• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제29권1호
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• pp.168-172
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• 2008

A microbial fuel cell is a noble green technology generating electricity from biomass and is expected to find applications in a real world. One of main hurdles to this purpose is the low power density. In this study, we constructed a prototype microbial fuel cell using Proteus vulgaris to study the effect of various reaction conditions on the performance. Main focus has been made on the modification of the anode with electropolymerized polypyrrole (Ppy). A dramatic power enhancement was resulted from the Ppy deposition onto the reticulated vitreous carbon (RVC) electrode. Our obtained maximum power density of 1.2 mW cm-3 is the highest value among the reported ones for the similar system. Further power enhancement was possible by increasing the ionic strength of the solution to decrease internal resistance of the cell. Other variables such as the deposition time, kinds of mediators, and amount of bacteria have also been examined.

• Proceedings of the National Institute of Ecology of the Republic of Korea
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• 제4권2호
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• pp.86-94
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• 2023

Climate change is more rapid in the Arctic than elsewhere in the world, and increased precipitation and warming are expected cause changes in biogeochemical processes due to altered microbial communities and activities. It is crucial to investigate microbial responses to climate change to understand changes in carbon and nitrogen dynamics. We investigated the effects of increased temperature and precipitation on microbial biomass and community structure in dry tundra using two depths of soil samples (organic and mineral layers) under four treatments (control, warming, increased precipitation, and warming with increased precipitation) during the growing season (June-September) in Cambridge Bay, Canada (69°N, 105°W). A phospholipid fatty acid (PLFA) analysis method was applied to detect active microorganisms and distinguish major functional groups (e.g., fungi and bacteria) with different roles in organic matter decomposition. The soil layers featured different biomass and community structure; ratios of fungal/bacterial and gram-positive/-negative bacteria were higher in the mineral layer, possibly connected to low substrate quality. Increased temperature and precipitation had no effect in either layer, possibly due to the relatively short treatment period (seven years) or the ecosystem type. Mostly, sampling times did not affect PLFAs in the organic layer, but June mineral soil samples showed higher contents of total PLFAs and PLFA biomarkers for bacteria and fungi than those in other months. Despite the lack of response found in this investigation, long-term monitoring of these communities should be maintained because of the slow response times of vegetation and other parameters in high-Arctic ecosystems.

• 한국토양비료학회지
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• 제48권2호
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• pp.146-152
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• 2015

Heavy metal pollution has been a critical problem in agricultural field near at the abandoned metal mines and chemical amendments are applied for remediation purpose. However, biological activity can be changed depending on chemical amendments affecting crop productivity. Main purpose of this research was to evaluate biological parameters after applying chemical amendments in heavy metal polluted agricultural field. Result showed that soil respiration (SR) and microbial biomass carbon (MBC) were changed after chemical amendments were applied. Among three different amendments, lime stone (LS), steel slag (SS), and acid mine drainage sludge(AMDS), AMDS had an effect to increase SR in paddy soil. Comparing to control ($93.98-170.33mg\;kg^{-1}day^{-1}$), average of 30% increased SR was observed. In terms of MBC, SS had an increased effect in paddy soil. However, no significant difference of SR and MBC was observed in upland soil after chemical amendment application. Overall, SR can be used as an indicator of heavy metal remediation in paddy soil.

• 한국해양학회지:바다
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• 제8권2호
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• pp.78-93
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• 2003

