내염성 효모의 발효와 생육에 미치는 총질소 농도의 영향

이택수 서울여자대학교 자연과학연구소 2005 자연과학연구논문집 Vol.17 No.-

유용효모의 증식도모와 유해효모의 생육을 억제 하여 발효식품의 향미를 향상시킬 목적으로 총질소농도를 0, 0.3, 0.6, 0.9, 1.2, 1.5%로 달리한 식염함유의 배지에 S. rouxii M, S. rouxii S 및 Pichia membranefaciens를 접종하여 그 배양액의 에탄올, 효모균수및 균체량 등을 측정한 결과는 다음과 같다. 에탄올함량은 총질소농도가 증가함에 따라 감소하는 경향이며, 총질소농도 0.6%에서 S. rouxii는 에탄올 0.90-0.97%로, 총질소농도 0.9%에서 P. membranefaciens는 에탄올 0.20%로 가장 높았다. 에탄올 함량은 S. rouxii는 P. membranefaciens효모보다 현저히 높았다. 환원당은 총질소 농도 0.3-0.6%에서 환원당함량 0.15-0.25%로 최저치를 보여 효모발효에 최적으로 나타났고, 이 농도에서 S. rouxii S효모가 당의 이용이 가장 높았다. 효모 균체량은 총질소농도 0.3%에서 가장 높았고 총질소1.5%에서 극히 적었다. 내염성효모수는 총질소농도0.3%에서 315-627×10^(4)개로 가장 많았으며 총질소농도의 증가에 따라 효모수의 감소가 현저하였다. P. membranefaciens 배양액에서 효모균체량과 내염성효모균수가 많았다. 이상의 결과 동일한 총질소농도하에서 에탄올 함량이 높고 환원당이용이 높은 S. rouxii 효모는 풍미향상에 유리하나, P. membranefaciens는 에탄올생성량이 극히 낮은 반면 효모균체나 효모수는 많은 결과로 나타나 식염함유시 생육억제를 위한 대책이 요망된다. In order to improve flavour of fermented foods, useful yeasts were supported to proliferate while harmful yeasts were inhibited to grow. Saccharomyces rouxii M, S. rouxii S and Pichia membranefaciens was inoculated to agar containing sodium chlo ride on the range of 0.3 to 1.5% of total nitrogen concentration. The ethanol content, number of yeast and total yeast cell were measured. Ethanol decreased with the increase of total nitrogen concentration. S. rouxii showed the maximum ethanol content of 0.9-0.97% at 0.6% of total nitrogen, and P. membranefaciens showed 0.2% at 0.9% total nitrogen. Ethanol content of S. rouxii was relatively higher than that of P. membranefaciens. Optimum concentration of reducing sugar was 0.15-0.5% as the minimum value at 0.3-0.6% of total nitrogen, which showed the maximum coefficient utilization of sugar S. rouxii Total yeast cells at 0.3% of total nitrogen was more than those at any other conditions and its minimum was shown at 1.5% of total nitrogen. Cell number of halophilic yeast was 3.15-6.27 x 10^(4) at 0.3% of total nitrogen and it rapidly decreased with the increase of total nitrogen concentration. Cell number of halophilic yeast and yeast cells was higher for P. membranefaciens. Based on these results, S. rouxii was very useful for the improvement of flavour due to high utilization of reducing sugar and high production of ethanol. P. membrane faciens showed lower production of ethanol due to high number of yeast cell. Therefore, a method to inhibit the growth is required when sodium chloride is added to agar.

