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Structural and Kinetic Characteristics of 1,4-Dioxane-Degrading Bacterial Consortia Containing the Phylum TM7

  • Nam, Ji-Hyun;Ventura, Jey-R S.;Yeom, Ick Tae;Lee, Yongwoo;Jahng, Deokjin
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제26권11호
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    • pp.1951-1964
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    • 2016
  • 1,4-Dioxane-degrading bacterial consortia were enriched from forest soil (FS) and activated sludge (AS) using a defined medium containing 1,4-dioxane as the sole carbon source. These two enrichments cultures appeared to have inducible tetrahydrofuran/dioxane and propane degradation enzymes. According to qPCR results on the 16S rRNA and soluble di-iron monooxygenase genes, the relative abundances of 1,4-dioxane-degrading bacteria to total bacteria in FS and AS were 29.4% and 57.8%, respectively. For FS, the cell growth yields (Y), maximum specific degradation rate ($V_{max}$), and half-saturation concentration ($K_m$) were 0.58 mg-protein/mg-dioxane, $0.037mg-dioxane/mg-protein{\cdot}h$, and 93.9 mg/l, respectively. For AS, Y, $V_{max}$, and $K_m$ were 0.34 mg-protein/mg-dioxane, $0.078mg-dioxane/mg-protein{\cdot}h$, and 181.3 mg/l, respectively. These kinetics data of FS and AS were similar to previously reported values. Based on bacterial community analysis on 16S rRNA gene sequences of the two enrichment cultures, the FS consortium was identified to contain 38.3% of Mycobacterium and 10.6% of Afipia, similar to previously reported literature. Meanwhile, 49.5% of the AS consortium belonged to the candidate division TM7, which has never been reported to be involved in 1,4-dioxane biodegradation. However, recent studies suggested that TM7 bacteria were associated with degradation of non-biodegradable and hazardous materials. Therefore, our results showed that previously unknown 1,4-dioxane-degrading bacteria might play an important role in enriched AS. Although the metabolic capability and ecophysiological significance of the predominant TM7 bacteria in AS enrichment culture remain unclear, our data reveal hidden characteristics of the TM7 phylum and provide a perspective for studying this previously uncultured phylotype.

동태 글로벌 CGE 모형을 활용한 정책 포트폴리오의 Post-2012 경제적 파급효과 분석 (An Economic Impact Analysis of the Post-2012 Policy Portfolio, Utilizing the Global Dynamic CGE Model)

  • 김수이;조경엽;유승직
    • 자원ㆍ환경경제연구
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    • 제18권4호
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    • pp.587-635
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    • 2009
  • 본 연구의 목적은 Post-2012 의무부담에 대한 경제적 파급효과 분석을 위해 글로벌 동태연산기능일반균형모형(Global Dynamic Computable General Equilibrium Model : Global CGE Model)을 개발하는 것이다. 즉, 본 모형을 통해 우리나라의 의무부담 증가에 따라서 국제 배출권거래시장과 GNP, 소비, 투자, 수 출입 등 거시경제 변수들에 미치는 영향을 살펴보고자 한다. 기존 연구와는 달리 본 모형은 전 세계를 주요 경제그룹으로 나누어 분석한 글로벌모형으로서 주요 국가의 거시경제지표를 모두 반영하고 있으며, 이론적으로는 내생적 경제성장이론을 적용하고, 정책적으로는 배출권거래제도와 탄소세 등을 반영하고 있다. 특히 외생적인 기술진보를 모형에 반영하였다. 본 분석에 의하면, 온실가스 감축이 강화될수록 경제에 미치는 악영향이 커진다는 것을 알 수 있으며 거시경제지표 중에 무역수지의 감소가 가장 크게 나타나고 그 다음으로 투자 소비의 감소율이 큰 것으로 나타났다. 특히 산업별로는 에너지 의존도가 큰 에너지 다소비 업종일수록 온실가스 감축 영향이 크게 나타난다. 그리고 현재 개발도상국의 지위를 부여받고 있는 한국이 온실가스 감축 의무부담을 받으면 상대적으로 중국 등 다른 개발도상국들은 이득을 본다.

