• Journal of Ecology and Environment
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• 제38권1호
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• pp.95-107
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• 2015

Because an ecological community consists of diverse species that vary nonlinearly with environmental variability, its dynamics are complex and difficult to analyze. To investigate temporal variations of benthic macroinvertebrate community, we used the community data that were collected at the sampling site in Baenae Stream near Busan, Korea, which is a clean stream with minimum pollution, from July 2006 to July 2013. First, we used a self-organizing map (SOM) to heuristically derive the states that characterizes the biotic condition of the benthic macroinvertebrate communities in forms of time series data. Next, we applied the hidden Markov model (HMM) to fine-tune the states objectively and to obtain the transition probabilities between the states and the emission probabilities that show the connection of the states with observable events such as the number of species, the diversity measured by Shannon entropy, and the biological water quality index (BMWP). While the number of species apparently addressed the state of the community, the diversity reflected the state changes after the HMM training along with seasonal variations in cyclic manners. The BMWP showed clear characterization of events that correspond to the different states based on the emission probabilities. The environmental factors such as temperature and precipitation also indicated the seasonal and cyclic changes according to the HMM. Though the usage of the HMM alone can guarantee the convergence of the training or the precision of the derived states based on field data in this study, the derivation of the states by the SOM that followed the fine-tuning by the HMM well elucidated the states of the community and could serve as an alternative reference system to reveal the ecological structures in stream communities.

• 한국수산과학회지
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• 제44권6호
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• pp.759-771
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• 2011

We evaluated the pollution levels of organic matter and metallic element (Fe, Cu, Pb, Zn, Cd, Ni, Cr, Mn, As, and Hg) in the intertidal surface sediments of Aphae Island using several sediment quality guidelines (SQGs) and assessment techniques for sediment pollution. Based on the textural composition of sediment, the surface sediments were classified into two main sedimentary facies: slightly gravelly mud and silt. The concentrations of chemical oxygen demand (COD) and acid volatile sulfide (AVS) in the sediments ranged from 4.6-9.9 (mean $7.4{\pm}1.1$) $mgO_2/g{\cdot}dry$ and from ND-0.53 (mean $0.04{\pm}0.10$) mgS/$g{\cdot}dry$, respectively. These values were considerably lower than those reported from a farming area in a semi-enclosed bay of Korea and for SQGs in Japan. The metallic element concentrations in the sediments varied widely with the mean grain size and organic matter content, implying that the concentrations of metallic elements are influenced mainly by secondary factors, such as bioturbation, the resuspension of sediment, and anthropogenic input. The overall results for the comparison with SQGs, enrichment factor (EF), and geoaccumulation index ($I_{geo}$) indicate that the surface sediments are slightly polluted by Cr and Ni, and moderately polluted by As. Our results suggest that the intertidal surface sediments of Aphae Island are not polluted by organic matter or metallic elements and the benthic conditions are suitable for healthy organisms.

• 한국물환경학회지
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• 제34권2호
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• pp.183-201
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• 2018

The tolerance of Korean benthic macroinvertebrates to organic pollution has been analyzed since the early 1990s. However, considering the fact that there have been related studies carried out in some European countries since the early 20th century, the history of the research in Korea is very short and there is still much knowledge to supplement. We revised the saprobic valency, the saprobic value and the indicator weight value of 190 benthic macroinvertebrates taxa through the data of water quality and individual abundance collected from 7,086 sampling units in Korea from 2008 to 2014. The individual abundance of Uracanthella (Ephemeroptera) as a representative, one of the most common and abundant taxa in Korea, showed a typical lognormal distribution to 5-day biochemical oxygen demand (BOD5) concentration, and a normal distribution to the class interval of BOD5 concentration according to saprobic series. The value combining the mean individual abundance and the relative frequency of occurrence was a more efficient indicator value than that of each property alone. Benthic Macroinertebrates Index (BMI) was newly proposed as a modification of the saprobic index of Zelinka and Marvan (1961). BMI showed extremely significant correlation (determination coefficient $r^2$ > 0.6, n = 569 sites) with the concentration of BOD5, and the coefficient was a little higher than those of the previous indices. Until now, there has been very little research on the assessment of biological integrity of benthic macroinvertebrates community in Korea. While continuing researches into improve the reliability of BMI, it is necessary to develop multimetric indices for evaluating the integrity, including the composition of species and functional guilds, and the richness and diversity of the community.

