• 한국해양학회지:바다
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• 제17권1호
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• pp.9-15
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• 2012

전세계적으로 연안해역에서 확산되고 있는 유해유독성 식물플랑크톤의 대발생은 수산자원생물자원에 심각한 피해를 입힌다. 본 연구에서는 유해성 미세조류 대발생을 제어하기 위해 개발된 신물질 Thiazolidinedione 유도체(TD49)의 살조능을 유해성 미세조류 성장단계(초기성장기, 대수증식기, 안정기)에 따라 조사하였다. TD49는 $Heterosigma$ $akashiwo$, $Chattonella$ $marina$ 그리고 $Chattonella$ sp.의 세포를 사멸시켰으며, 특히 낮은 농도($0.02{\mu}M$)의 TD49는 대수증식기와 안정기보다 초기 성장기에서 우수한 살조효과를 보였다. 또한 모든 성장단계에서 유해생물을 제어 할 수 있는 TD49의 농도는 $2{\mu}M$로 측정되었다. 무각 편모조류인 $Heterosigma$ $akashiwo$, $Chattonella$ $marina$ 그리고 $Chattonella$ sp.은 세포벽이 약하여 TD49물질에 의해 세포가 쉽게 파괴되어 우수한 살조효과를 보였다. 결과적으로 본 연구에서 개발된 Thiazolidinedione 유도체(TD49)는 유해적조생물 $H.$ $akashiwo$, $C.$ $marina$ 그리고 $Chattonella$ sp.를 제어할 수 있는 우수한 물질로 판단되었으나, 추후 현장 실용을 위해 메소코즘과 같은 인공생태계를 이용한 해양생태계 위해성 평가가 체계적으로 추진되어야 한다.

• 한국물환경학회지
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• 제38권1호
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• pp.19-30
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• 2022

Climate change has increased the average air temperature. Rising air temperature are absorbed by water bodies, leading to increasing water temperature. Increased water temperature will cause eutrophication and excess algal growth, which will reduce water quality. In this study, long-term trends of air and water temperatures in the Han-river basin over the period of 1997-2020 were discussed to assess the impacts of climate change. Future (~2100s) levels of air temperature were predicted based on the climate change scenarios (Representative concentration pathway (RCP) 2.6, 4.5, 6.0, and 8.5). The results showed that air and water temperatures rose at an average rate of 0.027℃ year^-1 and 0.038℃ year^-1 respectively, over the past 24 years (1997 to 2020). Future air temperatures under RCP 2.6, 4.5, 6.0, and 8.5 increased up to 0.32℃ 1.18℃, 2.14℃, and 3.51℃, respectively. An increasing water temperature could dissolve more minerals from the surrounding rock and will therefore have a higher electrical conductivity. It is the opposite when considering a gas, such as oxygen, dissolved in the water. Water temperature also governs the kinds of organisms that can live in rivers and lakes. Fish, insects, zooplankton, phytoplankton, and other aquatic species all have a preferred temperature range. As temperatures get too far above or below this preferred range, the number of individuals of the species decreases until finally there are none. Therefore, changes of water temperature that are induced by climate change have important implications on water supplies, water quality, and aquatic ecosystems of a watershed.

• 생태와환경
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• 제46권4호
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• pp.588-595
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• 2013

본 연구에서는 봄철 저수온기 팔당호 수역의 식물플랑크톤을 이용하여 수온과 $CO_2$ 증가가 식물플랑크톤 군집에 미치는 영향을 분석하였다. 2012년 3월 팔당호 경안천하류 광동교 부근의 현장수를 이용하여 수온증가와 $CO_2$ 농도증가를 네 가지 실험군, (1) Control; 저온(현장수온)과 저농도(공기중) $CO_2$ ($6{\pm}2^{\circ}C$, 400 ppm), (2) T1; 저온과 고농도 $CO_2$ ($6{\pm}2^{\circ}C$, 800 ppm), (3) T2; 고온과 저농도 $CO_2$ ($20{\pm}2^{\circ}C$, 400 ppm), (4) T3; 고온과 고농도 $CO_2$ ($20{\pm}2^{\circ}C$, 800 ppm)으로 하여 각각 실험하였다. 가장 높은 조류성장을 보인 실험군은 T1으로 현장 온도조건에 적응한 조류 군집에 $CO_2$를 첨가한 결과이다. 현장수의 주요 우점종은 Cyclotella meneghiniana로 나타났고, 시간이 진행됨에 따라 고온 실험군(T2, T3)에서는 중심돌말류 Cyclotella meneghiniana에서 깃돌말류 Fragilaria capucina var. gracilis로 우점종의 천이가 나타났다. 모든 실험군에서 규조류가 우점하였고, 고온 실험군 T2, T3에서 배양 후반기에 남조류가 출현하였다. 결론적으로, 저수온기 수온증가는 팔당호 식물플랑크톤 군집구조 변화에 영향을 주었으며, $CO_2$ 농도 증가는 식물플랑크톤의 성장을 촉진시켰다. 본 연구의 결과는 기후변화에 따라 담수생태계의 식물플랑크톤의 성장과 군집변화의 잠재성을 보여주었으며, 앞으로 보다 심도 있는 연구의 필요성을 제기하였다.

