• 환경생물
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• 제39권2호
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• pp.184-194
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• 2021

부남호는 하굿둑 건설 이후 수질이 급격히 악화되어 농업용수로 사용이 불가할 만큼 본래의 기능을 상실하였다. 따라서 해수 교환이나 유통의 필요성이 있으나, 극히 오염된 부남호의 물을 대량 방류할 시 문제가 야기될 수 있기 때문에 시기에 따른 환경 조사가 중요하다. 따라서 본 연구에서는 갈수기(4월)와 강우기(7월)에 천수만과 부남호의 수질 및 식물플랑크톤 분포 특성을 조사하였다. 갈수기에는 부유 생물이 정체되어 부남호 내에서 남조류 Oscillatoria spp. 세포수가 8.92×10⁷ cells L^-1로 대증식하였고, Nitrate+Nitrite을 제외한 영양염 대부분이 소비되었다. 강우기에는 담수 유입의 영향으로 부남호에서 용존 영양염이 크게 증가하였고 부남호에서 식물플랑크톤이 대증식하였다. 강우기 방류의 영향으로 천수만 내측 역시 높은 농도의 생물량을 보였다. 강우기 부남호에서 우점했던 남조류 Oscillatoria spp.와 Microcystis spp.가 천수만 내측에서도 다수 출현하였으며, 해수에서는 Cheatoceros spp., Eucampia zodiacus와 같은 규조류가 빠르게 증식하였다. 부영양화 지수는 부남호 내측에서 1을 초과하여 부영양 해역으로 평가되었다. 천수만은 강우기에 담수 방류의 영향을 받을 경우 부영양화 해역으로 평가되었다. 특히 부남호 내 방조제에 인접한 B3 정점의 8 m 이상 수심에서 정체된 해수 기원의 강한 빈산소 수괴가 관찰되었고, Nitrate+Nitrite를 제외한 영양염 농도가 극단적으로 높았다. 특히 COD 농도가 206 mg L^-1로 심하게 오염된 상태임을 확인하였다. 따라서 부남호는 지속적으로 육상기원의 영양염이 누적되며, 식물플랑크톤의 대발생과 침강으로 수질이 더욱 악화될 가능성이 높은 수역으로 판단되었고, 이를 근본적으로 해결하기 위해서는 해수유통을 통한 생태계 복원이 필수적이다.

• 생태와환경
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• 제56권1호
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• pp.94-103
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• 2023

휴면포자와 같은 남조류의 휴면세포는 남조류의 초기발생 및 대발생의 중요한 씨앗세포이다. 이러한 중요성으로 인해 퇴적층에 존재하는 휴면세포를 분리하기 위해서 다양한 방법들이 시도되었다. Ludox는 해양퇴적물의 세포분리에 주로 활용되는 용액이지만 담수에서는 정확한 사용법을 찾기 어렵다. 본 연구에서는 가장 많이 사용되는 두 가지 Ludox방법(퇴적물 직접처리, 퇴적물 증류수 현탁처리)을 비교하고, 담수 퇴적물에서 남조류 휴면세포의 분리 및 유전자 증폭 효율이 높은 방법을 제안하였다. 퇴적물에서 발견된 휴면세포는 대부분 염주말목의 휴면포자로써 Dolichospermum, Cylindrospermum, Aphanizomenon의 휴면포자 형태와 유사하였다. 퇴적물을 증류수에 현탁하여 처리한 시료보다 퇴적물 그대로 사용한 시료에서 20배 더 많은 휴면포자가 발견되었으며 증류수로 현탁된 퇴적물에서는 분리되지 않은 세포가 대부분 pellet 퇴적물 표층에서 발견되었다. Ludox를 통해 층 분리된 휴면포자는 수층의 특정 깊이에서 밀집하기보다는 주로 상층과 하층에 넓게 퍼져있었다. 퇴적물을 그대로 사용한 시료에서 mibC, Geo, 16S rDNA 유전자 모두 증폭산물이 확인되었으나 퇴적물을 증류수로 현탁한 시료에서는 모든 유전자의 증폭산물이 발견되지 않았다. 따라서 담수 퇴적물에서 남조류의 휴면세포를 분리하는 경우에는 5~10 g의 퇴적물을 전처리 없이 그대로 사용하며, 퇴적물량 4배 부피의 Ludox를 첨가할 때 세포 분리 및 유전자 증폭 효율이 높았다. 본 연구에서 제시하는 Ludox 처리방법은 담수퇴적층에 존재하는 남조류 휴면세포를 분리하기 위한 방법으로써 다른 생물군에서는 동일한 효율이 나타나지 않을 수 있다. 따라서 다른 생물군의 분리에 Ludox를 적용하기 위해서는 퇴적물 전처리 방법 및 대상생물이 존재하는 수층을 파악하는 사전실험이 반드시 필요하다.

