본 연구는 초등학교 학습자들의 지질학적 시간 개념 인식에 따라 퇴적암 형성 과정을 어떻게 이해하고 있는지를 알아보기 위한 연구이다. 연구의 실행은 B 광역시에 위치한 U 초등학교 4학년 학생 57명을 최종 분석의 대상으로 진행되었으며, 데이터의 수집은 Jolley et al. (2012)이 개발한 LIFT (The Landscape Identification and Formation Test) 검사 도구를 수정 및 번안하여 객관식 문항을 구성하고, Charles and McConnell (2018)이 활용한 지질학적 경관 형성에 대한 인터뷰의 구조를 서술식 문항으로 제작하여 데이터를 수집하였다. 서술형 문항 응답 결과를 질적으로 분석하여 학생들의 지질학적 시간 개념 표출 유형을 기준으로 세 군집으로 분류하였다. 분류된 군집은 각각 구체적 시간 개념 군집(Specific time concept cluster), 막연한 시간 개념 군집(Vague time concept cluster), 시간 개념 미표현 군집(No time concept cluster)으로 명명되었으며, 각 군집별로 퇴적암 형성 과정에 대한 단답형 문항의 점수를 활용하여 통계적 검증을 수행하 였으며, “구체적 시간 개념” 군집은 “시간 개념 미표현” 군집에 비해 퇴적암 형성 과정에 대한 이해가 통계적으로 유의 미하게 높은 것을 확인하였다. 또한 그 구체적 사례에서 Ault (1982)가 언급한 지질학적 연대에 대한 과소 추정과 과대 추정의 사례를 발견하였다. 또한 각 군집별로 수집된 서술형 문항(퇴적암 형성 과정에 대한 서술)을 바탕으로 언어 네트 워크를 형성하고, 중심도 분석을 실시하여 시각화한 후 분석하였다. 분석 결과, 구체적 시간 개념 군집은 퇴적암 형성의 모든 과정에 대해 비교적 잘 인식하고 있으며, 지질학적 시간 개념이 현상과 잘 연결되어 있는 것을 확인하였다. 또한, 막연한 시간 개념 군집은 퇴적암 형성 과정에서 퇴적, 압축, 교결, 암석화, 노출의 과정이 비교적 잘 연결되어 있지 않지 만, 지질학적 시간 개념은 비교적 잘 인식하고 있었으며, 시간 개념 미표현 군집은 퇴적암 형성 과정에서 퇴적, 압축, 교 결 작용을 중심으로 설명하고 있으며, 지질학적 시간 개념의 인식 또한 거의 이루어지지 못하고 있다는 것을 확인하였 다. 추가로, 각 군집별 시간 노드의 커뮤니티가 가지는 중심도를 활용해 커뮤니티 분석을 실시간 결과, “시간 개념 미표 현” 군집은 퇴적암의 형성 과정을 시간 개념과 연관시키는 것에 어려움을 겪는 것을 확인하였다.

강으로부터 해양으로 유입되는 퇴적물은 유역분지의 지질, 지리, 지형, 기후 등의 영향을 반영하며, 육상 유역분 지에서 퇴적물 생성 과정에서 수반되는 화학적 풍화는 대기 중 이산화탄소 농도를 조절하는 데에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 한반도 남해안 낙동강 하구 인근 해저 표층 퇴적물의 지화학 조성을 이용하여 화 학적 풍화의 강도와 퇴적물의 기원지에 분포하는 암석의 조성을 추정하였다. 연구 시료의 화학적 풍화 강도는 중간에 낮은 정도(평균 Chemical Index of Alteration=68)이며 A-CN-K 도표에서 추정한 풍화의 추세는 퇴적물의 기원지 성분 이 평균적인 상부 대륙지각과 매우 유사한 것으로 보인다. 이는 낙동강 유역분지에 분포하는 중생대 화강암류와 경상누 층군 퇴적암이 혼합된 성분을 반영하는 것으로 판단되기 때문에 연구 대상인 퇴적물이 낙동강 하구로부터 유입되는 퇴 적물의 성분을 대표하는 것으로 해석한다. 표층 퇴적물의 희토류원소는 분화된 경희토류-중희토류의 비와 음의 Eu 이상 을 나타내어 상부 대륙지각과 매우 유사하다. 본 연구의 결과를 전 세계 강 하구 퇴적물 자료 및 국내의 큰 강 자료와 비교하였으며, 이를 통하여 지질 및 지형의 잠재적인 영향을 고려할 수 있다.