• 자원환경지질
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• 제30권3호
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• pp.223-230
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• 1997

The skeletal chemistry of calcareous microfossils may contribute to the classification of various biological processes and be used as an environmental indicator for future pollution. In order to examine the degree of heavy metal pollutions in marine environments, samples of sediment and benthonic foraminifera were taken from 5 study areas from 3 different stations in coastal offshore regions of Korea. After sieving, cleaning and acid digestion, sample were analyzed for heavy metals by ICP-MS, ICP-AES and AAS. Concentrations of Cd, Cu, Pb and Zn in most of marine sediments from 5 study areas are not higher than those in sediments from unpolluted marine environment in the U.K.. However, pollution indices are up to 0.96~0.99 in the Gwangyang and Yulchon areas which are classified as the special control distric along the coast for pollution. The pollution indices decrease in order of Yulchon > Gwangyang > Mokpo > Gamak = Yoja > Yonggwang areas. Concentrations of Mg, Pb, Sr and Zn in Ammonia beccarii Pseudorotalia gaimardii, Quinqueloculina lamarckiana are reduced after pre-treatment of samples. From the result of bioconcentration index, Mg is easily accumulated in microfossils and Quinqueloculina lamarckiana may be used as the best indicator for future pollution.

• 한국해양학회지:바다
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• 제19권4호
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• pp.272-286
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• 2014

본 연구는 천수만에 서식하는 대형저서동물의 군집구조를 파악하고, 건강도를 평가하는데 목적이 있다. 천수만 해역에서는 총 224종/$5.2m^2$과 1,940개체/$m^2$의 대형저서동물이 출현하였고, 다모류가 111종(평균 $22{\pm}11$종)과 31,525 개체(평균 $1,213{\pm}1,080$개체/$m^2$)의 밀도를 나타내 가장 우점하는 생물이었다. 천수만의 주요 우점종은 이매패류의 아기반투명조개(Theora fragilis), 다모류의 Heteromastus filiformis, 긴자락송곳갯지렁이(Lumbrineris longifolia), Mediomastus californiensis 및 옆새우류의 Eriopisella schellensis 등이었다. 출현 종의 개체수 자료를 기초로 다변량분석(집괴분석과 다차원배열법)을 실시한 결과, 천수만 해역의 대형저서동물 군집은 크게 2개의 그룹(죽도를 중심으로 만의 안쪽해역 정점군과 만의 입구부해역 정점군)과 2개의 정점(춘계와 하계의 정점 2)으로 구분되었다. 한편 천수만의 건강도를 평가하기 위하여 Benthic Pollution Index(BPI)와 ATZI's Marine Biotic Index(AMBI)지수를 이용하였다. 조사기간 동안 BPI지수는 11(bad status, 가장 불량한 상태)~92(high status, 가장 양호한 상태)의 범위를, AMBI는 1.34(good status, 양호한 상태)~4.39(poor status, 불량한 상태)의 범위를 나타내었다. 결론적으로 천수만은 건강도 지수의 평균 값에 있어 BPI와 AMBI지수가 각각 중간 상태(moderate status, 불량과 양호한 상태의 전이단계)와 양호한 상태를 반영하고 있었다.

• 한국환경생물학회:학술대회논문집
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• 한국환경생물학회 2002년도 학술대회
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• pp.46-50
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• 2002