• 미생물학회지
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• 제51권1호
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• pp.7-13
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• 2015

Hydrotrope-combined copper (HCC)는 구리의 용존성을 유지하기 위해 황산구리와 친수성 작용기를 결합시켜 제조한 구리 이온($Cu^{2+}$) 기반의 조류생장 억제제이다. 본 연구는 부영양성 담수에 분포하는 대표적인 남조세균 Microcystis aeruginosa에 대한 HCC의 생장 저해효과를 평가하였다. 이를 위하여 M. aeruginosa의 접종 농도 또는 생장배지인 BG-11의 희석 정도를 달리하면서 구리 이온 농도 기준 $5.5-550{\mu}g/L$의 범위에서 HCC를 첨가하고 생장저해효과를 chlorophyll-a 농도의 변화로 측정하였다. HCC는 M. aeruginosa의 생장을 현저히 저해하였으며 특히 1/4로 희석한 BG-11 액체배지에서는 구리 이온의 농도로 환산했을 때 $5.5{\mu}g/L$가 되는 HCC 첨가만으로도 생장을 완전히 억제하는 것으로 나타났다. HCC의 첨가로 인해 세포로부터 microcystin-LR 독소가 용출되는지 확인한 실험에서 HCC는 M. aeruginosa의 생장을 억제하는 유효 농도뿐만 아니라 그 이상의 농도($550{\mu}g/L$)에서도 독소를 용출시키지 않는 것으로 확인되었다. 한편 물벼룩(Daphnia magna)에 대한 HCC의 급성독성시험에서 50% 유영저해를 일으킨 시료에 함유된 구리의 농도는 약 0.30 mg/L로서 생장억제 유효농도를 훨씬 상회하였다. 추가로 HCC의 돌연변이원성과 유전독성을 평가하기 위해서 수행한 Ames test 및 SOS ChromoTest에서도 HCC는 M. aeruginosa의 생장억제 유효농도를 상회하는 농도 수준에서도 독성물질로 작용하지 않는 것으로 나타났다. 이상의 결과로부터 기존 구리 기반 조류생장 억제제의 한계를 개선한 HCC가 상습적으로 조류 대번식이 발생하는 수계에서 사전 또는 사후처리제로서 비교적 안전하고 유용하게 쓰일 수 있을 것으로 기대된다.

• 환경생물
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• 제26권3호
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• pp.252-263
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• 2008

