• 한국해양학회지:바다
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• 제10권1호
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• pp.56-68
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• 2005

강화도 남단 갯벌의 상부조간대 세 정점에서 퇴적물 시료를 채취하여, 공극수에서 질산염 등 영양염을 분석하였다. 질산염의 공극수내 분포를 단순한 1차원 모델로 분석한 결과, 탈질산화율은 장화리에서 $7.8{\sim}9.4{\times}10^{-7}{\mu}mol{\cdot}cm^{-2}{\cdot}sec^{-1}$, 동막에서 $1.4{\sim}3.6{\times}10^{-7}{\mu}mol{\cdot}cm^{-2}{\cdot}sec^{-1}$로 추정되었다. 이는 타 지역에서 보고된 반응속도와 별 차이가 나지 않는 규모였다. 탈질산화율은 여름철에 낮았으며, 퇴적물 입도가 상대적으로 조립한 장소에서 1.5배 이상 빠르게 나타나서, 입도가 탈질산화 반응물질의 공급속도를 조절하는 중요한 인자 중의 하나로 판단되었다. 탈질산화는 무기질소 성분을 $N_2$로 영구적으로 갯벌의 계 외로 제거함으로써 지화학적 정화능으로 제시될 수 있지만, 열역학적 판단기준으로 보면 계에 대해 정화라는 개념을 부여하는 데에는 문제가 있다고 판단된다. 또한 현재 갯벌이란 용어가 생태환경적 기능이 상이한 염습지, 모래갯벌과 펄갯벌을 통칭하고 있어서 과학적인 분류가 시급한 것으로 나타났다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제9권4호
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• pp.179-195
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• 2004

국립수산과학원에서 수행한 국가해양환경측정망 운영 결과 중 생지화학적 자료를 이용하여 (1997∼2002, 6년간) 한국 남해 연안의 영양상태를 평가하였다. 비행열 다차원 척도법 분석결과로 남해연안은 3개의 영양 상태로 구분되었다. 빈산소 수괴가 형성되며 용존성 무기질소와 인농도가 매우 높은 마산만은 과영양 상태였으며, 강한 점원 오염원이 있는 울산만, 온산만, 부산 연안, 진해만은 부영양 상태로 추정되었다. 그리고 그 외 여수, 통영 , 목포 주변 연안과 제주도 연안은 중영양 상태로 나타났다. 실측 용존무기질소와 Redfield 비로 보정된 이론적 용존무기질소의 차이인 과잉 질소의 6년간 평균은 오염된 하천이 유입되는 울산, 온산, 부산 연안에서 큰 양의 값을 보였고 행암, 광양, 여수 연안이 음의 값을 나타내어 기초생산자의 성장 제한 물질이 서로 다르게 작용할 수 있음을 시사하고 있다. 또한 과잉 용존무기질소는 시계열 분석 결과 과-부영양화된 해역에서 점차 감소하였으나 중영양 해역은 점차 증가하고 있어 해역의 영양상태에 따라 질소 대 인의 비가 변화하고 있었다. 과-부영양화의 진행에 따른 저층 퇴적물의 유기물 오염은 질소와 인의 생지화학적 순환을 교란시킬 것으로 예상되며, 향후 더욱 정확한 연안 환경영향을 파악하기 위해서는 저층 경계면의 연구가 반드시 포함되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제17권2호
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• pp.120-129
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• 2012

