There are many factors to influence the amount of terpene at the forest. However, it is poorly understood whether the amount is altered by meteorological factors. In order to study correlation analysis between terpene amount and meteorological(i.e., temperature, humidity, wind speed, solar radiation...
There are many factors to influence the amount of terpene at the forest. However, it is poorly understood whether the amount is altered by meteorological factors. In order to study correlation analysis between terpene amount and meteorological(i.e., temperature, humidity, wind speed, solar radiation) and environmental factors(i.e., oxygen, carbonb dioxide) at the artificial coniferous forest of Chamaecyparis obtusa (site 1) and Cryptomeria japonica (site 2) nearby the $1^{st}$ reservoir at Mt. Moodeung, the research was executed during April to November in 2011. Forest density at site 1 was 1,692 trees/ha, being occupied with 87.2% of Chamaecyparis obtusa, higher than 925 trees/ha at site 2. Carbon dioxide at site 1 was in the range of 385~410 ppm in June, similar to at Anmyundo(395 ppm in 2010). Solar radiation has positive correlation with ambient temperature and inversely negative with relative humidity. Main species of terpene released were ${\alpha}$-pinene, camphene, ${\beta}$-pinene, cymene, ${\delta}$-limonene and camphor at two sites and terpene was more effluent at spring and summer than at fall. The large amount of terpene was emitted in the afternoon than in the morning under the influence of the wind speed and the topographical property. The terpene amount has positive correlation with relative humidity and oxygen, and negative with wind speed and soil temperature. Because correlations of ${\alpha}$-pinene and other terpene materials showed statistically significant within p=0.01. ${\alpha}$-pinene could be suggested as the basic material in explaining the amount of other terpene materials.
There are many factors to influence the amount of terpene at the forest. However, it is poorly understood whether the amount is altered by meteorological factors. In order to study correlation analysis between terpene amount and meteorological(i.e., temperature, humidity, wind speed, solar radiation) and environmental factors(i.e., oxygen, carbonb dioxide) at the artificial coniferous forest of Chamaecyparis obtusa (site 1) and Cryptomeria japonica (site 2) nearby the $1^{st}$ reservoir at Mt. Moodeung, the research was executed during April to November in 2011. Forest density at site 1 was 1,692 trees/ha, being occupied with 87.2% of Chamaecyparis obtusa, higher than 925 trees/ha at site 2. Carbon dioxide at site 1 was in the range of 385~410 ppm in June, similar to at Anmyundo(395 ppm in 2010). Solar radiation has positive correlation with ambient temperature and inversely negative with relative humidity. Main species of terpene released were ${\alpha}$-pinene, camphene, ${\beta}$-pinene, cymene, ${\delta}$-limonene and camphor at two sites and terpene was more effluent at spring and summer than at fall. The large amount of terpene was emitted in the afternoon than in the morning under the influence of the wind speed and the topographical property. The terpene amount has positive correlation with relative humidity and oxygen, and negative with wind speed and soil temperature. Because correlations of ${\alpha}$-pinene and other terpene materials showed statistically significant within p=0.01. ${\alpha}$-pinene could be suggested as the basic material in explaining the amount of other terpene materials.
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문제 정의
광주의 무등산은 연간 6∼7백만명의 등산객이 건강을 위해 찾는 호남의 주요 탐방로이고, 이에 대한 테르펜 등의 건강치유인자에 대한 연구는 전혀 되어 있지 않다. 따라서 무등산 편백과 삼나무 인공림에서 테르펜의 월별, 시간별 발생특성과, 테르펜과 기상인자나 환경인자와의 상관성 및 테르펜 물질간의 상관성 분석을 통하여 치유인자 발생특성을 파악함으로 녹색 생태환경 조성을 위한 정책 수립 자료로 활용하기 위하여 본 연구를 수행하였다.
제안 방법
측정한 기상 및 환경항목으로는 대기 중의 온․습도, 지중온도, 풍속, 일사량, 상대습도, 산소와 이산화탄소 등이며, 이들 항목과 테르펜량과의 상관성을 조사하였다. 기상 및 환경항목은 5분 데이터를 2시간 동안 평균하였고, 테르펜량은 2시간 동안 흡착관에 포집하여 상관성 분석을 실시하였다.
