• 한국환경과학회지
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• 제13권12호
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• pp.1089-1102
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• 2004

Seasonal variation of biogeochemical characteristics was determined in Lake Shihwa from October 2002 to August 2003. When the lake was artificially constructed for the freshwater reservoir in 1988, the development of the strong haline density stratification resulted in two-layered system in water column and hypoxic/anoxic environment prevailed in the bottom layer due to oxidation of accumulated organic matters in the lake. Recently, seawater flux to the lake through the sluice has been increased to improve water quality in the lake since 2000, but seasonal stratification and hypoxic bottom layer of the lake still developed in the summer due to the nature of artificially enclosed lake system. As the lake is still receiving tremendous amount of organic matters and other pollutants from neighboring streams during the rainy summer season, limited seawater flux sluicing into the lake may not be enough for the physical and biogeochemical mass balance especially in the summer. The excess of accumulated organic matters in the bottom layer apparently exhausted dissolved oxygen and affected biogeochemical distributions and processes of organic and inorganic compounds in the stratified two-layered environment in the summer. During the summer, ammonia and dissolved organic carbon remarkably increased in the bottom layer due to the hypoxic/anoxic condition in the bottom layer. Phosphate also increased as the result of benthic flux from the bottom sediment. Meanwhile, dissolved organic carbon showed the highest value at the upstream area and decreased along the salinity gradient in the lake. In addition to the sources from the upstream, autochthonous origin of particulate organic carbon from algal bloom in the lake might be more important for sustaining aggravated water quality and development of deteriorated bottom environment in the summer. The removal of trace metals could be attributed to scavenging by strong insoluble metal-sulfide compounds in the hypoxic/anoxic bottom layer in the summer.

• Ocean and Polar Research
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• 제25권4호
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• pp.459-468
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• 2003

Annual variation of water qualities in the Shihwa Lake were observed 18 times from June 1996 to October 2001. We studied at the station of the upper streams and near the water gate of lake. After the flow of the outer seawater through the water gate, the surface salinity in Shihwa Lake increased to the range of 25-30 psu in both stations after October 1998. Due to the declination of the salinity differences between the surface and the bottom water, the pycnocline in which had existed until 1997 has weakened, and made the water column mix vertically. This led to the improvement of anoxic/hypoxic environment at bottom waters after April 1998. However, despite the continuous flow of the outer seawater, the concentrations of chlorophyll-a at surface layer were varied from $2{\mu}g/l\;to\;60{\mu}g/l$, and these values indicated the eutrophication. The following organic matter load was greatly influencing the surface layer's COD concentration. During the rainy season, the salinity at the surface layer to the below 15 psu resulting in stratification between the surface and bottom layer. Organic matters that were provided from the surface layer to the bottom layer due to active primary production in the year exhausted dissolved oxygen at the bottom layer, and the bulks of organic matters at bottom gave rise to hypoxic or anoxic environment. It was observed that the enrichment of ammonia and phosphate were main factors to worsen the water quality of the Shihwa Lake. The results of examining the annual variations in Shiwha Lake through principal component analysis shown that water characteristics in the rainy season were similar with those before input of outer sea water.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제43권3호
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• pp.289-296
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• 2019

We investigated the mortality and the oxidative damages of Deschampsia antarctica in response to waterlogging stress. In field, we compared the changes in the density of D. antarctica tuft at the two different sites over 3 years. The soil water content at site 2 was 6-fold higher than that of site 1, and the density of D. antarctica tuft decreased significantly by 55.4% at site 2 for 3 years, but there was no significant change at site 1. Experimental results in growth chamber showed that the $H_2O_2$ and malondialdehyde content increased under root-flooding treatment (hypoxic conditions-deficiency of $O_2$), but any significant change was not perceptible under the shoot-flooding treatment (anoxic condition-absence of $O_2$). However, total chlorophyll, soluble sugar, protein content, and phenolic compound decreased under the shoot-flooding treatment. In addition, the catalase activity increased significantly on the 1st day of flooding. These results indicate that hypoxic conditions may lead to the overproduction of reactive oxygen species, and anoxic conditions can deplete primary metabolites such as sugars and protein in the leaf tissues of D. antarctica. Under present warming trend in Antarctic Peninsula, D. antarctica tuft growing near the shoreline might more frequently experience flooding due to glacier melting and inundation of seawater, which can enhance the risk of this plant mortality.

