집약적이고 장기적인 양식어업 활동은 많은 양의 유기물을 발생시켜 퇴적환경과 생태계를 악화시켜왔다. 정부에서는 양식어장 의 환경 보전과 관리를 위해서 어장관리법을 제정하였고 이를 근거로 2014년부터 어류 가두리 양식장에 대한 어장환경평가가 실시되었 다. 따라서 어장환경평가를 위해 국내 환경에 적합한 과학적이고 객관적인 평가방법의 개발이 필요하였다. 이를 위해 저서다모류 군집과 양식장의 주 오염원인 유기물의 관계를 이용한 저서생태계 건강도지수(BHI)를 개발하였고, 본 연구에서는 저서생태계 건강도지수의 개발 과정과 계산방법을 소개하고자 한다. 저서생태계 건강도지수는 국내 연안역과 양식장에서 출현한 225종의 다모류를 대상으로 퇴적물 내 총유기탄소량의 농도 구배와 종별 분포특성을 연관지어 4개의 그룹을 나누고, 각 그룹에 가중치를 부여하는 방식으로 계산된다. 저서생 태계 건강도지수를 이용하여 저서동물군집을 4개의 생태등급(Grade 1: Nomal, Grade 2: Slightly polluted, Grade 3: Moderately polluted, Grade 4: Heavily polluted)으로 나누었다. 개발된 지수를 현장에 적용한 결과, 기존의 평가방법인 다양도 지수나 국외에서 개발된 AMBI와 비교해 보 다 정확하고 계절의 영향을 적게 받아 우리나라 환경을 평가하기에 효과적인 것으로 판단된다. 또한 저서생태계 건강도지수를 사용하면 어장환경을 정량화된 수치에 따라 등급화 할 수 있어 양식장 환경관리에 효율적으로 활용할 수 있을 것이다.

On April 29, 2021 (1st), June 2 (2nd), and August 17 (3rd), we surveyed benthic macroinvertebrates fauna at Muljangori-oreum wetland in Bonggae-dong, Jeju Island, Korea. Muljangori-oreum wetland was divided into four areas. The survey was conducted in three accessible areas (areas 1-3). As a result of habitat environment analysis, the average monthly temperature from 2017 to 2021 was the highest in July and August and the lowest in December and February. This pattern was repeated. As a result of analyzing changes in vegetation and water surface area through satellite images, normalized difference vegetation index (NDVI) increased from February to July and decreased after July. Normalized difference water index (NDWI) was analyzed to show an inverse relationship. A total of 21 species from 13 families were identified in the qualitative survey and a total of 412 individuals of 24 species from 15 families were identified in the quantitative survey. A total of 26 species from 17 families, 8 orders, 3 classes, and 2 phyla of benthic macroinvertebrates were identified. The dominant species was Chronomidae spp. with 132 individuals (32.04%). Noterus japonicus was a subdominant species with 71 individuals (17.23%). As a result of comparative analysis of species identified in this study and the literature, it was confirmed that species diversity was high for Coleoptera and Odonata. Main functional feeding groups (FFGs) were found to be predators. Habitat orientation groups (HOGs) were found to be swimmers. In OHC (Odonata, Hemiptera, and Coleoptera) group, 17 species (73.91%) in 2021, 23 species (79.31%) in 2016, 26 species (86.67%) in 2018, and 19 species (79.17%) in 2019 were identified. Cybister japonicus, an endangered species II, was confirmed to inhabit Muljangori-oreum wetland in the literature. Ten individuals (2.43%) were also confirmed to inhabit Muljangori-oreum wetland in 2021. Therefore, continuous management and habitat protection are required to maintain the habitat environment of C. japonicus in Muljangori-oreum wetland.

