The objectives of this study were to setup a laterally-averaged two-dimensional eutrophication model in Daecheong Reservoir, and to validate the model under two different hydrological conditions; drought year (2001) and wet year (2004). The suggested modeling approach was found to be very effective to simulate the dynamic variations of water temperature, nutrients, dissolved oxygen, and algae in the reservoir. The model satisfactorily replicated the algal bloom that happened between Janggae (Sta.4) and Haenam (Sta.5) during summer of 2001, although the peak concentration was slightly underestimated due to the laterally averaged assumption. The allochthonous phosphorus and algae induced from upstream and So-oak stream during several rainfall events were found to be most significant sources of algal bloom in 2001. In contrast to draught year, the flood events happened during summer months of 2004 tended to remove the hypolimnetic anaerobic conditions and dilute the dissolved phosphorus in the upper reach of the reservoir, and in turn mitigated algal bloom. It implies that the impact of hydrological and hydrodynamic conditions on the reservoir water quality is highly significant, and a drought year may be more vulnerable to algal bloom in the reservoir.
Water quality in the Daecheong reservoir has been deteriorated by algal bloom every year. Algal bloom is propagated from eutrophicated tributary into the main body of the reservoir during the wet season. Nutrients from diffuse sources trigger the propagation of the algal bloom. This study is aimed to analyze relationship between the water current by the simulation and algae transport from the main body in the Daecheong reservoir including tributary where algal bloom has occurred seriously every year. Water quality model CE-QUAL-W2 was applied to analyze water movement in draught season (2001) and flooding season (2003). The result of simulation corresponded with the observed water elevation level, 63~80 m and showed stratification of the Daecheong reservoir. In the draught season, as velocity and direction off low in the reservoir was estimated to affect algae transport including nutrient supply from small tributary, algal blooms occurred in the stagnate zone of middle stream of the reservoir. On the other hand, in the flooding season, it was resulted in nutrient transport from upstream of main reservoir and nutrients were delivered up to downstream by fast water velocity. In result, algal blooms occurred in stagnate zone of reservoir downstream as the current of downstream was retarded according to dam outflow control.
The occurrence of 'algal bloom', caused by the mass proliferation of phytoplankton, causes serious problems in streams and lakes in Korea. Therefore, in this study, the phytoplankton filter-feeding trait of Unio douglasiae, a type of freshwater clam, was used to reduce the algal bloom in outdoor water tanks during the summer. This involved the construction of a U. douglasiae cultivation apparatus, wherein 1,000 clams were divided into 8 rectangular baskets arranged in the shape of an empty square. The control tank was manufactured in exactly the same shape within the water tank, but without the addition of clams. The algal bloom-reducing effect of U. douglasiae was confirmed by the measurement of (and comparing between) the water quality at the center and periphery of the test and control cultivation apparatus. Water quality measurements included the measurement of water temperature, pH, turbidity, dissolved oxygen (DO) content, and chlorophyll-${\alpha}$ concentrations; the water quality was measured twice a month between June and November 2014.The results of these analyses did not show a significant difference in water quality (temperature, pH, turbidity, DO) between the center and periphery of the test and control tanks. However, the chlorophyll-${\alpha}$ concentration was observed to be much lower at the center of the test tank compared to that at the center and periphery of the control tank, as well as at the periphery of the test tank. This was believed to be a result of the U. douglasiae surrounding the center of the test tank, which prevented the influx of plankton from the periphery. Accordingly, the results of these analyses suggest the possibility that U. douglasiae cultivation could reduce the proliferation of algal blooms in lakes and streams during the summer. In particular, these results indicate possible improvements in U. douglasiae activity (reduction in algal blooms) by their effective arrangement in the water bodies.
Sea ices at the Tatarskiy Straitin the East/Japan Sea appear from November to April. Cold and fresh water, melted from the sea ices, may contain nutrients which are indispensable to spring bloom of phytoplankton and may provide a preferable condition to the spring bloom through changes in vertical structure of water column and stratification. Relation between the spring bloom along the Primorye coast and sea ices in the Tatarskiy Strait were investigated using multi-satellite multi-sensor data; ten-year SeaWiFS chlorophyll-a concentration data and PAR data, sea surface temperatures from NOAA/AVHRR, sea ice concentration and near-surface wind speed data from DMSP/SSMI, near-surface wind vectors from QuikSCAT, and others. We provided evidences of southwestward flowing cold water masses from sea ice and its relation of chlorophyll-a concentration. This study showed that year-to-year variations of chlorophyll-a concentration in spring were positively correlated with those of sea ice concentrations at the Tatarskiy Strait.
