[논문]질산염 및 식물플랑크톤의 안정동위원소비를 이용한 팔당호 수계내의 질소원 기원 연구

김민섭; 이은정; 윤숙희; 임보라; 박재선; 박현우; 정현미; 최종우

doi:10.11614/ksl.2017.50.4.452

질산염 및 식물플랑크톤의 안정동위원소비를 이용한 팔당호 수계내의 질소원 기원 연구
Determination of the Origin in both Dissolved Inorganic Nitrogen and Phytoplankton at the Lake Paldang using Stable Isotope Ratios (δ13C, δ15N, δ15N-NO3 and δ15N-NH4) 원문보기

생태와 환경 = Korean journal of ecology and environment, v.50 no.4, 2017년, pp.452 - 458

김민섭 (국립환경과학원 환경측정분석센터) , 이은정 (국립환경과학원 한강물환경연구소) , 윤숙희 (국립환경과학원 환경측정분석센터) , 임보라 (국립환경과학원 환경측정분석센터) , 박재선 (국립환경과학원 환경측정분석센터) , 박현우 (국립환경과학원 환경측정분석센터) , 정현미 (국립환경과학원 환경기반연구부) , 최종우 (국립환경과학원 환경측정분석센터)

초록
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본 연구는 암모니아성 질소 및 질산성 질소의 안정동위원소 분석방법을 적용하여, 호소 내 식물플랑크톤 성장에 영향을 미치는 외부 오염원의 기원을 추정함으로써, 효율적인 수질 관리 및 수생태계 기능해석 지원기능을 제공하기 위하여 연구하였다. 남한강, 북한강, 팔당호 지역에 비해서 경안천 지역의 유기물 기원이 뚜렷하게 차이를 보이며, 외부기원 유기물이 높은 영향을 미치는 것으로 여겨진다. 또한 식물플랑크톤(규조류, 남조류)이 자생기원 보다는 외부기원 질소원을 활용하고 있음을 확인하였다. 한강 유역에서 암모니아성 질소 및 질산성 질소의 안정동위원소비를 이용한 유기물 기원 연구는 적용가능 할 것으로 여겨지며, 식물플랑크톤의 탄소 및 질소 동위원소비를 활용하여 그 거동을 추정할 수 있었다. 추후 유역 오염원의 대표 값(end member)의 지속적인 조사를 통하여 자료구축이 이루어져야 할 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

The nitrogen isotope value in both ammonium and nitrate ion were determined at 9 stations during both June and August 2016, in order to understand the origin of DIN at the Han river. ${\delta}^{15}N-NO_3$ and ${\delta}^{15}N-NH_4$ values in 8 stations (CP, SB, MHC, P4, SJ, SBC, P2, SC) were no significant variation. However ${\delta}^{15}N-NO_3$ and ${\delta}^{15}N-NH_4$ values in KK (Kyeongan stream) showed significant different in comparison with 8 stations, with an apparent increase of nitrogen isotope values. These results indicate that antropogenic nitrogen source influence on KK station. Also the ${\delta}^{13}C$ and ${\delta}^{15}N$ isotope ratio of phytoplankton (Diatom and Cyanobacteria) in KK (Kyeongan stream) showed heavier values, compared to other study stations. These results indicate that nitrogen isotope value in phytoplankton effects by different nitrogen source in study sites. These results suggest that the analysis of stable isotope ratios is a simple but useful tool for the identification of dissolved inorganic nitrogen origin in aquatic environments.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구의 목적은 팔당호에 유입되는 남한강, 북한강 및 경안천 지류를 대상으로 입자성 물질의 탄소 및 질소 안정동위원소비, 암모니아성 질소 및 질산성 질소 이온의 질소 안정동위원소비, 더 나아가 식물플랑크톤의 탄소, 질소 안정동위원소비 측정을 통해 질소 유입원의 시공간적 변화 및 수생태계에 미치는 영향을 알아보고자 한다.

제안 방법

수질시료는 2016년 6월 및 8월 표층수를 채수하였으며, 수체 내 존재하는 부유물 및 기타 생물들을 제거하기 위하여 식물플랑크톤 네트로 여과하여 여과수 2 L를 채수하였다. 입자태 시료(POC, PN)는 수질 시료와 같은 위치에서 채집하였으며, 450℃에서 24시간 동안 태워서 유기물을 제거해 준 GF/F 여과지(47 mm, 0.
식물플랑크톤 시료는 네트(망목 20 μm)를 이용하여 수직 혹은 수평 예망하여 채집하였다. 식물플랑크톤 동정은 Sedgwick-Rafter counting chamber를 사용하여 위상차 현미경(×100~×1,000, Nikon eclpse, Japan)을 사용하였으며, 규조류와 남조류로 나누어 분리하여 450℃에서 24시간 동안 태워 유기물을 제거해 준 GF/F 여과지 (47 mm, 0.