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해양퇴적토내 다환방향족탄화수소 생분해 증진 조건 연구 (Condition of ex situ Bioremediation of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Marine Sediments)

  • 정홍배;;이희순;권개경;김상진
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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    • 제8권4호
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    • pp.179-185
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    • 2005
  • 다환방향족 탄화수소는 주요한 독성환경오염물질풍의 하나이며 해양퇴적물에 축적이 된다. 다환방향족 탄화수소가 가지고 있는 위해성으로 인해 해양퇴적물내의 다환방향족 탄화수소 제거는 많은 관심사가 되어오고 있다. 본 연구에서는 다환방향족 탄화수소로 오염된 해양퇴적물의 생물정화를 위해 bioslurry reactor를 사용하기 위한 전단계로 ex situ bioremediation을 위한 최적 조건을 찾기 위해 멸균 유무의 퇴적물에서 균주접종과 혼합 cyclodextrin (M-CD)공급의 효과를 알아보았다. 비멸균상태의 퇴적물에서 분해균주의 접종여부에 상관없이 M-CD가 첨가된 실험구의 전자전달계활성이 증가되었고 멸균상태의 퇴적물에서는 분해균주가 접종되고 M-CD가 첨가된 실험구의 전자전달계활성이 증가되었다. 멸균상태의 퇴적물에서 M-CD와 함께 단일 균주가 접종되었을 때 퇴적물내의 다환방향족 탄화수소의 분해율이 9-20%로 나타났으며 동일한 조건에서 혼합균주가 접종되었을 때는 24-37%로 나타났다. 비멸균상태의 퇴적물에서 동일한 조건으로 실험하였을 때는 유의한 분해가 일어나지 않았으며 군집분석 결과 접종 균주도 감소하였다. 또한 M-CD 첨가 없이는 2일후 접종균주를 찾아볼 수 없었다. 결론적으로 퇴적물내의 다환방향족 탄화수소 제거를 위해 퇴적물내의 토착미생물과 포식자가 제거된 상태에서 적절한 탄소원과 함께 균주를 접종하는 것이 효과적인 것으로 나타났다.

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사용후핵연료의 심부수평시추공처분 개념에 관한 소고 (A Discussion on the Deep Horizontal Drillhole Disposal Concept of Spent Nuclear Fuel in Korea)

  • 김경수;지성훈
    • 방사성폐기물학회지
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    • 제17권3호
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    • pp.355-362
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    • 2019
  • 본 논문에서는 최근 새롭게 제안된 심부수평시추공처분 개념을 소개하고, 우리나라 여건에서는 어떻게 적용될 수 있을지에 대하여 고려해 보았다. 이 개념은 방향제어시추기술로 심부수평시추공을 설치하고 고준위방사성폐기물을 처분하는 개념으로, 경제성과 안전성에서 기존의 동굴식 처분개념에 비해 큰 장점을 가지고 있는 것으로 평가된다. 그러나, 아직까지 아이디어 수준이므로 국제사회에서 처분 안전성과 성능을 실증하기까지 시간이 꽤 걸릴 것이고, 규제기관의 지침 개발도 뒷받침되어야 하는 문제가 있다. 우리나라는 국토가 좁고 인구밀도가 높아 NIMBY (Not In My Back Yard) 현상이 강할 수 밖에 없고, 더불어 사용후핵연료 발생량도 적지 않아 매우 어려운 입지여건을 가지고 있다. 이러한 여건에서 연안 육지부보다는 대륙붕의 안정된 환경의 장점을 살려 연안 해저암반을 심부수평시추공처분 개념의 처분영역으로 활용한다면 해당 지역사회의 심리적인 불안감을 획기적으로 완화시킬 수 있고 처분 안전성도 향상시킬 수 있을 것으로 기대한다. 더불어, 중앙집중식 심부동굴처분시설을 건설하는 경우에도 대륙붕을 활용하여 동일한 장점을 살리는 것을 고려해볼 필요가 있다.