낙동강 하구에 위치한 갯벌 퇴적물에서 2005년 7월부터 2006년 9월까지 퇴적물-수층을 통한 산소와 용존 무기질소 플럭스, 그리고 탈질소화율을 계절별로 조사하였다. 현장 조건 수온에서 퇴적물 배양을 통해 측정된 산소 플럭스의 범위는 $-37.0{\sim}0.5mmol\;O_2\;m^{-2}\;d^{-1}$이었고, 수온이 증가할수록 퇴적물에 의한 산소소모가 많아져, 수층에서 퇴적물로의 산소 플럭스가 증가하였다. 탈질소화율은 $4{\sim}2732{\mu}mol\;N\;m^{-2}\;d^{-1}$의 범위로 같은 방법으로 측정한 국내 연안의 결과보다 높은 값을 나타냈고 산소 플럭스와 유사한 계절변화를 보였다. 질소동위원소를 이용하여 측정된 탈질 소화율은 수층에서 퇴적물로 유입되는 질산염 플럭스와 높은 상관관계를 보였다. Isotope pairing technique에서 계산되는, 총 탈질소화 중 "수층에서 유입된 질산염을 이용하는 탈질소화($D_w$)"도 수층에서 유입되는 질산염 플럭스와 양의 상관 관계를 보여 수층에서 유입되는 질산염이 탈질소화의 계절변동의 원인임을 시사하였다. 여름철에 질산염농도가 높은 담수의 유입 증가가 낙동강 하구 퇴적물로의 질산염 유입과 탈질소화를 촉진시킨 것으로 추정된다. 낙동강 하구 퇴적물에서 생지화학적 과정의 일반적인 패턴 및 경향을 파악하기 위하여, 이 연구에서 측정된 여러 생지화학적 플럭스를 방향과 크기에 따라 분류하여 보았다. 그 결과, 수온과 질산염 유입 변화에 따라서 여름철에는 수층에서 퇴적물로의 산소와 질산염 플럭스가 높게 나타나고 탈질소화도 높은 반면, 여름철을 제외한 나머지 시기에는 이들 플럭스가 낮아, 갯벌 퇴적물의 생지화학적 과정이 낙동강 담수 유입에 민감하게 반응함을 알 수 있었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제14권6호
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• pp.53-64
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• 2009

습지는 다양한 생지화학적 반응기작을 통하여 폐수로부터 유입되는 유기오염물질을 완화/정화하는 지역으로 알려져있다. 본 연구에서는 습지에서 다양한 물질의 성상과 거동을 모의하기 위하여 수학적 모형을 개발하였다. 개발한 모형은 1차원 수직 포화 모형으로 이류, 수리학적 분산, 미생물에 의한 생분해, 산화/환원반응, 식생과 조수 등 외부환경의 영향을 고려하였다. 조수의 영향은 퇴적물 내 공극수의 흐름에 주기적인 변화를 일으키고, 계절에 따라 식생은 증발산과 뿌리로부터의 산소공급을 통해 흐름과 근권 내 산화/환원 환경에 영향을 미친다. 개발된 모형을 적용하여 습지퇴적물 내에 존재하는 관심물질의 공간적 및 시간적 분포 모의를 위한 가상의 수치실험을 수행하였다. 또한 대표적인 중금속 오염물질의 하나인 크롬의 습지퇴적물 내 성상과 거동을 모의하였다. 모의 결과는 식생 뿌리와 조수가 습지퇴적물 내 전자수용체, 환원물질, 중금속의 분포에 지대한 영향을 미칠 수 있음을 보여주었다.

• 한국광물학회지
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• 제29권4호
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• pp.221-227
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• 2016

구리는 생지구화학적인 과정에 필수적인 전이금속으로 최근 질량분석기 및 분석기술의 발달로 인해 구리 동위원소를 이용한 연구가 전 세계적으로 활발하게 진행되고 있으나, 국내에서는 아직까지 구리 동위원소에 대한 분석 및 이를 이용한 연구가 전무한 실정이다. 본 연구에서는 $AG^{(R)}$ MP-1M 음이온 교환 수지를 충진한 칼럼을 이용하여 구리 분리법을 정립하고 이에 대한 신뢰성 검증을 위하여 두 종류의 암석표준물질(BHVO-2, BIR-1a)에 대해서 동위원소 분석을 실시하였다. 본 연구에 사용된 두 가지 분리법 모두 95% 이상의 회수율을 보였으나 HCl과 $H_2O_2$의 혼합산을 이용하여 분리된 구리에 대하여 분석된 동위원소 값이 기존 보고 값과 오차범위 내에서 잘 일치하였다. 본 연구에서 개발된 구리 동위원소 분석법은 향후 환경과학 등 다양한 분야에서 중요하게 활용될 것으로 기대된다.

• 한국수산과학회지
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• 제43권6호
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• pp.679-686
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• 2010