대상지에서 3개의 방형구(20 m×20 m)를 설치하고 식생조사를 실시하였으며, 자연상태에서 수목으로부터 방출되어 공기 중으로 확산되는 테르펜 성분과 기상 및 대기인자와의 상관성 분석을 위하여 온도, 습도, 지중온도, 일사량, 풍속, 산소, 이산화탄소 등을 연속적으로 측정하였는데 태양광 발전설비를 이용하였다.
무등산 인공식생지역인 편백림과 삼나무림 지역 등에서 채취한 공기 중의 테르펜류 분석을 위해 ATDGC/MSD를 사용하였고, 테르펜의 가스크로마토그래피 스펙트럼은 Fig. 4와 같고, α-pinene(C10H16), camphene, β-pinene, cymene, δ-limonene과 같은 분자량이 작고 비점이 낮은 순으로 먼저 peak가 나타나고 camphor(C10H16O), coumarine(C9H6O2), asarone(C12H16O3)과 같은 카르보닐기가 있는 경우는 비점이 높아져서 retention time이 늦어짐을 알 수 있다.
무등산 제1수원지 주변 편백림 지역에 대한 테르펜 물질의 시간별 검출 농도를 6～10월까지 조사하였다. 오전 10시부터 익일 10시까지 2시간 간격으로 12L씩 포집하여 조사 비교한 결과 오전보다는 오후에 테르펜의 측정농도가 높았는데, 식물의 대사작용이 활발한 오전에 테르펜 발생량이 많다는 일반적인 현상과 다소 차이가 있다(김 등 2004; 지 등, 2002).
무등산 제1수원지 주변 편백림 지역에 대한 테르펜 물질의 월별 검출 농도를 조사기간 중 오전 10시부터 오후 8시까지 2시간 간격으로 측정하였고, 테르펜 물질별로 월별 검출 농도를 비교하였다(Fig. 10).
무등산 제1수원지 주변 편백림과 삼나무림에 대한 식생조사, 기상인자와 대기인자와 테르펜 물질간의 상관성분석을 4∼11월까지 실시하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
온·습도, 이산화탄소 등의 기상 및 환경인자는 5분 간격으로 측정하여 2시간 동안의 최대, 최소, 평균값을 산정하여 테르펜 생성량과의 상관성을 비교하였다.
제1수원지 편백림 주변에서 기상인자와 대기인자 간의 시간별 농도변화를 조사하였다. 인공조림지역에서 6월 8∼9일에 24시간 동안 5분 데이터로 2시간마다 측정한 이산화탄소의 평균농도는 385∼410 ppm으로 우리나라 배경농도 지점인 안면도에서 2010년 평균농도 395 ppm과 유사하였으며, 7월 18∼19일에 측정한 이산화탄소의 평균농도는 433∼467 ppm으로 다소 높아졌다.
1과 같다. 조사지점에 대하여 2011년 4월부터 11월까지 월별, 시간별 테르펜 발생량과 기상 및 환경인자의 변화에 대하여 조사하였고, 식생의 종구성과 임황에 대한 현장조사를 수행하여 테르펜 발생량에 대한 영향을 비교분석하였다. 조사지점인 편백림과 삼나무림 인공식생지역의 고도는 각각 163 m, 155 m이고, 대기압은 984～1013 hPa 범위로 유사하였다.
측정한 기상 및 환경항목으로는 대기 중의 온․습도, 지중온도, 풍속, 일사량, 상대습도, 산소와 이산화탄소 등이며, 이들 항목과 테르펜량과의 상관성을 조사하였다. 기상 및 환경항목은 5분 데이터를 2시간 동안 평균하였고, 테르펜량은 2시간 동안 흡착관에 포집하여 상관성 분석을 실시하였다.