국내 유통중인 가축분퇴비의 품질 특성

김명숙,김석철,박성진,이창훈 유기성자원학회 2018 유기물자원화 Vol.26 No.4

The contents of total nitrogen(T-N), phosphate(T-P2O5), and potash(T-K2O) are important factors to determine the application rate of the livestock compost to prevent nutrients accumulation and maintain their appropriate levels in arable lands. The concentrations of nutrient, organic matter, salt, water content, heavy metal in livestock compost in circulation were investigated with 659 samples from 2016 to 2017. In order to investigate the fluctuation nutrient contents of livestock composts with the same product name, 19 samples were collected and analyzed T-N, and T-P2O5, and T-K2O concentration during two years. The mean levels of T-N, T-P2O5, and T-K2O in livestock composts of from 2016 to 2017 were 1.73%, 1.88%, and 1.66%, respectively. The average contents of organic matter, water, and salt were 38.9%, 40.9%, and 1.2%, respectively. There were found that the maximum concentrations of Cr, Ni, Cu, and Zn in some livestock composts were exceeded the criteria of the official standard of commercial fertilizer. The maximum variation coefficient of T-N, T-P2O5 and T-K2O content of livestock composts was found to be 24%, 27%, and 50% on average, respectively. In order to manage the nutrients in agricultural soils, it will be reasonable that the error range of T-N and T-P2O5 content in livestock composts should be recommended to be 27% in mean as variation coefficient in case of displaying the nutrient element in liverstock compost. 농경지에서 양분 집적을 예방하고 적정한 수준으로 유지하기 위해 가축분퇴비의 투입량을 결정할 때 총질소, 총인산, 총칼리 함량은 매우 중요한 인자이다. 그래서 가축분퇴비의 비료성분을 포함한 유기물, 염분, 수분, 중금속의 함량을 조사하기 위해 2016년부터 2017년까지 시판된 가축분퇴비 659점을 수거하여 분석하였다. 그리고 수거 시기별 로 동일 상품명을 지닌 가축분퇴비의 비료성분의 변동폭을 조사하고자 19개 시료를 2년에 걸쳐 3회 수거하여 총질소, 총인산. 총칼리 함량을 분석하였다. 2016년부터 2017년까지 조사된 가축분퇴비의 총질소, 총인산, 총칼리의 평균 함량은 각각 1.73%, 1.88%, 1.66%였고, 유기물, 염분, 수분의 평균 함량은 각각 38.9%, 40.9%, 1.2%로 나타났다. 일부의 제품에서 크롬, 구리, 니켈, 아연의 최대 함량은 비료공정규격의 적정기준 범위를 초과하는 것이 나타났다. 그리고 동일 상품명을 지닌 가축분퇴비의 총질소, 총인산, 총칼리의 변이계수 값은 각각 24%, 27%, 50%로 총질소와 총인산의 변이계수는 유사하였고, 총칼리는 가장 크게 나타났다. 이로부터 농경지의 양분관리를 위해 가축분퇴비의 총질소와 총인산의 비료성분을 표시할 경우에 시판되는 가축분퇴비에 대해서는 평균값에 오차범위를 변이계수 27%로 제시하는 것이 타당하다고 생각된다.

Landsat 8 이미지영상을 이용한 영양염류농도 추정; 금강을 대상으로

임지상,백종진,김형록,최민하,Lim, Jisang,Baik, Jongjin,Kim, Hyunglok,Choi, Minha 한국수자원학회 2015 한국수자원학회논문집 Vol.48 No.2