광양만의 저서환경을 평가하기 위하여 광양만 표층퇴적물에 대한 퇴적학적, 지화학적 특성을 연구하였다. 입도분석결과 표층퇴적물의 입도특성 분포는 사질퇴적물과 점토질 퇴적물이 다양하게 분포하고 있는 것으로 나타났다. 사질을 포함하는 퇴적물은 주로 POSCO 우측해역과 남해도 사이의 수로 중앙부분에 분포하고 있으며, 그외 지역에서는 점토질 퇴적물이 주를 이룬다. 유기물(TOC) 함량은 약 0.2-2.1%의 범위로 분포하고 있으며, 유기물의 C/N비에 근거한다면 육지에서 공급된 유기물과 현장에서 생성된 유기물이 혼합되어 있음을 지시하고 있다. 저질의 건강상태를 검토하기 위해 퇴적물중의 황화수소(H$_2$S)을 측정한 결과 최고 301 ppm에서 최소 0.7 ppm으로 나타났다. 전체적으로는 묘도안 쪽에서 비교적 높은 값을 보이고 있어 일반적으로 오염된 저서환경이라고 할 수 있다. 기존에 조사된 중형 저서생물의 개체수(species abundance)에 대한 공간분포면화를 조사해본 결과 묘도안쪽에서 낮은 개체수(species abundance)와 종수(species richness)를 보이고 있어 황화수소가 높게 나타나는 지역과 대략적으로 일치하고 있음을 보인다. 추후 저서생물의 다양도나, 저서오염지수(Benthic Pollution Index. BPI)등과 퇴적물증의 유기물이나 황화수소값이 어떻게 관련되는지에 대한 자세한 연구를 필요로 한다.

• 해양환경안전학회지
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• 제23권6호
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• pp.699-709
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• 2017

우리나라 남해안의 대표적인 패류양식해역 중에 하나인 고성만 주변 표층 퇴적물 중 유기물과 중금속의 분포 및 오염현황을 이해하기 위해 입도와 총유기탄소(TOC), 총질소(TN), 중금속 9종(As, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Pb, Zn)에 대해 조사하였다. 고성만 주변 퇴적물은 세립질의 점토(clay)와 니(mud)로 이루어져 있었다. 유기물과 중금속은 만의 입구쪽에서 안쪽으로 갈수록 상대적으로 높은 농도를 보였다. 특히, 퇴적물중 유기물 및 중금속의 분포와 C/N 비(5-10)를 고려하였을 때, 고성만 퇴적물 중 유기물은 해역 자체 내 생물체에 의해 생성된 해양기원성 유기물의 영향을 크게 받고, 중금속은 만 주변 혹은 만내 산재해 있는 인위적인 오염원의 영향을 크게 받고 있는 것으로 파악되었다. 4 가지 퇴적물 오염평가 방법을 이용하여 고성만의 중금속 오염현황을 살펴본 결과, 고성만 퇴적물은 전 해역에 걸쳐 중금속에 대하여 약간 오염된 상태였으며, 만의 북쪽과 북동쪽의 일부 해역은 퇴적물의 중금속 오염도가 높아 퇴적물에 서식하는 저서생물에 큰 위해를 줄 수 있는 상태인 것으로 나타났다. 따라서, 고성만 주변 퇴적환경 개선을 위한 체계적인 관리계획의 수립과 함께 지속적인 양식활동 및 양식생물의 안전성 확보를 위한 오염물질에 대한 집중적인 모니터링 연구가 병행되어져야 한다.

• 생태와환경
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• 제45권1호
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• pp.110-122
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• 2012

본 연구는 섬강 수계 하천에서 하천의 형태복잡도와 부착규조류 군집 분포와의 관계를 자연지리, 토지이용도, 수리, 수질요인들과의 관계를 통해 분석하였다. 하천의 형태복잡도는 하천의 입지(고도)와 하폭 그리고 주변의 토지이용도와 밀접한 관계를 나타냈으며, 동시에 하천의 수질과도 유의한 관계를 보여주었다. 즉, 형태복잡도가 높은 하천은 숲과 농경지의 이용도가 높았으며, 반면 형태복잡도가 낮은 하천에서는 도시 이용도가 높게 나타났다. 한편, 형태복잡도가 높을수록 하천의 영양염의 농도가 낮은 결과를 나타냈다. 섬강 수계에서 출현한 부착규조는 총 145 분류군(2목 3아목 8과 26속 125종 15변종 2품종 3아종)이 출현하였다. 하천의 형태복잡도 차이에 관계없이 부착규조류 군집의 종조성과 우점종의 차이는 크지 않았으나 밀도와 지표종의 차이는 뚜렷하게 나타났다. 부착규조류 지표종은 낮은 형태복잡도를 가진 지점들에서 호오탁성종의 상대밀도가 높았던 반면, 복잡도가 높은 지점들에서는 호청수성종의 종수와 상대밀도가 더욱 높았다. 부착규조류 생물지수(TDI, DAIpo)를 이용해 생물학적 수질을 평가한 결과 형태복잡도가 낮은 지점들에서의 수질이 상대적으로 불량하게 나타났다. 특히, BOD, TP, $PO_4$-P 농도는 DAIpo와 높은 상관관계를 나타냈다. 결론적으로, 섬강 수계 하천의 형태복잡도는 부착조류 군집의 분포와 밀접한 관계를 보여주었으며, 보다 직접적으로 이들의 관계는 형태복잡도의 차이를 결정짓는 주변 토지이용의 형태가 하천수질에 영향을 미쳐 나타난 것으로 이해되었다.

