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[국내논문] 생물유래 살조물질 Naphthoquinone 유도체의 규조 Stephanodiscus 제어 효과 및 생태계 변화 모니터링: A case study
A Case Study of Biologically Derived Algicidal Substances (Naphthoquinone Derivative) for Mitigate of Stephanodiscus and It's Ecological Changing Monitoring 원문보기

Ecology and resilient infrastructure, v.7 no.1, 2020년, pp.72 - 81  

주재형 (한양대학교 생명과학과) ,  박범수 (한양대학교 생명과학과) ,  김세희 (한양대학교 생명과학과) ,  한명수 (한양대학교 생명과학과)

초록
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저온수기 규조 Stephanodiscus sp.에 의한 녹조 현상은 빈번하게 일어나며, 이로 인한 수자원의 질적 변화와 정수과정에 많은 경제적 손실을 주고 있다. 선행연구를 통해 Stephanodiscus sp. 종의 친환경적 제어를 위해 개발된 생물유래 물질인 naphthoquinone (NQ) 유도체의 현장조건에서 살조효과 입증을 위해 서낙동강 수변에 5 ton 규모 mesocosm을 설치하여 현장조건에서의 살조효과와 비생물학적, 생물학적 요인을 모니터링 하였다. NQ 4-6 물질을 처리한 결과, 대상 조류인 Stephanodiscus sp.의 세포밀도가 실험 초기 5 × 103 cells mL1에서 급격하게 감소하여 실험 종료시인 10일차에는 0.2 × 103 cells mL1으로 세포 대부분이 사멸되어, 81%의 높은 살조효과가 관찰되었다. 또한, NQ 4-6 물질 접종 후 식물플랑크톤을 제외한 물리·화학적요인(수온, 용존 산소, pH, 전기전도도, 영양염)과 생물요인 (박테리아, HNFs, 섬모충, 동물플랑크톤)에 영향을 미치지 않았으며, 대조구와 처리구에서 유사한 경향이 관찰되었다. 즉, NQ 4-6 물질의 현장 적용은 규조 Stephanodiscus sp. 종의 선택적 제어뿐만 아니라, 수생 생물의 서식처와 먹이 공급을 원활하게 함으로써 건강한 수 생태계를 형성하는데 큰 역할을 할 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Blooms of the small centric diatom Stephanodiscus is quite occasional in winter season in temperate freshwater ecosystems. Often, it leads to degradation of water quality and affects quality of supplied drinking water. In previous studies, naphthoquinone (NQ) compounds have been shown to be effectiv...

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서, 본 연구에서는 규조 Stephanodiscus sp. 제어를 위해 개발된 물질의 현장 적용 가능성을 평가하기 위해 mesocosm 실험을 통해 확인하고자 하였다. Mesocosm 실험은 실제 현장에서 자연 생태계 시스템의 기능과 구조를 단순화 시킨 생태계 실험의 방법으로 수 생태계 연구에 유용한 방법으로 사용되고 있다.
  • hantzschii에 대하여 조류 제어 효과가 입증된 NQ 물질이 실험 규모가 커짐에 따른 제어 효과 감소 문제와 수생태계 미치는 영향을 평가하고자 실제 현장에 존재하는 Stephanodiscussp. 종에 대하여 mesocosm 실험을 수행하여 NQ 물질의 실용가능성을 확인하고자 하였다.
  • 개발된 살조물질의 현장 적용에 앞서, 현장에 존재하는 대상 조류의 제어 효과 확인과 다양한 요인의 모니터링을 통한 현장 적용 가능성을 평가하는 것이 반드시 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 최종 선정된 물질을 현장에 설치한 mesocosm 실험을 통해 현장에서의 효과 및 생태계 변화를 확인하고자 하였다. 더구나, natural sediment가 존재하는 조건으로 수행한 mesocosm 실험은 단순히 현장의 대상 조류 제어 효과 확인뿐만 아니라, 실제 현장에서 사용 시 sediment 내 다양한 요인들에 의해 변화될 수 있는 제어 효과를 확인 할 수 있는 실험이다.
  • 더구나, natural sediment가 존재하는 조건으로 수행한 mesocosm 실험은 단순히 현장의 대상 조류 제어 효과 확인뿐만 아니라, 실제 현장에서 사용 시 sediment 내 다양한 요인들에 의해 변화될 수 있는 제어 효과를 확인 할 수 있는 실험이다. 즉, 물질이 상용화되었을 때의 문제점을 확인할 수 있는 조건으로 실험실 내의 소규모 실험이 아닌 큰 규모 실험에서의 살조효과 분석 및 신규 물질의 생태계 적용 시 발생 가능한 문제점의 확인을 위한 목적으로 수행되었다.
  • 그러나, 최종 선정된 NQ 4-6 물질의 현장에서 살조효과와 먹이사슬을 고려한 수생태계 내 미치는 전반적인 영향 평가가 이루어지지 않아 실제 Stephanodiscus sp.가 우점한 서낙동강에 수계 내 물을 가두는 형태의 실험구를 설치하여 살조효과 및 비・생물학적 요인에 대하여 연구하고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
저온수기 규조 Stephanodiscus sp.에 의해 발생하는 문제는? 저온수기 규조 Stephanodiscus sp.에 의한 녹조 현상은 빈번하게 일어나며, 이로 인한 수자원의 질적 변화와 정수과정에 많은 경제적 손실을 주고 있다. 선행연구를 통해 Stephanodiscus sp.
유기물 오염의 우리나라 상황은? 우리나라를 포함한 다양한 많은 국가의 강, 인공호, 댐 및 저수지 등은 이미 대부분 부영양화 되어 유기물 오염이 심각한 상황이다. 유해 조류 대발생 (Harmful algal blooms)은 수계 내 조류 독소 농도 증가와 이・취미 발생으로 수자원으로서의 가치 하락과 수중생태계를 교란시킨다 (Bourne et al.
Stephanodiscus sp. 종의 발생에 의한 경제적 피해를 막고자 한 물질의 특징은? 종에 대하여 >80%의 높은 살조효과를 나타냈다. NQ 유도체 물질은 실험실 내 뿐만 아니라, 제어 효과를 변화 시킬 수 있는 다양한 요인이 존재하는 현장에서도 높은 제어 효과를 낼 수 있는 물질로서 실제 현장에서 적용할 수 있는 물질로 개발이 완료되었다고 사료된다. 더구나, NQ 유도체 물질은 분말 또는 액상 형태의 물질로서 현장 적용 시 수계의 규모 및 수심 등의 환경적 특징에 따른 적용 어려움 등의 문제점을 극복한 물질로 사용이 가능할 것으로 판단된다. 따라서, 본 연구를 통해 개발된 NQ 유도체 물질은 다양한 조건의 현장에서 Stephanodiscus sp.
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