전라북도 무주군에 분포하는 백악기 무주분지의 퇴적시기 및 퇴적물의 기원지를 파악하기 위해 쇄설성 저어콘 U-Pb 연대측정을 수행하였다. 시료는 설천응회암(SCT), 방이리층(BYR), 길왕리층의 고방층원(GWR-G), 서창층원(GWR-S), 북창층원(GWR-B), 적상산층(JSS)으로 총 6개가 채취되었다. 연대측정 결과 무주분지의 퇴적층은 약 105.6-90.4 Ma에 걸쳐 퇴적되었고, 지질시대로는 알바절에서 투로니아절에 해당한다. 무주분지 서쪽에 분포하는 방이리층과 길왕리층 고 방층원 시료에서 각각 약 94.4 Ma와 89.6 Ma의 단일 저어콘 최소연령이 확인되어, 기존에 길왕리층 역암을 기준(암층 서)으로 설정된 상대연령에 대해 추가연구를 통한 재확인이 필요하다. 그리고 무주분지를 채우고 있는 대부분의 퇴적물 들이 무주분지와 인접한 제한된 지역에서 공급되었을 것으로 판단된다.

Cadmium (Cd), a heavy metal found in the aquatic environment, accumulates in organisms through the food chain. In the study, we investigated the survival rates, measurement of body Cd levels, and expression analysis of the stress response genes (Heat shock protein 70: HSP70 and Heat shock protein 60: HSP60) and antioxidant enzyme Glutathione S-Transferases (GST) on benthic oligochaete worm Tubifex tubifex exposed three concentrations of Cd, to analyze the bioaccumulation and changes of stress gene expressions to exposure toxicity of the Cd-spiked sediment. Survival rates of T. tubifex exposed to the Cdspiked sediment were 93% at 0.4 mg kg-1 Cd, 96% at 1.87 mg kg-1 Cd, and 93% at 6.09 mg kg-1 Cd for 10 days. Cd concentration in the body of T. tubifex was higher than that in the sediment. After Cd exposures for 10 days, the body Cd levels were 18.4 mg kg-1, 13.06 mg kg-1, and 79.11 mg kg-1 at exposed three concentrations of Cd, respectively. Upregulation of HSP70 gene expression was observed at all concentrations of exposed Cd as a time-dependent manner, whereas transcriptional expression of the HSP60 gene increased as a timedependent manner in T. tubifex exposed to the relative high concentration (6.09 mg kg-1) of Cd. However, GST gene expression increased on day 1 at all concentrations after Cd exposures, and then downregulated until 10 days. These results indicate to ecotoxicological and molecular effects in benthic oligochaete worm T. tubifex to Cd-spiked sediment and provide the basic information for the utilization of environmental toxicity assessment using the T. tubifex as a aquatic pollution indicator species.

대한해협 대륙붕 해저사퇴의 형성과정을 이해하기 위해 77m 심도 심부 SSDP-101 코어를 연구하였다. 이 심부 코어는 WGS 측지계 기준으로 북위 128도 16.335분, 동경 34도 19.666분에 위치한 수심 60m의 사퇴 정상부에서 시추 하였다. SSDP-101 코어 시료의 해양지질학적 분석은 제4기 후기 상대 해수면 변화에 의해 야기된 대한해협 대륙붕 퇴 적환경의 변화를 밝혔다. 하부 코어 퇴적층은 간헐적 하천 범람이 일어나는 염하구 환경에서 형성된 것으로 해석되었다. 연구 지역의 사퇴는 상대해수면이 현재보다 더 낮은 시기에 형성되었고, 사퇴 퇴적물은 상대해수면이 상승함에 따라 키 질작용을 받았다. 현재 대륙붕의 해저사퇴는 해수면이 낮았던 시기의 해저사퇴가 현재 해수면 환경까지 잔존된 결과로 해석된다.

