Daemadeung, located in the estuary of the Nakdong River, is formed by sand dunes and possesses well-developed intertidal flats. This study aimed to investigate the habitat of benthic microalgae, photosynthetic pigments, and photosynthetic efficiency in the intertidal flats of Daemadeung from January to December 2011. The inorganic nitrogen content in the sediment pore water was primarily composed of ammonium, while nitrate+nitrite was dominant in the upper layer water. The concentration of chlorophyll a and fucoxanthin in the sediment surface was significantly higher than the mean of all the sediment layer. The average Fv/Fm of benthic microalgae during the entire survey period was 0.52±0.03, with the highest value (0.61±0.08) observed in February. The rETRmax showed a seasonal trend, being high from spring to early autumn (April to October) and low from winter to early spring (January to March, November, December), with the highest value (153.05±2.30 μmol electrons m-2 s-1) in July and the lowest (38.49±5.17 μmol electrons m-2 s-1) in January. The average Fv/Fm of diurnal microalgae was 0.48±0.03, with the highest value (0.61±0.08) observed at noon. The rETRmax showed a highest peak at noon (54.24±11.35 μmol electrons m-2 s-1) and reached its lowest point at 16:00 (26.17±4.75 μmol electrons m-2 s-1). These findings suggest that the productivity of benthic microalgae varies significantly depending on the survey time and sediment depth. Therefore, to quantify the productivity of benthic microalgae using Diving-PAM, surveys should be conducted based on tidal conditions, and simultaneous pigment analysis of sediment layers should also be performed.

본 연구에서는 ultra performance liquid chromatography(UPLC)를 이용하여 진해만의 식물플랑크톤 생체량 및 군집구조의 시공간적 분포에 미치는 환경요인의 영향을 조사하였다. 이를 위해 2019년 4월에서 12월까지 총 5회에 걸쳐 7개 정점에 대한 식물플랑크톤 색소분석과 수온, 염분, 용존산소(DO), 영양염(DIN, DIP, Si(OH)4) 등의 환경요인 분석을 행하였다. 조사기간 중 식물플랑크톤의 생체량(Chl-a)은 7월 (평균 15.4±4.3 μg/L)에 가장 높았고, 12월(평균 3.5±0.6 μg/L)에 가장 낮았다. 보조색소의 경우 fucoxanthin이 가장 많이 검출되었고 그 다음으 로 peridinin, Chl-b 순으로 나타났으며, 이들의 월 변동은 Chl-a와 유사한 경향을 보였다. 식물플랑크톤 군집분석결과, 규조류가 평균 70 %로 가장 우점하였으나, 일부 녹조류, 은편모조류, 와편모조류가 출현하기도 하였다. 우점종인 규조류는 특히 수온 및 N:P ratio와 밀접하게 연관되어 있어서 여름철 고온환경 및 육상으로부터의 영양염 유입에 민감하게 반응하는 것으로 추론되었다. 또한 식물플랑크톤 색소 및 종조성은 전반적으로 계절에 따른 물리화학적 환경요인의 변화 및 지형적 특성과 연관되어 있으며 강우로 인한 담수 및 영양염 공급에 큰 영향을 받는 것으로 추정되었다.

살포식 패류양식해역인 진주만의 퇴적물 중 유기물과 금속의 분포 특성 및 오염상태를 파악하기 위하여 2015년 8월에 산휘 발성황화물(AVS), 강열감량(IL), 총유기탄소(TOC), 총질소(TN), 금속원소(As, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Pb, Zn)를 조사하였다. 퇴적물 중 유기물과 금속원소의 농도는 패류양식장이 밀집해 있는 만의 남쪽 해역에서 높고, 우리나라 남해안의 다른 해역과 비슷하거나 낮았다. C/N비(5.7~8.0)를 기초로, 진주만 퇴적물의 유기물은 해역 자체에서 생성된 해양기원성인 것으로 파악되었다. 퇴적물 오염평가 결과, 유기물(AVS, TOC)과 금속원소(As, Cd, Cr, Cu, Hg, Pb, Zn) 농도는 우리나라의 퇴적물 기준보다도 상당히 낮았다. 또한, 금속원소 전체 농도를 고려한 오염부하량지수(PLI)와 생태계위해도지수(ERI) 결과는 패류 양식장이 밀집해 있는 남쪽 해역에서 높은 오염도를 보이지만, 대부분의 해역에서 저서생물에 약간 부정적인 생태 영향을 줄 수 있는 오염 상태였다. 그러므로, 진주만 퇴적물은 현재 유기물에 대해 서는 오염되지 않았고, 금속원소에 있어서는 약간 오염된 상태인 것으로 파악되었다.

