• 생태와환경
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• 제48권3호
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• pp.147-152
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• 2015

본 연구는 Kjeldahl 증류법을 이용하여 암모니아성 질소 및 질산성 질소의 안정동위원소 분석법을 연구하였으며, 건조방법 및 시료 농도 범위에 따른 분석값의 변화에 대하여 고찰하였다. 표준시료를 다양한 농도 범위 (0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, $10mgL^{-1}$)로 조제하여 질산성 및 암모니아성 질소 안정동위원소비 ($^{15}NH_4-N$, $^{15}NO_3-N$)를 분석한 결과, $^{15}NH_4-N$는 $0.1{\sim}10mgL^{-1}$의 농도 범위에서 측정 가능하였으며 (${\pm}0.2$‰)$^{15}NO_3-N$는 $0.4{\sim}10mgL^{-1}$의 농도 범위에서 측정 가능하였다 (${\pm}0.3$‰). Kjedahl 증류법으로 얻어진 시료를 건조할 경우 오븐건조는 질소 안정동위원소비가 2.2‰의 큰 변화를 보이지만, 동결건조는 0.5‰의 작은 차이를 보이므로 동결건조방법이 적합하였다. 실증연구 일환으로 한강 수계 중권역의 한 지천에서 암모니아성 질소 ($NH_4-N$) 및 질산성 질소 ($NO_3-N$)의 안정동위원소비를 이용하여 질산염의 기원을 추적해 보았다. 지천이 흘러가는 방향을 중심으로 상류, 하수처리 방류장, 하류로 구분하고 각각의 $^{15}NH_4-N$, $^{15}NO_3-N$ 안정동위원소비를 분석하였다. 상류에서 질산염의 $^{15}NO_3-N$, $^{15}NH_4-N$ 값이 가볍게 나타나지만 (2‰, 8‰), 특성이 다른 질소화합물의 방류수 (23‰, 14‰)가 유입되면서 하류 (21‰, 11‰)에 영향을 주는 것으로 여겨진다. 본 연구를 통하여 수행된 $^{15}NH_4-N$, $^{15}NO_3-N$ 안정동위원소비 분석법은 수생태계로 유입되는 다양한 질소 기원을 파악하여 효율적인 수질 관리를 위한 중요 정보를 제공할 수 있을 것으로 사료된다. 다만 이와 같은 기법을 적용하기 위해서는 추후 유역 오염원의 대표값 (end member)의 조사를 통하여 지속적인 자료구축이 이루어져야 할 것이다.

• 생태와환경
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• 제49권2호
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• pp.89-101
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• 2016

본 연구는 농업생태계에 출현하는 $C_4$ 식물의 출현 양상을 파악하기 위하여 2013년 여름과 가을, 2회에 걸쳐 전국 222 지점의 밭 경작지에서 식물상 및 경작환경을 조사하였으며, 광합성 유형을 판단하기 위해 주요 출현 종에 대한 Kranz 구조 확인과 탄소 안정동위원소 분석을 실시하였다. 밭 경작지에 출현하는 $C_4$ 식물은 9과 33속 54종이었으며 주요 출현종은 쇠비름, 바랭이, 돌피 등이었다. 조사 시기와 생육지 유형에 상관없이 밭 경작지에 출현하는 $C_3$, $C_4$ 식물은 출현하는 전체 종수의 일정 비율로 출현하는 경향을 보였다. $C_4$ 식물의 출현 종수의 변동폭은 크지 않았으며, $C_4$ 식물의 출현율은 $C_4$ 식물의 출현 종수보다 $C_3$ 식물의 출현 종수에 의한 영향을 크게 받았다. 경작면적은 $C_4$ 식물의 출현율에 영향을 미치지 않았으며 여러 제초방법의 동시 시행은 $C_3$ 식물의 출현 종수를 감소시켰다. 특히 예취는 $C_3$ 식물 출현 종수에 큰 감소를 가져왔다. 반면 재배작물수의 증가는 $C_3$, $C_4$ 식물의 출현 증가를 가져왔으나 $C_4$ 식물의 출현율에는 큰 영향을 주지 않았다. 본 연구를 통해 농업생태계에서 다른 생태계에 비해 높은 $C_4$ 출현율을 보인 이유는 경작활동에 의한 $C_3$ 식물 출현 종수의 감소에 따른 것으로 사료된다.