• 생태와환경
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• 제41권spc호
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• pp.50-60
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• 2008

본 연구는 부영양 저수지에서 대발생하는 유해조류의 생물학적 제어를 위한 연구의 일환으로, 여과 섭식성 이매패 말조개(Unio crouglasiae)를 대상으로 수심 및 용존산소에 따른 여과율, 생존율 및 배설물 생산량을 조사하였다. 현장에서 말조개의 생존률은 20cm수심에서 가장 낮게 나타났고, 50cm와 80cm 수심에서 상대적으로 높게 나타났다. 말조개 생존율은 수온, pH, DO 농도와 높은 상관성을 나타냈고, 엽록소-${alpha}$ 농도, 부유물질 (SS)과 암모니아 농도와는 유의한 상관성을 나타내지 않았다. 수심실험에서 대조군의 엽록소-${alpha}$ 농도는 25%정도 감소한 반면, 수심 50, 80cm 처리군에서는 95% 정도까지 감소하였다. 말조개 여과율은 실험 18 hr까지 $0.15{\sim}0.20L\;gAFDW^{-1}hr^{-1}$ 범위를 보였으나, 이후 20 cm 처리군은 0.11 L $gAFDW^{-1}hr^{-1}$까지 감소한 반면, 50, 80cm 처리군에서는 각각 0.26, 0.30L $gAFDW^{-1}hr^{-1}$로 증가하였다. DO실험에서는 대조군의 엽록소-${alpha}$ 농도는 지속적으로 증가한 반면, 말조개를 투입한 모든 처리군에서는 감소하였다. 말조개 여과율은 8hr후 $0.5mgO_2\;L^{-1}$농도에서 0.46L $gAFDW^{-1}hr^{-1}$로 가장 높게 나타났으나 이후 DO농도에 따라 큰 차이를 나타내지 않았다. 말조개에 의한 배설물 생산은 실험 초기 DO농도가 낮을수록 높게 나타났지만, 시간이 지남에 따라 감소하여 실험 시작 24시간 후체는 3.0mg $gAFDW^{-1}hr^{-1}$ 정도로 비슷한 수준에 도달하였다. 이상의 결과를 종합할 때, 유해조류 제어를 위해 수층에서 말조개를 이용할 경우 용존산소에는 크게 영향을 받지 않으므로 표층보다는 좀 더 아래쪽(50, 80cm)에 설치하는 것이 효과적 일 것으로 사료된다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제11권4호
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• pp.158-164
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• 2006