• 대기
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• 제20권3호
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• pp.379-386
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• 2010

현재 지구온난화로 인하여 산악 및 육상 빙하가 녹고 있으며, 이는 해수의 순환변화를 초래한다. 온난화는 또한 몬순의 변화를 일으켜 집중호우, 홍수, 가뭄등의 빈도수와 지속기간을 증가 시킨다. 특히 온난화로 인한 집중호우의 증가는 해양으로 유기탄소의 유입을 증가시켜 해양은 더욱 더 이산화탄소 농도가 높아지며 해수는 부식성이 강하며 산성화 되어 생물체를 죽이며 궁극적으로 생물 다양성이 감소된다. 현재처럼 이산화탄소를 계속 배출할 경우 미래의 해양은 산성화되어 탄산칼슘으로 구성된 생물체의 각을 녹여 생물체가 죽으며, 이는 먹이사슬의 변화를 초래해 생태계에 부정적인 영향을 미친다. 만약 현재처럼 이산화탄소를 배출할 경우 IPCC 의 예측처럼 2100년까지 $6^{\circ}C$ 상승하며, 이는 열 염분순환을 중지시켜 생물체의 대량 멸종을 초래 할 수 있다(Stokstad, 2002).

• 생태와환경
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• 제33권3호통권91호
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• pp.213-221
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• 2000

본 연구는 1993년부터 1994년까지 대청호의 17개 지점에서 계절적 산소농도 및 심층 산소 결핍율을 조사하였다. 1993년 본류로부터의 유입수는 7${\sim}$8월의 장마철에 최대를 보였으며, 이는 상류의 수온 성층 및 무산소층을 파괴하여, 심층 무산소대는 호수 중 하류역에 제한되었다. 이 기간동안 무산소충은 호수전체 부피의 10%이하에 불과하였다. 반면, 1994년 하절기에 무산소충은 호수전역에 걸쳐 분포하였고, 산소포화도는 30% 이하를 유지하였으며, 무산소대의 체적은 수체 총부피의 85%를 차지하였다. 호수내 산소의 급격한 감소는 냉수성 어종(빙어)의 대량폐사를 야기시켰다. 하절기동안 상대적 산소결핍도(Relative Areal Oxygen Deficit, RAOD)는 1993년에 $-0.024\;mg\;O_2\;cm^{-2}\;d^{-1}$로 산소함량이 증가한 반면, 1994년에는 $-0.080\;mg\;O_2\;cm^{-2}\;d^{-1}$로서 산소의 빠른 감소율을 보였다. 계산된 무산소도(Anoxic Factor, AF)는 RAOD와 동일 페턴을 보였으며, 1993보다 1994년에 50 d 이상 증가를 보였다. 수심별 평균 여름 산소농도의 계산에 따르면, 1993년의 경우 대부분지점에서 강(River)의 특성 ($6{\sim}11\;mg/l\;DO$)을 보인 반면, 1994에는 수체 전역에서 전형적인 호수특성 (<4mg/l DO)을 보였다. 유입량에 대한 용존산소의 회기분석에 따르면, 산소 변화는 장마철유입량의 크기에 의해 결정되었다($R^2\;=\;0.99$). 이런 결과는 대청호에서 하절기 용존산소를 조절하는 1차적 요인이 하절기 강우의 강도라는 사실을 제시한다.