지속가능발전교육(ESD) 지향 생태미술활동에 관한 유아교사의 인식연구 (A Study on Early Childhood Teachers' Perceptions of ESD-Oriented Ecological Art Activities)

  • 정영란;김희정
    • 문화기술의 융합
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    • 제9권4호
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    • pp.291-301
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    • 2023
  • 본 연구는 지속가능발전교육 지향 생태미술활동에 관한 유아교사 인식에 대하여 알아보고자 하였다. 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 유아교사는 생태미술활동의 교육적 의의에 대해 자연매체의 시각예술, 공동체적 가치추구, 사회구성원의 참여와 소통의 순으로, 실천하는데 장애요인으로는 교육환경의 어려움, 생태미술 수업자료 및 구체적 예시부족, 교사의 생태미술에 대한 이해부족의 순으로, 생태미술활동을 통해 함양할 수 있는 누리과정 예술경험영역의 핵심역량으로 자연친화적 소통능력, 생태친화적 감수성, 창의융합능력의 순으로 나타났으며, 생태미술활동을 실시하는데 예술경험영역의 자료가 충분하지 않다고 보는 것으로 밝혀졌다. 둘째, 생태미술활동과 지속가능발전교육에 대해 거의 모든 교사가 둘 간에 연관성이 있으며, 실천에 있어서 어려운 점으로 지속가능발전에 관한 인식부족, 교재교구 및 자료의 부족, 교육정책과 지원의 부족, 연수프로그램의 미흡 등의 순으로, 이러한 교육실행을 위한 지원은 교재교구 및 자료의 확충, 교육정책과 지원 확대, 지속가능발전교육에 대한 인식 확대, 연수프로그램 확대 등의 순으로 필요하다고 하였다. 또한, 생태미술활동에서 실천할 수 있는 지속가능발전교육 내용에서 교사들은 '기후변화 대응', '깨끗한 에너지', '물과 위생', '양질의 교육', '건강과 웰빙'과 '해양생태계'의 순으로 높게 인식하고 있으며, 생태미술활동 프로그램이 개발된다면 활용할 것으로 응답한 비율이 높아, ESD 지향 생태미술활동 프로그램 개발이 시급할 것으로 사료된다.

데이터 증강 및 앙상블 기법을 이용한 딥러닝 기반 GPR 공동 탐지 모델 성능 향상 연구 (Improving the Performance of Deep-Learning-Based Ground-Penetrating Radar Cavity Detection Model using Data Augmentation and Ensemble Techniques)

  • 최용욱;서상진;장한길로;윤대웅
    • 지구물리와물리탐사
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    • 제26권4호
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    • pp.211-228
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    • 2023
  • 방조제의 모니터링에는 지구물리학적 비파괴 검사인 GPR (Ground Penetrating Radar) 탐사가 주로 이용된다. GPR 반응은 상황에 따라 복잡한 양상을 보이므로 자료의 처리와 해석은 전문가의 주관적 판단에 의존하며, 이는 오 탐지의 가능성을 불러옴과 동시에 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다. 따라서 딥 러닝을 이용하여 GPR 탐사자료의 공동을 탐지하는 다양한 연구들이 수행되고 있다. 딥 러닝 기반 방법은 데이터 기반 방법으로써 풍부한 자료가 필요하나 GPR 탐사의 경우 비용 등의 이유로 학습에 이용할 현장 자료가 부족하다. 따라서 본 논문에서는 데이터 증강 전략을 이용하여 딥 러닝 기반 방조제 GPR 탐사자료 공동 탐지 모델을 개발하였다. 다년간 동일한 방조제에서 탐사 자료를 사용하여 데이터 세트를 구축하였으며, 컴퓨터 비전 분야의 객체 탐지 모델 중 YOLO (You Look Only Once) 모델을 이용하였다. 데이터 증강 전략을 비교 및 분석함으로써 최적의 데이터 증강 전략을 도출하였고, 초기 모델 개발 후 앵커 박스 클러스터링, 전이 학습, 자체 앙상블, 모델 앙상블 기법을 단계적으로 적용하여 최종 모델 도출 후 성능을 평가하였다.