테르펜 성분의 포집을 위해서는 대상지 중앙의 지상 1.5m 높이에 Tenax TA(150 mg)와 Carbopack B(130 mg)가 충진된 Stainless steel tube(Φ 5 mm, L 90 mm)가 장착된 자동시료채취기를 사용하였고, 100 ㎖/min의 유속으로 시간별 조사는 오전 10시부터 익일 오전 10시까지 2시간 간격으로 24시간 동안, 월별조사는 오전 10시부터 오후 8시까지 각 시료당 12 L씩 연속적으로 테르펜을 흡착하고 흡착관의 양쪽을 밀봉한 후 저온 저장하여 최대한 빨리 열탈착장비와 GC/MS를 이용하여 분석하였다(지 등, 2002).
대상 데이터
본 연구에서 사용된 측정 장비와 분석 조건은 Table 1과 같으며, 분석된 테르펜 종류는 α-pinene, camphene, myrcene, sabinene, β-pinene, cymene, phellandrene, α-terpinene, δ-limonene, eucalyptol, linalool, terpinolen, camphor, borneol, citral 등이다.
무등산은 소백산맥의 줄기를 따라 호남정맥에 속한다고 하며, 행정구역상 광주광역시 동구와 북구, 전라남도 담양군과 화순군에 위치하고 있다(박 등, 1999). 조사지점은 무등산 제1수원지 주변 편백(Site 1)과 삼나무(site 2)의 인공림이고 Fig. 1과 같다. 조사지점에 대하여 2011년 4월부터 11월까지 월별, 시간별 테르펜 발생량과 기상 및 환경인자의 변화에 대하여 조사하였고, 식생의 종구성과 임황에 대한 현장조사를 수행하여 테르펜 발생량에 대한 영향을 비교분석하였다.
데이터처리
테르펜 물질에 대한 기상인자의 영향을 파악하기 위해 회귀분석 프로그램에 의하여 상관성분석을 실시하였다. 테르펜 발생량에 양의 상관성이 있는 기상인자로는 상대습도, 산소 등이고, 음의 상관성이 있는 인자로는 풍속과 지중온도인 것으로 조사되었다.
본 연구에서 사용된 측정 장비와 분석 조건은 Table 1과 같으며, 분석된 테르펜 종류는 α-pinene, camphene, myrcene, sabinene, β-pinene, cymene, phellandrene, α-terpinene, δ-limonene, eucalyptol, linalool, terpinolen, camphor, borneol, citral 등이다. 테르펜과 기상 및 대기인자와의 상관성 분석은 MS-Excel 2007과 SPSS 18.0을 이용하여 실시하였다.
성능/효과
00 ㎥/ha로 편백숲의 밀도가 높은 만큼 축적 또한 높은 것으로 나타났다. 그러나 입목의 평균수고는 편백숲이 19 m, 삼나무숲이 24 m였으며, 평균흉고직경 또한 편백숲이 24 cm, 삼나무숲이 27 cm로 삼나무숲의 단순 생장량이 더 높은 것으로 나타났다. 이는 편백과 삼나무의 생장속도가 서로 다른데 원인이 있으며, 두 숲 모두 수고에 비해 입목의 밀도가 과밀한 편이다.
밤과 낮의 온도편차는 대기온도가 지중온도보다 컸고, 대기 온도는 오후 2시 가장 높았으며 지중온도는 밤 8시에 가장 높아 지점간 온도편차는 6시간 정도이었다. 대기 온도와 일사량은 시간에 따른 변화 경향이 유사하였으며, 일사량과 상대습도는 음의 상관성을 보여주었는데 결정계수는 0.608이었다.
13). 따라서 동일한 식생이나 지형 등의 조건에서, 테르펜 물질의 생성과 측정값에 영향을 주는 인자로서 상대습도와 산소 농도가 높으면 테르펜량은 증가하게 되고, 풍속이 낮은 경우 테르펜량이 높아짐을 알 수 있었다. 그러나 강우로 인해 상대습도가 더욱 높아지는 경우는 테르펜의 발생량이 감소하게 되는데, 이는 일사량이나 기온의 감소 등으로 식물의 광합성 작용이 저해되기 때문이다.