경기만 표영 생태계에서 미소형 및 소형 동물플랑크톤의 군집구조와 생태학적 역할을 조사하기 위하여, 1997년 12월부터 1998년 11월까지 한달 간격으로 미소형 및 소형 동물플랑크톤의 생물량 분포와 군집구조를 조사하였다. 본 조사에서 미소형 및 소형 동물플랑크톤은 2~200 $\mu\textrm{m}$ 크기의 종속영양 미세생물로 정의 하였으며, 종속영양 미소 편모류, 빈 섬모충류와 유종 섬모충류를 포함하는 섬모충류, 종속영양 와편모류와 동물플랑크톤 유생으로 구분하였다. 종속영양 미소 편모류의 현존량과 탄소량은 각각 330~4,370 cells m $l^{-1}$(평균: 1,340$\pm$130 cells m $l^{-1}$), 0.63~12.4 $\mu\textrm{g}$C 1$^{-1}$(평균: 4.35$\pm$0.58 $\mu\textrm{g}$C 1$^{-1}$)로 분포하였고, 부유 섬모충류의 현존량과 탄소량은 각각 338~44,571 cells 1$^{-1}$(평균: 3,526$\pm$544 cells 1$^{-1}$), 1.3~119.7 $\mu\textrm{g}$C 1$^{-1}$(평균: 13.7$\pm$3.0 $\mu\textrm{g}$C 1$^{-1}$)로 분포하였고, 종속영양 와편모류의 현존량과 탄소량은 각각 88~47,461 cells 1$^{-1}$(평균: 9,034$\pm$2,347 cells 1$^{-1}$), 0.04~54.05 $\mu\textrm{g}$C 1$^{-1}$(평균: 6.9$\pm$ 2.4 $\mu\textrm{g}$C 1$^{-1}$)로 분포하였고, 동물플랑크톤 유생의 현존량과 탄소량은 각각 5~546 indiv. 1$^{-1}$(평균: 83$\pm$15 indiv. 1$^{-1}$), 0.17~43.2$\mu\textrm{g}$C 1$^{-1}$(평균: 6.3$\pm$1.2$\mu\textrm{g}$C 1$^{-1}$)로 분포하였다. 조사기간 동안 미소형 및 소형 동물플랑크톤 각 군집의 생물량은 유종 섬모충류를 제외하고는 조석에 의한 차이를 보이지 않았다. 표층부터 저층까지 합산한 미소형 및 소형 동물플랑크톤의 탄소량은 124~l,635 mgC $m^{-}$$^2$/(평균: 585$\pm$110 mgC $m^{-2}$ )로 분포하였으며, 3월과 5월에 가장 높게 나타났다. 미소형 및 소형 동물플랑크톤 중에서 부유 섬모충류가 가장 우점하는 그룹으로 나타났으며, 전체 미소형 및 소형 동물플랑크톤의 평균 42.3%를 기여 하였다. 미소형 및 소형 동물플랑크톤에 대한 각각의 그룹들의 상대적인 기여도는 미소형 및 소형 동물플랑크톤의 군집구조와 계절에 따라 다르게 분포하는 것으로 나타났다. 경기만 표영 생태계서 미소형 및 소형 동물플랑크톤의 군집구조는 식물플랑크톤의 크기별 분포 양상과 유사한 경향을 보였으며, 이 결과는 미소형 및 소형 동물플랑크톤과 식물플랑크톤 간에 피식-포식자의 관계가 있음을 암시하며, 피식-포식의 관계가 미세생물 먹이망에서 중요한 조절 요인임을 보여준다.

• Journal of Forest and Environmental Science
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• 제30권2호
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• pp.179-188
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• 2014

This research reports the effects of shifting cultivation on soil environment collecting samples from 0-5 cm soil depth from five locations viz. at Burburichhara, Maichchari, Longadu, Sukurchhari and Muralipara in Rangamati district of Chittagong Hill Tracts (CHTs). Soil analyses showed that fungal and bacterial population, microbial respiration and active microbial biomass, maximum water holding capacity, conductivity and moisture contents were significantly (at least $p{\leq}0.05$) lower in shifting cultivated soil compared to adjacent mixed tree plantations at all the sites. On an average in soils of 5 different shifting cultivated lands fungal population was $1.33{\times}10^5$ CFU/g dry soil and bacterial population $1.80{\times}10^7$ CFU/g dry soil and in mixed plantations fungal population was $1.70{\times}10^5$ and bacterial population $2.51{\times}10^7$ CFU/g dry soil. Organic matter and exchangeable Ca and Mg contents were significantly (at least $p{\leq}0.05$) lower and bulk density significantly (at least $p{\leq}0.05$) higher in shifting cultivated land in most of the locations compared to adjacent mixed tree plantations. Ratios of microbial respiration and organic carbon as well as active microbial biomass and organic carbon were distinctly lower and pH higher at 3 locations in shifting cultivated soils compared to mixed plantations. Findings of various soil properties, therefore, suggest that shifting cultivation has deteriorating effects on soil environment.

