본 연구에서는 Chlorophyll-a (Chl-a)값을 빈도분석인 히스토그램(histogram)을 통해 녹조관리가 필요한 지점을 분류 하고자 하였다. 누적도수분포곡선(ogive curve)에 따라 지점별 녹조발생정도를 분석하였고, 히스토그램의 형태에 따라 관리지점을 3단계로 분류하였다. 4대강 중 한강에서 저농도의 Chl-a가 가장 많이 나타났고, 금강과 영산강 지점에서 높은 농도의 Chl-a가 빈번하게 나타났다. 히스토그램의 패턴에 따라 녹조의 관리 정도를 분류 할 수 있었는데, 한강의 경우 집중관리가 필요한 지점이 나타나지 않았고, 금강과 영산강은 대부분의 지점에서 녹조관리가 필요한 것으로 나타났다. 마지막으로 낙동강은 중류 및 하류 지점부터 녹조관리가 필요한 지점으로 분류되었다. 본 연구결과를 통해 빈도분석이 녹조발생의 우심지역 판단의 보조지표 활용 가능성 여부를 확인하였다.
The Yeongsan River, one of the four largest rivers in South Korea, has been facing difficulties with water quality management with respect to algal bloom. The algal bloom menace has become bigger, especially after the construction of two weirs in the mainstream of the Yeongsan River. Therefore, the prediction and factor analysis of Chlorophyll-a (Chl-a) concentration is needed for effective water quality management. In this study, Chl-a prediction model was developed, and the performance evaluated using machine and deep learning methods, such as Deep Neural Network (DNN), Random Forest (RF), and eXtreme Gradient Boosting (XGBoost). Moreover, the correlation analysis and the feature importance results were compared to identify the major factors affecting the concentration of Chl-a. All models showed high prediction performance with an R2 value of 0.9 or higher. In particular, XGBoost showed the highest prediction accuracy of 0.95 in the test data.The results of feature importance suggested that Ammonia (NH3-N) and Phosphate (PO4-P) were common major factors for the three models to manage Chl-a concentration. From the results, it was confirmed that three machine learning methods, DNN, RF, and XGBoost are powerful methods for predicting water quality parameters. Also, the comparison between feature importance and correlation analysis would present a more accurate assessment of the important major factors.
넓은 지역을 동시에 관측할 수 있는 인공위성 원격탐사 기법으로 금강수계에 위치한 대형 농업용 저수지에 대하여 영양상태를 평가하였다. 대청호에서 유도되었던 클로로필 ${\alpha}$ 농도 추정모델을 4개의 LANDSAT TM 영상에 적용하여 저수지의 영양상태도를 작성하였다. 연구 결과 클로로필 ${\alpha}$ 추정모델의 산정결과는 저수지의 실제 평균 영양상태와 유사하게 나타나 LANDSAT TM 영상자료는 저수지의 영양상태를 평가하는데 매우 유용한 자료임을 알 수 있었다.
The purpose of this study was to investigate nutritional component changes (chlorophylls, vitamin C, and minerals) in two Korean spinach cultivars (Cheongrok, Ddangddali) according to different growth periods, as well as differences in the components of three plant parts (leaves, stems, and roots). Chlorophyll, vitamin C, Na, and Hunter‘s color a/b values reached maximum levels in the spinach leaves after 35 days of planting, while these components did not significantly change in the stems and roots during the growth period. Chlorophyll and vitamin C contents were higher in the leaves than in thestems and roots. On the other hand, moisture content was higher in the stems than in the leaves and roots, and Fe content was highest in the roots. The vitamin C content of this fresh harvested spinach was 2.5 times higher compared to the existing data (Food Nutritive Value Table 2005).
Using nitrogen as the limiting nutrient, the default version of a microplankton-detritus model linked chlorophyll concentration to the autotroph nitrogen. However, phosphorus dynamics were added to simulate the results of a microcosm experiment. Using standard parameter values with a single value of microheterotroph fraction in the microplankton taken from the observed range, the best simulation successfully captured the main features of the time-courses of chlorophyll and particulate organic carbon, nitrogen and phosphorus, with root-mean-square error equivalent to 29% of particulate concentration. A standard version of microbiological model assumes complete internal cycling of nutrient elements; adding a term for ammonium and phosphate excretion by microheterotrophs did not significantly improve predictions. Relaxing the requirement for constant microheterotroph fraction resulted in an autotroph-heterotroph model AH, with dynamics resembling those of a Lotka-Volterra predator-prey system. AH fitted the microcosm data worse than did MP, justifying the suppression of Lotka-Volterra dynamics in MP. The paper concludes with a discussion of possible reasons for the success of the simple bulk dynamics of MP in simulating microplankton behaviour.