The Bayesian algorithm model is a model algorithm that calculates probabilities based on input data and is mainly used for complex disasters, water quality management, the ecological structure between living things or living-non-living factors. In this study, we analyzed the main factors affected Korean Estuary Trophic Diatom Index (KETDI) change based on the Bayesian network analysis using the diatom community and physicochemical factors in the domestic estuarine aquatic ecosystem. For Bayesian analysis, estuarine diatom habitat data and estuarine aquatic diatom health (2008~2019) data were used. Data were classified into habitat, physical, chemical, and biological factors. Each data was input to the Bayesian network model (GeNIE model) and performed estuary aquatic network analysis along with the nationwide and each coast. From 2008 to 2019, a total of 625 taxa of diatoms were identified, consisting of 2 orders, 5 suborders, 18 families, 141 genera, 595 species, 29 varieties, and 1 species. Nitzschia inconspicua had the highest cumulative cell density, followed by Nitzschia palea, Pseudostaurosira elliptica and Achnanthidium minutissimum. As a result of analyzing the ecological network of diatom health assessment in the estuary ecosystem using the Bayesian network model, the biological factor was the most sensitive factor influencing the health assessment score was. In contrast, the habitat and physicochemical factors had relatively low sensitivity. The most sensitive taxa of diatoms to the assessment of estuarine aquatic health were Nitzschia inconspicua, N. fonticola, Achnanthes convergens, and Pseudostaurosira elliptica. In addition, the ratio of industrial area and cattle shed near the habitat was sensitively linked to the health assessment. The major taxa sensitive to diatom health evaluation differed according to coast. Bayesian network analysis was useful to identify major variables including diatom taxa affecting aquatic health even in complex ecological structures such as estuary ecosystems. In addition, it is possible to identify the restoration target accurately when restoring the consequently damaged estuary aquatic ecosystem.

육상으로부터 각종 오염물질이 유입되는 하구역은 오염관리에 주의를 기울일 필요가 있다. 본 연구에서는 석탄회 조립물과 하구의 오염 퇴적물을 혼합하여 저서 환경 개선 효과 및 저서 미생물의 군집 구조 변화를 조사하였다. 하구 퇴적물과 석탄회 조립물을 7:3 의 비율로 혼합하여 1개월 동안 반응시킨 후 환경 및 미생물 군집을 분석하였다. 퇴적물의 환경인자를 분석한 결과, 석탄회 조립물이 혼합된 실험구의 pH는 11까지 증가하였다. 실험구의 DIP 농도는 석탄회 조립물과의 반응을 통해 생성된 인산칼슘으로 인해 대조구 대비 30 % 감소하였다. 또한 대조구 대비 실험구에서 증가한 Gammaproteobacteria 강은 DIP 감소에 영향을 줄 수 있음을 확인하였다. DIN 농도는 대조구 대비 실험구에서 2배 이상 증가하였는데, 이는 높은 pH 및 석탄회 조립물에서 용출되는 NH4 +-N의 영향인 것으로 판단된다. 질소 순환과 관련된 미생물은 대조구 및 실험구 모두에서 확인되지 않았다. 따라서, 석탄회 조립물은 오염된 하구 퇴적물의 DIP 농도 감소에 효과적이며, 저서 미생물 군집이 인의 순환에 영향을 주는 것으로 나타났다.

굴 패각을 입경(0 ~ 1, 1 ~ 2, 2 ~ 5 mm) 및 소성온도(400(P400), 500(P500), 600(P600), 800(P800)℃)별로 전처리 한 후, 퇴적물과 혼합 된 실내실험을 통해 퇴적물의 성상변화를 조사하였다. 굴 패각의 주요 성분인 CaCO3는 700℃ 이상의 소성 온도에서 열분해 되어 CaO로 변화하는 것으로 나타났다. P800의 Ca2+ 농도는 약 790 mg/L로 대조구 및 다른 실험구들에 비해 약 2 ~ 3배 높게 나타나 고온 소성 된 굴 패각일수록 용출되는 Ca2+는 높은 것으로 확인되었다. 600℃ 이상의 온도에서 소성된 굴 패각에서는 CaCO3의 열분해로 형성된 CaO의 가수분해를 통해 간극수 내의 pH가 0.1 ~ 0.5 증가한 것으로 나타났다. 간극수 내의 NH3-N은 대조구보다 약 2.2 ~ 7.6 mg/L의 범위로 증가하였으며, 이는 가수분해 과정에서 발생한 열, Ca2+에 의한 미생물 활동 억제, 소성 과정에서 증가한 굴 패각 공극을 통한 산소 공급 등이 복합적으로 작용한 결과로 판단된다. P600 및 P800의 직상수 및 간극수 내의 PO4-P 농도는 대조구보다 약 0.1 ~ 0.2 mg/L 낮게 나타났으며 이는 소성 굴 패각으로 인한 pH 증가 및 PO4-P와의 화학적 반응으로 판단된다. 이상의 결과를 통해 소성 온도에 따라 굴 패각은 퇴적물 내의 NH3-N 및 PO4-P의 농도변화에 영향을 미치는 것으로 확인되었으나, 입경에 의한 영향은 크지 않은 것으로 확인되었다. 본 연구의 결과는 향후 소성 굴 패각을 낮은 오염도의 연안 저서환경을 개선시키기 위한 기초자료로 활용 될 수 있을 것을 판단된다.