수산자원보호구역의 유기물과 중금속 분포특성을 파악하기 위하여 2017년 2월 남서해연안 5개 수산자원보호구역(가막만, 여자 만, 득량만, 완도연안, 영광연안) 54개 정점에서 표층 퇴적물을 채취하여 입도, 강열감량(IL), 화학적산소요구량(COD), 산휘발성황화물(AVS) 및 중금속(As, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, Pb, Zn)을 분석하였다. 평균입도(Mz)는 평균 7.4±0.1Ø 였으며, 주로 세립한 니(mud) 퇴적물로 구성되어 있었다. IL, COD와 AVS의 평균농도는 각각 4.63±0.96 %, 13.0±3.1 mgO2/g·dry, 0.092±0.124 mgS/g·dry 였으며, 영광연안이 다른 보호구역에 비해 낮았다. 중금속의 평균농도는 각각 As 7.5±0.9 mg/kg, Cd 0.04±0.02 mg/kg, Cr 70.2±9.7 mg/kg, Cu 15.3±2.8 mg/kg, Fe 3.3±0.5 %, Hg 0.014±0.003 mg/kg, Pb 25.0±6.0 mg/kg, Zn 99±14 mg/kg 였으며, 보호구역내 대부분 만 안쪽에서 높고 만 외측 및 외측연안에서 낮은 특성을 보였다. 퇴적물기준 (sediment quality guidelines, SQGs), 오염부하량지수(pollution load index, PLI), 생태계위해도지수(ecological risk index, ERI)를 사용하여 퇴적물 중 금속 오염도를 평가한 결과, 남서해연안 수산자원보호구역 퇴적물은 수산생물 및 저서생물에 영향을 주지 않는 안전한 중금속 농도를 유지 하고 있었다.

Recent focus on wastewater treatment includes energy-saving and renewable energy generation for energy-independence of water infrastructures. Aeration and pumping in biological wastewater removal processes account for nearly 30-60% of the total electricity cost in real wastewater treatment plants. In this study, the performance and microbial characteristics were investigated in sequencing batch reactor under typical oxygen and oxygen limited condition. Under typical DO (7.55±0.99 mg/L) and low DO (0.23±0.08 mg/L) conditions, COD removal was stable over 91 % during SBR operation. Ammonia removal efficiency was reduced from 95.6 % to 89.2 % when DO concentration was dropped sharply. Phosphorus removal efficiency also reached 77% at oxygen-limited condition. The results indicated that removal efficiency both ammonia and phosphorus was influenced by DO condition. Microbial analysis revealed that Proteobacteria and Bacteroidetes at phylum level was dominant in typical DO and low DO conditions and DO concentration did not much affect phylum distribution. Population decrease of genera of nitrifying bacteria(Dokdonella) and Dechloromonas spp. affect removal efficiency of nitrogen and phosphorus at low DO condition.