본 연구는 연구의 목적은 총질소(TN), 총인(TP), 엽록소(Chl), 투명도(SD)의 변수를 이용하여 호수의 영양상태(Trophic state)를 평가하였고, 전기전도도에 따르면 부유물질(SS)의 역동성을 비교 평가하여 총질소-엽록소(TN-Chl), 총인-엽록소(TP-Chl), 엽록소-투명도(Chl-SD)의 경험적 모델을 분석하였다. 호소의 영양상태 분석에 따르면, 36개 인공호 중 절반이상이 부영양-과영양화 상태 (Eutrophy-Hypertrophy)로 나타났다. 총인의 월 변이(% Variation)가 최고 500%까지 상회하였으며 특히 8월에는 연중 최고치를 보였다. 한편 총질소의 월 변이는 90% 이하로 나타났으며, 모든 호수에서 평균 총질소 농도는 1.2 mg L$^{-1}$ 이상을 상회하여, 배경 농도가 높은 것으로 나타났다(부영양-과명양화상태). 경험적 모델 분석에 따르면 투명도의 변이는 총인(R$^2$=0.15, p<0.001) 및 총질소 (R$^2$=0.20, p<0.001)보다 주로 엽록소 (R$^2$=0.31, p<0.001)에 의해 설명되는 것으로 나타났다 총인, 총 질소의 비 (TN : TP ratio)의 분석에 따르면, 대부부의 인공호는 조류 생장에 있어 잠재적인 인(P)의 영향을 시사하였다. 따라서 식물성 플랑크톤 성장은 질소보다 인에 의하여 조절 되는 것으로 나타났다. 수질 변수의 연 평균값에 로그-전환(Log$_{10}$ transformation)한 후 실시한 선형 회귀분석에 따르면 엽록소는 총인 및 총질소에 의해 각각 30%, 15% 설명되어, 연관성이 극히 낮은 것으로 나타났다. 그러나 개별 호소에 대한 선형 회귀분석 일부 총인-엽록소가 강한 정 상관관계 (R$^2$=0.62, p=0.002, n=12)를 총질소-엽록소에서는 유의성이 없는 것으로 나타났다(p=0.892, n=12). 상기 연구를 종합해보면 경험적 모델 분석 시 자료의 평균효과(Averaging effect)는 모델의 변이성을 설명하는 데 중요한 것으로 나타났다.

• 생태와환경
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• 제40권2호
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• pp.234-243
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• 2007

청계천 복원이후 하천수질의 생태학적 평가를 하기 위하여 청계천을 비롯한 인접수역 중랑천 및 한강 본류를 대상으로 강우 전후 조류 및 수질변화와 현장수에 대한 조류성장잠재력(AGP)을 조사하였다. 조사는 청계천(정점 1, 2), 중량천(정점 3), 두 하천의 합류부(정점 4), 한강 본류의 상류(정점 5)및 하류(정점 6)등 총 6개 정점을 선정하여 2006년 하계(강우 이 전 7월 25일, 강우 이 후 8월 28일)에 각각 1회씩 실시하였다. 한편, AGP조사를 위해 각 정점에서 채수한 현장수를 공시종 남조 Microcystis aeruginosa 배양계에 1/6, 2/6, 3/6씩 각각 첨가하고, 온도 $25^{\circ}C$, 광조건 100 ${\mu}mol$ photons $m^{-2}s^{-1}$ (14h : 10h LD cycle)에서 11일간 배양하였다. 조사결과, 총질소는 중랑천과 청계천의 합류부에서 높았는데, 특히 후자는 강우 전후 각각 14.4, 18.5 mg $L^{-1}$를 기록하며 가장 높았다. 총인 역시 중랑천과 청계천의 합류부에서 높았는데, 총질소의 경우와 같이 정점 4의 총인은 강우 전후 각각 1.1, 1.3 mg $L^{-1}$를 기록하며 가장 높았다. 엽록소-${\alpha}$는 강우 후에는 중랑하수처리장 방류지점을 포함하고 있는 청계천과 중랑천의 합류부인 정점 4에서 매우 높았으며 가장 우점한 조류는 Cyclotella sp.로 조사되었다. 현장수에 대한 AGP조사결과, 강우 전에는 대조구에 비해 모든 정점에서 높은 성장을 보였으나, 강우 후에는 대조구에 비해 전반적으로 낮은 성장을 나타냈다. 다만, 강우 후에는 현장수 첨가량이 증가함에 따라 대조구와 큰 차이를 보이지 않았는데 이는 강우에 의한 영양물질의 증가가 원인인 것으로 판단되었다. 따라서 청계천을 포함한 조사하천들은 평상시에는 비교적 안정된 생태계를 유지하고 있으나 집중강우시 영양물질 유입으로 인한 하류의 조류번식 가능성이 우려되며, 특히 중량천의 수질개선이 시급한 것으로 판단되었다.