본 연구에서는 구기엽의 항산화 활성을 확인하고자 50%, 70%, 100% 에탄올 추출물과 100% 에탄올 추출물에서 클로로필을 제거한 시료를 포함하여 총 4종 시료의 항산화 활성을 비교하였다. 항산화능을 측정하기 위하여 총 폴리페놀 함량, DPPH와 ABTS radicals 소거능, FRAP assay를 통해 시료의 항산화능을 평가하였다. 또한 $H_2O_2$처리로 산화적 스트레스를 유발한 HepG2세포주에서 추출물 들이 세포보호 효과를 나타낼 수 있는지 알아보고자 ROS 생성, DNA fragmention, 세포의 항산화효소활성 (SOD와 catalase)을 측정하였다. 연구결과, 총 폴리페놀 함량, DPPH와 ABTS radicals 소거능, 그리고 FRAP value에서 모두 추출용매의 알코올 농도가 높을수록 증가하였고 클로로필 제거 시료가 제거 전 시료에 비하여 월등히 높았다(p < 0.05). HepG2세포에서 세포독성을 확인한 결과 모든 시료에서 $1,000{\mu}g/mL$까지 세포독성을 유발하지 않았다. 모든 추출물들은 $31.3{\mu}g/mL$ 농도부터 $H_2O_2$에 의해 증가한 ROS생성량을 농도 의존적으로 감소시키는 효과를 보였다 (p < 0.05). 모든 추출물은 $250{\mu}g/mL$의 농도로 배양액에 처리하였을 때 세포의 DNA 손상을 억제하는 효과를 보여주었다 (p < 0.05). 또한 $H_2O_2$처리한 세포에 비하여 추출물들을 함께 처리한 세포군의 SOD와 catalase 활성은 정상세포과 유사한 수준으로 강력한 보호효과를 보여주었다. 결론적으로 본 연구에서 사용한 구기엽 에탄올 추출물들은 항산화능이 높으며 고농도까지 세포독성을 보이지 않고 $H_2O_2$에 의해 손상된 간세포를 보호할 수 있는 효능을 가지고 있음을 확인할 수 있었다. 특히 클로로필 제거구기엽 에탄올 추출물은 항산화능이 높고 세포독성과 세포보호 효과가 클로로필 제거전 구기엽 에탄올 추출물과 유사하게 나타나 건강기능식품이나 화장품의 소재로 활용하기에 적절한 소재로 생각된다.
1) 클로로필 a 량은 마산만이 $4.10-25.16\;mg/m^3$ 범위에 평균 $13.27\;mg/m^3$로 가장 높은 분포를 보였으며 진해화학공장이 위치한 행암만은 $0.52-8.27\;mg/m^3$에 평균 $4.29\;mg/m^3$로 인근 낙동강 하구의 $3.12-5.73\;mg/m^3$ 보다 평균 $4.46mg/m^3$보다 낮았으며 굴양식장이 많은 거제만이 $0.65-5.00mg/m^3$에 평균 $2.23mg/m^3$로 가장 낮은 분포를 보였다. 8) 영양염류의 N/P값이 12이상되는 마산만과 낙동강 하구에서는 영양염량의 증가와 클로로필 a 량의 증가는 비례하고 있었으나 진해화학 공장여수의 영향이로 N/P값이 2 이하로 낮은 행암만 및 진해만 내해역에서는 영양염류량의 증가와 클로로필 a 량과는 일정한 상관관계가 없었고 인산염량이 과도하게 많은 행암만에서는 오히려 클로로필 a 량이 더 적은 결과을 보였다. 3) 마산만에서는 부영양화로 인해 적조가 발생하여 저층에는 빈산소 수괴를 형성하고 있었다.
비어 람버트 법칙에 의하면 충분히 묽은 용액에서 주어진 파장에서 측정한 흡광도는 용질의 농도에 비례한다. 반대로 충분히 묽은 용액이란 측정한 흡광도 값이 용질의 농도에 비례관계를 가지는 범위에 있는 용액을 말하지만 실제 확신하기가 어렵다. 본 연구에서는 벼 잎에서 추출한 엽록소 80% 아세톤 용액을 사용하여, 측정한 흡광도 값의 신뢰도를 판단할 수 있는 기준으로서 엽록소 a/b 비례치의 사용 가능성을 4가지 다른 흡광분광분석기(Cary4E, UV-1650PC, Versamax, NanoDrop 100)을 사용하여 조사하였다: 우선 $0.2{\mu}g/ml$의 매우 저농도에서 $200{\mu}g/ml$까지의 다양하게 희석한 엽록소 용액을 사용하여, 645 nm와 663 nm에서 측정한 흡광도 값을 측정한 후, 흡광도 값과 엽록소 농도의 비례관계를 조사하였다. 그 결과, 이 비례관계로 판단한 측정치의 신뢰 범위에서 흡광도로부터 계산한 용액에서의 엽록소 농도와 이미 알고 있는 엽록소 농도 비교적 일치하였다. 그러나, 비례관계의 한계치 안에 있어 신뢰도가 인정된 일부 고농도와 저농도에서의 일부 값이 엽록소 a/b 비례치가 용액의 희석에 변화지 않을 것이라는 판단 기준에 있어 신뢰도가 떨어짐을 알 수 있었다. 그러므로, 본 연구결과는 엽록소 농도결정을 위하여 측정한 흡광도 값의 신뢰 여부는 대상 용액을 희석하여 측정한 흡광도의 비례관계로 본 비어-램버트 법칙의 기준 보다는 엽록소 a/b 비례치가 변하지 않는다는 기준으로 측정치의 신뢰도를 판단하는 것이 더 좋다는 것을 확인할 수 있었다.