새만금 방조제 체절 이후 초기의 수질변화에 관한 연구 (The Early-Stage Changes of Water Qualities after the Saemangeum Sea-dike Construction)

  • 양재삼;정용훈;지광희;김현수;최정훈;김원장
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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    • 제11권4호
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    • pp.199-213
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    • 2008
  • 2006년 4월 새만금의 외곽 방조제가 완전히 체절됨에 따라 방조제 내부수역은 염수호수로 전환되었다. 방조제가 조성되는 과정 동안 호수의 수질 변화를 조사하기 위하여 1999년부터 2007년까지 4회의 고정 관측과 13회의 공간 관측이 이루어졌다. 조사 기간 동안 염분, 부유물질, 영양염(DIN, DIP, DISi), 엽록소-$\alpha$를 분석하여 방조제 조성 이후 초기의 수질 변화를 집중적으로 검토하였다. 방조제 체절로 인해 내측의 호수에서 조석의 약화는 저층 퇴적물의 재부유현상을 약화시켰고, 수중의 부유물질 농도를 감소시켰다. 이로서 태양광이 수층의 깊은 곳까지 침투할 수 있게 되었고, 자연히 식물플랑크톤의 광합성이 증가되었을 것이며, 이러한 현상은 엽록소-$\alpha$의 농도가 약 2배 정도 증가하는 결과로 나타났다. 식물플랑크톤의 급격한 성장과 수중의 부유물질의 농도 감소는 표층수의 DIP 농도를 더욱 감소시키는 결과로 나타났고, 이에 반해 표층수의 DIN과 DISi는 방조제 체절 이후 새만금호 내에서 확장된 담수의 영향과 저층에서의 공급으로 인하여 식물플랑크톤의 소비에도 불구하고 체절 이후에 증가한 것으로 평가되었다. 이에 따라 수중의 N/P 비율이 급격하게 증가하게 되었고, DIP가 일차생산의 제한인자로서 작용하게 되었다. 결과적으로 새만금호는 방조제의 체절로 인하여 과거에 전형적인 대조차 연안환경에서 DIP가 일차생산의 제한인자로 작용하는 기수환경으로 전환되었다. 금강 하구언 조설 이후 금강하구에서도 동일한 현상이 나타났으나, 새 만금호수의 경우 현재까지 해수 유통이 계속되고 있기 때문에 염수쐐기현상을 통해 저층으로 유입한 해수로 인해 염분 성층이 발생한다면 여름철에 저층에 국부적인 빈산소층이 발생할 가능성이 있으므로 이에 대비한 집중적인 감시가 필요하다.

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인위적인 동물플랑크톤 첨가에 따른 중형 폐쇄생태계 내 플랑크톤 변동 (The Effect of Enhanced Zooplankton on the Temporal Variation of Plankton in a Mesocosm)

  • 강정훈;김웅서
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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    • 제9권2호
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    • pp.109-119
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    • 2006
  • 2001년 가을철 대발생 시기에 인위적으로 상승 첨가된 동물플랑크톤이 식물플랑크톤에 미치는 영향을 파악하기 위해 중형폐쇄생태계를 이용한 연구가 남해안의 장목만에서 연구되었다. 2500리터 용량의 폴리에틸렌 백 4개에 현장 해수를 채운 후, 현장에서 플랑크톤 네트(망목: $300{\mu}m$)로 수직 예인하여 얻은 동물플랑크톤 시료를 이용하여 실험 구가 대조구보다 6배 높도록 조성하였다. 연구기간동안 대조구와 실험구 폐쇄생태계 간의 식물플랑크톤 군집에서는 유의한 차이가 없었다(one-way ANOVA, p>0.05). 대조구와 설험구에서 배양 초기 높은 값을 나타낸 식물플랑크톤의 현존량 및 엽록소-a는 실험 종료시까지 급속히 감소하였다. 식물플랑크톤 군집을 대표한 우점 분류군은 규조류로서 Skeletonema costatum, Pseudo-nitzschia seriata, Chaetoceros curvisetus, Ch. debilis, Cerataulina pelagica, Thalassiosira pacifica, Cylindrotheca closterium과 Leptocylindrus danicus로 구성되었다. 배양 10일째에 대조구와 실험구에서 최대를 나타낸 야광충은 중형동물플랑크톤 총 개체수 변화를 주도한 최 우점종 이었고, 다음으로 우점한 분류군으로 배양 7일째에 최대를 나타낸 요각류였다. 배양초기에는 인위적 첨가로 인해 실험구안의 요각류 개체수가 대조구에 비해 높았으나, 이후에는 실험 종료 시까지 뚜렷한 차이가 없었다. 이는 젤라틴성 동물플랑크톤의 조절에 의한 것으로 여겨지며, 실험구내의 유즐동물과 메듀사의 개체수와 길이분포가 대조구에 비해 높았던 점이 이를 뒷받침한다. 그런데 초식자인 요각류의 개체수가 상위포식자에 의해 감소한 후 식물플랑크톤 현존량이 다시 증가하는 연쇄효과가 나타나지 않았다. 이는 주요 초식자인 요각류 Acartia erythraea가 식물플랑크톤을 효과적으로 조절하지 못하고 있음을 의미하며, 그 이유로 A. erythraea의 낮은 초식률, 식물플랑크톤의 빠른 침강으로 인한 조우 기회 감소, 그리고 질소결핍 환경으로의 변화에 의한 것으로 판단된다.