지난 최대빙하기 이후 형성된 대륙붕 퇴적체의 퇴적환경 변화를 연구하기 위해 동중국해 북부(북동중국해) 대륙붕에서 채취된 코아 퇴적물에 대한 탄소동위원소(AMS 14C) 연대측정과 함께 저서유공충 군집 변화를 분석하였다. 코아퇴적물은 최하부에서 약 16,000yr B.P.이며, 최상부 30cm에서는 약 3,000yr B.P.로 지난 최대빙하기에서 최근까지 순차적으로 발달한 퇴적충으로 구성된다. 코아 퇴적물에서 산출되는 저서유공충 분석 결과, 군집조성, 종수(S) 그리고 종다양도(H(S)) 등이 약 240cm를 기준으로 상부와 하부에서 뚜렷하게 구분된다. 퇴적물 깊이 240cm 이하의 하부 퇴적층(Zone I)에서는 Ammonia beccarii와 Elphidium clavatum (s.l.)이 우세하게 출현하며, 부유성 유공충 산출율(P/T ratio, 평균 22%)과 종수(평균 44), 다양도(평균 2.9) 등이 상대적으로 낮다. 이러한 저서유공층 군집 특성과 연대측정에 근거할 때 Zone I은 최대빙하기 이후 초기 해수면 상승 동안(16∼10ka) 수심 약 20∼30m 내외의 염하구 환경에서 퇴적된 것으로 해석된다. 한편 상부의 Zons II 퇴적층은 Eilohedra nipponica와 Bolivina robusta가 우점하며, 부유성 유공층 산출율(〉40%)과 종수(〉60) 둥이 크게 증가하는 경향을 보인다. Zone II는 유공충 군집 구성 특성에 따라 두 개의 구간(Zone IIa와 IIb)으로 세분되며, Zone IIa는 약 9,000 yr B.P. 이후 해수면이 빠르게 상승하는 현세 해침 동안 연구해역에 형성된 내-중대륙붕 환경에서, 그리고 Zone IIb는 약 6,000 yr B.P. 이후 해수면이 현재와 같은 수심 80m 내외의 외대륙붕 환경에서 퇴적된 것으로 해석된다. 결론적으로 코아 퇴적물의 저서유공충 군집 변화 특성은 최대빙하기 이후해수면 상승과 함께 형성된 대륙붕 퇴적체의 퇴적환경 변화를 잘 반영한다.

Chronic effects such as reproduction and population dynamics with elevated CO2 concentration were evaluated using two representative marine benthic species, copepod (Tisbe sp.) and amphipod (Monocorophium acherusicum) adopting long-term exposure. Juvenile copepod and amphipod individuals were cultivated in the seawater equilibrated with control air (0.395 mmol CO2/air mol) and high CO2 air having 0.998, to 3.03, 10.3, and 30.1 mmol CO2/air mol during 20 and 46 days, respectively. After the exposure period, the number of benthic invertebrate was counted with separate larval and juvenile stage such as naupliar, copepodid and adult for copepod, or neonate and adult for amphipod, respectively. The individual number of both test species at each life-stage was significantly decreased in seawater with 10.3 mmol CO2/air mol or higher. Recently, the technology of marine CO2 sequestration has been developed for the reduction of CO2 emission, which may cause climate change. However, under various scenarios of CO2 leaks during the injection process or sequestrated CO2 in marine geological structure, the potential risk to organism including various invertebrates can be expected to exposure. So the results of this study suggested that the detailed consideration on the adverse effect with marine ecosystem can be prerequisite for the marine CO2 sequestration projects.