진주만 해역에서의 식물플랑크톤 시공간적 군집 분포와 이를 조절하는 환경요인을 파악하기 위해 물리, 화학적인 환경조사와 더불어 UPLC-CHEMTAX program을 이용한 식물플랑크톤 군집특성분석을 수행하였다. 본 연구해역에서의 Chlorophyll a 농도는 평균 1.84 μg L-1 (0.13~9.03 μg L-1)로 얕은 수심과 조석의 혼합이 활발한 본 연구해역에서 겨울철 식물플랑크톤 현존량이 높게 나타났다. 또한 본 연구해역에서 나타난 주요 식물플랑크톤 군집 중 규조류가 연구기간 동안 평균 77.1%로 대부분 우점하였으나, 하계 (6월, 7월, 8월) 은편모류 (7.7~18.8%), 담녹조류 (7.8~17.3%), 와편모류 (4.9~13.9%)의 분포비율을 나타내었다. 특히 은편모류와 담녹조류는 현미경으로 검경하기 어려운 군집이며, 동기간 보고된 현미경 관찰결과에도 나타나지 않아 향후 이들 군집에 대한 면밀한 조사가 필요할 것으로 판단되었다. 본 연구를 통해 UPLC 활용하여 진주만 어장 생태계의 기초 생산자이자 먹이원으로 작용하는 식물플랑크톤의 생물량 및 시공간적 변동특성을 확인할 수 있었다. 아울러 현미경 검경으로 확인하기 어려운 은편모류와 담녹조류 군집이 하계에 상대적으로 높은 비율을 나타내는 것을 UPLC로 확인할 수 있었고, 이러한 결과는 향후 1차 생산에 관여하는 식물플랑크톤의 계절 변화의 기초정보로 유용하게 이용될 것이다.

김 양식을 하고 있는 해역의 물리·화학적인 해양환경 특 성, 식물플랑크톤 색소 조성과 농도, 식물플랑크톤 및 방사 무늬김의 일차 생산력을 2014년 3월에 김 양식이 이루어지 고 있는 만호해역에서 조사를 하였다. 수온은 9.1~9.6℃, 염분은 32.5~33.1이었고, 투명도는 높 은 탁도로 인하여 유광층이 낮아져 0.7~1.5 m를 보였다. 수 층의 용존 무기질소, 용존 무기인 및 규산 규소 각각의 농도 는 3.59~5.73 μM, 0.16~0.41 μM, 12.41~13.94 μM이었다. 클로로필 a 농도는 0.51~1.25 μg L-1이었고, 0.7~20 μm 범 위의 nanoplankton의 클로로필 a 농도가 58%를 차지하였다. 규조류의 marker 색소인 fucoxanthin의 농도는 0.51~1.25 μg L-1로서 전 정점에서 높은 값이었고, 20~200 μm 범위의 fucoxanthin이 64%를 차지하였다. 식물플랑크톤에 의한 일 차 생산력은 57.72±4.67 (51.05~66.71) mg C m-2 d-1이었고, 0.7~20 μm 범위의 nanoplankton이 76.9%를 차지하였으며, 면적을 고려한 일차 생산력은 11,337 kg C d-1이었다. 방사무 늬김에 의한 평균 일차 생산력은 1,926±192 (1,102~2,597) mg C m-2 d-1이었고, 면적을 고려한 일차 생산력은 39,295 kg C d-1이었다. 식물플랑크톤과 방사무늬김에 의한 일차 생 산력을 토대로 계산된 만호해역의 일차 생산력은 50,632 kg C d-1로 나타났다. 만호해역의 식물플랑크톤에 의한 일차 생 산력이 다른 해역보다 낮고, 김의 일차 생산력이 식물플랑크 톤의 일차 생산력보다 약 3.5배 높았다.

해역에서의 체류시간은 제한된 영역을 채우는 수체나 오염물질이 잔류하는 시간을 의미하며, 서로 다른 수체간의 물리적 특성을 비교하는 데 사용되고 있다. 거제만으로 유입되는 육상기원 또는 양식기원 입자물질의 잔류시간을 알아보기 위해 입자추적모델이 포함된 EFDC를 이용하여 입자물질 체류시간을 계산하였다. 계산된 입자물질의 체류시간은 내만에서 약 65일이었는데, 이 결과는 거제만 내측으로 유입되는 입자물질이 외해에 도달하기까지 약 2달 이상의 시간이 소요됨을 의미한다. 이 체류시간은 거제만 전역에 걸쳐 조석의 흐름에 따라 다르게 나타났으며, 해역에 유입된 입자물질의 거동이 해역의 물리적 특성에 의해 결정됨을 의미한다. 입자물질 체류시간의 공간적인 분포특성을 통해 거제 내만의 해수교환이 원활하지 않은 것을 알 수 있으며, 이로 인해 수질오염문제에 취약할 수 있다는 것을 알 수 있다.

