• 제목/요약/키워드: benthic chamber

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저층 경계면 연구용 Benthic chamber(BelcI) 개발 (The Development of a Benthic Chamber (BelcI) for Benthic Boundary Layer Studies)

  • 이재성;박경수;강범주;김영태;배재현;김성수;박정준;최옥인
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제15권1호
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    • pp.41-50
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    • 2010
  • 소형선박에서 운영이 가능한 연안용 benthic chamber(BelcI)를 개발했다. 운영상에 유연성이 큰 BelcI는 연안 저층 경계면 연구에 폭넓게 이용될 수 있을 것으로 판단된다. BelcI는 몸체, 자동채수기, 교반기 및 전자제어부로 구성된다. 운영상에 유연성을 극대화하기 위해 몸체는 사각 셀 단위의 2단 구조로 설계했다. 센서신호의 증폭, 교반기 및 채수장치 제어회로를 초 전력 소모 회로로 구성하여 외부 전원장치를 제거했다. PIV(particle image velocimetry)기법으로 측정한 chamber 내부의 유체유통은 전형적인 radial-flow impeller의 특성을 나타냈다. chamber내 물의 혼합 시간은 약 30초로 추정되었으며, 바닥면에서 shear velocity($u^*$)는 약 $0.32\;cm\;s^{-1}$였다. 산경계층(DBL) 두께는 약 $180{\sim}230\;{\mu}m$였다. 현장에서 측정한 산소소모율은 약 $84\;mmol\;O_2\;m^{-2}\;d_{-1}$로 선상배양결과 보다 2배 이상 컸다. 저층 영양염 플럭스는 "질산+아질산"이 $0.18\;{\pm}\;0.07\;mmol\;m^{-2}\;d^{-1}$, 암모니움이 $2.3\;{\pm}\;0.5\;mmol\;m^{-2}\;d^{-1}$, 인산인이 $0.09\;{\pm}\;0.02\;mmol\;m^{-2}\;d^{-1}$, 규산규소가 $23\;{\pm}\;1\;mmol\;m^{-2}\;d^{-1}$로 추정되 었다.

간척지 내 부영양화된 호수 수괴의 간헐적 유출로 인한 천수만 저층수의 Hypoxia 발생과 영양염 분포 특성 (Hypoxia and Characteristics of Nutrient Distribution at the Bottom Water of Cheonsu Bay Due to the Discharge of Eutrophicated Artificial Lake Water)

  • 이동관;김기현;이재성
    • 해양환경안전학회지
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    • 제22권7호
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    • pp.854-862
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    • 2016
  • 본 연구에서는 2010년 여름에 천수만에서 저층해수를 채집하여 용존산소와 영양염 농도를 측정하였다. 또한 benthic chamber내의 해수시료를 시계열로 채집하는 자동화된 Benthic Lander를 설치하여 해수-퇴적물간 영양염 플럭스를 측정하였다. 오염된 인공호수 유출수가 들어오는 천수만 북쪽에서는 저층수의 용존산소는 2 mg/l로 hypoxia의 존재 가능성이 확인되었다. 반면 남쪽 천수만 입구의 저층 용존산소는 5 mg/l이었다. 영양염은 용존산소와 반대의 분포 경향을 보였고, N/P ratio의 변화는 hypoxia에 의해 발생된 인산염의 탈착과 용출 때문으로 보인다. 만 북쪽 해역의 유기탄소 산화율과 산소소비율은 남쪽 만 입구 해역보다 약 2배 큰 값을 보였고, 영양염 benthic flux는 천수만 북쪽에서 4내지 6배 높았다. 이러한 결과는 해수-퇴적물간 물질 플럭스를 정확히 추정하기 위해서는 hypoxia의 역할에 대한 이해가 중요하다는 점을 시사해준다.