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경기 일부 지역 중년 성인의 식사 패턴에 따른 대사증후군 위험에 관한 연구 (The Risk of Metabolic Syndrome by Dietary Patterns of Middle-aged Adults in Gyeonggi Province)

  • 이유신;이무용;이심열
    • 대한지역사회영양학회지
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    • 제19권6호
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    • pp.527-536
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    • 2014
  • 본 연구는 중년 성인을 대상으로 식사 패턴을 파악하고, 식사 패턴에 따른 영양소 섭취실태와 대사증후군 위험요인의 관련성을 분석하고자 하였으며 연구결과는 다음과 같다. 1) 식품군별 평균 섭취량을 이용한 요인분석을 통해 육류, 주류, 난류, 유지류 등의 섭취가 두드러진 '육류와 술', 주식으로 잡곡류를 섭취하고 과일과 채소 등을 섭취하는 '잡곡과 채소 및 과일', 주식으로 백미를 위주로 하고 김치와 어패류를 섭취하는 '백미와 김치 및 어패류' 패턴이 분리되었다. 2) '육류와 술' 패턴의 요인점수가 높아질수록 신장, 체중, 허리둘레, 체질량지수가 증가하였고, 연령은 낮아지는 경향을 나타낸 반면 '잡곡과 채소 및 과일' 패턴은 반대의 경향을 나타내었다. '육류와 술' 패턴의 경우 남자, '잡곡과 채소 및 과일' 패턴의 경우 여자의 비율이 높았고, '백미와 김치 및 어패류' 패턴의 경우 교육수준이 높은 것으로 나타났다. 3) 식사 요인점수의 사분위에 따른 영양소 섭취량은 '육류와 술' 패턴의 식사를 할수록 에너지, 단백질, 나트륨의 섭취가 증가하였고, '잡곡과 채소 및 과일' 패턴의 식사를 할수록 탄수화물, 칼륨, 칼슘과 식이섬유의 섭취가 증가하였으며, '백미와 김치 및 어패류' 패턴의 식사를 할수록 에너지와 지질의 섭취가 증가하였고, 탄수화물, 칼륨과 식이섬유의 섭취가 감소하였다. 4) 식사 패턴과 영양소 섭취와의 상관관계에서 '육류와 술' 패턴의 경우 보정 후 단백질과 나트륨의 섭취가 양의 상관관계였으나, 탄수화물, 식이섬유, 칼슘, 칼륨 등의 섭취는 음의 상관관계였고, '잡곡과 채소 및 과일' 패턴의 경우 단백질, 지질, 나트륨과 티아민을 제외한 모든 영양소와 양의 상관관계를 나타내었다. 또한 '백미와 김치 및 어패류' 패턴과 지질의 섭취는 양의 상관관계였고, 탄수화물, 식이섬유, 칼륨 등의 무기질과 음의 상관관계를 나타내었다. 5) 식사 요인점수의 사분위에 따른 대사증후군의 위험도는 '육류와 술' 패턴의 식사를 할수록 복부비만과 대사증후군에 대한 위험도가 높아졌고, '잡곡과 채소 및 과일' 패턴의 식사를 할수록 고중성지방혈증에 대한 위험도가 낮아지는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과로부터 식사 패턴과 대사증후군 위험요인간에 관련성이 있는 것으로 나타나 육류와 술의 섭취를 줄이고, 잡곡을 위주로 채소와 과일 등을 추가한 균형 잡힌 건강식을 섭취하는 것이 대사증후군의 예방 및 관리를 위해 권장될 수 있을 것으로 사료된다.