대상 데이터

, 2003). 본 연구지역은 한강수계 중 팔당호와 그 상류 수계인 남한강, 북한강, 경안천 지역이다(Fig. 1).

데이터처리

, 2016). 시료내 유기물의 δ¹³C, δ¹⁵N 비는 원소분석기와 연계된 continuous flow 방식의 안정동위원소 분석기 (EA-IRMS : Elemental Analyzer - Isotope Ratio Mass Spectrometry, vario Micro cube-Isoprime 100 - Elementar-GV Instrument, U.K)를 이용하여 분석하였다. 안정동위원소비는 ‰로 표현되며 δ 계산식은 아래와 같다.

이론/모형

수질에서 영얌염의 일종으로 존재하는 질산성질소 및 암모니아성 질소의 안정동위원소비 분석을 위해서 Kjedahl 증류법(Kim et al., 2015)을 이용하였다. 수질시료 200 mL에 산화마그네슘(MgO)을 첨가하여 증류한 후 0.

성능/효과

경안천은 주거생활환경 뿐만 아니라 농경과 축산을 주종으로 하는 농가들이 밀집되어 있으며, 생활하수 및 오수를 처리하는 수환경 사업소들이 위치하고 있다. 본 연구시기에 경안천 지역이 상대적으로 무거운 질소 안정동위원소비를 보이고 있으며, 이러한 결과는 식물플랑크톤이나 주변 육지식물이 사용하는 무기질소원이 이들에서 기인함을 간접적으로 나타내고 있지만 이를 확인하기 위해서는 직접적으로 영향을 주는 질소원(하수처리장 방류수, 농경지 토양, 유역 주민거주지 하수, 축산농가의 페수 등)의 추가적인 분석이 이루어져야 할 것으로 판단된다. 본 연구 결과를 통해 암모니아성 질소 및 질산성 질소의 질소 안정동위원소 비는 유입원을 추정하는 데 유용한 방법으로 사용될 수 있음을 확인하였다.
본 연구시기에 경안천 지역이 상대적으로 무거운 질소 안정동위원소비를 보이고 있으며, 이러한 결과는 식물플랑크톤이나 주변 육지식물이 사용하는 무기질소원이 이들에서 기인함을 간접적으로 나타내고 있지만 이를 확인하기 위해서는 직접적으로 영향을 주는 질소원(하수처리장 방류수, 농경지 토양, 유역 주민거주지 하수, 축산농가의 페수 등)의 추가적인 분석이 이루어져야 할 것으로 판단된다. 본 연구 결과를 통해 암모니아성 질소 및 질산성 질소의 질소 안정동위원소 비는 유입원을 추정하는 데 유용한 방법으로 사용될 수 있음을 확인하였다.
9의 범위를 보이고 있으며, 5, 9, 10월경에는 입자성 유기물내에 자생기원이 대부분 기여를 하지만, 7월과 8월경에는 외부기원 유기물의 기여도가 높은 것으로 보고하였다(POC : Chl-a=<100 자생기원 >100 (외부기원)). 이러한 결과는 본 연구에서 연구기간(6월, 8월) 동안 경안천의 암모니아성 질소 및 질산성 질소의 질소 안정동위원소비가 팔당댐 앞, 묵현천, 삼봉천, 문호천 등 다른 지류보다 확연하게 무거운 경향을 보이고 있어 앞선 연구 결과와 비슷한 경향을 보이고 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	조류 대발생을 방지하기 위하여 필요한 것은?	, 2007). 그러므로 조류 대발생을 방지하기 위하여 외부기원 질소원(농약 및 비료, 축산폐수, 공장폐수, 생활하수 등)의 지속적인 조사와 관리가 매우 필요하다.
	조류란?	조류 (algae, 藻類)란 양치식물이나 관속식물을 제외한 광합성을 하고 산소를 생성하는 단세포 진핵생물인 원생생물 (protist)과 남조류 (blue-green algae)라고 부르는 원핵생물인 남세균 (cyanobacteria)을 통칭한다 (Suikkanea et al., 2010).
	조류 대발생이 일으키는 사회적 문제는?	녹조현상 같은 조류 대발생은 주로 생활하수를 포함한 점오염원과 농지 및 산림으로부터 유출되는 불특정 비점오염원의 유입에 따라 수계 내 과도한 영양물질(질소, 인) 축적이 이루어져 나타난다(Hargrave, 1991). 또한 심미적 불쾌감, 용존산소 고갈에 따른 어류폐사(Sinonen et al., 1999), 독소 및 이취미 발생, 정수장 여과지 폐색과 같은 사회적 문제를 일으킨다(Watson et al., 2004, 2007; Van Apeldoorn et al.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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