• 생태와환경
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• 제43권1호
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• pp.1-10
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• 2010

본 연구에서는 부영양한 저수지에서 동물플랑크톤 군집의 계절변동을 파악하고 안정동위원소분석을 통해 동물플랑크톤이 Microcystis 섭식을 회피한다는 기존의 가설을 확인하고자 하였다. 요각류는 Cyclops vicinus (C. vicinus)에서 Thermocyclops taihokuensis (T. taihokuensis)로 우점종의 천이를 보였다. 계절변동에 따른 동물플랑크톤군집 밀도는 Microcystis의 밀도가 가장 높았던 6월에 가장 낮았고, 식물플랑크톤의 밀도 및 Chl. $\alpha$ 농도는 7월에 낮게 나타났다. 지각류와 요각류 사이에 $\delta^{13}C$와 $\delta^{15}N$는 각각 최대 $12^{\circ}/_{\circ\circ}$과 $4^{\circ}/_{\circ\circ}$의 차이를 보였으며, 이는 왕송저수지에서 지각류(D. galeata와 B. longirostris)와 요각류(C. vicinus)는 서로 다른 영양단계에 위치하고 다른 에너지원을 이용함을 시사하였다. Microcystis와 동물플랑크톤(지각류와 요각류)의 $\delta^{13}C$ 사이에 보이는 $3{\sim}7^{\circ}/_{\circ\circ}$의 차이는 동물플랑크톤이 Microcystis를 직접 이용하기 어렵다는 기존의 가설을 지지하였다.

• 생태와환경
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• 제41권3호
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• pp.294-300
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• 2008

The stable isotopes ratios ($\delta^{13}C\;and\;\delta^{15}N$) of two coexisting species of zooplankton (Daphnia longispina and Acanthodiaptomus pacificus) and POM were determined in two alpine lakes in Japan. The difference of $\delta^{13}C$ between A. pacificus and D. longispina was 4.1$\pm$0.9‰ in Lake Shirakoma, which was larger than in Lake Panke. Whereas the difference of $\delta^{15}N$ between A. pacificus and D. longispina (2.6$\pm$0.8‰) was larger in Lake Panke than in Lake Shirakoma. $\delta^{13}C$ of POM (-26.6$\pm$1.2‰) in Lake Shirakoma was different from those of zooplankton; it was heavier than those of D. longispina and A. pacificus by 3.7$\pm$1.6‰ and 7.8$\pm$1.0‰, respectively. Whereas $\delta^{15}N$ of POM (2.0$\pm$0.8‰) was similar with those of both A. pacificus and D. longispina. This implies that the two lakes may have different trophic structure and food sources for zooplankton, and each species are grazing on selectively different components of POM. The temporal variation of $\delta^{13}C$ for each zooplankton species was associated with lipid contents of zooplankton in both lakes. The results showed that stable isotope composition of zooplankton can be an useful information for understanding energy pathways and trophic structures in lakes.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제36권3호
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• pp.183-191
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• 2013

Dissolved organic carbon (DOC) concentrations and zooplankton and particulate organic matter (POM) ${\delta}^{13}C$ values were measured in five reservoirs in Korea. Zooplankton ${\delta}^{13}C$ and POM ${\delta}^{13}C$ showed large range from -33‰ to -22‰ and a significant difference among the reservoirs. One eutrophic reservoir, Lake Masan, showed unique characteristics with the highest zooplankton density, the highest ${\delta}^{13}C$, and the highest DOC. Zooplankton ${\delta}^{13}C$ was similar to POM ${\delta}^{13}C$, implying that zooplankton occupies substantial portion of POM or that zooplankton isotopic composition is related to selective grazing and assimilation of food sources from bulk POM. Except Lake Masan zooplankton ${\delta}^{13}C$ values were negatively correlated to DOC concentration in four reservoirs with mostly forest land use. This pattern can be probably attributed to intensive agricultural land use in the watershed of Lake Masan compared to the mostly forest land use in the other watersheds. Understanding the relationship between zooplankton ${\delta}^{13}C$ values and the origin of organic matter associated with watershed characteristics will be valuable to better understand trophic relationships in reservoirs in the summer monsoon region.