• 한국해양공학회지
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• 제22권5호
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• pp.7-24
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• 2008

Masan-Jinhae Bay, in Korea, is known for its frequent algal bloom outbreaks. This study was conducted in order to examine the environmental characteristics of the area, with the aim of identifying indicators that could be used to speculate about future algal blooms. The water temperatures and salinities in Haengam Bay, one of the small inner bays within Jinhae, appeared to re relatively higher than those in Masan and Jinhae bays, across most seasons. Furthermore, stratification begins to develop in all three regions from spring to summer as a result of the local heating effects and an increase in the efficient from the surrounding land. As a result, anoxic conditions appear near the bottom layer of the bay, leading to the deterioration of water quality, which has been identified as one of the causes of bloom outbreaks. Compared to Haengam and Jinhae bays, concentrations of DIN and DIP were remarkably higher in Masan Bay. However, the mean ratio of DIN to DIP was 3.3$\sim$13.6 in all three regions throughout the year, suggesting that nitrogen can function as a growth-limiting factor for phytoplankton. The results of mathematical models showed that cumulative organic pollutants may be a trigger for direct algal bloom occurrences, since residual tidal currents appeared to be less than $3\;cm\;\cdot\;s^{-1}$. Furthermore, computed DO concentrations in the four small inner bays of Jinhae during the summer appeared to be $3\;cm\;\cdot\;l^{-1}$ indicating a hypoxic state. Likewise, computed Chl-a concentrations turned out to be more than $0.01\;mg\;\cdot\;l^{-1}$, indicating eutrophication across most seasons. Based on the overall results, Masan-Jinhae Bay appeared to possess a very high potential for algal bloom outbreaks at anytime during the year.

• 한국해안해양공학회지
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• 제12권1호
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• pp.1-10
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• 2000

해수유동 모델과 부영양화 모델로 구성된 3차원 생태계 모델을 수립하여 진해만에 적용하였으며, 해수유동 모델과 부영양화 모델은 동일한 격자상에서 운영된다. 수치계산결과를 관측경과와 비교하였으며, 그 결과 비교적 잘 일치하였다. 계산된 COD, DIN 및 DIP의 농도는 오폐수의 과다유입과 식물성 플랑크톤의 생산에 의해 진해만의 북부 지역(마산만)에서 높게 나타났다. 저층에서 저산소 및 무산소 수괴는 오폐수의 유입량이 많고 성층이 강하게 형성되는 진해만의 북부해역과 성층형성과 양식장이 밀집되어 있는 진해만의 서부 내만에서 발생하고 있다. DO 농도의 등분포선은 만 입구로부터 DO 공급과 물리적 작용에 의해 만 입구에서 만 내로 DO의 수송으로 인해 만의 입구와 평행하게 나타났다. 저층 저산소 수괴의 형성에 물리적, 생화학적 과정이 대단히 중요한 역할을 하며, 이 중에서 해수의 수평적·연직적 확산에 의한 물리적 작용이 제일 중요한 요소인 것으로 판단된다.

• Environmental Engineering Research
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• 제25권3호
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• pp.274-280
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• 2020

The marine sediment sustains from the anoxic condition due to increased nutrients of external sources. The nutrients are liberated from the sediment, which acts as an internal source. In hypoxic environments, anaerobic respiration results in the formation of several reduced matters, such as N₂ and NH₄⁺, N₂O, Fe²⁺, H₂S, etc. The experimental results have shown that nitrogen and sulfur played an influential, notable role in this biogeochemical cycle with expected chemical reductions and a 'diffusive' release of present nutrient components trapped in pore water inside sediment toward the bulk water. Nitate/ammonium, sulfate/sulfides, and ferrous/ferric irons are found to be the key players in these sediment-waters mutual interactions. Organonitrogen and nitrate in the sediment were likely to be converted to a form of ammonium. Reductive nitrogen is called dissimilatory nitrate reduction to ammonium and denitrification. The steady accumulation in the sediment and surplus increases in the overlying waters of ammonium strongly support this hypothesis as well as a diffusive action of the involved chemical species. Sulfate would serve as an essential electron acceptor so as to form acid volatile sulfides in present of Fe³⁺, which ended up as the Fe²⁺ positively with an aid of the residential microbial community.