2013년 3월에 발사된 Landsat 8 인공위성의 이미지데이터를 이용하여 금강유역을 대상으로 수질인자에 대한 평가를 수행하였다. 본 연구의 목적은 다양한 수질인자 중 녹조에 직접적인 영향을 미치는 총질소와 총인의 농도를 추정함으로써 궁극적으로 수생태계에 악영향을 미치는 녹조의 발생을 모니터링 하는 것이다. 현장실측데이터와 인공위성 데이터간의 상관관계를 규명하기 위하여 Pearson' 상관계수를 이용하여 그 관계를 파악하였다. Landsat 8이 촬영되는 시기를 포함하는 총 20개의 현장실측 데이터가 수집되었으며 Landsat 8의 11개의 밴드중, 밴드2, 3, 4의 반사도 값이 총인과 총질소를 탐지하는데 있어서 가장 상관성 높은 것으로 나타났다. 총질소는 유의수준 0.05에서 밴드2(0.48), 3(0.62), 4(0.57)과 높은 양의 상관관계를 보였으며, 총인의 경우, 유의수준 0.01에서 밴드2(0.59), 3(0.59), 4(0.58)로 높은 양의 상관관계를 나타냈다. 5번 밴드는 유의수준을 벗어남으로써 두 수질인자를 탐지하는데 상관성이 떨어지는 것으로 나타났다. 상관성이 높았던 밴드간의 조합을 통해서 총질소와 총인에 대한 각각의 최적 회귀식이 다중 회귀식을 근거로 구축되었다. 유도된 회귀식으로 계산된 총질소와 총인의 농도값은 통계기법인 Bias와RMSE를 이용하여 현장실측데이터들과 비교 검증되었다. 최종적으로, 2014년 4월 21과 2013년 11월 12일에 대한 맵핑을 수행함으로써 총질소와 총인의 공간적인 분포를 시각적으로 확인할 수 있었다. In this study, the water quality parameters of Geum-river were estimated using Landsat 8 satellite image data which had launched in March 2013. The goal of this research is to predict HAB and to monitor spatial pattern of total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) because both TN and TP are the dominant factors of the growth of harmful algal blooms (HABs). To investigate the relationship between satellite band reflectance and in situ measurement value, Pearson' correlation coefficient analysis was used. The band2, 3, 4 and 5 reflectance values among 11 bands of Landsat 8 were used which was highly associated with detecting TN and TP. The 20 in situ data set with satellite's overpass time were identified. TN showed positive relation with band 2 (0.48), band3 (0.62), band4 (0.57) at a significance level of p<0.05. TP also showed high correlation for band2 (0.59), band3 (0.59), band4 (0.58) at a significance level of p<0.01. The optimal regression equation models were constructed for TN and TP based on multiple regression equations. The estimated concentration based on derived regression equations of TN and TP were compared with in situ measurement data. Finally, the spatial pattern of the two parameters was able be monitored through mapping on November 12, 2013 and April 21, 2014.

Landsat 8 이미지영상을 이용한 영양염류농도 추정; 금강을 대상으로

임지상,백종진,김형록,최민하 한국수자원학회 2015 한국수자원학회논문집 Vol.48 No.2

2013년 3월에 발사된 Landsat 8 인공위성의 이미지데이터를 이용하여 금강유역을 대상으로 수질인자에 대한 평가를 수행하였다. 본 연구의 목적은 다양한 수질인자 중 녹조에 직접적인 영향을 미치는 총질소와 총인의 농도를 추정함으로써 궁극적으로 수생태계에 악영향을 미치는 녹조의 발생을 모니터링 하는 것이다. 현장실측데이터와 인공위성 데이터간의 상관관계를 규명하기 위하여 Pearson' 상관계수를 이용하여 그 관계를 파악하였다. Landsat 8이 촬영되는 시기를 포함하는 총 20개의 현장실측 데이터가 수집되었으며 Landsat 8의 11개의 밴드 중, 밴드2, 3, 4의 반사도 값이 총인과 총질소를 탐지하는데 있어서 가장 상관성 높은 것으로 나타났다. 총질소는 유의수준 0.05에서 밴드2(0.48), 3(0.62), 4(0.57)과 높은 양의 상관관계를 보였으며, 총인의 경우, 유의수준 0.01에서 밴드2(0.59), 3(0.59), 4(0.58)로 높은 양의 상관관계를 나타냈다. 5번 밴드는 유의수준을 벗어남으로써 두 수질인자를 탐지하는데 상관성이 떨어지는 것으로 나타났다. 상관성이 높았던 밴드간의 조합을 통해서 총질소와 총인에 대한 각각의 최적 회귀식이 다중 회귀식을 근거로 구축되었다. 유도된 회귀식으 로 계산된 총질소와 총인의 농도값은 통계기법인 Bias와 RMSE를 이용하여 현장실측데이터들과 비교·검증되었다. 최종적으로, 2014년 4월 21과 2013년 11월 12일에 대한 맵핑을 수행함으로써 총질소와 총인의 공간적인 분포를 시각적으로 확인할 수 있었다. In this study, the water quality parameters of Geum-river were estimated using Landsat 8 satellite image data which had launched in March 2013. The goal of this research is to predict HAB and to monitor spatial pattern of total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) because both TN and TP are the dominant factors of the growth of harmful algal blooms (HABs). To investigate the relationship between satellite band reflectance and in situ measurement value, Pearson’ correlation coefficient analysis was used. The band2, 3, 4 and 5 reflectance values among 11 bands of Landsat 8 were used which was highly associated with detecting TN and TP. The 20 in situ data set with satellite’s overpass time were identified. TN showed positive relation with band 2 (0.48), band3 (0.62), band4 (0.57) at a significance level of p<0.05. TP also showed high correlation for band2 (0.59), band3 (0.59), band4 (0.58) at a significance level of p<0.01. The optimal regression equation models were constructed for TN and TP based on multiple regression equations. The estimated concentration based on derived regression equations of TN and TP were compared with in situ measurement data. Finally, the spatial pattern of the two parameters was able be monitored through mapping on November 12, 2013 and April 21, 2014.