2000년 12월부터 담수를 시작한 용담호는 총 저수량 8.2억톤으로 국내 5위의 대규모 다목적댐 호수로서, 새만금 담수호에 유입되는 하천수의 최상류에 위치한 인공호이다. 새만금 방조제가 완공되어 수문을 조작하면, 용담호의 계절적인 식물플랑크톤 군집변화는 신생 새만금호의 녹조현상을 좌우하는 한 요인이 될 것이다. 용담호의 초기 담수화 과정 중 2002-2003년 하계에 남세균 녹조현상이 나타났으며, 녹조현상을 일으킨 주요 속은 Anabaena, Microcystis, Aphanizomenon 등이었다. 이 가운데 사상체 남세균인 Anabaena속에는 영양세포 이외에 이질세포나 휴면세포 등의 특수기능 세포를 가진 종들이 포함되어 있다. 용담호 녹조현상이 나타난 현장의 시료에서 분리한 Anabaena spiroides v. crassa의 단종배양체인 KNU-YD0310종주를 확립하였으며, 실내배양 실험을 통하여 이 종주의 영양염 요구를 연구하였다. 질소영양염 제한 조건에서는 이질세포의 영양세포에 대한 비율이 높았으며, 질소제한 정도에 따라 그 비율은 더욱 증가하였다. 질소고정능이 있는 KNU-YD0310는 질소제한 조건에서도 성장이 지속되나, 인의 경우에는 초기의 공급 농도에 비례하는 성장을 나타내었다. 인영양염 제한 조건에서는 휴면세포의 형성량이 증가하여, 인 제한의 경우에는 실험 종주가 세포대사를 억제하여 부적합한 환경조건에서의 생존기간을 연장시키는 적응전략을 가진 것으로 판단된다. 이와 같은 Anabaena spiroides v. crassa의 생리 생태적 특성은 향후 새만금 담수호의 녹조현상 예방대책 수립을 위한 수서생태학적 기준으로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국물환경학회지
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• 제35권6호
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• pp.589-597
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• 2019

The purpose of this study was improve accuracy the IOPs inversion model(IOPs-IM) developed in 2016 for phycocyanin(PC) concentration estimation in the Nakdong River. Additionally, two optimum models were developed and evaluated with 2017 measurement field spectral data for the Geum River and the Yeongsan River. The used measurement data for IOPs-IM analyzation was randomly classified as training and verification materials at the ratio of 2:1 in all data sets. Using the training data set from 2015-2017, accuracy results of the IOPs-IM generally improved for the Nakdong River. The RMSE(Root Mean Square Error) decreased by 14 % compared to 2016. For the GeumRiver, the results of the IOPs-IM were suitable, except for some point results in 2016. Results of the IOPs-IM in the Yeongsan River followed the overall 1:1 line and MAE(Mean Absolute Error) was lower than other rivers. But the RMSE and MAE values were higher. As a result of applying the validation data to the IOPs-IM, the accuracy of the Nakdong River was reduced to RMSE 17.7 % and MRE 16.4 %, respectively compared with 2016. However, the MRE(Mean Relative Error) was estimated to be higher by 400 % in the Geum River, and the RMSE was more than 100 mg/㎥ of the Yeongsan River. Therefore, it is necessary to get the continuously data with various sections of each river for obtain objective and reliable results and the models should be improved.

• 생태와환경
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• 제38권4호통권114호
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• pp.475-481
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• 2005

본 연구는 새로운 환경친화적 살조제를 탐색하기 위한 연구의 일환으로, 담수에서 조류 대발생 원인종 Microcystis aeruginosa.를 대상으로 하여 국내에 자생하는 9가지 참나무 잎과 줄기로부터 추출한 물질의 조류생장 억제능력을 조사하였다. 추출물 농도 100 mg $L^{-1}$ 첨가시, 5가지 참나무 추출물 (QAT-L, QAT-S, QAS-L, QGI-S 및 QSA-L)은 M. aeruginosa의 7일 후 세포수를 90% 이상 감소시켰다. 20 mg $L^{-1}$의 경우에는 상기의 5가지 참나무 추출물에서 M. aeruginosa의 세포수가 약 50% 정도 감소하였다. M. aeruginosa를 효과적으로 제어하기 위한 참나무 추출물의 최소 농도는 20 mg $L^{-1}$로 조사되었다. 참나무의 주요 성분으로 알려져 있는 tannic acid는 17 mg $L^{-1}$의 농도에서 M. aeruginosa에 대한 억제효과를 나타냈다. 본 연구를 통해서 참나무 추출물은 부영양 수계에서 조류 대발생 원인종 M. aeruginosa를 제어하는 환경친화적 살조제로서 이용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권10호
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• pp.877-887
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• 2020