대조차 개방형 조간대 퇴적물에 대한 태풍 효과를 한국 서해안 고창 동호리 조간대에서 연구하였다. 2010년 태 풍 곤파스 전·후와 2018년 솔릭 전·후에 나타난 표층 퇴적물 조직, 집적률, 퇴적상 변화를 관측하였다. 두 개의 태풍 곤파스와 솔릭은 각각 2010년 9월 1일과 2일, 2018년 8월 23일과 24일 사이에 한반도 남서부 연안에 상륙하여 내륙을 관통하였다. 태풍 곤파스 전·후와 솔릭 전·후에 고창 동호리 조간대의 측선을 따라 30m 간격으로 표층 퇴적물을 채취 하고 집적률을 측정하였다. 동호리 조간대를 평균고조면, 평균해수면, 평균저조면을 기준으로 고조대, 중조대, 저조대로 세분하여 연구하였다. 두 태풍 모두 태풍 후에 고조대는 퇴적되었고 중조대와 저조대는 침식되었다. 고조대에서 저조대 방향으로 갈수록 집적률이 감소하였다. 고조대의 표층 퇴적물 조직은 두 태풍 모두 태풍 후에 평균 입도는 세립해지고 분급은 양호해졌다. 중조대의 표층 퇴적물 조직은 변화가 거의 없었으며, 저조대는 일부 구간에서 태풍 후에 띠 형태의 퇴적체가 나타났다.

Cyanobacterial resting cells, such as akinetes, are important seed cells for cyanobacteria’s early development and bloom. Due to their importance, various methods have been attempted to isolate resting cells present in the sediment. Ludox is a solution mainly used for cell separation in marine sediments, but finding an accurate method for use in freshwater is difficult. This study compared the two most commonly used Ludox methods (direct sediment treatment and sediment distilled water suspension treatment). Furthermore, we proposed a highly efficient method for isolating cyanobacterial resting cells and eDNA amplification from freshwater sediments. Most of the resting cells found in the sediment were akinete to the Nostocale and were similar to those of Dolichospermum, Cylindrospermum, and Aphanizomenon. Twenty times more akinetes were found in the conical tube column using the sediment that had no treatment than in the sample treated by suspending the sediment in distilled water. Akinete separated through Ludox were mainly spread over the upper and lower layers in the column rather than concentrated at a specific depth in the column layer. The mibC, Geo, and 16S rDNA genes were successfully amplified using the sediment directly in the sample. However, the amplification products of all genes were not found in the sample in which the sediment was suspended in distilled water. Therefore, 5 g to 10 g of sediment is used without pretreatment when isolating cyanobacterial resting cells from freshwater sediment. Cell isolation and gene amplification efficiency are high when four times the volume of Ludox is added. The Ludox treatment method presented in this study isolates cyanobacterial resting cells in freshwater sediment, and the same efficiency may not appear in other biotas. Therefore, to apply Ludox to the separation of other biotas, it is necessary to conduct a pre-experiment to determine the sediment pretreatment method and the water layer where the target organism exists.

Environmental DNA (eDNA) can exist in both intracellular and extracellular forms in natural ecosystems. When targeting harmful cyanobacteria, extracellular eDNA indicates the presence of traces of cyanobacteria, while intracellular eDNA indicates the potential for cyanobacteria to occur. However, identifying the “actual” potential for harmful cyanobacteria to occur is difficult using the existing sediment eDNA analysis method, which uses silica beads and cannot distinguish between these two forms of eDNA. This study analyzes the applicability of a density gradient centrifugation method (Ludox method) that can selectively analyze intracellular eDNA in sediment to overcome the limitations of conventional sediment eDNA analysis. PCR was used to amplify the extracted eDNA based on the two different methods, and the relative amount of gene amplification was compared using electrophoresis and Image J application. While the conventional bead beating method uses sediment as it is to extract eDNA, it is unknown whether the mic gene amplified from eDNA exists in the cyanobacterial cell or only outside of the cell. However, since the Ludox method concentrates the intracellular eDNA of the sediment through filtration and density gradient, only the mic gene present in the cyanobacteria cells could be amplified. Furthermore, the bead beating method can analyze up to 1 g of sediment at a time, whereas the Ludox method can analyze 5 g to 30 g at a time. This gram of sediments makes it possible to search for even a small amount of mic gene that cannot be searched by conventional bead beating method. In this study, the Ludox method secured sufficient intracellular gene concentration and clearly distinguished intracellular and extracellular eDNA, enabling more accurate and detailed potential analysis. By using the Ludox method for environmental RNA expression and next-generation sequencing (NGS) of harmful cyanobacteria in the sediment, it will be possible to analyze the potential more realistically.