우리나라 서해안, 남해안, 동해안 연안 퇴적물의 총질소침적량에 대한 최초의 전국 규모 평가

권인하(Inha Kwon),이창근(Changkeun Lee),이종민(Jongmin Lee),김범기(Beomgi Kim),김종성(Jong Seong Khim) 한국해양환경·에너지학회 2021 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.10

본 연구에서는 원격탐사와 장기간 현장조사를 통해 현재 한국 전체 해안선의 총질소침적량과 침적률을 확인하였다. 한국의 연안 전체를 포괄하기 위해 20개의 대표 갯벌을 선정하였다. 원격감지 영상과 현장기반으로 퇴적물 성상을 분류한 결과 둘은 높은 상관관계를 보였다(p< 0.01). 대체로 갯벌 퇴적물 성상(니질 함량)과 총질소침적량(p < 0.01)과 유의한 상관관계가 있었으며, 전국 대표 조간대 갯벌 정점을 조사한 결과물 총질소침적량을 제어하기 위한 중요한 환경 매개변수를 확인하였다. 또한, 우리나라 주요 강과 하천 유입량은 인접한 갯벌에 대한 질소 공급원으로서 높은 육상 유입량을 나타냈다. 원격탐사와 결합된 장기 현장조사를 통하여 우리나라 서해안, 남해안 그리고 동해안 갯벌의 총질소 침적량(1,522,082 Mg N)과 침적률(8,192 Mg N yr<SUP>-1</SUP>)을 추정했습니다. 또한, 우리나라 전국 갯벌의 총질소 제거를 위한 환경적 가치는 연간 총 2억원(연간 3,200만 달러)의 경제적 가치를 추정하였다. 이 연구는 한국 연안 갯벌의 질소 제거에 대한 현황과 경제적 이점을 제공하면서 전체 연안 갯벌의 질소 정화 가능성을 제시합니다. Here we show, current total nitrogen stocks and burial rate of the entire coastline of South Korea, through long-term field survey accommodated with remote sensing. To cover the entire coast of South Korea twenty intertidal flats were targeted. Textural type classification results from remotely sensed imagery and field-based classification were highly correlated (p < 0.01). Generally, mud content was significantly correlated with total nitrogen stocks (p < 0.01), represented a significant environmental parameter for controlling sedimentary total nitrogen stocks across the targeted intertidal flats. In addition, riverine input of major rivers reflected a high terrestrial input for nitrogen source to adjacent tidal flats. Using the long-term field survey combined with remote sensing, we estimated the total nitrogen stocks (1,522,082 Mg N) and burial rate (8,192 Mg N yr<SUP>-1</SUP>) in South Korea. Furthermore, the environmental value for total nitrogen removal of the tidal flats along South Korea estimated a total economical value of 232 Million $ yr<SUP>-1</SUP>. This study presents the potential for nitrogen sink in tidal flats along the entire coast, providing current status and economical benefits on the removal of nitrogen in tidal flats along the coast of South Korea.

