• KSBB Journal
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• 제22권5호
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• pp.305-312
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• 2007

가능한 한 대량의 균주를 테스트하여 고생산성을 지닌 균주를 신속히 선별하기 위해서는 소규모 액상배양 방법의 확립이 필수적인데, 강력한 지질저하제인 monacolin-K의 생산균주인 균사형성 Monascus의 경우 포자나 균사체의 형성이 활발하지 않은 배양 생리적 특성으로 인해 소규모 (miniature) 액상배양이 매우 어려운 문제점이 있다. 본 연구에서는 monacolin-K 고생산성 균주개량의 효율성을 큰 폭으로 증가시키고자, 기존의 플라스크 액상배양 방법을 소규모화시킨 tube 배양 방법을 개발함으로써 단기간에 보다 많은 양의 균주를 테스트하고자 하였다. 이차대사산물인 monacolin-K의 생합성은 각각의 배양단계에서의 생산균주의 배양형태가 중요한데, 특별히 최종 생산배양에서 생산성 증가에 심각한 영향을 미치는 배양형태인 직경 1 mm 이하의 pellet 모양을 유도하기 위해서는 성장배양 시에 반드시 고농도의 균사모양이 유도되어야 하는 것으로 관찰되었다. 50 ml tube (7 ml의 조업부피)를 이용하는 소규모 액상 성장배양의 경우 solid seed 배양 단계에서의 포자형성배지의 조성을 통계적 방법을 통해 최적화하고, 또한 성장배지 성분에 brown rice 가루 20 g/L를 첨가할 때, 원하는 균사모양의 배양형태가 유도됨을 확인할 수 있었다. 한편 7 ml의 조업부피의 tube를 이용한 소규모 성장배양 방법의 개발로 인해, 기존의 flask 배양을 이용할 때보다 단기간에 훨씬 많은 변이주의 생산성을 조사하게 되어 균주개량 속도를 큰 폭으로 향상시킬 수는 있었으나, 선별된 개별 균주의 monacolin-K의 생산성은 오히려 전체적으로 감소하는 경향을 보여 주었다. 이러한 결과는 소규모 배양방법을 확립하기 위해 새로이 개발한 포자형성배지와 성장배지의 조성변화로 인해 기존에 확립된 생산배지에서는 생산균주의 monacolin-K 생합성 능력이 최대로 발휘되지 않았기 때문에 발생한 것으로 판단되었다. 따라서 본 연구를 통해 확립된 소규모 성장배양에 적합한 최적의 생산배지 조성을 확립하고자 통계적 방법인 Plackett-Burman design을 적용하여 monacolin-K 생산성 향상에 영향을 주는 glycerol, malt extract, yeast extract, brown rice의 4가지 성분들을 최종 선별하였고, 또한 이들의 최적농도 결정을 위해 반응표면분석 실험을 수행하였다. 이와 같이 결정된 최적 생산배지를 사용하여 생산배양을 수행한 결과, monacolin-K의 생산성이 2배 이상 증가하고, 배양 형태 또한 용존산소와 영양분의 전달이 매우 용이한 직경 1mm 이하의 pellet 모양을 유지함을 확인할 수 있었다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제3권4호
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• pp.221-230
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• 2016

유속이 낮은 정체수역에 대하여 부영양화에 의한 녹조발생을 미연에 방지하고 수질개선을 도모하기 위하여 기존 인공식물섬 운영기술에 다양한 요소기술을 도입한 다기능 인공식물섬을 개발하였고 개발기술에 대한 성능검증을 위하여 경기도에 소재하는 하천에서 여름철과 겨울철 동안에 모니터링 하였다. 본 연구의 다기능 인공식물섬은 수질정화 기능을 높이기 위해서 정수식물 기반의 식생여과 공정 위주의 일반 인공식물섬 기술에 미세기포 공정과 인공여재에 의한 인 흡착/여과 공정을 추가하여 운영하였다. 개발기술에 대한 계절에 따른 오염물질 (COD, T-P) 제거율 변화로부터 오염부하가 낮은 겨울철 (15.9%, 20.0%)보다는 부하가 높은 여름철 (40.9%, 45.7%)에 높은 처리효율을 갖는 것으로 나타났고 공정별 제거율 (SS, Chl-a)에서는 미세기포 공정은 여름철 (33.1%, 39.2%)에, 인 흡착/여과 인공여재 및 식생여과 공정은 겨울철 (76.5%, 59.5%)에 높은 제거효율을 갖는 것으로 분석되어 다기능 인공식물섬의 정화능은 계절별 변화 또는 오염부하 정도에 따라서 적용 기술별로 제거능을 나타내어 지속적인 모니터링이 필요할 것으로 사료되었다. 또한, 인공식물섬 주변의 생태변화 분석결과, 식물섬 저부에 미세기포의 공급으로 용존산소가 증가됨으로써 혐기화에 의한 물질환원 현상을 방지하고 수류순환을 유도하여 친환경적인 새로운 수생태계가 조성되는 것을 확인하였고 이러한 결과들을 통하여 다기능 인공식물섬에 의하여 정체수역의 수질이 개선되고 다양한 동식물의 성장으로 정체수역 저부의 물질순환이 개선될 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 생태와환경
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• 제33권3호통권91호
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• pp.260-266
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• 2000