폐경 후 여성의 골격상태에 영향을 미치는 요인분석 (Some Factors Affecting Bone Mineral Status of Postmenopausal Women)

  • 오세인;이행신;이미숙;김초일;권인순;박상철
    • 대한지역사회영양학회지
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    • 제7권1호
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    • pp.121-129
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    • 2002
  • Osteoporosis, the typical metabolic bone disease of the elderly, is characterized by a reduction in bone mineral density (BMD) and increased fracture risk. Genetic and environmental factors are known to play a key role in bone metabolism, and diet is also considered to be one of the important factors. The purpose of the present study was to investigate the relationship among the factors affecting BMD, including stature, body weight, age, time period since onset of menopause, and biochemical markers of bone turnover in postmenopausal women. Seventy-eight postmenopausal women who visited health promotion center for health examinations volunteered to participate in this study and they were divided into two groups according to the time period since onset of menopause : women with a time period since onset of menopause of less than 5 years (Group 1) and women with a time period since onset of menopause of 5 years or more (Group 2). The demographic characteristics and dietary intake were surveyed using a questionnaire. BMDs of the lumbar spine and femoral neck of subjects were measured by dual energy X-ray absorptiometry. Serum levels of 25-hydroxy-vitamin D and parathyroid hormone (PTH), known to be indicators of bone related hormone status, were anlyzed. Serum samples were measured for calcium, phosphorus, alkaline phosphatase, and osteocalcin as bone formation indicators, and urine was analysed for deoxypyridinoline, creatinine, calcium, and sodium as bone resorption indicators. The results are as follow : The mean BMDs of the lumbar spin and femoral neck were $1.02 \pm 0.02 g/cm^2 and 0.81 \pm 0.02 g/cm^2 respectively, and the BMD level of Group 2 was significantly lower than tat of Group 1 (p<0.01, p<0.05, respectively). The mean daily intake of energy was 1838 $\pm$ 55 kcal. When nutrient intake was compared with the recommended dietary allowances (RDA) of the subjects, only calcium, vitamin A and riboflavin intake showed means lower than the RDA. The nutrient intake did not show any significant differences between Group 1 and 2 Serum and urine levels of biochemical markers of bone turnover did not show any significant differences between Group 1 and 2, and all were within the normal range. However, the PTH and deoxypyridinoline levels showed a tendency to be higher, and the osteocalcin level to be lower in Group 2 than in Group 1. Although age and years after menopause (YAM) showed negative correlations with lumbar spine bone mineral density (LBMD) (r= -0.38, p<0.001, and r= -0.26, p< 0.05, respectively), no correlation was found with femoral neck bone mineral density (NBMD). While height, body weight and body mass index (BMI) showed a positive correlation with LBMD (r= 0.32, p<0.001, r= 0.38, p<0.001, r= 0.22, p= 0.05, respectively), only body weight and BMI showed a positive correlation with NBMD (r= 0.30, p<0.01, and r= 0.27, p<0.05, respectivley). There was no significant corealtion between BMDs and the nutrient intake of subjects, except in the case of carbohydrates (r= 0.22, p<0.05). Also, serum and urine levels of bone turnover markers showed no significant correlation with nutrient intake. On the other hand, serum osteocalcin had a positive correlation with vitamin C intake (r= 0.22, p= 0.05), and urine deoxypyridinolin showed a negative correlation with niacin intake (r= -0.22, p= 0.05). Urinary na was negatively correlated with protein intake(r= -0.23, p= 0.05). The results suggested that it is difficult to prevent the decrease in bone mass among postmenopausal women eating the usual Korean diet. However, the BMDs of the lumbar spine and femoral neck were positively related to body weight ad BMI in postmenopausal women. Therefore, this study confirmed that one of the most effective ways to minimize bone loss in postmenopausal women would be to maintain an adequate body weight with balanced nutrient intake and activity in the pre-and postmenopausal periods.