본 연구는 가로림만에 서식하는 대형저서동물의 군집구조와 건강도를 평가하는데 목적이 있다. 대형저서동물의 채집을 위한 현장조사는 2012년 5월(이하 춘계)와 7월(이하 하계)에 실시하였다. 가로림만에서는 총 247종 4.4 m-2과 35,745개체(1,625개체 m-2)의 대형저서동물이 출현하였고, 다모류가 120종과 27,310개체(1,241개체 m-2)의 밀도를 나타내 가장 우점하는 생물이었다. 가로림만의 주요 우점종은 다모류의 작은사슴갯지렁이(Ampharete arctica), 긴자락송곳갯지렁이(Lumbrineris longifolia), Mediomastus californiensis 및 Euclymene oerstedi등이었다. 출현 종과 개체수의 자료를 근거로 대형저서동물의 군집구조를 파악한 결과, 대형저서동물 군집은 크게 3개로 구별되었고, 조립질 퇴적물(그룹 1과 2)과 혼합 및 세립질 퇴적물(그룹 3)이 우세한 정점군으로 나뉘었다. 가로림만의 건강도를 평가한 결과, BPI지수는 춘계와 하계에 공통적으로 가장 양호한 상태(high status; normal)를 나타낸 반면, AMBI지수는 양호한 상태(good status; slightly polluted)를 반영하고 있었다. 따라서 가로림만의 건강도는 양호한 상태를 나타내는 것으로 판단할 수 있었다.

본 연구에서는 미더덕양식장이 밀집되어 있는 남해안의 진동만 10개 정점에 대하여 미더덕과 주름미더덕의 양식순기에 맞추어 계절별(7월, 10월, 1월, 4월)로 실시하였으며, 어장 서식지 적합지수를 위한 어장평가인자로 수온, 클로로필 a, 부유입자물질, 해수유동, 염분, 용존산소 포화도를 이용하였다. 미더덕과 주름미더덕의 성장과 어장환경 상관성을 나타낼 수 있도록 각 인자들에 대한 그래프가 작성되었으며, 서식지 적합지수 산정결과 진동만의 서쪽해역(HSI 0.32~0.41)이 동쪽해역(HSI 0.19~0.27)보다 높은 적합지수를 보였다. 이러한 결과는 미더덕과 주름미더덕의 단위생산량과 유의한 상관성(R²=0.834, P<0.01)이 있음을 보였다. 본 연구는 과학적 어장적지평가를 통하여 지속적인 생산성을 위한 어장관리에 기여를 할 수 있을 것으로 판단된다.

어장관리해역으로 지정된 옹진군의 수질 및 퇴적물 환경 특성을 파악하기 위하여 2011년에 4개 도서(장봉도, 자월도, 영흥도, 백령도)를 대상으로 조사를 실시하였다. 수온은 9.49~24.14 로 계절변동 특성을 잘 나타내었고, 염분(23.19~31.49)과 용존산소(5.48~9.36 mg/L)는 수온과 역상관성을 보였으며, 화학적산소요구량(COD)은 평균 1.57 mg/L로 전체적으로 양호한 수준이었다. DIN과 DIP는 각각 0.111~0.666 mg/L, 0.002~0.043 mg/L의 범위로 전 정점에서 낮은 분포를 보였고, 엽록소 a의 농도는 0.02~8.07 μg/L 범위로 서해의 다른 해역보다 낮았다. 퇴적물의 입도 분포는 모래와 실트가 각각 56.7 %, 34.6 %로 우세하였고, 분급은 불량하였다. 퇴적물의 화학적산소요구량과 강열감량은 각각 1.00~11.03 mg/g·dry, 0.72~5.29 %의 범위로 시·공간적으로 유사한 경향을 보였다. 총유기탄소와 총질소의 C/N ratio는 8.17~17.97 범위로 하계에 육상기원과 해양기원에 의한 영향이 혼재하는 것으로 나타났다. 표층퇴적물의 미량금속 오염도 평가를 위해 농집지수(Igeo)를 계산한 결과, Cr과 As를 제외한 나머지 금속원소에 의한 오염은 없는 것으로 판단된다. 이러한 연구 결과는 본 연구지역이 전체적으로 양호한 수질을 보이며, 유기물과 금속원소에 의한 표층퇴적물의 오염이 없다는 것을 보여준다.

