2012년과 2014년 봄철 동해 남서부 해역 유색용존유기물의 분포 및 특성 비교

박현실,박미옥 해양환경안전학회 2018 해양환경안전학회지 Vol.24 No.5

해양환경에서 유색용존유기물은 자외선과 가시광선을 흡수하는 주요한 역할을 하며, 표층에서 광분해 과정을 통해 이산화 탄소로 산화됨으로써 해양환경의 생지화학적 탄소순환에도 중요한 역할을 한다. 최근 봄철 유색용존유기물을 포함한 해수의 혼합층에 서 순수한 해수에 비해 약 40% 이상 열에너지를 흡수한다는 점도 알려지면서, 유색용존유기물이 기여하는 해수 수온상승에 대한 역할 의 중요성이 알려졌다. 본 연구는 봄철 동해 남동부해역의 해수표층에서 빛에너지 흡수의 원인이 되는 유색용존유기물에 의한 흡광도와 흡광 특성을 측정하였다. 봄철 동해 남서부해역에서 2012년과 2014년에 측정된 유색용존유기물의 분포를 비교하고 공급원을 파악하고자 S값을 이용하였다. 그 결과, 두 해의 표층수 중 유색용존유기물의 흡광계수는 평균값이 0.237 m-1(0.009~0.988 m-1)이고, S값은 16 μm-1 로서 연안수의 특성을 보였다. Chl a와 유색용존유기물 사이에 약한 양의 상관관계를 보였으며(r2=0.34), 특히 외양에 비해 연안 쪽 정점 들이 더 강한 상관관계를 보였다. 봄철 혼합층에서 2014년 유색용존유기물의 농도는 0.299 m-1로서 2012년의 0.180 m-1에 비해 약 40% 높게 측정되었다. 두 해의 유색용존유기물이 흡광계수의 차이는 연 변화 이외에도 측정시기의 차이에서 2012년 봄철 진행된 성층화와 일조량 증가에 의한 광분해의 결과로 보인다. 이는 간접적으로 표층 해수 표면을 통한 광산화과정에 의한 대기로의 이산화탄소 유입 가능성을 시사한다. Chromophoric Dissolved Organic Matter (CDOM) plays a dominant role in absorbing UV-VIS light and is also important in the biogeochemical carbon cycle due to the production of carbon dioxide from photo-oxidation at the sea surface in marine environments. Since absorption by CDOM was recently found to be responsible for increasing the energy absorbed in the mixed layer by 40 % over pure seawater, the importance of CDOM absorption in seawater for increasing sea surface temperature has come to be well recognized. We measured aCDOM and the absorption characteristics of CDOM during spring 2012 and 2014 in the southwestern East Sea. Distribution of CDOM in spring 2012 and 2014 was compared and S value was used to find the source of CDOM in the study area. As a result, the average aCDOM was 0.237 m-1 (0.009~0.988 m-1) and the average S value was 16 μm-1,which shows coastal properties. Also a positive correlation between Chl a and CDOM was observed (r2=0.34), with an especially strong correlation near coastal stations. aCDOM in 2014 was about 40 % higher than aCDOM in 2012 during spring in the study area. This difference in aCDOM concentration resulted not only from annual variation but also from stratification and photobleaching in late spring 2012. This observation implies the possibility of flux of carbon dioxide into the atmosphere as a result of photo-oxidation in the East Sea.

남극해 유색 용존 유기물질의 장기 변동성 모니터링을 위한 세종 기지의 활용 가능성 평가

전미해,박미옥,강성호,전미사 해양환경안전학회 2019 海洋環境安全學會誌 Vol.25 No.7

As the positive feedback between the absorption of chromophoric dissolved organic matter (CDOM) and acceleration of ice melt can impact the aquatic biota and dynamic heat budget, long-term monitoring of the CDOM variation in the polar ocean is necessary. However, the monitoring of CDOM is not easy because of harsh weather and difficult access, especially in the Antarctic Ocean. Therefore, the purpose of this study was to find a suitable long-term monitoring site for CDOM variation; we selected Maxwell Bay and Marian Cove at Sejong Base and horizontal and vertical distributions of CDOM were measured. After a 72 hr time-series measurement test of the CDOM variation at Sejong Dock and Sejong Cape in Maxwell Bay, Sejong Dock was selected, as it does not haveland discharge effects. The seasonal variation of CDOM was evident and the average CDOM concentration of Maxwell Bay was comparable with the adjacent sea. The CDOM at Sejong Dock from February to November 2010 was the highest in the fall and winter and the lowest during spring and summer. Thus, based on our one-year CDOM data, we suggest that Sejong Dock in Maxwell Bay is suitable for long-term monitoring of CDOM as an indicator of photochemical and biological environmental change and an important factor in determining the heating budget in the Antarctic Ocean. 유색 용존 유기물의 빛 흡수와 해빙의 가속화는 수생생태계와 열수지 역동성 간의 양적 피드백에 영향을 줄 수 있으므로 극지 해양에서 유색 용존 유기물의 장기 모니터링이 필요하게 되었다. 그러나 극지 환경에서의 관측은 용이하지 않은 접근성과 거친 기상으로 장기 모니터링이 쉽지 않다. 따라서 유색 용존 유기물의 장기 모니터링 장소로서 남극 세종 기지의 가능성을 확인하기 위해, 마리안 소만과 맥스웰 만에서 유색 용존 유기물의 분포와 외부로부터의 영향을 파악하기 위한 관측을 수행하였다. 맥스웰 만 내의 세종 부두와 세종 곶의 72시간 유색 용존 유기물의 변동성을 관측하고, 외부 영향이 없었던 세종 부두에서 2010년 2월에서 11월까지 10개월간 유색 용존 유기물의 연간 변화와 계절변동을 관측하였다. 세종 부두의 유색 용존 유기물 농도는 가을과 겨울 동안 가장 높고 봄과 여름에 감소하는 뚜렷한 계절 변동성을 보였고, 남극 인근 해역에서 측정된 유색 용존 유기물 농도 자료와 비교하였다. 따라서 우리는 남극해의 열수지에 대한 중요한 요인이자 광화학적 및 생물학적 환경변화에 관한 지시자인 유색 용존 유기물을 장기 모니터링을 위해 적합한 장소로 맥스웰 만의 세종 부두를 제안한다.