Park, Chul;Sheppard, Diane;Yu, Dongke;Dolan, Sona;Eom, Heonseop;Brooks, Jane;Borgatti, Douglas
Environmental Engineering Research
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제21권3호
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pp.276-283
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2016
The goal of this study was to evaluate the effect of effluents from conventional activated sludge (CAS) and biological nutrient removal (BNR) processes on algal bloom in receiving waters. We made multiple effluent sampling from one CAS and two BNR facilities, characterized their effluents, and conducted bioassay using river and ocean water. The bioassay results showed that CAS effluents brought similar productivity in both river and ocean water, while BNR effluents were more reactive and productive in ocean water. Unexpectedly, nitrogen-based biomass yields in ocean water were up to six times larger for BNR effluents than CAS effluent. These results indicated that nitrogen in BNR effluents, although its total concentration is lower than that of CAS effluent, is more reactive and productive in ocean water. The ocean water bioassay further revealed that effluents of BNR and CAS led to considerably different phytoplankton community, indicating that different characteristics of effluents could also result in different types of algal bloom in receiving waters. The present study suggests that effects of upgrading CAS to BNR processes on algal bloom in receiving waters, especially in estuary and ocean, should be further examined.
This study investigated the occurrences and succession patterns of harmful cyanobacteria, as well as environmental factors, during a 3-year period (September 2012 to August 2015) in the upper region of the Nakdong River around Sangju weir. A total of 27 cyanobacterial taxa were observed in this study, and classified into 26 species and 1 variety belonging to 11 genera, 5 families, and 3 orders. Cell density ranged from 24 to 42,001 cells/ml, with a geometric mean of 33 cells/ml, during the survey period. The dominant orders differed depending on the survey year; order Oscillatoriales in 2013, Chroococcales in 2014 and Nostocales in 2015. An Aphanizomenon bloom occurred in June 2015 at which time the highest cell density of 36,873 cells/ml was detected in the upper region of the Nakdong River, where as the Aphanizomenon spp. cell density (190-1,704 cells/ml) had been low prior to that time. An Aphanizomenon bloom also occurred at around the same time downstream in the Young River, a major inflow branch of the Nakdong River. The Aphanizomenon cell density along the Nakdong River increased markedly after joining of the YoungRiver, indicating that the Aphanizomenon bloom in the YoungRiver caused a bloom in the Nakdong River. Meteorological and environmental parameters, such as very low precipitation, higher water temperature, pH, and TP concentration, and lower TN/TP ratio, in May and June of 2015 than in 2013 and 2014 exerted marked effects on the Aphanizomenon bloom in June 2015 in the Young River.
최근 한국은 기후변화로 인한 기온 및 수온 상승, 빈번한 집중호우와 친수공간 조성에 따른 적극적인 하천의 활용 등으로 인하여 하천 및 저수지 내 수질관리에 있어 해결해야 하는 많은 문제점을 가지고 있다. 본 연구는 효율적인 수질관리를 위하여 인공신경망을 이용한 단기조류예측모형 구축에 관한 연구이다. 대상지역으로 조류가 번식하기 좋은 조건을 지니고 있는 금강유역 내 대청호를 선정하였고 설치되어 있는 수질 자동측정망의 일 단위자료를 이용하였다. 다층전방향신경망의 역전파 알고리즘을 이용하여 단기(1일, 3일, 7일) 조류를 예측할 수 있는 모형을 구축하였다. 본 모형에서는 대청호 내 수문 및 수질성분을 교차상관분석을 기초하여 단기조류예측모형의 입력 성분을 선정한 후 다양한 조류예측 신경망 모형을 구축하여 결과에 대한 검증을 실시하였다. 구축된 단기조류예측모형은 자연발생적인 기작과 유사한 현상을 재현할 수 있는 다양한 수질인자를 고려하여 단기조류예측모형을 구축한 경우 예측의 정확도가 높게 도출되었다. 본 연구는 신경망모형의 최대 장점인 비선형성 및 간편성 등을 고려하였을 때 우리나라의 수질예측에 적합한 신경망 모형을 구축할 수 있으며 이를 통한 하천 및 호수 내 효율적인 수질관리 방안을 제시할 수 있을 것이다.