• 한국지형학회지
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• 제26권1호
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• pp.59-78
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• 2019

The physical and chemical characteristics of more than 5 m sandy deposits behind the beach in Sinji-do Island are investigated and its burial ages are estimated using Optically Stimulated Luminescence. By the estimated burial ages of the sandy deposits, this section is divided into four sub-units: Unit I (6.2 ka), Unit II (23.2 ka), Unit III (115.9 ka), and Unit IV (115.9 to 127.5 ka). It can be proposed that the Unit I of a coarse sand deposited during the Holocene Climatic Optimum. Unit II, supposed to be the aeolian sediments, formed during the Last Glacial Maximum (LGM). It can be supposed that the study area was not affected by the marine processes during the LGM, directly. Unit III is more consolidated deposits of coarse silt to fine sand and deposited during the Last Interglacial Period. Unit IV mainly consist of beach gravels with sandy matrix deposited during the Marine Isotope Stage 5e (MIS 5e), and thus indicates that the sea level of the southwest sea had risen 3 to 5 m above present sea level during the MIS 5e.

• 생태와환경
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• 제47권1호
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• pp.53-61
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• 2014

수심이 얕고 부영양화 특성이 강한 신구저수지에서는 강우시기에 집중 호우등으로 인하여 유입수로를 통하여 외부기원 유기물이 유입되는 경향이 있다. 이러한 외부기원 유기물은 환경변화(탁도, 수온약층, POC/PN), 입자성 유기물의 ${\delta}^{13}C$ 및 ${\delta}^{15}N$ 값으로 특성 지어진다. 동물플랑크톤의 경우, 강우기 이전에는 내부기원 유기물을 먹이원으로 하는 것으로 여겨지나 강우기 이후에는 내부기원 유기물 이외에 외부에서 유입된 외부기원 유기물을 섭식하고 있는 것으로 나타나고 있다. 특히 B. longirostris이 다른 동물플랑크톤 (D. brachyurum, D. thmoasi)에 비하여 기원이 다른 입자성 유기물을 섭식하고 있음을 시사하고 있다. 이러한 변화는 상위섭식자인 어류의 먹이원 변화를 야기하며, Z. platupus은 내부기원 유기물 혹은 이를 먹이원으로 하는 하위 소비자를 섭식하지만, C. carpio와 P. parva은 강우기 이후에는 외부기원 유기물 혹은 이를 먹이원으로 하는 하위 소비자를 섭식하는 것으로 여겨진다. 수심이 얕고 유입 수로가 존재하는 농업용 저수지의 경우에는 강우 후 외부기원 유기물이 수생태계 에너지 흐름에 크게 영향을 주는 것으로 사료된다.

• 생태와환경
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• 제49권4호
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• pp.279-288
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• 2016

탄소와 질소 안정동위원소비를 이용한 먹이망 구조 해석 기법은 수생태계 연구에서 폭 넓게 활용되고 있으며, 먹이원의 정량적 기여율을 분석하는 믹싱모델에 적용될 수 있다. 본 연구에서는 Bayesian 모델을 이용한 믹싱모델의 적용이 가능한 통계 패키지(R, SIAR package)의 사용방법을 제시하고, 사용 예로 저수지 및 메소코즘 배양조에서의 동물플랑크톤과 먹이원의 탄소, 질소 안정동위원소비를 이용한 섭식 성향 분석 방법 및 결과를 제시하였다. 분석 결과, 국내 저수지 및 대형하천 등에서 주로 우점하는 Daphnia galeata는 소형의 POM (<$50{\mu}m$)을 주로 섭식하는 것으로 나타나, 부영양화된 환경에서 녹조 발생시 먹이로의 활용이 용이하지 않은 것으로 나타났다. 논 생태계 등에서 빈번히 출현하는 패충류의 경우 D. galeata와 유사한 섭식 성향을 나타내었다. 반면 습지 등에서 주로 출현하는 Simocephalus vetulus의 경우, 부착성 POM이 아닌 부유성 POM을 주로 섭식하며 Microcystis를 포함하는 대형의 POM (>$50{\mu}m$)을 섭식하는 것으로 분석되었다.

• 생태와환경
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• 제46권3호
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• pp.332-342
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• 2013