To investigate the contribution of macroalgae to biogeochemical nutrients and carbon cycles, we measured the uptake rates of nutrients and $CO_2$ by Undaria pinnatifida using an incubation method in an acrylic chamber. From January to March 2010, U. pinnatifida was sampled at Ilkwang, a well-known area of macroalgae culture in Korea. The initial and final concentrations of nutrients, dissolved oxygen, total alkalinity, and pH of the chamber water were measured, and production/uptake rates were calculated using concentration changes, chamber volume, and incubation time. The production rate of dissolved oxygen by U. pinnatifida (n = 32) was about $5.4{\pm}4.0\;{\mu}mol\;g_{fw}^{-1\;}h^{-1}$. The uptake rate of total dissolved inorganic carbon (TDIC), calculated by total alkalinity and pH, was $7.9{\pm}6.5\;{\mu}mol\;g_{fw}^{-1}\;h^{-1}$. Nutrients uptake averaged $141.7{\pm}119.2$ nmol N $g_{fw}^{-1}\;h^{-1}$ and $15.0{\pm}9.1$ nmol P $g_{fw}^{-1}\;h^{-1}$. A positive linear correlation ($r^2$ = 9.6) existed between the production rate of dissolved oxygen and the uptake rate of total dissolved inorganic carbon, suggesting that these two factors serve as good indicators of U. pinnatifida photosynthesis. The relationships between fresh weight and uptake rates of nutrients and $CO_2$ suggested that younger specimens (<~50 g fresh weight) are much more efficient at nutrients and $CO_2$ uptake than are specimens >50 g. The amount of carbon uptake by the total biomass of U. pinnatifida in Korea during the year of 2008 was about 0.001-0.002% of global ocean carbon uptake. Thus, more research should be focused on macroalgae-based biogeochemical cycles to evaluate the roles and contributions of macroalgae to the global carbon cycle.

• 자원환경지질
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• 제47권1호
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• pp.61-69
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• 2014

중금속류나 방사성 물질로 오염된 지하수를 원위치에서 처리(정화 혹은 고정화)하고자 할 때, 반드시 고려해야 할 지화학적 요소 중의 하나는 지하수의 산화/환원전위 값이다. 우리는 생지화학적 작용에 의한 현장 지하수의 산화/환원전위 변화 특성을 알아보기 위해 실험실 조건에서 한국원자력연구원의 심부지하수를 대상으로 전자공여체(젖산), 전자수용체(황산염) 및 토착미생물을 주입하여 시간별로 산화/환원전위 변화를 관찰하였다. 질소가스-충전 글로브박스에 있는 순수 지하수는 시간이 경과함에 따라 미약한 Eh 상승(약산화)이 있었다. 하지만, 젖산, 황산염 혹은 미생물이 주입된 지하수 대부분의 Eh는 감소(환원)하는 특성을 보여주었다. 특히, 국내 토착 황산염환원미생물인 '바쿨라텀'이 주입되었을 때, 지하수의 Eh가 -500 mV 근처까지 감소하여 강환원성 지하수로 바뀌었다. 이처럼 일반 금속환원박테리아에 비해 황산염환원박테리아의 지하수 환원화 능력이 매우 우수함에도 불구하고, 용존 황산철을 필요로 하였고 최종적으로 황화광물(예; 맥키나와이트)이 생성되면서 추후 반응에 관한 예측을 어렵게 하였다. 결과적으로, 미생물 외에도 미량의 영양물질 주입 여하에 따라 지하수의 산화/환원전위가 크게 달라졌으며, 이는 산화/환원전위의 영향을 받는 용존 오염 물질의 산화수, 용해도 및 수착 등의 특성들이 생물자극법에 의해 바뀌거나 조절될 수 있음을 의미한다.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제41권9호
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• pp.271-280
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• 2017

Background: Soil microorganisms play key roles in nutrient cycling and are distributed throughout the soil profile. Currently, there is little information about the characteristics of the microbial communities along the soil depth because most studies focus on microorganisms inhabiting the soil surface. To better understand the functions and composition of microbial communities and the biogeochemical factors that shape them at different soil depths, we analyzed microbial activities and bacterial and fungal community composition in soils up to a 120 cm depth at a fallow field located in central Korea. To examine the vertical difference of microbial activities and community composition, ${\beta}$-1,4-glucosidase, cellobiohydrolase, ${\beta}$-1,4-xylosidase, ${\beta}$-1,4-N-acetylglucosaminidase, and acid phosphatase activities were analyzed and barcoded pyrosequencing of 16S rRNA genes (bacteria) and internal transcribed spacer region (fungi) was conducted. Results: The activity of all the soil enzymes analyzed, along with soil C concentration, declined with soil depth. For example, acid phosphatase activity was $125.9({\pm}5.7({\pm}1SE))$, $30.9({\pm}0.9)$, $15.7({\pm}0.6)$, $6.7({\pm}0.9)$, and $3.3({\pm}0.3)nmol\;g^{-1}\;h^{-1}$ at 0-15, 15-30, 30-60, 60-90, and 90-120 cm soil depths, respectively. Among the bacterial groups, the abundance of Proteobacteria (38.5, 23.2, 23.3, 26.1, and 17.5% at 0-15, 15-30, 30-60, 60-90, and 90-120 cm soil depths, respectively) and Firmicutes (12.8, 11.3, 8.6, 4.3, and 0.4% at 0-15, 15-30, 30-60, 60-90, and 90-120 cm soil depths, respectively) decreased with soil depth. On the other hand, the abundance of Ascomycota (51.2, 48.6, 65.7, 46.1, and 45.7% at 15, 30, 60, 90, and 120 cm depths, respectively), a dominant fungal group at this site, showed no clear trend along the soil profile. Conclusions: Our results show that soil C availability can determine soil enzyme activity at different soil depths and that bacterial communities have a clear trend along the soil depth at this study site. These metagenomics studies, along with other studies on microbial functions, are expected to enhance our understanding on the complexity of soil microbial communities and their relationship with biogeochemical factors.