남해안 통영지역 가두리양식장 해수-퇴적물 경계면에서의 chemical fluxes (Chemical Fluxes at the Sediment-Water Interface Below Marine Fish Cages on the Coastal Waters off Tong-Young, South Coast of Korea)

  • 심정희;강영철;최진우
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제2권2호
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    • pp.151-159
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    • 1997
  • 1995년 6월, 남해안 통영지역 가두리양식장 해수-퇴적물 경계면에서 입자상유기물의 수직유입량과 용존산소의 소모량, 영양염류의 용출량을 관측하였다. 입자상유기물의 수직유입량은 저층고정식 sediment trap을 이용하였으며, 용존산소의 소모량과 영양염류의 용출량은 benthic chamber method로 측정하였다. 가두리양식이 연안부영양화에 미치는 영향과 가두리에서 유출된 입자상유기물의 확산강도를 정량하기 위해, 가두리 아래(수심 약 18 m, Cage Site)와 가두리에서 수평으로 약 100 m 가량 떨어진 곳(수심 약 32 m, Control Site)의 해수-퇴적물 경계면에서, 암모니아와 인산염, 규산염의 용출량을 비교하고, 탄소와 질소와 인의 mass balances를 추정하였다. 관측결과, 가두리정점(Cage Site)으로는 6400 mg C $m^{-2}d^{-1}$의 입자상유기물이 유입되었고, 동시에 230 mmol $O_2\;m^{-2}d^{-1}$ 이상의 용존산소가 소모되었다. 따라서 탄소의 경우, 가두리 아래 해저면으로 공급되는 유기 입자의 약 40%에 달하는 양이 해수-퇴적물 경계면에서 분해되며 (ca. 2400 mg C $m^{-2}d^{-1}$), 나머지 약 60%는 퇴적되어 매몰되는 것으로 보인다. (ca. 4000 mg C $m^{-2}d^{-1}$) 그러나 대비정점(Control Site)에서는 가두리정점에 비해 상대적으로 적은 양의 유기물유입과(ca. 4000 mg C $m^{-2}d^{-1}$), 낮은 용존산소소모율이 관측되었다(75 mmol $O_2\;m^{-2}d^{-1}$). 관측결과는 가두리에서 투기되는 대부분의 입자상유기물이 가두리 아래 해저면에 집중적으로 퇴적되고 있음을 보여주며, 가두리 부근 해저면으로 확산되는 입자상유기물의 양은 가두리에서 멀어질수록 급속히 감소함을 시사한다.

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해수-퇴적물 경계면을 지나는 우라늄 제거 과정과 플럭스 연구: 생지화학적 접근 (Processes and Fluxes of Uranium Removal Across the Sediment-Water Interface: A Biogeochemical Approach)

  • 김기현;조진형;이재성
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제4권3호
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    • pp.188-197
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    • 1999
  • 해수에서 퇴적층으로 향하는 우라늄 제거 과정과 플럭스를 연구하기 위해 1996년 10월 16일과 1997년 8월 25일에 천수만 입구지역에서 공극수와 해저상자(benthic chamber, BC) 내부시료를 채취하였다. 공극수로부터 추정된 우라늄 플럭스는 해수~퇴적물 경계면에서 0.112~0.566 mg/$m^2yr$ 이었으며, 해수에서 퇴적물로 제거되는 양상을 보였다. 황해 전체로는 $4.3{\sim}21.5{\times}10^7$ g/yr의 우라늄이 제거되며 이는 전지구적 제거 플럭스의 0.4~2.2%에 달하는 값이다. 같은 방법으로 추정된 영양영 플럭스는 암모니아성 질소 135.6 mmol/$m^2yr$, 질산성 질소 228.2 mmol/$m^2yr$, 인산염 36.8 mmol/$m^2yr$, 그리고 규산염 23.9 mmol/$m^2yr$로 공극수에서 저층 해수로 용출되고 있다. 공극수중 질산성 질소와 퇴적물 망간의 수직 분포도로부터 산화환원 경계층이 퇴적물 표충하 3~5 cm 깊이에 존재함을 추정할 수 있었다. BC를 이용한 인산염 플럭스는 28.5 mmol/$m^2yr$로서 공극수를 통한 추정값과 비슷하였다. 반면에 BC를 이용한 우라늄과 규산염 플럭스 추정치는 공극수에 의한 값보다 두 자릿수 정도로 큰 값을 나타내었다. 공극수내 농도 분포로부터 추정된 우라늄과 영양염의 플럭스 추정치가 BC를 통한 추정치보다 더욱 신뢰도가 높다고 판단된다.