본 연구에서는 패류양식장이 밀집되어 있는 고성·자란만 22개 정점, 거제·한산만 15개 정점, 진해만 18개 정점에 대하여 계절별(2월, 5월, 8월, 11월)로 퇴적물 환경인자(화학적산소요구량, 강열감량, 산휘발성황화물, 총유기탄소)와 저서 다모류 인자(출현 종 수, 서식밀도, 다양도, 균등도)에 대하여 분석하였다. 총유기탄소와 저서 다모류 다양도간의 상관계수가 0.61로 가장 높고 유의한 상관성(P<0.01)을 보여, 어장환경평가를 위한 대표인자로 설정하였다. 그 결과 두 인자간의 상관성에 의한 어장환경평가 기준 총유기탄소는 Peak Point 15 mg/g dry, Warning Point 26 mg/g dry, Contaminated Point 31 mg/g dry이었으며, 저서 다모류 다양도의 경우 H'≥2.6은 Good, 2.6>H'≥2.1은 Moderate, 2.1>H'≥1.2는 Poor, H'<1.2는 Bad로 분류되었다. 본 연구결과는 어장관리를 위한 환경기준 설정에 과학적 기여를 할 수 있을 것으로 판단된다.

지속적인 양식활동과 어장환경 보호를 위해서는 연안해역과 양식어종마다 각기 다른 연안생태계의 물질순환에 대한 연구가 필요하며, 양식장아래 퇴적물-수층 경계면의 침강 용출 플럭스에 관한 정확한 산정이 중요하다. 이에 관한 연구방법 중 벤틱 챔버를 이용한 현장배양법과 코아 채니를 이용한 실내배양실험법으로 퇴적물 산소요구량과 용존무기질소 용출 플럭스를 비교하여 보았다. 통영 어류 가두리양식장, 여수 어류 가두리양식장, 완도 전복양식장에 대하여, 퇴적물 산소요구량을 측정하여본 결과, 현장배양법은 116, 34, 31 mmol O2 m-2 d-1, 실내배양법은 52, 17, 15 mmol O2 m-2 d-1이었고, 용존무기질소 용출 플럭스의 경우, 현장배양법은 7.18, 7.98, 1.78 mmol m-2 d-1, 실내배양법은 3.33, 3.74, 1.96 mmol m-2 d-1로, 현장배양법이 실내배양법보다 약 2배 높게 나타났다. 본 연구는 각 양식장에 따른 물질 플럭스를 살펴봄으로서, 양식장아래 퇴적물-수층 경계면에 대한 두 가지 물질수지 계산 방법의 특성을 비교하였다.

일반적으로 많이 양식되는 방사무늬김(Porphyra yezoensis Ueda)에 대하여 방사무늬김 엽체의 형태적 특성, 탄소 및 질소 성분의 농도, 안정동위원소 비값, 광합성효율을 방사무늬김 양식이 이루어 지고 있는 남서해역에서 조사를 하였다. 방사무늬김의 형태적 특성에 대해서 살펴보면 평균 엽장은 11.6~16.3 (13.8) cm, 평균 엽폭은 4.6~6.3 (5.4) cm이었고, 단위면적당 방사무늬김 엽체의 평균 엽중량은 1.1~2.6 (1.86) g DW m-2이었다. 단위면적당 Chl a 농도는 2.18~17.77 (평균 9.65) mg DW Chl a m-2이었다. 방사무늬김의 탄소 농도는 201~317 (240) mg DW g-1이었고, 질소 농도는 39.8~50.0 (43.5)mg DW g-1이었으며, C/N비는 5.0~6.7 (5.5)이었다. 방사무늬김의 방사성 안정동위원소비 중에서 탄소 안정동위원소 비는 δ13C=-25.6‰ 에서 δ13C=-24.0‰ (평균-24.7‰ )의 값을 보였고, 질소 안정동위원소 비는 δ15N=1.3‰ 에서 δ15N=4.1‰ (평균 2.1‰ )의 값을 보였다. PAM에 의한 해조류의 광합성 특성은 광합성 활동의 지시자로서 사용될 수 있다. 우리는 Diving-PAM을 이용하여 각 정점 해조류인 방사무늬김의 광합성율을 분석하였다. 최대양자수율은 0.46~0.55 (평균 0.52)로서 최대양자수율의 변동은 정점간 큰 차이는 없었다. 최대상대전자전달률은 4.71~5.84 (평균 5.33) μmol electrons m-2 s-1로서 최대양자수율과 비슷한 분포를 보였다. 기울기 (α)는 0.027~0.045 (평균 0.036)을 보였고, 전자전달을 위한 포화광은 지역에 따라서 일부 차이를 보였으나 139~180(156) μmol photons m-2 s-1이었다. 남서해역 방사무늬김엽체의 탄소 및 질소 농도와 광합성 효율은 지역에 따른 큰 차이는 보이지 않았다. 광합성 특성은 낮은 최대양자수율과 최대 상대전자전달률로 인한 낮은 광합성 효율이 나타났다.