• ALGAE
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• 제32권2호
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• pp.101-130
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• 2017

The ichthyotoxic Cochlodinium polykrikoides red tides have caused great economic losses in the aquaculture industry in the waters of Korea and other countries. Predicting outbreak of C. polykrikoides red tides 1-2 weeks in advance is a critical step in minimizing losses. In the South Sea of Korea, large C. polykrikoides red tide patches have often been recorded offshore and transported to nearshore waters. To explore the processes of offshore C. polykrikoides red tides, temporal variations in 3-dimensional (3-D) distributions of red tide organisms and environmental parameters were investigated by analyzing 4,432 water samples collected from 2-5 depths of 60 stations in the South Sea, Korea 16 times from May to Nov, 2014. In the study area, the vegetative cells of C. polykrikoides were found as early as May 7, but C. polykrikoides red tide patches were observed from Aug 21 until Oct 9. Cochlodinium red tides occurred in both inner and outer stations. Prior to the occurrence of large C. polykrikoides red tides, the phototrophic dinoflagellates Prorocentrum donghaiense (Jun 12 to Jul 11), Ceratium furca (Jul 11 to Aug 21), and Alexandrium fraterculus (Aug 21) formed red tides in sequence, and diatom red tides formed 2-3 times without a certain distinct pattern. The temperature for the optimal growth of these four red tide dinoflagellates is known to be similar. Thus, the sequence of the maximum growth rates of P. donghaiense > C. furca > A. fraterculus > C. polykrikoides may be partially responsible for this sequence of red tides in the inner stations following high nutrients input in the surface waters because of heavy rains. Furthermore, Cochlodinium red tides formed and persisted at the outer stations when $NO_3$ concentrations of the surface waters were < $2{\mu}M$ and thermocline depths were >20 m with the retreat of deep cold waters, and the abundance of the competing red-tide species was relatively low. The sequence of the maximum swimming speeds and thus potential reachable depths of C. polykrikoides > A. fraterculus > C. furca > P. donghaiense may be responsible for the large C. polykrikoides red tides after the small blooms of the other dinoflagellates. Thus, C. polykrikoides is likely to outgrow over the competitors at the outer stations by descending to depths >20 m and taking nutrients up from deep cold waters. Thus, to predict the process of Cochlodinium red tides in the study area, temporal variations in 3-D distributions of red tide organisms and environmental parameters showing major nutrient sources, formation and depth of thermoclines, intrusion and retreat of deep cold waters, and the abundance of competing red tide species should be well understood.

• 생태와환경
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• 제33권3호통권91호
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• pp.187-196
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• 2000

호수 내 seston조성 및 식물플랑크톤 성장을 제한하는 요인들을 평가하기 위해서는 일반적으로 시료가 담긴 용기 내에 영양물질을 투입하는 생물검정 (bioassay) 방법이나, 섭식 (grazing) 실험, seston의 size분석 등과 같은 직접적이고 시간적 노력이 필요한 방법을 이용한다. 그러나 이 논문에서는 동일한 목적을 위하여, 총인 (TP), 엽록소 (CHL), 투명도 (Secchi depth, SD) 자료에 의해 계산한 Carlson의 영양상태지수 (TSI)들의 상호편차(deviation)를 이용하는 보다 간편한 방법을 소개하였다. 본 연구에서 TSI 편차분석을 위하여 아열대지역의 대형호수 (Lake Okeechobee, 미국 플로리다)의 수질자료와 다른 많은 호수들로부터 수집된 자료를 이용하였다. 일단 연구자가 일상적인 수질자료를 수집하여 총인, Chl-a, 투명도 값을 기초로 TSI값을 얻었다면, 이로부터 여러 가지 해석이 도출될 수 있다 한편, 총질소의 자료도 총인과 마찬가지로 영양물질에 대한 자료로 중요하게 이용될 수 있다. TSI (CHL)값이 TSI (TP)값보다 훨씬 작다면, 인 (P)이 아닌 다른 요인이 조류의 성장을 제한한다고 유추할 수 있다. 만약 TSI (CHL)값이 TSI (SD) 값보다 훨씬 작다면 호수 내 seston중 아주 작은 무생물적 입자들의 구성비가 높다고 추정할 수 있으며,이 경우 빛이 제한 요소가 될 것이다. 반대로, TSI (CHL) 값이 TSI (TP) 값보다는 작지만 TSI (SD) 값보다 크다면, 수중의 빛을 산란시키는 입자들이 크기가 크다고 (예를 들면, 큰 사상성 또는 군체성 조류) 추정할 수 있고, 이 경우 조류의 성장은 동물플랑크톤의 섭식에 의해 제한을 받을 가능성이 크다. 이러한 분석의 결과는 신뢰성과 일관성이 매우 높으며, 일반적으로 상기한 다른 직접적인 방법들에 의해 얻어진 결과들과도 잘 일치한다. TSI의 편차를 이용한 방법으로부터 도출된 결과를 위의 직접적인 방법을 통해 주기적으로 검증할 필요는 있지만, 호수관리를 위해 수질과 생태학적 반응 요인들을 모니터링하고, 나아가 장기적으로 호수의 변화를 이해하는데 보다 효율적이고 경제적인 방법을 제공할 수 있어 이용가치가 매우 높다고 사료된다.