여름철에 하루 중 시간대별 테르펜 종류에 따라 생성량의 차이가 있는데, α-pinene과 β-pinene, camphene은 오전부터 발생량이 점차 증가하였다가 한 밤중에 최대 농도를 보이다가 새벽녘에 점차 낮아지는 경향을 보였다.
5%)이 부입목(副立木)으로 각각 조림되어 있었다. 입목밀도는 편백숲이 1,692 본/ha, 삼나무숲이 925 본/ha로 편백숲의 밀도가 훨씬 높았으며, 축적은 편백숲이 720.67 ㎥/ha, 삼나무숲이 561.00 ㎥/ha로 편백숲의 밀도가 높은 만큼 축적도 높았다.
제 1수원지의 입목밀도는 편백숲이 1,692 본/ha, 삼나무숲이 925 본/ha로 편백숲의 밀도가 훨씬 높았으며, 따라서 편백숲은 하층식생이 거의 발달하지 못한 반면 삼나무숲은 상대적으로 하층식생이 풍부하였다. 축적은 편백숲이 720.
조사지역에서 방출된 주요 테르펜 물질은 α-pinene, camphene, β-pinene, cymene, δ-limonene, camphor 등이었고 소나무나 잣나무 등에서 방출되는 테르펜 물질과 유사하였으며, 삼나무림보다 편백림에서 많은 양의 테르펜이 검출되었다.
조사지역의 식생을 조사한 결과, 제1수원지 주변 편백림지역에서의 종구성은 인공조림한 편백(87.2%)과 삼나무(10.3%)가 입목의 대부분을 차지하고, 잣나무, 일본잎갈나무가 개체단위로 재식되어 혼생하며, 자연 발생한 소나무(1.0%)가 수관층에서 산뽕나무(0.5%)가 중층에서 각각 생육하고 있었다(Fig. 2).
조사지역의 이산화탄소 농도는 6월에 평균 385∼410 ppm으로 우리나라 배경농도 지점인 안면도의 평균농도 395 ppm(2010년)과 유사하였고, 7월에는 433∼467 ppm으로 다소 높아졌는데, 유동인구 증가로 인해 이산화탄소가 주간에 높아졌다가 새벽에 낮아졌고 산소는 주간에 낮아졌다가 야간에 높아졌다.
조사지점이 주간에 하루에도 수십∼수백 명의 유동 및 체류인구가 있어서 이산화탄소 농도가 주간에 높아졌다가 새벽에 낮아졌고, 산소 농도는 주간에 낮아졌다가 야간에 높아지는 현상을 보여주었다(Fig. 7).
주요 수종인 편백과 삼나무의 평균목에서 생장추를 사용하여 코어를 채취하고 연륜폭을 측정하여 생장량을 분석한 결과, 두 수종 모두 생육 초기에 자신을 둘러싸고 있는 주변 개체들과의 경쟁에서 이겨내기 위해 왕성한 생장을 보이다가 대략 20년을 전후하여 경쟁이 극심해지면서 생장이 둔화된 모습을 나타내고 있다. 이후 자연적인 밀도조절의 단계에서 벗어나면서부터 다시 급격하게 생장량이 증가하였다가 현재 편백림은 정체와 생장을 반복하고 있으며, 삼나무림은 임관이 폐쇄되어 생장이 둔화되는 양상을 나타내고 있다.
제 1수원지의 입목밀도는 편백숲이 1,692 본/ha, 삼나무숲이 925 본/ha로 편백숲의 밀도가 훨씬 높았으며, 따라서 편백숲은 하층식생이 거의 발달하지 못한 반면 삼나무숲은 상대적으로 하층식생이 풍부하였다. 축적은 편백숲이 720.67 ㎥/ha, 삼나무숲이 561.00 ㎥/ha로 편백숲의 밀도가 높은 만큼 축적 또한 높은 것으로 나타났다. 그러나 입목의 평균수고는 편백숲이 19 m, 삼나무숲이 24 m였으며, 평균흉고직경 또한 편백숲이 24 cm, 삼나무숲이 27 cm로 삼나무숲의 단순 생장량이 더 높은 것으로 나타났다.