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진동만 미더덕 양식장의 하계 및 동계 탄소 순환 특성 (Characteristics of Carbon Circulation for Ascidian Farm in Jindong Bay in Summer and Winter)

  • 박지혜;조윤식;이원찬;홍석진;김형철;김정배;박정현
    • 한국습지학회지
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    • 제14권2호
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    • pp.211-221
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    • 2012
  • 미더덕은 우리나라에서만 식용 및 양식하는 생물종으로, 2001년 본격적인 수하식 양식이 시작되어 15,084 M/T이 생산되었지만 2011년에는 2,655 M/T으로 생산량이 크게 감소하였다. 생산량 저감의 원인분석을 위해서는 어장 환경에 관한 물질수지 산정이 필요하다고 판단된다. 진동만 미더덕 양식장에서 하계와 동계에 현장 관측 장비인 벤틱챔버(BelcI)를 이용하여 미더덕 양식장과 대조구 정점에 대한 침강 flux와 용출 flux를 산정하였다. 7월 양식장, 2월 양식장, 2월 대조구에서 유기 탄소 침강 flux는 각각 72 mmol C $m^{-2}\;d^{-1}$, 93 mmol C $m^{-2}\;d^{-1}$, 34 mmol C $m^{-2}\;d^{-1}$로 나타났고, 유기탄소 산화율은 각각 13 mmol C $m^{-2}\;d^{-1}$, 81 mmol C $m^{-2}\;d^{-1}$, 31 mmol C $m^{-2}\;d^{-1}$로 나타났다. 영양염 용출 flux는 일반적인 경향을 띄었다. 결과적으로 유기탄소 퇴적 flux는 20:4:1의 비를 나타내었다. 탄소 순환의 물질수지 산정을 통해, 양식 생물의 생산량 저감에 관한 원인 분석연구에 기초 자료로써 활용될 수 있다.

가막만 빈산소 해역의 퇴적물 산소소모율과 용존산소 고갈에 의한 황화수소 용출 (Sediment Oxygen Consumption Rate and Hydrogen Sulfide Release by Dissolved Oxygen Depletion in Hypoxic Area of the Gamak Bay, Korea)

  • 이태희
    • 한국습지학회지
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    • 제17권3호
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    • pp.293-302
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    • 2015
  • 가막만 빈산소 해역에서 챔버 실험과 지화학적 분석을 통하여 퇴적물 산소소모율과 퇴적물 특성을 파악하였다. 가막만 표층퇴적물의 유기탄소 함량은 만의 안쪽이 높고 바깥쪽으로 갈수록 감소하는 경향을 보였다. 만의 안쪽 퇴적물에는 바깥쪽에 비해 상대적으로 육성기인 유기물이 더 많이 포함되어 있다. 빈산소가 빈번하게 발생하는 가막만 북부 내만의 시추퇴적물에 기록된 탄산칼슘 함량의 분포는 이 지역에서 과거 백 년 이전부터 빈산소가 발생하였음을 지시한다. 2010년과 2011년 2월, 5월, 8월 및 11월에 가막만 빈산소 해역에서 퇴적물 챔버 실험을 하였는데, 북부 내만에 위치한 정점 C3과 남부 외해 쪽에 위치한 정점 C17에서 퇴적물 산소소모율은 각각 $3.98-12.43mmol\;m^{-2}d^{-1}$, $3.28-8.18mmol\;m^{-2}d^{-1}$ 범위였다. 퇴적물 산소소모율은 수온에 가장 큰 영향을 받는 것으로 보인다. 정점 C3과 정점 C17 에서 산소가 모두 고갈되어 저층이 무산소로 바뀌면 유독성의 황화수소 플럭스는 각각 $1.38mmol\;m^{-2}d^{-1}$, $1.3mmol\;m^{-2}d^{-1}$로 수층으로 용출되어 나왔다.

퇴적물 내 유기물의 초기 속성 작용에 나타난 유기 질소의 선택적 분해 (Preferential Decomposition of Nitrogen during Early Diagenesis of Sedimentary Organic Matter)