우기와 건기 중 섬진강 하구역에서 염분경사에 따른 유색용존유기물의 변동성

이재환,박미옥,Lee, Jae Hwan,Park, Mi Ok 해양환경안전학회 2016 해양환경안전학회지 Vol.22 No.4

섬진강 하구역에서 염분경사에 따른 유색용존유기물(CDOM)의 농도와 특성을 시공간적으로 이해하기 위해 2012년 건기(3월과 6월)와 우기(7월)에 분포특성을 조사하고, 환경요인(수온, 염분)과 영양염, 엽록소와의 상관관계를 고찰하였다. 유색용존유기물의 평균농도는 각각 $1.0{\pm}0.3m^{-1}$(3월), $1.3{\pm}0.4m^{-1}$(6월), $1.4{\pm}0.3m^{-1}$(7월)로 측정되었다. 섬진강 상류의 높은 유색용존유기물 농도(> $1.5m^{-1}$)는 하류로 갈수록 감소(< $0.5m^{-1}$)하였고, 우기에 건기의 평균값에 비해 증가하였다. 또한 유색용존유기물의 화학적 특성과 공급원에 대한 지시자로 사용되는 평균값 $S_{300-500}$은 $0.013{\sim}0.018nm^{-1}$로, 건기에 비해 우기에 높은 값을 나타내었다. 유색용존유기물과 염분은 역상관계를 보였고($R^2$ > 0.8), 우기와 건기 모두 보존성 혼합의 양상을 보였다. 유색용존유기물은 강 하류로 갈수록 해수와 혼합되는 과정에 의해 희석되고, 그 특성 또한 뚜렷한 변화를 보이는 것을 확인하였다. 환경 조건 중 유색용존유기물의 변동에 영향을 주는 주요한 요인은 염분 (혼합)과 온도로 확인되었으며, 전자는 낮은 유색용존유기물 농도의 해수와의 혼합에 의한 희석으로 주로 공간적인 변동을 조절하는 것으로 보였고, 온도의 증가는 유색용존유기물의 생산에 영향을 주는 미생물학적 활동과 광분해에 통한 작용으로 유추된다. The distribution patterns of Chromophoric Dissolved Organic Matter (CDOM) and the chemical characteristics of CDOM in the Seomjin river estuary were investigated in March, June and July 2012 in order to determine the spatial and temporal variability of CDOM along the salinity gradient considering the effects of mixing, nutrients and Chl a. The average CDOM values were $1.0{\pm}0.3m^{-1}$, $1.3{\pm}0.4m^{-1}$, and $1.4{\pm}0.3m^{-1}$ in March, June and July, respectively. A high concentration of CDOM (greater than $1.5m^{-1}$) was found at the head of the river which decreased towards the river mouth to as low as less than $0.5m^{-1}$. The average concentrations of CDOM increased from the dry season (March and June) to the wet season (July), and the average slope values ($S_{300-500}$), which were used as indicators of CDOM characteristics and sources, were in the range of $0.013-0.018m^{-1}$. The CDOM and $S_{300-50}$ values showed that not only the concentration of CDOM but also the chemical properties of DOM clearly changed between upstream and downstream in the Seomjin river. CDOM and FDOM showed a negative correlation with salinity ($R^2$ > 0.8), and CDOM was positively correlated with FDOM. Furthermore, the mixing pattern of CDOM was confirmed as conservative for all seasons. The main environmental factors influencing the concentration of CDOM was confirmed as conservative for all seasons. The main environmental factors influencing the concentration of CDOM were salinity (mixing) and water temperature, which meant the dilution of low CDOM seawater, was the controlling factor for the spatial distribution of CDOM. Increases in water temperature seemed to induce the production of CDOM during summer (June and July) through the biological degradation of DOM either by microbial activity or photo-degradation.