• 한국수산과학회지
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• 제31권2호
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• pp.217-225
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• 1998

가두리양식이 저서생태계에 미치는 영향을 파악하기 위하여 장두도의 해양목장화 가두리 예정해역과 저도의 기존 가두리 양식해역에 서식하는 중형저서생물군집을 조사하였다. 출현분류군은 가두리 예정지와 기존 가두리 해역에서 각각 26종류와 15종류이었고 총 개체수에서는 각각 7,702 개체/10$10\;cm^{2}$와 432 개체/$10\;cm^{2}$를 보여 기존 가두리 양식장에서 출현종류수와 서식밀도에 있어서 낮은 값을 보였다. 선형동물 (Nematoda)이 두 해역 모두에서 가장 우점하였고 다음으로 우점하는 육질편모충 (Sarco-mastigophora)과 함께 전체 출현개체수의 약 $90\%$를 차지했다. 퇴적물 깊이에 따른 현존량을 보면 표층 ($0\~1\;cm$)에 가장 높은 밀도로 서식하고 있었으며, 장두도에서는 퇴적물의 깊이에 따라 현존량이 서서히 감소하는 경향을 보인 반면, 저도의 기존 가두리지역에서는 퇴적물의 깊이에 따라 현존량이 급격히 감소하는 경향을 나타냈다. 저서환경 오염의 지수인 N/C 값 (nematodes/harpacticoid copepods ratio)는 기존 가두리지역인 저도에서 장두도보다 약 2배 정도 높은 값을 보여 유기물 함량이 높은 저도에서 선형동물의 상대적인 비중이 높음을 보였다. 또한 유기물오염에 민감하게 반응하는 Kinorhyncha를 이용하여 또 다른 저서환경 오염지수로 N/K 값 (nematodes/kinorhynchs ratio)을 처음으로 사용하였다. 그 결과 양 해역의 N/K 값은 N/C 값과 같은 경향을 보였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권4호
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• pp.392-402
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• 2020

살포식 패류양식해역인 진주만의 퇴적물 중 유기물과 금속의 분포 특성 및 오염상태를 파악하기 위하여 2015년 8월에 산휘발성황화물(AVS), 강열감량(IL), 총유기탄소(TOC), 총질소(TN), 금속원소(As, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Pb, Zn)를 조사하였다. 퇴적물 중 유기물과 금속원소의 농도는 패류양식장이 밀집해 있는 만의 남쪽 해역에서 높고, 우리나라 남해안의 다른 해역과 비슷하거나 낮았다. C/N비(5.7~8.0)를 기초로, 진주만 퇴적물의 유기물은 해역 자체에서 생성된 해양기원성인 것으로 파악되었다. 퇴적물 오염평가 결과, 유기물(AVS, TOC)과 금속원소(As, Cd, Cr, Cu, Hg, Pb, Zn) 농도는 우리나라의 퇴적물 기준보다도 상당히 낮았다. 또한, 금속원소 전체 농도를 고려한 오염부하량지수(PLI)와 생태계위해도지수(ERI) 결과는 패류 양식장이 밀집해 있는 남쪽 해역에서 높은 오염도를 보이지만, 대부분의 해역에서 저서생물에 약간 부정적인 생태 영향을 줄 수 있는 오염 상태였다. 그러므로, 진주만 퇴적물은 현재 유기물에 대해서는 오염되지 않았고, 금속원소에 있어서는 약간 오염된 상태인 것으로 파악되었다.