• 한국해안해양공학회지
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• 제9권2호
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• pp.86-96
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• 1997

진해만에서 천해전선의 형성 및 전선과 수질분포와의 관계를 해석하기 위해 해양학적인 조사가 수행 되었으며, 또한 Simpson-Hunter의 성층계수 log(H/U$^3$)을 수치계산하였다.인공위성 자료와 현지조사결과에 의하면, 진해만의 천해전선은 가덕수로 북쪽해역 부근에서 형성되며, 전선부근에서 성층계수 값은 2.0~2.5이다. 전선이 셩성되는 위치를 기준으로 했을 때 만의 외해역과 진해만 서부해역에서는 COD 농도가 2.0 mg/l 이하로 낮으나, 전선역의 북쪽 내해에 위치한 마산만에서는 3.0~5.5 mg/l로써 높다. COD 농도는 마산만에서 외해로 갈수록 강한 해수교환으로 인해 점차 감소한다. 하계 저층 무산소 및 저산소 수괴는 진해만 서부해역과 마산만에서 일어나며, DO 농도는 성층계수가 증감함에 따라 감소한다. DO 농도는 전선이 형성되는 해역을 기준으로 만외에서는 약 4.0 mg/l 이상으로 높으나, 만내에서는 낮다. 천해전선은 연안에서 외해로의 물질수송에 대해 중요한 역하을 하며, 또한 전선의 형성지역은 물리적 및 화학적으로 중요한 경계를 이루는 것 같다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제2권2호
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• pp.53-68
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• 1997

인공적으로 조성된 시화호는 현재 부분적인 해수혼입을 제외하고는 해수의 순환이 차단된 폐쇄 환경을 이루고 있으며 끝막이 공사 후 6 m 이심에 갇혀있는 잔존 저층해수로 인하여 수직적으로 강력한 염분 의존형 밀도 성층에 의한 2층 구조(two-layered system)를 보이고있다. 이러한 물리적 조건에서 시화호 주변의 6개 주요 하천으로부터 유입되는 막대한 양의 유기물질 및 암모니아염은 시화호의 저산소 및 무산소 환경을 가속화시키고 있으며 이에 따라 시화호의 생지화학적 환경은 흑해(Black Sea)와 같이 전 계절을 통하여 6 m 부근 심도의 밀도경사면을 상하로 뚜렷한 산화와 환원 환경으로 나뉘어지고 있다. 본 연구는 이러한 인위적 환경에서 나타나는 여러 유, 무기 화합물과 원소의 생지화학적 분포특성과 종분화 그리고 과정에 대하여 산화-환원 경계면을 중심으로 다루고자 하였다. 연구 결과 용존산소는 유기물이 축적되어 있는 밀도 경계면 이심의 저층 잔존 해수층에서 고갈되어 있으며 이에 띠라 약 1억톤에 달하는 저층 해수수괴가 환원환경을 이루고있다. 질산염과 아질산염은 산화 환경인 저염의 표층에서 높게 나타났고 환원 환경인 고염의 저층에서는 급격히 감소하여 나타났다. 반면 암모니아염은 저층수괴에서 75에서 360 ${\mu}M$에 이르는 매우 높은 농도를 보이는데 이는 저층으로 침강 유입된 유지불의 혐기성 분해에 따른 ammonification이 주된 원인으로 보인다. 1996년 4월부터 8월까지 약 3억톤의 시화호 내 표층수가 연안으로 방류되고 상당량의 외해수 혼입에도 불구하고 시화호 내 저층수의 환원환경이 유지 또는 가속화되는 주된 원인은 저층의 잔존 해수수괴에 trap 된 침강 유기물의 산소 소비 속도와 제한적으로 공급되는 산소공급이 불균형을 이루고 있기 때문이다. 시화호의 수질 환경면에서 볼 때 현재와 같이 2층구조의 염분도의존형의 밀도 성층이 유지되는 한 사화호 수질의 개선 전망은 밝지 못한 것으로 판단된다.