여러 흡착제를 이용한 총질소와 총인 흡착특성에 관한 비교연구

유건상,최종하,Ryoo, Keon Sang,Choi, Jong-Ha 대한화학회 2012 대한화학회지 Vol.56 No.6

The present study is to explore the possibility of utilizing loess and fly ash as well as activated carbon for the adsorptive removal of T-N and T-P in water. Here, we investigated adsorption efficiency and Freundlich constants k and 1/n of each adsorbent. It was found that fly ash has not adsorptive capability for both T-N and T-P in water. Adsorption of T-N from water by loess has not occurred, but showed that adsorption efficiency for T-P reached approximately 57.5% at equilibrium time of 24 hr and room temperature. Activated carbon was shown to be an effective adsorbent for adsorption of T-N from water. Freundlich constant 1/n value of activated carbon represented that adsorptive capability of activated carbon is almost equivalent to loess. 본 연구는 수중에 있는 질소와 인의 흡착 제거를 위해서 활성탄뿐 아니라 황토와 비산재의 이용 가능성을 탐구하는 것이다. 여기서 우리는 각 흡착제에 대한 흡착효율과 Freundlich 상수 k와 1/n 값을 조사하였다. 비산재는 수중에 있는 총질소와 총인에 대하여 전혀 흡착능력을 보이지 않았다. 황토에 의한 수중으로부터의 총질소의 흡착은 일어나지 않았다. 그러나 24시간의 반응시간과 실온에서 총인에 대하여 대략 57.5%의 흡착효율을 보였다. 활성탄은 총질소에 대해서 매우 효과적인 흡착제라는 것을 보여 주었다. 활성탄의 Freundlich 상수 1/n 값을 통해서 활성탄이 황토와 거의 동등한 흡착능력을 가지고 있다는 것을 알게 되었다.

The Impacts of Biofuel Production on Water Quality and a Mitigation Methodology to Reduce the Impacts

Taesoo Lee(이태수) 대한지리학회 2011 대한지리학회지 Vol.46 No.1

대체에너지로써의 바이오 연료 작물과 그 경제성에 대한 연구가 최근 활발히 진행되고 있다. 하지만 이러한 새로운 작물의 생산에 따른 수질변화에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 바이오 연료 작물은 그 경제적 효율성 때문에 많은 양의 비료를 필요로 하므로 농경지 부근과 하류지역의 수질 오염이 예측된다. 이 논문에서는 바이오 연료 작물이 수질에 미치는 영향을 검정된 SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 모델을 이용하여 작물의 전과 후의 시나리오로 예측하였다. 그리고 수질 악화를 줄이는 방안으로 30미터 넓이의 필터 스트립을 모델에서 시뮬레이션 하였다. 바이오 연료 작물 생산에 필요한 농경 일정은 이 전의 연구를 강고하였다. 모델 예측 결과, 농경지 주변에서는 연간 250-1,150%의 총질소가, 그리고 100-1,100%의 총인이 각각 증가하였다. 유역의 유출구 (호수)에서는 연간 40-50%의 총질소와 총인이 증가하였다. 필터 스트립을 설치한 후 농경지 주변에서는 연간 58.0-67.9%의 총질소와 57.7-68.2%의 총인이 각각 감소하였으며 유출구에서는 연간 28.5%의 총질소와 29.4%의 총인이 각각 감소하였다. Biofuel crops and their economical benefits have been recently researched as one of the alternative energy sources. Very few studies, however, have brought an issue about the impacts of the new cropping on environment, especially water quality. Because biofuel cropping requires more crop production with more fertilizers for cost-effectiveness, water quality near the new crops as well as downstream is expected to be degraded. In this study, the impacts of biofuel crop production on water quality was estimated by scenarios between pre-biofuel cropping and post-biofuel cropping using the previously calibrated SWAT (Soil and Water Assessment Tool) model in a watershed in Texas, USA. Then, 30 meter filter strips were implemented on each biofuel ropland as a mitigation method. The economical and agricultural aspect and requirements of biofuel cropping was also previously investigated. The on-site impacts estimation showed that biofuel cropping increased about 250% to 1,150% of Total Nitrogen and about 100% to 1,100% of Total Phosphorous annually. The off-site estimation at the reservoir (entire watershed outlet) showed the annual increase of 40 to 50% for both Total Nitrogen and Total Phosphorous. The on-site effectiveness of filter strips was from 58.0% to 67.9% reduction for Total Nitrogen and 57.7% to 68.2% reduction for Total Phosphorous. The filter strips reduced 28.5% of Total Nitrogen and 29.4% of Total Phosphorous at the watershed outlet.