대청호 남조세균 수화 기작에 대한 이해를 돕고자, 1997년부터 2002년까지 (2000년 제외)의 조사 자료를 바탕으로 남조세균 군집 특성을 해석하고 수화 발달 단계를 3단계로 구분하여 환경요인과의 관련성을 파악하였다. 남조세균 수화의 시작은 6월 하순부터 시작하며, 강과 호소의 중간 성향을 가진 정점 1부터 발생하였다. 대청호의 수화 발생 기간은 댐축 앞 지점인 정점 4를 기준으로 하는 경우, 약 $60\~70$일이었으나, 1999년의 경우는 7월 19일부터 11일로 이례적인 현상이었다. Microcystis aeruginosa은 6월에 출현하기 시작하여 1998년과 2002년은 8월 말에서 9월 초, 1999년과 2001년은 7월 말에 절정을 이루었다. M. aeruginosa의 현존량이 처음 증가하는 시기는 1998년은 6월 22일, 1999년은 6월 28일,2001년은 7월 4일 그리고 2002년은 6월 25일로 모두 표층 수온이 $25^{\circ}C$를 넘는 시기였다. M. aeruginosa의 구성비는 식물플랑크톤 현존량에 대해서는 $68.1\%,$ 남조세균에 대해서는 $74.2\%$, Microcystis속에 대해서는 $88.8\%$이었다. M. aeruginosa의 연도별 남조세균 대비 구성비는 1998년 $30.3\%,$ 1999년 $34.\6%,$ 2001년 $94.4\%,$ 2002년 $42.9\%$이었다. 1998년 Anabaenu spp.는 4월부터 출현하기 시작하여 8월 하순부터 9월 중순까지 정점에 따라 $1.0{\times}10^4\;cells\;mL^{-1}$ 이상으로 분석되었다. Anabaena속은 준비기에 남조세균 수화 추이에 한 축을 담당하고 있었다. 소멸기에서는 Anabaena spp., Oscillatorin spp., Aphanizomenon flos-aquae가 M. aeruginosa의 소멸을 대신하여 현존량이 증가하는 것으로 나타났다. 남조세균 수화에 미치는 강우의 영향은 시기별로 달라, 준비기의 강우는 남조세균 성장을 돕고, 소멸기의 강우는 남조세균의 소멸을 가속화하는 것으로 해석되었다. 수화기에는 강우의 양이 많을 경우에는 수화 발달을 저해하였으나, 적을 경우에는 그 영향력이 낮았다.
남조류의 대량 발생은 담수 생태계에서 수체 내 산소 고갈, 악취 및 독성물질 분비로 인하여 수생태계 및 정수공급체계에 악영향을 미친다. 이러한 녹조현상은 낙동강 보 건설 이후 조류의 수체 내 체류시간 증가와 더불어 기후변화로 인한 지표면 기온 상승으로 인하여 강도와 빈도가 증가할 것으로 예상된다. 본 연구에서는 예상되는 녹조현상의 증가에 대응하기 위하여 조류경보 발령 이전에 선제적 대응을 위한 수문-기상인자 조류 예보체계를 제시하였다. 다연상관 분석을 통하여 조류예측 단계에 따른 기온 및 유량의 선행 영향기간을 탐색하였다. 머신러닝 기법인 의사결정나무 분류를 통하여 선행 기간의 기온 및 유량에 따른 조류예측 단계 분류모델을 도출하였고, 분류모델 결과를 기반으로 수문-기상인자 조류 예보체계를 도출하였다. 제시한 수문-기상인자 조류 예보체계는 녹조현상 발생 이전의 선제적 대응을 위한 기초 연구로써 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
To understand the effect of reactive oxygen species (ROS) on floral senescence in Hibiscus syriacus L., we have investigated change in relative water potential, malondialdehyde (MDA) content, H_2O_2 content and the activity of antioxidative enzymes in the petals during flower opening and senescence. Hibiscus flowers were achieved full bloom at early morning and started to in-rolling and showed petal in-rolling over than 50% at 24 h and 36 h after full bloom, respectively. The flower was a decrease in fresh weight by 30% and showed water loss with floral senescence. MDA content and activity of antioxidative enzymes such as APX, GR and CAT were showed no significant change until 36 h after full bloom. In the flower 48 h after full bloom that showed complete petal in-rolling and wilting, however, activity of antioxidative enzymes and H_2O_2 content was greatly increased as compared with 0 h after full bloom. These results suggest that reactive oxygen species are related to accelerating the later senescence more than inducing the early senescence during Hibiscus flower senescence.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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