, Mo and Kn increased. The structural parameters, ${\Phi}po$, ${\Phi}po$/($1-{\Phi}po$), Plabs, SFlabs, Kp and RC/ABS, also decreased according to the increase of $Cd^{2+}$ concentration. Consequently, Lemna plants will be useful as a experimental model system to investigate responses of plants. And several functional or structural parameters could be applied to determine quantitatively the physiological states of plants under stresses.

• Fisheries and Aquatic Sciences
• /
• 제2권2호
• /
• pp.210-217
• /
• 1999

Chemical oxygen demand (COD), phytoplankton cell number and chlorophyll-a concentration (Chl-a), sediment mean grain size and ignition loss were studied to determine their temporal trends in the study area. Historical data of COD, cell number and Chl-a were gathered from the late 1960s or early 1980s to 1997, and trends in temporal domain were obtained from a simple regression. Sediments for grain size and ignition loss (as organic contents in sediments) were sampled from the Chokchon macrotidal flat bimonthly from September 1990 to November 1996, and were analyzed using the decomposition method of time series analysis. In general, the first three data showed increasing trends based on regression analysis. The trends of sediment grain size fluctuated in a neutral pathway while those of ignition loss yielded no increasing pattern. In contrast with the suggestions from Ahn and Choi (1998) who reported a coarsening variation in sediment grain size to be a cause of the directional and remarkable changes of macrofaunal communities in this area, we could not find such a corresponding variation pattern from our samples. In diagnosing eutrophication, a paradoxical phenomenon was encountered between the trends in water column (COD, cell number and Chl-a) and sediment (ignition loss) data. In this paper, we inferred the possible processes that produce the discrepancy. Some explanations and biological responses to eutrophication were predicted and discussed.