안동지역 하천의 환경오염물질과 곤충면역 생체지표 분석

유건상,고성운,조성환,이화성,김용균,Ryoo Keon Sang,Ko Seong-Oon,Cho Sunghwan,Lee Hwasung,Kim Yonggyun 한국응용곤충학회 2005 한국응용곤충학회지 Vol.44 No.2

경북 안동지역의 10개 하천 및 하천 주변으로부터 2004년 5월에 물, 토양, 퇴적물의 시료를 채취하였다. 이들 지역의 환경오염 수준을 평가하기 위해 표준공정시험법이나 U.S. EPA 법을 이용하여 시료 중의 총질소, 총인, 화학적 산소요구량, 중금속, 유기인 및 유기염소계 잔류농약, 그리고 dioxin-like PCBs 등의 오염물질의 분석을 실시하였으며, 이와 더불어 파밤나방(Spodoptera exigua)을 이용한 면역교란의 생체지표 분석을 병행하였다. 일반적으로 총질소가 9.12 mg/L 수준의 와야천을 제외하고는, 각 하천 중의 총질소, 총인, 화학적 산소요구량은 환경부에서 정한 허용기준치보다는 비교적 낮았다. 각 하천 시료 중의 납과 카드뮴의 함량은 허용 기준보다도 매우 낮았지만, 하천에 따라 차이가 있어서 미천, 길안천, 현하천의 납과 카드뮴 함유량은 다른 하천의 시료들에 비해서 몇 배 이상 높게 검출되었다. 잔류농약은 미천 주변의 토양에서 유기인계 살충제인 다이아지논, 파라치온, 그리고 펜토에이트가 0.19, 0.40, $1.13\;{\mu}g/g$ 농도로 검출되었다. 반면에 내분비계 교란물질로 알려져 있는 16종의 유기염소계 농약과 12종의 dioxin-like PCB congeners는 검출한계 미만으로는 확인할 수 없었다. 그러나 와야천의 시료에 대한 곤충면역 교란효과를 고려해 볼 때, 이 하천의 수질과 주변의 토양이 조사한 오염원 이외의 화합물에 오염되어 있을 가능성을 제시해 준다. 이상의 분석 결과를 토대로 화학적 및 생물학적 검정 기술의 제약점과 상호 보완성이 기술되었다. Samples of water, soil, and sediment were taken from 10 streams near Andong, Korea in May 2004. To assess the degree of environmental pollution of each stream, chemical pollutants such as total notrogen (T-N), total phosphorus (T-P), chemical oxygen demand (COD), heavy metals, organophosphorus pesticides, organochlorine pesticides, and dioxin-like PCB congeners were analyzed by standard process tests or U.S. EPA methods. In addition, biomarkers originated from insect immune systems of beet armyworm, Spodoptera exigua, were used to analysis of the environmental samples. Except Waya-chun stream showing T-N content of 9.12 mg/L, most streams were contaminated with relatively low levels of overall pollutants in terms of T-N, T-P, and COD, compared to their acceptable environmental levels designated by the Ministry of Environment. Contents of Pb and Cd in samples of each stream were much lower than environmentally permissible levels. However, several times higherconcentrations of Pb and Cd were found in locations at Mi-chun, Kilan-chun, and Hyunha-chun streams, in comparison with other streams. Diazinon, parathion, and phenthoate compounds among organophosphorus pesticides were detected as concentrations of 0.19, 0.40, and $1.13\;{\mu}g/g$, respectively, from soil sample collected in the vicinity of Mi-chun stream. On the other hand, 16 organochlorine pesticides and 12 dioxin-like PCB congeners, known as endocrine disrupting chemicals, selected in this study were not found above the limit of detection. Biomarker analyses using insect immune responses indicated that Waya-chun stream was suspected as exposure to environmental pollutants. Limitation and compensation of both environmental analysis techniques are discussed.