  • 한명우;이강현
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제6권2호
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    • pp.63-70
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    • 2001
  • 퇴적물과 해수가 충진된 수조에서 배양실험을 수행하여 해수중 용존산소, pH, 암모니아, 질산염, 철 및 망간 농도의 시간에 따른 변화를 측정하였다. 농도변화 자료를 초기속성작용의 화학 반응식에 적용시켜 퇴적물 내 유기물 분해 초기에 나타나는 유기탄소와 유기질소의 분해정도를 파악하였다. 배양실험은 237 hr 동안 진행되었으며 , 각 화학종의 농도변화 양상에 따라 모두 4개의 시간구간으로 나눌 수 있었다($0{\sim}9\;hr,\;9{\sim}45\;hr,\;45{\sim}141\;hr,\;141{\sim}237\;hr$). 각 시간구간의 농도변화로부터 계산된 유기탄소와 유기질소의 C/N비는 각각 6.63, 1.49, 0.81, 0.02로 시간경과에 따라 감소하였다. C/N비의 감소는 유기물분해 초기에 퇴적물중 유기질소가 유기탄소보다 먼저 선택적으로 분해되어 용출됨을 시사한다. 현장에서 채취한 퇴적물 시료와 배양실험 종료 후 수조에서 수거한 퇴적물중 유기탄소 및 유기질소, 공극수중 암모니아 및 유기탄소 등의 농도변화를 상호 비교한 결과도 유기질소의 선택적 분해를 시사하였다.

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유공충을 이용한 동해의 환경 안정성 연구 (Study of Environmental Stability of the East Sea by Foraminiferal Distribution)

  • 신임철;이희일
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제3권4호
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    • pp.234-248
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    • 1998
  • 동해의 해양투기장 해역에 버려진 폐기물이 환경에 미치는 영향을 조사하기 위해 동해 남부해역에 위치한 해양투기장 해역(정점 B, B')과 부산 동쪽의 외해에 위치한 해양투기장 해역(정점 J, J') 및 인근 지역(정점 J2, J6, H)에서 채취한 박스코아의 퇴적물에 함유된 유공충을 연구하였다. 유공충의 종다양성지수[S, H(S), E]와 부유성 및 저서성 유공충의 수는 해양투기장 해역과 인근 해역에서 차이를 보인다. 동해 남부해역에 위치한 해양투기장 해역 B와 B' 에서는 유공충의 종수가 작으며, 조립질 퇴적물의 양과 저서성 및 부유성 유공충의 수 또한 주변 해역에 비해 작은 값을 보인다. 부산 동쪽의 외해에 위치한 투기장 해역 J'에서는 인근의 다른 지역과는 다르게 비정상적으로 매우 많은 저서성(약 300,000 개체/10 g 건조시료) 및 부유성(약 300,000 개체/10 g 건조시료) 유공충이 나타난다. 아마도 투기된 폐기물이 영양분의 역할을 했을 것이다. J 해역은 B, B' 해역과 마찬가지로 다른 해역에 비해 상대적으로 낮은 종다양성지수[S, H(S)]를 보인다. 또한 J 해역의 코아 퇴적물에서는 저서성 유공충의 수가 코아 표층에서 코아 하부로 갈수록 감소한다. 이러한 사실은 J 해역이 스트레스를 받고 있는 환경임을 의미한다. J', J2, J6 해역은 매우 높은 종다양성지수[S, H(S)]를 보이는데, 이는 이들 해역이 매우 안정된 환경임을 의미한다. 투기장 및 인근 해역에서 병에 걸리거나 스트레스가 극심한 환경에서 나타나는 이상격실(abnormal chamber)을 가진 유공충은 발견되지 않았다. 또한 투기장 해역에 버려진 폐기물의 유기분해가 저층수를 부식성으로 바꿀만큼 강하지 않았다.

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배양기간에 따른 파판 부착규조류 종조성과 영양성분 변화 I. 완도지역 (Variation of Species and Nutrient Composition of Benthic Diatoms on Plate during Culture Periods I. Wando area)