안동호의 강우량은 연평균 약 1,076mm이며, 연간 수위변화는 약 27m로 변화폭이 비교적 크다. 표층수의 수온은 계절별로 4${\sim}$28$^{\circ}C$ 범위를 보였으며, 혼합시기(turnover)의 수온은 4${\sim}$5$^{\circ}C$ 내외이였다. 연도별로 하절기의 최저 투명도 값은 '93년부터 '98년까지 각각 2.0, 2.1, 1.8, 1.5, 1.2 및 1.2m로 매년 점차 낮아지고 있다. 탁도는 강우량이 비교적 많았던 '97년에 호수 전층에서 60${\sim}$70 NTU로 높았다. 표층수 (0${\sim}$5 m)의 평균 총인 (TP) 농도는 약 21 mgP/m$^{3}$으로 '93년에 11${\sim}$30 mgP/m$^{3}$ 범위였으나, '98년에는 18${\sim}$42 mgP/m$^{3}$으로 매년 1.85 mgP/m$^{3}$ 씩 증가하였다. 총질소 (TN)의 표층 평균 농도는 '93년에 1.81${\sim}$2.96 mgN/L의 범위이었으나, '98년에는 1.48${\sim}$2.57 mgN/L로 점차 감소하였다. TN/TP 무게비의 연변화를 보면 '93년에 82${\sim}$281이었으나, '98년에는 21${\sim}$143으로 크게 감소되었다. 용존무기인 (DIP)은 연평균 3.6 mgP/m$^{3}$이었으며, 질산성질소 (NO$_{3}$-N)는 연평균 1.50 mgN/L으로 '95년 이후 점차 낮아지고 있다. 엽록소 a 농도의 하계 평균 표층(0${\sim}$5 m) 값은 '93년부터 '98년까지 각각 4.8, 11.2, 6.4, 17.6, 10.0 및 5.0 mg/m$^{3}$이었다. 따라서 안동호는 총인, 총질소 및 엽록소 농도로 볼 때 중영양호에서 부영양호의 사이에 있는 것으로 판단된다.

• 한국환경농학회지
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• 제36권2호
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• pp.113-118
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• 2017

DOC의 ${\delta}^{13}C$은 수질 오염원 규명에 활용할 수 있는 매우 유용한 지표이다. 본 연구에서는 안정성동위원소비 질량분석기(EA-SIRMS)를 이용하여 DOC의 ${\delta}^{13}C$을 분석할 때 사용하는 두 가지 전처리방법 (과황산칼륨산화-$SrCO_3$침전법과 동결건조법)의 정확도를 비교 평가하였다. 표준물질로는 글루코스(${\delta}^{13}C$; $-12.0{\pm}0.02$‰)와 돈분퇴비 침출액 건조분말(${\delta}^{13}C$; $-23.3{\pm}0.04$‰)을 사용하였다. 과황산칼륨산화-$SrCO_3$ 침전법에서는 용액의 알칼리성에 의해 DIC 제거가 어렵고 공기 중 $CO_2$의 영향에 의해 시료가 오염되어 분석결과의 정확도가 매우 낮았다. 반면, 동결건조법은 산 첨가에 의해 제거가 가능하였고, 측정값과 이론값의 상관관계가 매우 높아 실험조건별로 표준물질을 이용하여 측정값을 이론값에 근접하게 보정할 수 있는 것으로 나타났다. 따라서, EA-SIRMS를 이용하여 DOC의 ${\delta}^{13}C$ 분석시 동결건조법으로 시료를 전처리하면 분석결과의 정확도를 증대시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제36권6호
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• pp.441-455
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• 2003