우리나라 4대강 사업에 의해 건설된 낙동강의 달성보와 함안보, 금강의 세종보와 백제보, 영산강의 송촌보와 죽산보를 대상으로 3차원 수리-수질모델을 이용하여 가동보 운영에 따른 수질 및 녹조 현상 예측 결과를 비교 분석하였다. 가동보를 전면 개방하였을 때, 금강과 영산강에서는 상류에 위치한 세종보와 승촌보에서 연중 및 하절기 Chl-a 농도와 남조류 농도가 감소되는 것으로 예측되었으나, 하류에 위치하는 백제보와 죽산보에서는 하절기에 모두 증가되는 것으로 나타났다. 금강과 영산강에서 수문이 닫힌 경우, 상류에서는 체류시간이 증가하여 조류가 성장에 필요한 용존성 무기인을 충분히 섭취하면서 조류 농도가 증가하지만, 하류에서는 용존성 무기인이 고갈되어 상대적으로 조류의 성장이 제한되는 현상이 발생하는 것으로 분석된다. 반면 낙동강의 달성보 및 함안보에서는 연평균과 하절기 평균 농도가 모두 증가하는 것으로 나타났다. 낙동강에서는 금강과 영산강과 같이 용존성 무기인의 농도가 심각하게 증가하지 않은 반면 수문 개방으로 수심이 감소함에 따라 조류가 이용하는 평균 광량이 증가하면서, 조류의 성장이 증가한 것으로 분석된다. 결과적으로 수문을 전면 개방 또는 폐쇄하였을 경우, 녹조현상 발생 특성은 위치에 따라 수리학적 체류시간, 용존성 무기인 농도 및 수위변화에 따른 광량의 변화 등에 의해 서로 다르게 나타나는 것으로 분석된다.

• 미생물학회지
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• 제39권4호
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• pp.272-276
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• 2003

본 연구에서는 삽교호의 요인 분석과 주변 지류의 영향과 계절에 따른 세균 군집구조의 변화를 분자생태학적 접근 방법을 통해 조사하였다. 시료 채취는 5월과 8월 삽교호 방조제 앞 표층수에서 실시하였으며, 분자생태학적 접근을 위해 시료로부터 DNA를 직접 추출하고, 16S rDNA를 증폭한 후 pGEM-T easy vector에 삽입하여 클로닝을 수행하였다. 획득한 클론 라이브러리를 이용하여 RFLP (restriction fragment length polymorphism)를 분석하였으며, OTUs (operating taxonomy units)로 그룹화하였다. 측정된 종다양성 지수가 8월에 더 높게 나타났으며, 5월의 153개중 34개의 클론과 8월의 131개중 38개의 클론들을 염기서열 분석하였다. 그 결과 Proteobacteria, Cytophaga, Gram positive bacteria와 Verrucomicrobia가 5월과 8월에 공통적으로 분포하는 것으로 나타났으며, 특히 Planctomyces, 시안세균과 엽록체가 조류 대발생이 일어난 8월에 분포하는 것으로 조사되었다. 전반적인 조사결과 삽교호는 전형적인 하구지역의 특성을 나타내었으며 주변 하천으로부터 유입되는 종속영양물질의 영향을 받는 것으로 생각된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.413-413
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• 2019