• 생명과학회지
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• 제26권4호
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• pp.460-467
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• 2016

사상체 토착 남세균을 경상남도 합천군 합천호의 수화시료로부터 무균적으로 분리하였으며, 형태적·분자적 동정 결과 림노트릭스 속에 속하는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 본 남세균 균주는 림노트릭스 속 KNUA012 균주로 명명하였으며, 분리균주의 최적생장 온도는 섭씨 25도였다. 지질성분 분석 결과, 에스테르 교환반응을 거치지 않고 직접 연료로 사용할 수 있는 펜타데칸(C₁₅H₃₂)과 헵타데칸(C₁₇H₃₆)과 같은 알칸들이 본 균주에 의해 광독립 영양적으로 생합성 된다는 것이 밝혀졌다. 또한 알칸 생합성에 관여하는 유전자들이 본 남세균 내에 존재하는 것을 발견하였다. 일반적인 미세조류 바이오디젤 구성성분으로 알려진 미리스트올레산(C_14:1), 팔미트산(C_16:0) 및 팔미톨레산(C_16:1) 역시 KNUA012 균주에 의해 주요 지방산 성분으로서 생산되는 것으로 확인되었다. 근사분석 결과 KNUA012 균주의 휘발성물질 함량은 86.0%였으며, 원소분석 결과 고위발열량은 19.8 MJ kg⁻¹으로 나타났다. 또한, 본 분리균주는 고부가가치 항산화물질로 알려져 있는 피코시아닌을 광독립영양적으로 21.4 mg g⁻¹의 농도로 생산할 수 있는 것을 확인하였다. 따라서, 본 연구결과는 KNUA012 균주가 미세조류 기반 바이오연료와 바이오매스 원료의 경제적인 생산에 있어 이상적인 자원이 될 수 있음을 제시하였다.

• 생태와환경
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• 제49권4호
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• pp.354-374
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• 2016

본 연구는 2012년 5월부터 2015년 12월까지 북한강과 남한강의 유입부를 포함하는 팔당호의 5개 지점에서 시공간적 수질 변동성을 강우 수문학과 비교 고찰하였다. 조사기간 동안 기초 수질요인들의 변동은 계절적 영향이 컸다. 특히, 수온성층은 수심이 깊은 댐 부근에서 형성되었고, 연도에 따라 빈산소 장기화도 관찰되었다. 질소(N) 계열 영양염의 증가는 유량이 빈약할 때 나타났고, 이때 $NH_4$는 하수 처리수의 영향을 크게 받아 $NO_3$와 상반되는 경향을 나타내었다. 인(P)의 증가는 유량이 크거나 극심한 가뭄이 지속될 때이었고, P 영양염 결핍도 빈번하게 관찰되었다. Chl-a의 증감은 유량 변동과 역상관 관계를 보였고, 그 값이 높을 때 AGP 값은 낮았다. 팔당호의 수질 변동성은 유역으로부터 하수 처리수(총량: $472{\times}10^3m^3d^{-1}$)의 오염원을 기반으로 한 유입, 방류 및 취수의 패턴에서 직간접적 관련성과 그 영향을 찾을 수 있었다. 또한 수질의 시공간적 변동 과정에서 기상(장마, 태풍, 이상강우 및 폭염더위) 수문(유량과 수위)학적 인자는 펄스, 희석, 역류, 흡수, 농축 및 침전 등 형태로서 작용하였다. 하천형 저수지인 팔당호의 수질 변동은 매우 역동적이며, 국내 최대 상수원의 오염 수준을 경감하기 위한 실효 대책으로 기상 수문에 기초한 육수학적 조사연구와 P-free 하수 처리 정책 실현의 필요성을 제안한다.