광주지역의 지하수는 주로 Ca-$HCO_3$, Ca-Na-$HCO_3$, Ca-Na-$HCO_3$-Cl 유형의 다양한 수질을 보여준다 그러나 광주천인근 지하수는 50mg/L 이상의 비교적 높은 $Cl^-$농도를 보이고, EC는 400${\mu}s$/cm 이상의 값을 나타내며, Ca-Cl 유형의 수질 특성을 보이고 있다. 일부 지역에서는 하천과 인근 지하수 관정 사이의 거리에 따라서 $Cl^-$, $HCO_3^-$/의 농도, EC와 ${\gamma}^{18}O$ 값이 체계적으로 변화하여 하천수의 지하유입이 확인되고 있다. 안정동위원소 연구결과, 광주지역 전체 지하수의 ${\gamma}^{18}O$ 값의 범위는 -9.2∼-5.5${\textperthansand}$ 이나 광주 동남부 고지대에서는 비교적 가벼운 값(>-8${\textperthansand}$)을 나타내나, 저지대 층적층이 분포된 하천 인근 지하수에서는 -6${\textperthansand}$ 보다 무거운 ${\gamma}^{18}O$ 값이 분포 경향을 보인다. 하천 인근에서 채취된 14개 지하수 시료 사이에는 ${\gamma}$D 및 ${\gamma}^{18}D$ 값이 ${\gamma}D{=}7.1{\times}{\gamma}^{18}O$-1의 관계를 보여 증발작용에 의한 동위원소 비평형을 나타내나, 하천수와 인근 지하수의 ${\gamma}^{18}O$값은 일부 지역에서 하천수 유입에 의한 체계적인 분별효과를 나타내기도 한다. 하천 인근 지하수의 DIC(용존무기탄산염)에 대한 ${\gamma}^{13}C$ 값은 -17.6∼15.2${\textperthansand}$로써 매우 가벼운 값을 나타내며, 토양 유기물 기원의 $CO_2$실 영향이 우세한 것으로 확인되었다. $NO_3^-$에 대한 ${\gamma}^{15}N$ 및 ${\gamma}^{18}O$ 값은 각 0∼17.0${\textperthansand}$ 및 6.6∼17.4${\textperthansand}$로써 토양의 질산염, 생활하수 및 분뇨 기원의 질소가 혼합된 것으로 나타나고 있으며 대부분 시료는 탈질 화작용이 약 40∼60%까지 진행되면서 ${\gamma}^{15}N$ 및 ${\gamma}^{18}O$ 값의 체계적인 분별효과가 야기되었다.

• 한국농림기상학회지
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• 제12권4호
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• pp.307-316
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• 2010