서식 환경에 따른 양식 김의 종류 및 광합성 색소 조성과 농도에 대하여 2011년 1월부터 3월까지 김 양식이 이루어지고 있는 남서해역에서 조사를 하였다. 수온의 범위는 3.0~11.3􀆆C이었고, 염분의 범위는 32.7~34.7으로 연안과 가까운 정점 1과 6에서 낮게 나타났다. 해수 중 DIN의 농도 범위는 1.73~12.84 μM, DIP의 농도 범위는 0.07~0.67 μM이었고, 규산염의 농도 범위는 4.93~18.29 μM이었다. 해수 중 Chl a 농도 범위는 0.41~9.14 μg L-1로서 1월의 정점 1에서 가장 높았다. 해수 중 조류색소 조성은 규조류 (diatoms)의 marker 색소인 fucoxanthin이 0.06~3.41 μg L-1로 우점하였고, 정점 1에서 3.41 μg L-1로 1월에 가장 높았다. 용존 무기질소 농도는 모든 정점에서 낮은 염분을 보이는 1월에 높았으나, 정점 1은 용존 무기질소 농도는 낮았다. 김 엽체 색소 중 Chl a, PE 및 PC의 농도는 각각 1,173~8,124 μg DW g-1, 3,281~10,076 μg DW g-1, 388~1,346 μg DW g-1로서 조사 정점 2, 3에서 높은 농도를 보였다. 김 엽체의 색소농도는 지주식인 모무늬돌김과 방사무늬김이 혼재되어 양식되는 정점 1과 6보다 부류식인 방사무늬김만 생산되는 정점에서 높았고, 방사무늬김만 생산되는 정점에서 는 정점 2와 3에서 높았다. 따라서, 김 엽체의 색소 농도는 양식 방법과 해양 환경적 요인에 의하여 달라질 수 있음을 알 수 있었다.

대부분의 국내 어장들은 반폐쇄성 내만에 집중되어 있으며, 장기 양식과 높은 입식밀도에 의한 연안오염에 매우 취약한 위치를 점하고 있기 때문에, 지속적인 양식을 위하여 어장관리가 매우 중요한 실정이다. 이를 위한 방안으로 적지선정과 생태학적 환경수용력을 함께 고려한 최적 입식밀도 산정이 될 수 있다. 거제한산만 굴양식장의 입식밀도 산정을 위하여 0.0이 비적지, 1.0이 적지임을 나타내는 서식적합도(Habitat suitability index)와 생태지표인 여과압 지표(Filtration pressure indicator)가 이용되었다. 거제만의 서식적합도는 0.75로서 한산만 0.53보다 높았으며, 이는 거제만이 굴양식에 좀 더 적합함을 의미한다. 생태지표는 연안특성에 따라 다른 입식밀도를 나타내었으며, 결과적으로 거제만의 굴양식장에 대하여 현 입식밀도와 비교하여 평균 40%, 한산만은 평균 60% 저감 입식하여야 생태학적 환경수용력을 만족하는 것으로 나타났다. 입식밀도의 산정은 현재 국내 양식업이 직면한 연안오염, 환경악화, 생산성 감소에 대한 해결책을 제공할 수 있으며, 이 연구는 어장관리 정책 설립에 대한 과학적 근거로 활용될 수 있을 것이다.