하천과 호수에서 남조류의 이상 과잉증식 문제(이하 녹조문제)는 담수생태계의 생물다양성을 감소시키며, 음용수의 이취미 원인물질을 발생시켜 물 이용에 장해가 된다. 또한 독소를 생산하는 유해남조류가 대량 증식할 경우에는 가축이나 인간의 건강에 치명적 해를 끼치기도 한다. 그 동안 국내에서 녹조문제는 댐 저수지와 하구호와 같은 정체수역에서 간헐적으로 문제를 일으켰으나, 4대강사업(2010-2011)으로 16개의 보가 설치된 이후 낙동강, 금강, 영산강 등 대하천에서도 광범위하게 발생되고 있어 중요한 사회적 환경적 이슈로 대두되었다. 한편, 대하천에 설치된 보 구간에서 빈번히 발생하는 녹조현상의 원인에 대해서는 전 지구적 기온상승에 따른 기후변화의 영향이라는 주장과 유역으로부터 영양염류의 과도한 유입, 가뭄에 따른 유량감소, 보 설치에 따른 체류시간 증가 등 다양한 의견이 제시되고 있으나, 대상 유역과 수체의 특성에 따라 녹조 발생의 원인이 상이하거나 또는 다양한 요인이 복합적으로 작용하기 때문에 보편적 해석(universal interpretation)이 어려운 것이 현실이다. 따라서 각 수계별, 보별 녹조현상에 대한 정확한 원인분석과 효과적인 대책 마련을 위해서는 집중된 실험자료와 데이터마이닝 기법에 근거로 한 보다 과학적이고 객관적인 접근이 이루어져야 한다. 본 연구에서는 2012년 보 설치 이후 남조류에 의한 녹조현상이 빈번히 발생하고 있는 낙동강 4개보(강정고령보, 달성보, 합천창녕보, 창녕함안보)를 대상으로 집중적인 현장조사와 실험분석을 수행하고, 수집된 기상, 수문, 수질, 조류 자료에 대해 통계분석과 다양한 데이터모델링 기법을 적용하여 보별 남조류 우점 환경조건과 이를 제어하기 위한 주요 조절변수를 규명하는데 있다. 연구대상 보 별 수질과 식물플랑크톤의 정성 및 정량 실험은 2017년 5월부터 2018년 11월까지 2년에 걸쳐 실시하였으며, 남조류 세포수 밀도와 환경요인과의 상관성 분석을 실시하고, 단계적 다중회귀모델(Step-wise Multiple Linear Regressions, SMLR), 랜덤포레스트(Random Forests, RF) 모델과 재귀적 변수 제거 기법(Recursive Feature Elimination using Random Forest, RFE-RF)을 이용한 변수중요도 평가, 의사결정나무(Decision Tree, DT), 주성분분석(Principal Component Analysis, PCA) 기법 등 다양한 모수적 및 비모수적 데이터마이닝 결과를 바탕으로 각 보별 남 조류 우점 환경요인을 종합적으로 해석하였다.

• 생태와환경
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• 제40권1호
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• pp.121-129
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• 2007

본 연구는 부영양 저수지에서 남조류의 발달과 천이에 영향을 미치는 요인들과 그 결과를 평가하기 위하여, 2003년 3월부터 2004년 2월까지 현장 조사를 통하여 남조류 종조성과 밀도변화, 침전특성, 퇴적물 특성을 분석하였다. 또한 인, 수온, 광도를 달리한 조건에서의 남조류 성장률을 비교하였다. 식물플랑크톤은 봄철(3${\sim}$4월)에 규조류와 편모조류가 우점한 시기를 제외하고는 연중 남조류가 우점하였고, 7월과 11월에 높은 밀도 증가가 관찰되었다. 남조류 우점기간 중 5월에는 Oscillatoria spp., 6월에는 Aphanizomenon sp.이 우점하였고, 7월부터 11월까지는 Microcystis spp.가 우점종으로 나타났다. Oscillatoria spp.가 우점하고 침강율이 높았던 5월에는 수온, 광도 그리고 TN/TP비가 높았던 반면, Microcystis spp.가 우점한 7월부터 11월까지의 TN/TP비는 상대적으로 낮은 범위 (평균 27)를 보였다. 침강속도는 규조류가 우점한 3월 가장 높았고, 남조류의 우점종 기간 중에서는 5월과 10월이 다른 시기와 비교할 때 빨랐다. 퇴적물의 C/N비는 $6{\sim}8$의 범위였고, 간극수내 무기인의 농도는 심층에 산소농도가 희박(<2mg $O_2$ $L^{-1}$)하였던 시기에 감소하였다. 남조류의 성장률은 영양염 농도와 수온에 크게 의존하였고, 특히 높은 인 농도는 낮은 수온에서도 남조류가 발달하는 원인으로 나타났다. 본 연구의 결과는, 인이 충분하게 공급되는 국내의 많은 소형 부영양 저수지에서 연중 남조류의 발달과 지속가능성을 시사하며, 수질개선과 조류제어를 위해 인의 저감(특히, 퇴적층 관리)을 매우 중요하게 고려해야 함을 강조한다.