The changes in COD, TOC, T-P, and T-N concentrations were investigated for 2 years in the constructed wetland of Sookcheon, which was installed to improve the water quality of Daecheong reservoir in South Korea. In order to evaluate the pollution level of sediments in the wetland, settling velocity of particulate material (4 times) and sedimet material contents (6 times) were measured. COD and TOC concentrations increased slightly as they passed through wetlands, and T-N and T-P concentration tended to decrease. The material content (COD, T-P, T-N) of aquatic plants was higher in floating-leaved and free-floating macrophytes than emergent macrophytes. As a result of measuring the sedimentation rate of suspended materials, most of the suspended materials introduced into constructed wetlands were sedimented at a rapid rate in the first sedimentation site. In addition, sediment pollution of T-P and T-N in constructed wetland was in severe pollution. The sediments containing a large amount of T-P and T-N were eluted by physical and chemical environmental changes, which is likely to act as internal pollution sources in wetlands.

백악기 구례분지 구례층군에 대한 쇄설성 저어콘 레이저삭박 다검출기 유도결합플라즈마 질량분석기(LA-MCICP- MS) U-Pb 연대측정을 수행하였다. 구례층군은 하부로부터 수평리층, 금정리층, 토금층, 오봉산층으로 구성되며, 이 번 연구에서는 연대측정을 위해 총 5개의 시료를 채취하였다. 그 결과 구례층군의 최하부 지층인 수평리층과 최상부 지층인 오봉산층에서는 각각 선캄브리아시대와 후기 백악기 저어콘들만이 산출되어 비교적 좁은 연대 분포 범위를 보 였다. 그러나, 금정리층 상하부와 토금층에서는 선캄브리아시대부터 백악기까지의 비교적 넓은 저어콘 연대 분포를 나 타냈다. 백악기 저어콘이 산출되지 않은 수평리층을 제외한 각 퇴적층의 가장 젊은 쇄설성 저어콘 U-Pb 연령은 금정리 층 하부에서 약 107.4 Ma, 금정리층 상부에서 약 104.6 Ma, 토금층에서 약 97.7 Ma, 오봉산층에서 약 88.5 Ma로 계산 되었다. 이는 구례층군의 퇴적시기가 대략 전기 백악기 말의 알바절(Albian)에서 후기 백악기의 코냑절(Coniacian)로 제한될 수 있음을 지시한다. 또한 각 지층별 쇄설성 저어콘 연령 분포에 근거한 구례층군 퇴적물 기원지는 분지의 진화 과정 동안 인근의 영남육괴에서부터 옥천대의 일부까지 확장되어 변화했을 것으로 해석되며, 구례층군을 구성하는 퇴적 층들의 백악기 저어콘 산출 양상은 백악기 동안 고태평양판의 슬랩 퇴각 작용을 잘 반영하는 것으로 보인다.

In this study, 46 reservoirs in South Korea were characterized based on heavy metal concentration in sediments. We analyzed the relationship between heavy metal concentrations, physicochemical water quality and hydromorphological factors in each reservoir. Study reservoirs were classified into five groups of reservoirs, by hierarchical cluster analysis based on the similarities of heavy metal concentration. Group 1 had the most severe sediment heavy metal contamination among the groups, whereas Groups 2 and 3 showed low levels of heavy metal contamination. Group 4 displayed high value of Ni, and Group 5 showed high contamination of Pb, Cu, Cr, Ni, and Hg. Groups 1 and 5, which had high concentration of heavy metals in sediments, showed a high density of mines in the catchment of reservoirs. Heavy metal concentration was high in reservoirs with large capacity or the ones located at higher elevation, and also highly related with number of mines in the catchment of reservoir. This study can contribute to the systematic management of sediment heavy metals in reservoirs.