산림유역의 토지변형에 따른 수질과 토사생산량 변화 -일본 시라루토로호수 지역의 연구 결과-

안영상 ( Young Sang Ahn ) 한국환경생태학회 2009 한국환경생태학회지 Vol.23 No.6

산림벌채와 농경지 개발에 의한 토사와 영양염류의 유출은 시라루토로호수의 생물서식지 환경을 악화시키고 있다. 산림벌채와 농업활동이 수질에 미치는 영향을 조사하기 위해 토지이용에 따른 총질소와 총인의 변화를 분석하고, 이들의 분석 결과를 다른 연구자료와 비교하였다. 호수의 총질소와 총인은 산림면적 증가에 따라 감소하고, 농지면적이 증가하면 높은 농도를 나타내었다. 그러나 시라루토로호수의 수질은 좁은 농지면적과 넓은 산림으로 둘러싸여 있음에도 불구하고 총질소와 총인의 농도가 높게 나타났다. 이는 유역의 토지이용이 호수에 인접한 곳에서 행해지고 있어 호수 수질에 영향을 미친 것으로 사료되었다. 토지이용에 따른 유역의 토사생산량 변화를 추정하기 위해 호수 토사퇴적물 시료 11개를 채취하여 약 300년 동안의 토사동태를 조사하였다. 채취한 호수 퇴적물에는 2개의 화산재층(1694년의 Ko-c2층과 1739년의 Ta-a층)과 세슘(137Cs)피크(1963년)가 존재하였고, 이들의 연대를 이용하여 약 300년간 유역의 토사생산량을 분석하였다. 초기개발기(1694~1739과 1739~1963)에는 8.4~8.9 tons/㎢/year의 토사가 유역으로부터 생산되었고, 1960년대 이후 산림벌채와 농지개발로 인하여 21.1 tons/㎢/year(1963~2007)으로 토사생산량이 증가하였다. Sediment and nutrient loading caused by the removal of forest cover and alteration of agricultural lands in catchments have led to the deterioration in Lake Shirarutoro. To examine the effects of deforestation and agricultural activities on water quality, I examined changes in total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) of lake water induced by land use change, and compared them with the various research data produced over the years. Our investigation showed that the level of TN and TP in the lake water decreased when forest cover increased but increased when farmland area increased. The concentration of TN and TP was high in Lake Shirarutoro despite that its catchment was surrounded by large forests and small farmlands. This result indicates that land uses near Lake Shirarutoro have affected the quality of the lake water. I have examined the changes of sediment yield in the lake`s catchment over the last approximately 300 years. Eleven core samples were obtained from the lake sediment and analyzed to establish a chronology after using two tephra layers (Ko-c2 in 1694 and Ta-a in 1739) and a 137Cs peak (in 1963). The average sediment yield under the natural condition during the first two periods was 8.4 tons/km2/year in 1694~1739 and 8.9 tons/km2/year in 1739~1963 respectively. The conversion of the Shirarutoro catchment into agricultural lands and deforestation intensified, leading to an increased sediment yield of 21.1 tons/km2/year during 1963~2007.