산지복잡지형은 지구표면의 약 20%를 차지하며, 절반 정도의 인류에게 맑은 물을 제공하는 지역이고, 대부분의 주요하천의 발원지로서 국가 혹은 지역 간 사회-경제적 경쟁과 정치적 논란의 대상지역이기도 하다. 산지경관생태계는 우리에게 폭넓은 생태계 생산물과 서비스(맑은 물, 에너지, 식량 및 산림자원 등)를 제공하며, 관광과 휴식활동의 대상으로 크게 부각되고 있다. 이들 지역은 특히 매우 높은 생물다양성과 육상탄소의 주요 저장원이기도 하다. TERRECO사업은 산지복잡지형의 생태계 과정에 대한 이해를 증진하고, 생태계 서비스와 관련한 생태계 기능들을 공간적으로 평가하는 데에 중점을 둔다. 특히 정교한 평가체계를 개발함으로써 산지복잡지형에서의 기후와 토지이용변화에 따른 생태계 서비스 기능의 변화를 정량화할 것이다. 이러한 구도에서 산지복잡지형의 수문학, 수자원, 생산성, 생물다양성, 토양생지화학, 미량가스방출 및 수질 등을 복합적으로 규명하고 있다. TERRECO사업은 총 34개의 세부연구과제로 구성되었으며, 한국산지복잡지형에서의 공동연구를 통해 연구기법의 개발 및 적용을 수행 중에 있다. 세부연구과제들은 산지복잡지형의 경관비균질성에 따른 (1) 물순환과 수자원, (2) 용존유기탄소(DOC), 미세입자상 유기탄소(fPOC), 질소화합물(TN)과 인 함유 물질(TP)의 수송과 수질에 영향을 미치는 탄소와 질소 저장원, (3) 환경적 관심이 높은 미량가스($CO_2$, $N_2O$, $CH_4$)의 포집과 방출, (4) 경관의 생물다양성과 생물다양성에 기인한 생태계 서비스들, 그리고 마지막으로 (5) 농업과 산림 생산성의 차이를 조사하도록 고안하였다. 따라서 TERRECO사업은 한국 산지복잡지형의 생태계 서비스를 조절하는 원리들을 규명하고, 총 34개 세부연구과제의 결과들이 생태계 서비스의 정량적 평가체계를 수립하는 데에 기여하도록 조직화함으로써 새로운 수준의 학제간 정보교환프로그램을 개발하는 데에 기여할 것으로 기대된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제13권1호
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• pp.1-11
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• 2010

2012 여수 엑스포 부지인 신항해역의 생물해양학적 환경특성과 이를 조절하는 물리 화학적 요인의 경시적인 변동특성을 파악하기 위해 1개 정점을 대상으로 2006년 4월부터 2007년 12월까지 일주일 간격을 원칙으로 현장조사를 실시하였다. 수온은 표층에서 $6.8{\sim}27.8^{\circ}C$, 저층에서 $6.3{\sim}25.9^{\circ}C$의 범위를, 염분은 표층에서 12.8~33.0 psu의 범위를, 저층에서 25.2~33.6 psu의 범위를 보였다. 강우가 집중된 하계에 급격하게 염분이 낮아지면서 표·저층사이에 강한 염분약층이 형성되었다. 용존무기질소(DIN)는 표층에서 $1.36{\sim}82.7{\mu}M$, 저층에서 $1.27{\sim}25.2{\mu}M$의 범위를, 인산성 인은 표층에서 $0.06{\sim}2.13{\mu}M$, 저층에서 $0.07{\sim}1.38{\mu}M$의 범위를, 규산성 규소는 표층에서 $1.68{\sim}52.0{\mu}M$, 저층에서 $1.37{\sim}30.7{\mu}M$의 범위를 나타내었으며, 영양염류는 계절적으로 강우량이 많은 시기와 저수온기에 높고, 춘계와 추계에 크게 감소하였다. N/P ratio는 표층에서 4.43~325, 저층에서 3.57~321의 범위로 변동하였으며, 강우가 집중되는 시기에 급격히 증가하고, 그 외 시기에는 16 내외의 값을 나타내었다. $Chlorophyll{\alpha}$는 표층에서 $0.46{\sim}65.0{\mu}g$ $L^{-1}$, 저층에서 $0.71{\sim}15.0{\mu}g$ $L^{-1}$의 범위를 나타내었으며, 저수온기에는 낮은 농도로 유지되다 고수온기에 생물량이 급격히 증가하였다. 주성분분석과 중회귀분석 결과, 본 연구해역의 물리 화학적 및 생물학적 요인의 경시적인 변동은 염분의 변화로 표현되는 담수유입에 의해 크게 지배되는 구조를 보이고, 공급된 무기영양염은 식물플랑크톤의 흡수 동화를 통해 비교적 효율적으로 조절되고 있으며, 또한 저수온기에는 무기화과정과 영양염 순환을 통해 재생산된 영양염이 이 해역의 환경구조에 큰 영향을 미치는 것으로 판단되었다.