We investigated physicochemical properties and isotopic compositions of organic matter (δ13CTOC and δ15NTN) in the old fish farming (OFF) site after the cessation of aquaculture farming. Based on this approach, our objective is to determine the organic matter origin and their relative contributions preserved at sediments of fish farming. Temporal and spatial distribution of particulate and sinking organic matter (OFF sites: 2.0 to 3.3 mg L-1 for particulate matter concentration, 18.8 to 246.6 g m-2 day-1 for sinking organic matter rate, control sites: 2.0 to 3.5 mg L-1 for particulate matter concentration, 25.5 to 129.4 g m-2 day-1 for sinking organic matter rate) between both sites showed significant difference along seasonal precipitations. In contrast to variations of δ13CTOC and δ15NTN values at water columns, these isotopic compositions (OFF sites: -21.5‰ to - 20.4‰ for δ13CTOC, 6.0‰ to 7.6‰ for δ15NTN, control sites: - 21.6‰ to - 21.0‰ for δ13CTOC, 6.6‰ to 8.0‰ for δ15NTN) investigated at sediments have distinctive isotopic patterns (p<0.05) for seawater-derived nitrogen sources, indicating the increased input of aquaculture-derived sources (e.g., fish fecal). With respect to past fish farming activities, representative sources (e.g., fish fecal and algae) between both sites showed significant difference (p<0.05), confirming predominant contribution (55.9±4.6%) of fish fecal within OFF sites. Thus, our results may determine specific controlling factor for sustainable use of fish farming sites by estimating the discriminative contributions of organic matter between both sites.

서해병 폐기물 배출해역 오염심화구역의 퇴적물 정화·복원을 위해 2013, 2014, 2016, 2017년에 준설토를 피복하였다. 피복 효과 평 가를 위해 배출해역 내 피복구역(5개 정점)과 자연회복구역(2개 정점)을 설정하고 2014년부터 2020년까지 연 1회 구역별 표층 퇴적물을 채취 하여 퇴적물 물리·화학적 특성 및 저서동물상을 분석하였다. 퇴적물 평균 입도(Mz)는 자연회복구역에서 5.91~7.64 Φ로 세립질이었고 피복구 역에서는 준설토의 영향으로 1.47~3.01 Φ의 조립질 퇴적물로 구성되어 있었다. 유기물 및 중금속 함량은 피복구역에서 자연회복구역 대비 약 50 % 낮아(p<0.05) 준설토 피복 효과가 있는 것으로 판단되었다. 대형저서동물 분석 결과에서는 피복구역의 출현종수, 생태지수가 자연회 복구역보다 낮게 나타났다(p<0.05). 피복구역의 출현종수 및 생태지수의 시계열 분석 결과에서는 2013, 2014년 피복 이후 초기 4년간 증가하 다가 이후 감소하는 경향을 보였다. 이는 피복으로 인해 빠른 성장과 짧은 수명의 특징을 보이는 기회종 생물들이 피복 초기에 우세하다가 2016, 2017년에 추가로 피복이 진행됨에 따라 서식환경이 다시 교란되어 나타난 현상으로 추정된다. AMBI는 자연회복구역 및 피복구역에서 모두 2등급(Good), BPI는 1~2등급 수준을 유지하고 있어 건강한 저서상태로 평가되었다. 따라서 폐기물 배출해역의 오염퇴적물 정화 및 저 서생태계 복원을 위한 준설토 피복은 오염도 저감효과는 나타나지만 저서생태계의 측면에서는 장기적인 모니터링을 통해 회복추이를 관찰 해야 할 것으로 판단된다. 또한 향후 배출해역의 오염심화구역 정화 복원 사업 확대 시 적응적 관리가 필요할 것으로 판단된다.