• 대한환경공학회지
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• 제27권12호
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• pp.1311-1320
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• 2005

본 연구에서는 pilot 규모의 활성탄 공정을 운전하면서 입상활성탄(granular activated carbon: GAC) 단계에서부터 생물활성탄(biological activated carbon: BAC) 단계로 전환되고 난 후 까지 활성탄 재질별로 유기물 제거능과 미생물 군집특성을 함께 조사하였다. 활성탄 재질별 유기물 흡착능은 석탄계 재질의 활성탄이 가장 우수하였고, bed volume 20,000 이후부터는 3가지 활성탄들이 정성상태에 도달하였다. 부착세균의 생체량과 생산력 또한 석탄계 재질 활성탄에서 가장 높은 것으로 나타났으며, heterotrophic plate count(HPC), eubacteria(EUB), 4,6-diamidino-2-phenylindole(DAPI) 및 생산력은 각각 $0.95{\times}10^7{\sim}52.4{\times}10^7$ CFU/g, $3.8{\times}10^8{\sim}134.2{\times}10^8$ cell/g, $7.0{\times}10^8{\sim}250.2{\times}10^8$ cell/g 및 $1.2{\sim}3.4\;mg{\cdot}C/m^3{\cdot}h$의 범위로 나타났다. 그리고 부착세균의 생체량과 생산력은 모두 bed volume 20,000 이후부터 증가하는 경향을 보였다. 활성탄 재질별 부착세균 생체량과 세균 생산력에 대한 동화가능한 유기탄소(assimilable organic carbon: AOC) 제거율과의 상관성 평가에서는 석탄계 재질 활성탄이 가장 양호한 상관성을 보였으며, 항목별로는 세균 생산력에 대한 상관성이 상대적으로 높은 것으로 나타났다. Fluorescent in situ hybridization(FISH)에 의한 세균군집 구조 조사결과, bed volume 20,000까지는 모든 활성탄에서 $\alpha$ 그룹($\alpha$-proteobacteria)과 other bacteria가 우점하였고, bed volume 20,000 이상에서는 석탄계 재질 환성탄에서는 $\beta$ 그룹($\beta$-proteobacteria)과 $\gamma$ 그룹($\gamma$-proteobacteria)의 우점비율이 상승하였으나, 야자계와 목탄계에서는 $\alpha,\;\beta$ 및 $\gamma$ 그룹의 우점비율이 상승하는 것으로 조사되었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제43권1호
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• pp.105-112
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• 2010

벼 유기농업은 한국에서 빠르게 확산되고 있다. 유기재배에서 벼 생육은 토양 물리적 특성과 토양 미생물의 기능에 크게 의존한다. 본 연구는 무경운 답에서 유기농업을 위하여 토양 물리성과 미생물 생체량에 미치는 녹비작물의 효과를 검토하였다. 시험구는 무경운, 무경운+볏짚, 무경운+호밀, 무경운+자운영 그리고 경운구를 3반복으로 죽곡통에서 2005년 5월에서 2006년 10월까지 수행하였다. 경운구는 2005년과 2006년 모두 토양 가밀도가 가장 높은 반면 공극률은 가장 낮았다. 무경운+호밀 처리구는 공극률이 가장 높았으며 무경운 처리구의 표토 관입저항은 경운구 보다 낮았다. 담수 전 2005년과 2006년 토양 미생물 생체량 탄소 함량은 무경운+자운영 처리구가 477 mg $kg^{-1}$ 및485 mg $kg^{-1}$으로 가장 높았고 무경운+호밀 처리구는 413 mg $kg^{-1}$ 및 484 mg $kg^{-1}$였으며 경운 처리구는 363 mg $kg^{-1}$ 및 445 mg $kg^{-1}$을 나타냈다. 시기적으로 토양 미생물 생체량 탄소 함량은 유수형성기에 낮아지는 경향이었다. 연구결과 녹비작물을 시용한 무경운 재배기술은 경운에 비해 토양 공극률과 토양 미생물 생체량 탄소 함량을 크게 개선하였다.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제38권4호
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• pp.425-436
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• 2015

The carbon cycle came into the spotlight due to the climate change and forests are well-known for their capacity to store carbon amongst other terrestrial ecosystems. The annual organic carbon of litter production, forest floor litter layer, soil, aboveground and belowground part of plant, standing biomass, net primary production, uptake of organic carbon, soil respiration, etc. were measured in Mt. Worak in order to understand the production and carbon budget of Quercus serrata forest that are widely spread in the central and southern part of the Korean Peninsula. The total amount of organic carbon of Q. serrata forest during the study period (2010-2013) was 130.745 ton C ha^-1. The aboveground part of plant, belowground part of plant, forest floor litter layer, and organic carbon in soil was 50.041, 12.510, 4.075, and 64.119 ton C ha^-1, respectively. The total average of carbon fixation in plants from photosynthesis was 4.935 ton C ha^-1 yr^-1 and organic carbon released from soil respiration to microbial respiration was 3.972 ton C ha^-1 yr^-1. As a result, the net ecosystem production of Q. serrata forest estimated from carbon fixation and soil respiration was 0.963 ton C ha^-1 yr^-1. Therefore, it seems that Q. serrata forest can act as a sink that absorbs carbon from the atmosphere. The carbon uptake of Q. serrata forest was highest in stem of the plant and the research site had young forest which had many trees with small diameter at breast height (DBH). Consequentially, it seems that active matter production and vigorous carbon dioxide assimilation occurred in Q. serrata forest and these results have proven to be effective for Q. serrata forest to play a role as carbon storage and NEP.