주변 토지 이용이 다른 소부당과 명동저수지의 수변부와 개방수역간에 동물플랑크톤 군집 분포와 먹이망을 파악하기 위해 2011년 5월부터 10월까지 조사를 수행하였다. 소부당과 명동저수지의 동물플랑크톤은 각각 51종, 65종이 출현하였으며, 수변부와 개방수역간에 뚜렷한 밀도 차이를 보였다(t-test, P<0.05). 지각류와 요각류는 수변부에서 높은 밀도를 보인 반면, 윤충류는 개방수역에서 더 높은 밀도를 나타냈다(t-test, P<0.05). 수변부에서 출현한 동물플랑크톤 종은 주로 부착성 성향을 가진 종이었다(Lecane, Monostyla, Alona 그리고 Chydorus). Chl.a의 농도가 높은 명동저수지에서는 부유성 윤충류(Brachionus, Keratella 그리고 Polyarthra)의 높은 밀도가 관찰 되었다. Two-way ANOVA 결과, 윤충류는 서식처의 특성과 토지 이용이 다른 두 저수지간에 뚜렷한 차이를 보인 반면, 지각류와 요각류는 서식처의 특성에만 의존하는 것으로 나타났다. 저수의 영양상태가 주변 토지 이용과 밀접하게 연관되는 점을 감안하면, 윤충류는 서식처의 특성 뿐만 아니라 저수지의 영양상태에 따른 먹이자원에도 밀접하게 연관되는 것으로 보인다. 그러나 지각류와 요각류는 먹이자원보다 서식처의 특성에 주로 영향받는다. 안정동위원소 분석 결과, 부유성 Chl.a의 높은 값에도 불구하고 동물플랑크톤은 주로 부착입자 유기물에 대해 의존하였다. 이것은 실잠자리 유충, 검정물방개 그리고 새뱅이 같은 무척추동물과의 먹이 경쟁을 피하기 위한 것으로 사료된다. 결과적으로 동물플랑크톤 군집 분포는 습지의 공간적 특성 및 먹이자원에 의해 결정되는 것으로 보인다. 흥미로운 점은 동물플랑크톤 군집 밀도를 결정하는 수생식물이나 식물플랑크톤 등은 수체 내의 영양염류의 농도에 영향받으며, 이는 습지 주변 토지 피복이 매우 중요하게 고려된다는 것이다.

• 생태와환경
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• 제50권4호
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• pp.459-469
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• 2017

본 연구는 박테리아 탈질법을 이용하여 질산성 질소의 질소 및 산소의 안정동위원소 분석법을 연구하였으며, 시료 농도, 미생물 배양시간에 따른 분석값의 변화에 대하여 고찰하였다. 탈질미생물법을 이용하여 시료 내 질산염 농도가 $0.1mg\;L^{-1}$까지 질산성 질소의 산소 및 질소 동위원소 분석이 가능하였고, 0.2‰까지 정확도를 확보하였다. 환경시료(지하수) 내 질산염의 기원을 추적하기 위하여 잠재적 질소 오염원(합성비료, 축산비료)의 동위원소비를 조사한 결과, 합성비료(${\delta}^{15}N-NO_3$ -5~10‰, ${\delta}^{18}O-NO_3$ 0~15‰)는 축산비료(${\delta}^{15}N-NO_3$ 10~23‰, ${\delta}^{18}O-NO_3$ 0~20‰)와 동위원소비가 현격한 차이를 보였다. 연구지역 지하수 동위원소비와 비교한 결과, 계절별로 서로 다른 질소 오염원의 영향을 받는 것으로 여겨진다. 과거 질산염의 안정동위원소를 분석하기 위해서 다양한 방법이 시도되었다. Revesz et al. (1997)은 양이온 교환 수지를 이용한 분리법을 보고하였으며, Silva et al. (2000)와 Fukada et al. (2003)은 음이온 교환 수지를 이용한 분리법을 보고하였고, McIlvin and Altabet (2005)는 카드뮴을 이용한 화학적 변환 방법을 보고하였다. 하지만 이러한 방법에 사용되는 시약은 독성이 강하고 복잡한 전처리 과정으로 인한 긴 전처리 시간을 소요함으로 인하여 분석비용이 비싸다는 단점이 있었다. 하지만 탈질미생물법은 소량의 질산염을 이용하기 때문에 기존 방법에 비해 분석에 사용되는 시료의 부피를 1/100까지 감소시켜 과거 분석이 어려웠던 빙하, 공극수, 해수 등에 대한 분석이 가능한 장점이 있다. 수생태계로 유입되는 다양한 질소 기원을 파악하기 위하여 탈질미생물법으로 분석된 안정동위원소비를 활용한다면 효율적인 수질 관리를 위한 해석기능을 제공할 것이다. 또한, 국내 최초로 지하수 환경시료에 적용함으로써 오염 기원 추적 기법을 확립하는 데 목적을 두고 있으며, 추후 정립된 분석기법을 토대로 환경분야에서 질산성 질소의 오염 인자 판별 연구에 널리 활용되기를 기대한다.