Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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제22권E2호
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pp.89-98
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2006
Two tobacco cultivars (Nicotiana tabacum L.), Bel-B and Bel-W3, tolerant and sensitive to ozone, respectively, were grown in a greenhouse supplied with charcoal filtered air and exposed to 200 ppb ozone for 4 hr. Effects on chlorophyll fluorescence, net photosynthesis, and stomatal conductance are described. Quantum yield was calculated from chlorophyll fluorescence and the initial slope of the assimilation-light curve measured by the gas exchange method. Only the sensitive cultivar, Bel-W3, developed visual injury symptoms on up to 50% of the $5^{th}$ leaf. The maximum net photosynthetic rate of ozone-treated plants was reduced 40% compared to control plants immediately after ozone fumigation in the tolerant cultivar; however, photosynthesis recovered by 24 hr post fumigation and remained at the same level as control plants. On the other hand, ozone exposure reduced maximum net photosynthesis up to 50%, with no recovery, in the sensitive cultivar apparently causing permanent damage to the photosystem. Reductions in apparent quantum efficiency, calculated from the assimilation-light curve, differed between cultivars. Bel-B showed an immediate depression of 14% compared to controls, whereas, Bel-W3 showed a 27% decline. Electron transport rate (ETR), at saturating light intensity, decreased 58% and 80% immediately after ozone treatment in Bel-B and Bel-W3, respectively. Quantum yield decreased 28% and 36% in Bel-B and Bel-W3, respectively. It can be concluded that ozone caused a greater relative decrease in linear electron transport than maximum net photosynthesis, suggesting greater damage to PSII than the carbon reduction cycle.
벼 품종의 오존 저항성 판단을 위한 시험에서 오존의 처리농도는 0.3 ppm이 0.1 ppm보다 뚜렷한 결과를 보였고, 처리시간은 2∼4시간이 알맞은 것으로 나타났다. 묘대일수에 따른 저항성 정도는 파종후 3주까지는 생육이 진전될수록 높아지는 경향이었으나 3∼5주간에는 큰 차이가 없었다. 인디카와 통일형 품종들이 자포니카 품종보다 저항성이 높은 경향이었고, 자포니카 품종 중에서 장안벼외 7 품종은 높은 저항성을 나타내었다. 벼의 생육시기에 따른 피해엽율은 간척벼는 유묘기에서 밀양 2003외 4 품종은 최고 분열기에서 가장 높게 나타났고 임실율은 수잉기 처리에서 가장 낮았다.
Differences in physiological and biochemical responses between sensitive and tolerant rice cultivars to ozone were investigated to develop reliable indications of early ozone damage. Three Korean local rice cultivars -sen-sitive cultivar Dongjin (DJ), moderately tolerant cultivar Hwayeong (HY) and tolerant cultivar Ilmee (IM) were exposed to ozone at the concentrations of 100 nl $\textrm{l}^{-1}$ or 200 nl $\textrm{l}^{-1}$ , 8 h per day for 10 days in a controlled-environment fumigation chamber. The rice cultivars seemed to be endurable to ozone stress at the concentration of 100 nl $\textrm{l}^{-1}$ which is frequently monitored during the growing season in summer. However, severe damage was induced and differential sensitivity was clearly noted among the rice cultivars at the higher ozone concentration. Activation of the glutathion (GR) -ascorbate peroxidase (APX) cycle was likely to be responsible for protection of rice plants against ozone exposure, relating difference in sensitivity of rice cultivars to ozone. Photosynthetic activity appeared to be one of sensitive responses, for which chlorophyll fluorescence and leaf greenness can together provide a very reliable index, a degree of photosynthetic damages by ozone. Formation of malondialdehyde (MDA) was also considered as an indication that can differentiate cultivars sensitivity to ozone. However, the changes in polyamines and total phenolics were not consistent with exposed ozone concentrations and/or ozone sensitivity of the cultivars. The behavior of polyamines and phenolics in the damaged plants at high ozone levels could be interpreted as an indication of ozone injury rather than activation of additional protection mechanisms scavenging active oxygen species formed by ozone. Several responses triggered by ozone could explain the differential sensitivity of the rice cultivars and be used as reliable indications of relative ozone damage to rice plant.