Bo Kook Jang;Kyungtae Park;Cheol Hee Lee;Sang Yeob Lee;Ju Sung Cho
한국자원식물학회:학술대회논문집
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한국자원식물학회 2020년도 춘계학술대회
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pp.55-55
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2020
This study investigated the growth and chlorophyll fluorescence reactions of three Ardisia genus grown under various indoor light intensity conditions with the aim of evaluating their suitability as indoor plants. Young seedlings of A. crispa (Thunb.) A.DC., A. pusilla DC., and A. japonica (Thunb.) Blume were used in the experiment. The plants were cultivated indoors for 10 weeks under different light intensities: 10, 50, 100, and 200 PPFD (μmol·m-2·s-1), and their growth was compared with that of plants cultivated in a greenhouse during the same period (mean value 236.8±20.4 PPFD at noon). Also, chlorophyll fluorescence analysis was investigated with a portable PAM fluorometer. The indoor plants were maintained at 12/12 h photoperiod, temperature at 25±1℃, and humidity at 55±3%. Irrigation frequency (once every three days) was the same for the indoors and the greenhouse. The results of growth in three Ardisia plants showed that almost all parameters except leaf number and chlorophyll content had similar levels regardless of light intensity. A. crispa and A. pusilla plants grown in 200 PPFD were investigated to have low chlorophyll contents. Meanwhile, chlorophyll fluorescence parameters differed based on light levels. In A. crispa, the Fv/Fm (0.77), DIo/RC (0.47) and Fm/Fo (4.77) parameters tended to be poor at 200 PPFD compared to those at other light intensities. Similarly, the DIo/RC, Fm/Fo, and Pi_Abs parameters of A. pusilla plant (200 PPFD) are 0.45, 4.48 and 2.42, respectively, which can be considered stress. The analysis of fluorescence in A. japonica showed that all parameters except ETo/RC had similar levels regardless of light intensity. The ETo/RC parameter was 0.49 and 0.72 in the control plants and plants 200 PPFD, respectively, which was lower than those in plants at other light intensities. Therefore, it seems that the relatively high light intensity acted as a stressor for Ardisia plants.
동중국해 북부해역의 클로로필-a의 분포특성과 해양환경과의 관계를 밝히기 위하여 1995년$\~$1997년 3개년간 매년 2, 5, 8, 11월에 해양조사를 실시하였다. 수온과 염분은 전 조사월에 중국연안인접해역에서 낮아 동고서저의 분포를 보였으며, 수온약층과 염분약층이 50m 수층을 중심으로 8월에 강하게 형성되었다. 용존산소는 8월에 평균 3.77ml/$\iota$로 가장 낮았으며 특히, 중국연안인접해역의 저층을 중심으로 2.0ml/$\iota$이하의 저산소층이 분포하였다. 투명도는 5월에 가장 높으며 2월에 가장 낮았다. 총질소와 인산인은 11월에 가장 높고 규산규소는 8월에 가장 높아 계절적으로 변동 양상이 달랐다. 총질소, 규산규소는 주로 저염수가 분포하는 중국인접연안역을 중심으로한 해역에서 높게 나타났다. 특히 염분이 가장 낮은 8월에 총질소와 규산규소의 농도가 높게 나타났다. 이와 달리 인산인은 비교적 고른 분포양상을 보였다. 클로로필-a는 동계인 2월에 0.372$\mu$g/$\ell$로 가장 낮게 나타났고, 8월에는 평균 0.512$\mu$g/$\ell$로 가장 높게 나타났다. 또한 수층별 연평균 값은 10m 수층에서 0.632$\mu$g/$\ell$로 가장 높게 나타났으며 수층이 깊어질수록 점차적으로 낮아졌고 저층인 150m 수층에서 다시 0.243$\mu$g/$\ell$로 높아졌다. 계절별 평균 클로로필-a의 수직분포에서 2월에는 표층에서 5월에는 30m 수층, 8월에는 10m 수층에서, 11월에는 10m 수층에서 최대 값을 보였다. 또한, 투명도가 평균 15.7 m로 가장 깊은 5월에 클로로필-a의 최대 농도 분포층도 30m로 가장 깊었다 이는 클로로필-a의 수직적 분포와 투명도가 밀접한 관계가 있음을 의미한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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