테르펜 발생량에 상대습도와 산소는 양의 상관성을, 풍속과 지중온도는 음의 상관성을 보여주었고, 일사량은 양의 상관성을 가지나 p=0.05 범위에서 유의하였다. 대기온도는 테르펜 발생량에 음의 상관성을 보였는데 이는 야간에 기온이 낮아져도 풍속과 지형의 영향으로 테르펜량이 증가함으로서 지속적인 연구가 필요하다고 본다.
테르펜 물질에 대한 기상인자의 영향을 파악하기 위해 회귀분석 프로그램에 의하여 상관성분석을 실시하였다. 테르펜 발생량에 양의 상관성이 있는 기상인자로는 상대습도, 산소 등이고, 음의 상관성이 있는 인자로는 풍속과 지중온도인 것으로 조사되었다. 일사량은 양의 상관성을 가지는데 검정통계량 F값에 대한 p값이 유의수준 α=0.
05 범위에서 유의하였다. 대기온도는 테르펜 발생량에 음의 상관성을 보였는데 이는 야간에 기온이 낮아져도 풍속과 지형의 영향으로 테르펜량이 증가함으로서 지속적인 연구가 필요하다고 본다. 테르펜류 각 물질간의 상관성 분석결과, camphene과 α-pinene, β-pinene과 α-pinene, δ-limonene과 cymene, camphene과 β-pinene, camphor와 cymene은 p=0.
01 범위에서 유의하였다. 따라서 α-pinene 물질을 다른 종류의 테르펜물질 발생을 설명하는데 기준물질로 제시할 수 있을 것으로 판단된다.
또한 α-pinene은 δ-limonene만 제외하고 α=0.05범위 내에서 검출된 다른 테르펜 물질과 유의하여 α-pinene이 다른 종류의 테르펜 발생량을 설명하는데 기준물질로 제시할 수 있을 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
크나이프 요법은 어디에서 시행되기 시작했는가?
자연을 이용한 프로그램화된 크나이프 요법과 같은 치료는 이미 19세기 말부터 독일이나 일본 등지에서 시행되고 있고, 의료보험까지 적용되는 치료요법으로 자리 잡고 있다(우에하라, 2007). 산림지역에서 수목이 자기보호를 위해 배출하는 휘발성 유기화합물 중에서 질병의 치유효과가 있는 테르펜은 대표적인 피톤치드 물질로 알려져 있다(김 등, 2004).
본 연구지점인 무등산 제1수원지 주변 편백(Site 1)과 삼나무(site 2)의 인공림의 고도는 각각 얼마인가?
조사지점에 대하여 2011년 4월부터 11월까지 월별, 시간별 테르펜 발생량과 기상 및 환경인자의 변화에 대하여 조사하였고, 식생의 종구성과 임황에 대한 현장조사를 수행하여 테르펜 발생량에 대한 영향을 비교분석하였다. 조사지점인 편백림과 삼나무림 인공식생지역의 고도는 각각 163 m, 155 m이고, 대기압은 984～1013 hPa 범위로 유사하였다.
산림지역에서 생성되는 대표적인 피톤치드 물질은 무엇인가?
자연을 이용한 프로그램화된 크나이프 요법과 같은 치료는 이미 19세기 말부터 독일이나 일본 등지에서 시행되고 있고, 의료보험까지 적용되는 치료요법으로 자리 잡고 있다(우에하라, 2007). 산림지역에서 수목이 자기보호를 위해 배출하는 휘발성 유기화합물 중에서 질병의 치유효과가 있는 테르펜은 대표적인 피톤치드 물질로 알려져 있다(김 등, 2004). 테르펜은 주로 침엽수에서 많이 배출되는 것으로 알려져 있는데, 수종별 차이 이외에도 온도, 습도, 빛 등의 여러 환경인자의 영향을 받는 것으로 알려져 있다(Harrison 등, 2001; Staudt 등, 1997).
Harrison, D., Hunter, M. C., Lewis, A. C., Seakins, P. W., Nunes, T. W., Pio, C. A., 2001, Isoprene and monoterpene emission from the coniferous species Abies Borisii -regis-implications for regional air chemistry in Greece, Atmosperic Environment, 35, 4687-4698.
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