In\sub 2\O\sub 3\ 계 산화물 반도체형 후막센서의 ppb 범위의 오존에 대한 감지특성을 살펴보았다. In\sub 2\O\sub 감지막은 오존에 감도가 상당히 높았지만 안정된 신호를 얻을 수 없었다. In\sub 2\O\sub에 3wt.% 의 Fe\sub 2\O\sub 3\를 첨가한 경우에는, 순수한 In\sub 2\O\sub 와 비교할 때 응답 시간과 감도에 있어서 감지 특성의 향상이 관찰되었지만, 센서 신호가 시간에 따라 계속 증가되는 경향은 크게 개선되지 않았다. 그러나 In\sub 2\O\sub:Fe\sub 2\O\sub 3\ 혼합 분말의 열처리는 감도가 감소하기는 하였지만 센서의 오존 응답 및 회복 특성을 증진시켰다. 특히 1300℃ 정도의 고온에서 혼합 분말을 열처리 하여 제조한 감지막은 감도의 감소는 있었지만 550℃ 의 측정 온도에서 빠른 응답 및 회복 특성과 센서 신호가 최대값으로 빠르게 수렴함을 확인할 수 있었다. 또한 이들 센서는 오존에 대해 센서 신호의 선형적인 농도 의존성을 나타내었으며, 반복 실험을 행할 때 센서 신호의 재현성을 보여주었다. 따라서 본 연구에서 제조한 후 막 가스센서를 사용하여 ppb 범위의 오존 농도를 신뢰성있게 측정할 수 있음을 확인할 수 있었다.
Experiments were conducted to identify the emissions from the car air freshener and to identify the formation of ultra-fine particles and secondary gaseous compounds during the ozone-initiated oxidations with emitted VOCs. The identified primary constituents emitted from the car air freshener in this study were $\alpha$-pinene, $\beta$-pinene, $\rho$-cymene and limonene. Formation of ultra-fine particles (4.4-160 nm) was observed when ozone was injected into the chamber containing emitted monoterpenes from the air freshener. Particle number concentrations, particle mass concentrations, and surface concentrations were measured in time dependent experiments to describe the particle formation and growth within the chamber. The irritating secondary gaseous products formed during the ozone-initiated reactions include formaldehyde, acetaldehyde, acrolein, acetone, and propionaldehyde. Ozone concentration (50 and 100 ppb) and temperature (30 and $40^{\circ}C$) significantly affect the formation of particles and gaseous products during the ozone-initiated reactions. The results obtained in this study provided an insight on the potential exposure of particles and irritating secondary products formed during the ozone-initiated reaction to passengers in confined spaces.
잡종(雜種)포플러가 어떻게 오존 stress에서 피해(被害)를 최소화하는가를 알아보기 위해서 생장(生長), 광합성율(光合成率), 그리고 초기(初期) Rubisco의 활성(活性)을 조사(調査)하였다. 이 연구(硏究)에서는 Populus trichocarpa${\times}$P. deltoides 삽목묘(揷木苗)를 재료(材料)로 사용(使用)하였다. 오존처리농도(處理濃度)는 90-115 ppb으로, 하루에 6-9시간씩, 126일 동안 처리하였다. 이 연구에서는, 오존에 저항성(抵抗性)을 가지는 포플러는 광합성율(光合成率)과 Rubisco의 활성(活性)을 증가(增加)시켜서 그 물질(物質) 생산량을 유지(維持)하여 stress를 보상(補償)한다는 가설(假說)을 검정(檢定)하였다. 생장(生長), 물질생산량(物質生産量), 광합성율(光合成率), 그리고 초기(初期) Rubisco 활성(活性)이 일반적으로 오존에 의해서 감소(減少)하였다. 뿌리의 생장량은 지상부(地上部)의 피해(被害)를 보상하기 위한 탄소(炭素)의 불균등(不均等)한 분배(分配)때문에, 가장 피해가 심한 부위(部位)였다. 저항성을 가지는 포플러는 오존에 대해서 수체내(樹體內)의 광합성율(光合成率)과 초기 Rubisco 활성을 높여 생산량(生産量)을 유지(維持)하는 생물적(生物的)인 보상(補償)을 하는 것으로 밝혀졌다.
오존 환경에 클론간 감수성을 비교하기 위하여 미류나무(Populus deltoides Marsh.) 10클론을 walk-in type인 4개의 chamber에 대조구, 50ppb, 100ppb, 150ppb 등 4가지 처리로 하루 8시간씩 21일간 계속하여 노출한 후 조기 낙엽율과 잎의 가시적 피해율을 조사하였다. 조기 낙엽율은 처리전과 비교할 때 저농도에서 고농도 순으로 처리농도에 따라 점진적으로 증가하여 150ppb 처리구에서는 50% 이상의 높은 낙엽율을 보였다. 잎의 가시적 피해는 대조구와 50ppb 처리구에서는 나타나지 않았으나, 100ppb 처리구에서는 피해잎 출현율(LA)은 17.3%, 피해면적(AA)은 6.5%로 본당 전체 피해율(LAA)은 1.6%로 나타났고, l50ppb 처리구에서는 피해잎 출현율 34.1%, 피해면적 17.5%로 전체 피해율 7.4%를 보였다. 잎의 가시적인 피해현상이 나타난 100ppb와 150ppb 처리구에서는 클론간에 피해의 차이를 보여 수종내 클론간의 감수성 차이를 확인할 수 있었다.