• 한국습지학회지
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• 제12권2호
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• pp.59-65
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• 2010

습지는 식생과 수위 정도에 따라 다양한 물리 화학적 특성을 보이는 생태계로 작은 공간내에서도 다양한 생지화학적 반응이 일어날 수 있다. 특히, 용존유기탄소와 무기질소는 습지 내 생물학적 반응 정도를 결정하는 주요 인자로 탄소와 질소의 동태를 파악하고, 습지 환경의 변화 즉, 식생과 수위 및 계절변화에 따른 시공간적 패턴을 이해하는 것이 중요하다. 본 연구는 실험을 위해 인공적으로 건설, 운용되고 있는 인공습지에서 식생유무와 수심정도, 계절에 따라 토양시료를 채취, 분석하였다. 그 결과, 용존유기탄소와 질산염의 함량이 식생이 있는 지역에서 모두 높게 나타났다. 용존탄소는 식생이 있는 경우, 수심이 깊은 지역에서는 평균 $0.37mg{\cdot}g^{-1}$, 수심이 낮은 지역에서는 $0.31mg{\cdot}g^{-1}$로 나타나 수위 정도에 따라 차이를 보였다. 이는 식생에서 제공되는 뿌리 삼출물의 증가와, 미생물의 유기물 분해작용의 복합적인 영향에 의한 것으로 판단된다. 반면, 질산염 함량은 수심에 따라 유의한 차이를 나타내지 않았으며, 이는 식생의 유무가 수심보다 질산염의 동태에 주요 영향을 미치는 것으로 볼 수 있다. 본 연구결과, 습지의 환경조건, 특히 수심이나 식생의 유무에 따라 탄소와 질소의 양적, 질적인 차이가 나타나며, 이는 습지 내에서 진행되는 생지화학적 반응의 시공간적 패턴에 영향을 미칠 것으로 보인다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제8권2호
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• pp.210-224
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• 2003

황산염 환원은 혐기성 해양환경에서 황산염 환원 박테리아가 진행시키는 미생물 반응이다. 황산염 환원 반응은 저층으로 공급되는 유기물 분해의 상당 부분을 담당하며, 이때 발생되는 황화가스의 독성 및 주변 금속과의 높은 반응성, 그리고 유기물 분해시 유리되는 무기 영양염들의 수층 용출 등으로 인해 연안생태계 내의 생물 다양성 및 생지화학적 물질의 순환경로에서 중요한 역할을 한다 여러 해양환경의 퇴적토에서 보고 된 황산염 환원율과 이에 영향을 미치는 주요한 환경요인들에 대해 정리한 결과, 공급되는 유기물과 여러 전자수용체들(산소, 질산염, 산화 철, 망간 등)의 분포가 황산염 환원율 및 유기물 분해시 황산염 환원의 상대적 중요성에 직접 영향을 미치는 것으로 나타났다 아울러 전자수용체의 분포와 유기물의 양과 질을 조절하는 요인으로서 온도, 식생의 유무, 생물교란의 영향에 대해 토의하였다. 끝으로, 우리나라와 같이 갯벌이 발달되고, 유기물 부하가 높은 인공양식장의 가동, 부영양화 등으로 인해 혐기성 환경과 적조의 발생빈도가 점증하는 상황에서 유기(오염)물 분해과정과 영양염 순환 경로를 보다 잘 이해하기 위해서 황산염 환원을 중심으로 한 다양한 혐기성 미생물 생태연구가 중요함을 제안한다.