염분농도에 따른 호소 퇴적물 내 질소 및 인 용출 특성 분석

이슬기,주진철,문희선,이동휘,김동준,최지원 응용생태공학회 2023 Ecology and resilient infrastructure Vol.10 No.3

국내 호소를 상류 저수지 (<0.3 psu), 하구 저수지 (0.3 - 2 psu), 기수성 석호 (>2 psu)로 분류하여 호소별 퇴적물총질소 (T-N), 총인 (T-P) 농도의 차이를 일원분산분석 (ANOVA) 하였으며, 실험실 코어 배양법 (laboratory core incubation)을이용해 송지호 (11.80 psu), 간월호 (0.73 psu), 장군 저수지 (0.08 psu)의 호기 (aerobic)와 무산소 (anoxic) 조건에서의 질소및 인 용출량 (benthic nutrient flux)을 측정하였다. 국내 호소의 퇴적물 내 총질소와 총인 농도는 염분 농도가 다른 호소별로 유의한 차이가 있는 것으로 분석되었다 (p<0.05). 사후 검정 (post-hoc)을 통해 총질소의 경우 상류 저수지 (2,918 mg/kg)와하구 저수지 (2,094 mg/kg)에서 유의한 차이를 확인하였고 (p<0.001), 총인의 경우 상류 저수지 (789 mg/kg)와 기수성 석호(533 mg/kg)가 유의한 차이를 보였다 (p<0.01). 실험을 통해 산정된 NH4 +-N의 용출량은 간월호에서 가장 높게 나타났으며, 폐쇄성 수역인 물리적인 특성과 염분으로 인한 질산화의 저해 등에 의한 것으로 판단된다. NO3 --N의 용출량은 호기 조건에서염분이 높은 호소일수록 낮게 나타났으나 무산소 조건에서는 염분이 높은 호소일수록 용출량이 높게 관측되었고, 이는 염분이질산화 및 탈질이 억제되었기 때문이다. PO4 3--P의 경우 송지호, 간월호, 장군 저수지 순으로 용출량이 높게 나타나, 염분이음이온 흡착 경쟁 등을 통해 인산염의 용출을 촉진시키는 것으로 조사되었다. 퇴적물의 용출량 산출 시 미생물 군집, 성장률, 산화, 환원, 영양염류의 결합 형태 등의 요인이 염분에 의해 영향을 받으므로 염분화 된 호소의 퇴적물 용출 조사 시 염분에의한 영향을 고려해야 할 것으로 사료된다. The study involved the categorization of domestic lakes located in South Korea into three groups based on their salinity levels: upstream reservoirs with salinity less than 0.3 psu, estuarine reservoirs with salinity ranging from 0.3 to 2 psu, and brackish lagoons with salinity exceeding 2 psu. Subsequently, the research assessed variations in the concentrations of total nitrogen (T-N) and total phosphorus (T-P) in the sediment of these lakes using statistical analysis, specifically one-way analysis of variance (ANOVA). Additionally, a laboratory core incubation test was conducted to investigate the benthic nutrient fluxes in Songji lagoon (salinity: 11.80 psu), Ganwol reservoir (salinity: 0.73 psu), and Janggun reservoir (salinity: 0.08 psu) under both aerobic and anoxic conditions. The findings revealed statistically significant differences in the concentrations of T-N and T-P among sediments in the lakes with varying salinity levels (p<0.05). Further post-hoc analysis confirmed significant distinctions in T-N between upstream reservoirs and estuarine reservoirs (p<0.001), as well as between upstream reservoirs and brackish lagoons (p<0.01). For T-P, a significant difference was observed between upstream reservoirs and brackish lagoons (p<0.01). Regarding benthic nutrient fluxes, Ganwol Lake exhibited the highest diffusive flux of NH4 +-N, primarily due to its physical characteristics and the inhibition of nitrification resulting from its relatively high salinity. The flux of NO3 --N was lower at higher salinity levels under aerobic conditions but increased under anoxic conditions, attributed to the impact of salinity on nitrification and denitrification. Additionally, the flux of PO4 3--P was highest in Songji Lake, followed by Ganwol Lake and Janggun Reservoir, indicating that salinity promotes the diffusive flux of phosphate through anion adsorption competition. It‘s important to consider the influence of salinity on microbial communities, growth rates, oxidation-reduction processes, and nutrient binding forms when studying benthic diffusive nutrient fluxes from lake sediments.