이 연구는 open-top chamber내에서 오존 가스에 폭로시킨 느티나무(Zelkova serrata Makino)의 저항성과 생리적 반응을 구명하기 위하여 수행되었다. 화분에 심어 4월에서 8월까지 온실에서 키운 1년생 느티나무 묘목을 야외에 설치한 두개의 open-top chamber(직경2m, 높이2m)에 70본씩 나누어 넣은 후, 한 chamber는 오존 가스 처리구로, 다른 chamber는 대조구로 실험에 이용하였다. 오존 가스 처리구에는 하루 5시간씩(10.00 AM-15.00 PM) 23일 간 0.1ppm 농도의 오존을 폭로하였으며, 대조구는 일반 대기에 노출시켰다. 오존 가스에 폭로 후 2일, 3일, 혹은 5일마다 각 chamber에서 10본씩의 묘목을 임의로 꺼내어 엽록소 a, b의 양, 총엽록소의 양, ${\beta}$-카로틴의 함량을 측정하였다. 광합성량은 가스교환 chamber 내에서 이산화탄소 흡수량으로 측정하였으며, 호흡량은 암흑에서 산소 흡수량으로 측정하였고, SOD(superoxide dismutase)는 xanthine oxidase방법으로 측정하였다. 오존 폭로 14일 후에 물에 젖은 듯한 반점의 가시적 피해가 나타나기 시작하였으며, 오존 가스는 성엽의 노화를 촉진시켰다. 오존에 폭로시킨 지 이틀 후에 엽록소 a, b의 양은 각각 17%, 31% 감소하였으며, 엽록소 b의 감소 속도가 엽록소 a의 감소 속도보다 빨랐다. ${\beta}$-카로틴은 오존에 폭로시킨 지 이틀 후에 25%가 감소하였으나, 시간이 지남에 따라 회복되는 것으로 나타났다. 광합성 능력은 오존 처리구에서 45% 감소하였고, 호흡량은 28% 증가하였다. SOD활성은 오존 폭로 4일 후부터 증가하여 7일 만에 대조구의 285%에 도달하였다가 이후 다시 감소하여 가시적 피해가 나타나는 시기부터 대조구보다 더 낮은 활성을 보였다. 느티나무 묘목은 오존에 의하여 비교적 민감하게 피해를 받으며, SOD 활성은 오존 폭로에 대하여 초기 방어기작으로 나타나는 생리적 지표라고 결론 짓는다.
The exposed population of a vulnerable group to high ozone episodes (exceeding 60 ppb/8h) was estimated in Busan metropolitan city from 2000 to 2010. The frequency of high ozone days at monitoring sites and the number of the population aged over 65 were used to calculate the accumulated (total, seasonal, and yearly) number of the exposed older population (EOP) to high ozone episodes during the study period based on administrative areas, by interpolation and zonal mean methods in ArcGIS software. The older population in this city had increased significantly from 2000 to 2010 (representing over 10% of the total population in 2010). The vulnerable areas (e.g. the eastern area of the city) of the EOP to high ozone episodes were different from the areas with frequent high ozone episodes (e.g., the western area) due to the increase of the older population in particular areas. The difference was more significant in spring than in any other season, and in 2010 than in previous years (2000 and 2005).
본 연구에서는 오존에 대한 다년생 지피식물의 내성과 피해 특징을 알아보고자 하였다. 이를 위해 도심 녹화 수종으로 많이 이용되는 지피식물인 기린초(Sedum kamtschaticum)와 비비추(Hosta longipes)를 대상으로 환경조절형 자연광 노출상에서 $200{\mu}g{\cdot}kg^{-1}$의 오존을 하루 8시간씩(오전 8시-오후 4시) 처리하였다. 초종간 피해 정도는 생리활성 분석[수분이용효율(water use efficiency), 엽록소(chlorophyll) 및 카로티노이드(carotenoid) 함량]과 활성산소종 발생분석을 통해 조사하였다. 오존처리는 기린초와 비비추 모두에서 낮 동안의 수분이용효율을 현저하게 감소시키는 것으로 조사되었다. 엽록소 함량과 카로티노이드 함량 역시 두 수종 모두 오존처리에 따라 감소되었으며, hydrogen peroxide($H_2O_2$)와 superoxide radical($O_2{^-}$)과 같은 활성산소종의 축적이 확인되었다. 이와 같은 결과들을 토대로 기린초가 비비추에 비해 대기 중 오존에 대한 저항성이 높은 것으로 보이며, 오존에 대한 반응이 빠른 초종인 비비추의 경우 대기 중 오존 농도증가에 대한 지표식물로도 활용할 수 있을 것으로 생각된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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