  • 김해영;허성범
    • 한국양식학회:학술대회논문집
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    • 한국양식학회 2003년도 추계학술발표대회 논문요약집
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    • pp.141-142
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    • 2003
  • 본 연구는 전복의 유생사육을 목적으로 먹이생물인 부착미세조류의 파판 배양시 배양기간에 따른 종조성과 영양성분의 변화를 파악하기 위하여 수행되었다. 실험은 완도지역에서 봄철인 2~4월에 8주 동안 실시되었다. 배양을 위한 기초 조사로 배양지역 연안해수의 수온, 염분, pH, 총질소, 총인, Chlorophyll-a를 측정 하였다. 실험에 사용된 파판은 전복 종묘생산에 이용되는 규조배양용 파판과 틀을 이용하여 2주마다 파판을 수거한 뒤 부착된 미세조류를 부드러운 솔로 분리하여 원심분리한 후 지방산과 아미노산을 측정하였다. 각각의 시료는 광학현미경(Nikon)으로 동정한 후 Sedwick-rafter counting chamber를 이용하여 종별로 계수하고 이를 단위면적당 개체수 (cells/$\textrm{cm}^2$)로 환산하여 정량분석을 하였다. 실험 결과 봄철 완도지역의 평균 수온과 염분은 각각 15.4$^{\circ}C$와 33.88$\textperthousand$이었고 pH는 8.21이었다. 총질소와 총인은 각각 0.078mg/$\ell$, 0.018mg/$\ell$였고 chlorophyll-$\alpha$는 1.47$\mu$g/$\ell$ 였다. 부착미세조류의 아미노산 분석 결과는 배양 2주째의 총아미노산 양이 5.63%로 가장 낮았고, 4주는 6.50%, 6주 7.82% 8주 7.87%로, 6주까지 증가하다가 정체하는 경향을 보였다. 필수아미노산의 경우 총아미노산의 경향과 비슷하였고 2, 4, 6, 8주째의 양은 각각 2.75%, 3.16%, 4.01%, 3.96%였다. 필수 아미노산과 비필수아미노산의 비는 2, 4, 6, 8주 각각 0.95, .095, 1.05, 1.01의 결과를 보였다. 지방산의 경우 palmitic acid( $C_{16:0}$)와 palmitoleic acid( $C_{16:1}$)가 43.10~67.66%의 함량을 보였으나 4주째에는 검출되지 않았으며 EPA는 6주에서 10.97%를 보였고 나머지 구간에서는 검출되지 않았다. 부착미세조류의 biomass는 기간별로 2.4$\times$$10^3$ cells/$\textrm{cm}^2$, 7.8$\times$$10^3$ cells/$\textrm{cm}^2$ 25.1$\times$$10^3$ cells/$\textrm{cm}^2$, 44.3$\times$$10^3$ cells/$\textrm{cm}^2$ 이었다. 출현량은 총 64종으로 대부분이 부착규조류였으며 2주, 4주, 6주, 8주 각각 43종, 25종, 19종, 24종의 부착 규조류가 출현하였다. 그리고 우점종은 2주째 Nitzschia petitiana, Fragilia psedonana, 4주 Navicula mollis, Flagilia cylindrus, 6주 Flagilia capucaina, Achnanthes haukiana, 8주 Flagilia islandica, Flagilia cylindrus였다.s였다.

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남해안 어류 및 전복가두리양식장의 퇴적물-수층 경계면에서의 물질플럭스 비교: 현장배양과 실내배양실험 연구 (Comparison of Material Flux at the Sediment-Water Interface in Marine Finfish and Abalone Cage Farms, Southern Coast of Korea: In-situ and Laboratory Incubation Examination)

  • 박정현;조윤식;이원찬;홍석진;김형철;김정배
    • 해양환경안전학회지
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    • 제18권6호
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    • pp.536-544
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    • 2012
  • 지속적인 양식활동과 어장환경 보호를 위해서는 연안해역과 양식어종마다 각기 다른 연안생태계의 물질순환에 대한 연구가 필요하며, 양식장아래 퇴적물-수층 경계면의 침강 용출 플럭스에 관한 정확한 산정이 중요하다. 이에 관한 연구방법 중 벤틱 챔버를 이용한 현장배양법과 코아 채니를 이용한 실내배양실험법으로 퇴적물 산소요구량과 용존무기질소 용출 플럭스를 비교하여 보았다. 통영 어류 가두리양식장, 여수 어류 가두리양식장, 완도 전복양식장에 대하여, 퇴적물 산소요구량을 측정하여본 결과, 현장배양법은 116, 34, $31\;mmol\;O_2\;m^{-2}\;d^{-1}$, 실내배양법은 52, 17, $15\;mmol\;O_2\;m^{-2}\;d^{-1}$이었고, 용존무기질소 용출 플럭스의 경우, 현장배양법은 7.18, 7.98, $1.78\;mmol\;m^{-2}\;d^{-1}$, 실내배양법은 3.33, 3.74, $1.96\;mmol\;m^{-2}\;d^{-1}$로, 현장배양법이 실내배양법보다 약 2배 높게 나타났다. 본 연구는 각 양식장에 따른 물질 플럭스를 살펴봄으로서, 양식장아래 퇴적물-수층 경계면에 대한 두 가지 물질수지 계산 방법의 특성을 비교하였다.