• 자원환경지질
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• 제38권4호
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• pp.435-450
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• 2005

본 연구는 다변량 통계분석을 이용하여 수리지화학적 특성을 분석하고, 주성분 분석을 통해 얻어진 변수를 설명하는 수리지화학적 과정에 대한 해석, 그리고 각 성분과 주성분을 이용한 공간정보에 대하여 지구통계기법을 적용하여 연구지역 지하수의 유동 및 순환 과정을 해석하고자 하였다. 제주도 지하수의 수질에 가장 많이 영향을 미치는 성분은 Cl과 $NO_3$이었으며, 특히 농업활동에 의해 증가되는 $NO_3$는 지하수 성분 중 가장 큰 변동을 보여주었다. 다변량 통계분석법인 주성분 분석(PCA)에 의한 수리지화학적 특성 분석 결과, 초기 3개의 주성분은 전체 분산의 $73.9\%$를 설명하였다. 주성분 1은 용존 이온의 증가를 나타내며, 주성분 2는 탄산염 광물의 용해와 질산염 오염의 영향, 주성분 3은 양이온 교환반응과 규산염광물의 용해과정을 지시한다. 실험적 반베리오그램 유형 분석 견과 지하수 성분은 크게 두 그룹으로 분류되며 각각의 그룹에는 EC, Cl, Na, $NO_3$와 $HCO_3,\;SiO_2,$ Ca, Sr이 속한다 지하수 성분의 공간분포 특징을 조사한 결과, 전기전도도(EC), Cl, Na는 해수의 영향을 받는 해안가로 갈수록 증가하는 경향을 보여주며, $NO_3$는 농경지의 분포와 밀접한 상관관계를 가진다. 이들 성분은 또한 지형과도 상관성을 가지며 이는 지하수 함양과의 관련성을 나타낸다. 요인 크리깅 수행 결과 PCI은 Cl, Na, EC의 공간분포와는 다른 양상을 보여주는데 이는 pH, Ca, Sr, $HCO_3$가 PCI에 미치는 영향 때문인 것으로 분석되었다 서부지역에서는 PC2의 이상대가 길게 나타나며 이는 탄산염 광물의 용해와 관련이 있는 것으로 사료된다. 이상의 결과로부터 연구지역 지하수에 대한 다변량 통계분석 및 지구통계 분석 기법의 적용은 수질에 대한 복합적 정보의 정량화와 공간 특성을 해석하는데 사용될 수 있다.

• 한국해양생명과학회지
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• 제2권2호
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• pp.62-69
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• 2017

양식업이 발달한 통영 오비도 주변해역에서 하계 해양환경요인의 변화 특성과 그에 따른 식물플랑크톤의 변화양상을 파악하여, 가두리 양식 생물에 미칠 수 있는 잠재적인 환경요인을 분석하였다. 조사는 2개의 정점에서 2016년 6월부터 9월까지 격주로 4개월간 수행되었다. 6월과 7월은 강한 수온 성층이 형성되었으며, 8월에는 특이적으로 강한 양쯔강 희석수의 영향으로 8월 10일 29℃ 전후로 고수온이 관찰되었다. 조사기간 동안 질산염+아질산염, 암모늄, 인산염, 규산염은 각각 0.08~5.11 μM, 0.08~34.62 μM, 0.01~ 1.15 μM, 1.46~31.79 μM의 범위를 보였다. Chlorophyll a 농도는 0.49~7.39 ㎍ l^-1의 범위를 보였다. 9월의 빈번한 잦은 강우 및 양식어장에서 용출된 영양염류는 장시간 지속되지 못하고 빠르게 소비되거나 확산되었다. 이후 강우로 인한 영양염 유입과 함께 표층을 중심으로 Chaetoceros debilis, C. pseudocurvisetus, Pseudonitzschia delicatissima와 같은 규조류가 최대 4.74 × 10⁹ cells l^-1로 크게 증식하였다. 또한 용존산소 변동은 4.52~7.62 ㎍ l^-1로 식물플랑크톤 대증식 이후 조사에서 유기물질이 분해됨에도 불구하고 빈산소 수괴(< 4.00 mg l^-1)의 형성은 관찰되지 않았다. 따라서 본 해역은 하계의 식물플랑크톤 증식 및 가두리양식장이 밀집됨에도 불구하고, 다른 반폐쇄적 만과 달리 해류 순환이 원활한 특징으로 인해 빈산소 수괴는 나타나지 않았다.