• Journal of Microbiology
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• 제42권4호
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• pp.267-277
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• 2004

Effects of elevated $CO_2$ on soil microorganisms are known to be mediated by various interactions with plants, for which such effects are relatively poorly documented. In this review, we summarize and syn­thesize results from studies assessing impacts of elevated $CO_2$ on soil ecosystems, focusing primarily on plants and a variety the of microbial processes. The processes considered include changes in microbial biomass of C and N, microbial number, respiration rates, organic matter decomposition, soil enzyme activities, microbial community composition, and functional groups of bacteria mediating trace gas emission such as methane and nitrous oxide. Elevated $CO_2$ in atmosphere may enhance certain micro­bial processes such as $CH_4$ emission from wetlands due to enhanced carbon supply from plants. How­ever, responses of extracellular enzyme activities and microbial community structure are still controversy, because interferences with other factors such as the types of plants, nutrient availabilitial in soil, soil types, analysis methods, and types of $CO_2$ fumigation systems are not fully understood.

• 생태와환경
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• 제39권3호통권117호
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• pp.378-389
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• 2006

본 연구는 2005년 4월부터 12월까지 팔당댐과 경안천에서 박테리아와 원생생물 생물량과 개체크기의 계절적 변화와 이에 영향을 미치는 요인들에 대하여 분석하였다. 조사기간 동안 박테리아의 밀도는 팔당댐과 경안천에서 각각 $2.8{\sim}64.6\;{\times}\;10^6$, $6.1{\sim}43.3\;{\times}\;10^6\;cells\;{\cdot}\;mL^{-1}$로서 두 지점에서 비슷한 분포를 보였고, 수온이 높은 여름동안에도 증가하지 않았다. 원생생물의 총생물량은 팔당호 ($12{\sim}73\;{\mu}gC\;{\cdot}\;L^{-1}$)에 비해 경안천 ($26{\sim}169\;{\mu}gC\;{\cdot}\;L^{-1}$)에서 훨씬 높았으며, 평균 세포크기도 경안천에서 크게 나타났다. 원생생물의 총생물량 중에서 HNAN이 전반적으로 가장 큰 비중을 차지하였으나, 팔당댐에서 4, 10, 11월에 경안천에서 6월에는 섬모충류의 비중이 가장 컸다. PNAN은 상대적으로 매우 낮은 생물량을 보였으나 봄과 가을동안에는 높게 나타났다. HNAN은 두 지점에서 모두 3{\sim}7\;{\mu}m$ 크기의 작은 개체들이 우점하였다. HNAN 평균 세포의 크기는 영양염의 농도가 훨씬 높았던 경안천에서 더 크게 나타났다. 섬모충의 세포당 평균 크기는 여름 동안에 작았다. 팔당댐에서 HNAN 생물량은 Chl-a 농도와 상관성이 있었으며, 또한 섬모충류의 생물량과 관련이 높게 나타나 HNAN의 증가가 섬모충류의 높은 생물량으로 연결된 것으로 판단되었다. 경안천에서 PNAN과 HNAN은 Chl-a 농도와 높은 상관성을 보였고, PNAN의 생물량이 증가할수록 HNAN의 생물량도 증가하였다. 섬모충류의 생물량은 다른 생물보다는 영양염 (TN, TP)과 입자성 물질(SS)과 높은 상관성을 보였다. 또한 두 지점 모두에서 원생생물의 생물량은 박테리아 생물량과 밀접한 관계를 보였고, 섬모충류는 박테리아 뿐만 아니라 편모류의 생물량과도 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났다. 팔당호 생태계에서 본 연구의 결과가 보여준 microbial loop 구성요인들의 높은 생물량과 이들 간의 밀접한 상관관계는 팔당호 생태계 플랑크톤 먹이망 내에서 microbial loop를 통한 먹이망 기능이 중요함을 시사한다.