• 생태와환경
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• 제44권1호
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• pp.9-21
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• 2011

화진포호에서 장기간의 수환경변화를 알아보기 위해 2000년부터 2008년까지 염분, 용존산소, 총인 및 총질소등 이 화학적 조사를 하였으며, 동식물플랑크톤은 2007년과 2008년에 조사하였다. 화진포호에서 2000년부터 2008년까지 조사된 수질자료를 보면 수온, 염분, 투명도, COD 및 DO는 각각 $2.8{\sim}29.4^{\circ}C$, 0.23~41.8‰, $0.2{\sim}2.8\;m$, $0.2{\sim}20.2\;mg\;L^{-1}$ 및 $0.1{\sim}17.4\;mg\;L^{-1}$의 범위로 평균은 각각 $18.0^{\circ}C$, 15.7‰, 0.7 m, $5.7\;mg\;L^{-1}$ 및 $8.0\;mg\;L^{-1}$이었다. Chl.${\alpha}$은 $0.3{\sim}242.5\;{\mu}g\;L^{-1}$으로 평균 $32.8\;{\mu}g\;L^{-1}$이었다. TP와TN는 각각 $0.024{\sim}0.869\;mg\;L^{-1}$(평균 0.091) 및 $0.240{\sim}5.310\;mg\;L^{-1}$(평균 1.235)의 범위를 보였다. TN/TP 비는 평균 16.4이었다. COD, TP, TN 및 Chl.${\alpha}$의 연변화를 보면 COD는 2000년에 $4.83m\;mg\;L^{-1}$이었으나 2008년에는 $1.80\;mg\;L^{-1}$로 매년 $0.34\;mg\;L^{-1}$ 감소를 보였다. TP는 2000년에 $0.07\;mg\;L^{-1}$이였으나 2008년에는 $0.05\;mg\;L^{-1}$로 차츰 감소하였다. TN은 2000년에 $1.54\;mg\;L^{-1}$이었으니 2008년에는 $0.77\;mg\;L^{-1}$로 매년 $0.09\;mg\;L^{-1}$ 감소하였다. Chl.${\alpha}$은 2000년에 $46.30\;{\mu}g\;L^{-1}$이었으나 2008년에는 $5.78\;{\mu}g\;L^{-1}$로 매년 $4.50\;{\mu}g\;L^{-1}$씩 감소하였다. 화진포호의 Orgnic-N, $NO_3$-N, $NH_3$-N 및 $NO_2$-N의 평균 존재 형태별 구성 비율은 각각 78.9, 7.0, 12.4 및 0.8%로 대부분 유기질소 형태이었다. 부영양화도 지수는 남호와 북호에서 2000년에 각각 67과 63에서 2008년에는 63과 59로 감소하였다. 화진포 남호와 북호에서 2007년과 2008년 조사기간 동안 출현한 식물플랑크톤은 총 56속 69종이었다. 식물 플랑크톤의 현존량은 남호가 북호가 각각 18~21,961 및 $153{\sim}10,070\;cells\;mL^{-1}$의 범위로 남호에서 더 많았으며, 남 북호 모두 2007년 7윌에 최소를 보였다. 우점종은 남호의 경우 2007년 5월에 Asterococcus superbus, 9월에 Lyngbya sp., 11월에 Trachelomonas spp.이었으며, 2008년 7월에는 Anabaena spiroides로 시기에 따라 크게 다른 양상을 보였다. 남호와 북호의 종 다양성 지수는 0.87~1.98 (평균 1.41) 및 0.42~1.47 (평균1.07)로 남 북호 모두 2008년 5월에 높았다. 화진포호에서 출현한 동물플랑크톤은 총 31속 35종이었다. 남호의 우점종은 2007년 5, 7월과 2008년 5, 11월에는 요각류의 유생이었으나, 2007년 9월에는 미동정원생동물, 2008년 8월에는 Brachionus plicatilis이었다. 북호의 우점종은 2007년 7월과 11월에는 지각류인 Asplanchna sp.이었으나 그 이외의 시기에는 요각류의 유생이었다. 동물플랑크톤의 밀도는 남호에서 $80{\times}10^3{\sim}3,902{\times}10^3ind.\;L^{-1}$, 북호에서 $88{\times}10^3{\sim}2,106{\times}10^3\;ind.\;L^{-1}$로 남호에서 더 높았다. 종 다양성지수는 남호와 북호가 각각 0.53~0.147 (평균 0.83) 및 0.66~1.46 (평균 1.09)의 범위로 남 북호 모두 2008년 7월에 높았다.