The Variability of CDOM Along the Salinity Gradients of the Seomjin River Estuary During Dry and Wet Seasons

Jae Hwan Lee,Mi Ok Park 해양환경안전학회 2016 해양환경안전학회지 Vol.22 No.4

섬진강 하구역에서 염분경사에 따른 유색용존유기물(CDOM)의 농도와 특성을 시공간적으로 이해하기 위해 2012년 건기(3월과 6월)와 우기(7월)에 분포특성을 조사하고, 환경요인(수온, 염분)과 영양염, 엽록소와의 상관관계를 고찰하였다. 유색용존유기물의 평균농도는 각각 1.0 ± 0.3 m-1(3월), 1.3 ± 0.4 m-1(6월), 1.4 ± 0.3 m-1(7월)로 측정되었다. 섬진강 상류의 높은 유색용존유기물 농도(> 1.5 m-1)는 하류로 갈수록 감소(< 0.5 m-1)하였고, 우기에 건기의 평균값에 비해 증가하였다. 또한 유색용존유기물의 화학적 특성과 공급원에 대한 지시자로 사용되는 평균값 S300-500은 0.013 ~ 0.018 nm-1로, 건기에 비해 우기에 높은 값을 나타내었다. 유색용존유기물과 염분은 역상관계를 보였고(R2 >0.8), 우기와 건기 모두 보존성 혼합의 양상을 보였다. 유색용존유기물은 강 하류로 갈수록 해수와 혼합되는 과정에 의해 희석되고, 그 특성 또한 뚜렷한 변화를 보이는 것을 확인하였다. 환경 조건 중 유색용존유기물의 변동에 영향을 주는 주요한 요인은 염분 (혼합)과 온도로 확인되었으며, 전자는 낮은 유색용존유기물 농도의 해수와의 혼합에 의한 희석으로 주로 공간적인 변동을 조절하는 것으로 보였고, 온도의 증가는 유색용존유기물의 생산에 영향을 주는 미생물학적 활동과 광분해에 통한 작용으로 유추된다. The distribution patterns of Chromophoric Dissolved Organic Matter (CDOM) and the chemical characteristics of CDOM in the Seomjin river estuary were investigated in March, June and July 2012 in order to determine the spatial and temporal variability of CDOM along the salinity gradient considering the effects of mixing, nutrients and Chl a. The average CDOM values were 1.0 ± 0.3 m-1, 1.3 ± 0.4 m-1, and 1.4 ± 0.3 m-1 in March, June and July, respectively. A high concentration of CDOM (greater than 1.5 m-1) was found at the head of the river which decreased towards the river mouth to as low as less than 0.5 m-1. The average concentrations of CDOM increased from the dry season (March and June) to the wet season (July), and the average slope values (S300-500), which were used as indicators of CDOM characteristics and sources, were in the range of 0.013 - 0.018 nm-1. The CDOM and S300-50 values showed that not only the concentration of CDOM but also the chemical properties of DOM clearly changed between upstream and downstream in the Seomjin river. CDOM and FDOM showed a negative correlation with salinity (R2 > 0.8), and CDOM was positively correlated with FDOM. Furthermore, the mixing pattern of CDOM was confirmed as conservative for all seasons. The main environmental factors influencing the concentration of CDOM was confirmed as conservative for all seasons. The main environmental factors influencing the concentration of CDOM were salinity (mixing) and water temperature, which meant the dilution of low CDOM seawater, was the controlling factor for the spatial distribution of CDOM. Increases in water temperature seemed to induce the production of CDOM during summer (June and July) through the biological degradation of DOM either by microbial activity or photo-degradation.

극지 식물플랑크톤의 유색 용존 유기물의 생산과 광반응성에 대한 자외선 영향

박미옥,하선용 해양환경안전학회 2022 해양환경안전학회지 Vol.28 No.5

In this study, we evaluated the production and photoreactivity of CDOM of two polar phytoplanktons - Phaeocystis antarctica and Phaeocystis pouchetii, in order to find out UV effects on phytoplanktons. In visible region, CDOM in media of both phytoplanktons under UV-R decreased during 48hrs incubation period. However, in UV region CDOM decreased 30% in the media of P. antarctica, but increased 10% in media of P. pouchetii, compared to CDOM concentrations of control after 48 hr incubation. This result indicates that biota in polar environment would not well protected from UV-R harmful effect when P. antarctica is dominant because of loss of CDOM, but when P. pouchetii is dominant species, production of UV absorbing organic matter could play more efficiently for UV screening for marine biota. Also we confirmed that FDOM of humic substance (C-peak) produced by these phtoplanktons under UV-R stress were well matched with fluorescence characteristics of the UV-protecting compound, MAAs. This finding shows that Phaeocystis pouchetti with low photoreactivity would contribute to DOM pool of polar marine environment under stratification by global warming. 본 연구는 극지 식물플랑크톤의 자외선 영향을 파악하기 위해, Phaeocystis antarctica와 Phaeocystis pouchetii를 대상으로 유색 용존 유기물의 생산과 광반응성을 평가하였다. 강한 자외선에 노출 배양 시, 가시광선 파장대에서 유색 용존 유기물의 흡광도는 두 식물플랑크톤 모두 배양 초기에 비해 48시간 동안 감소하였다. 반면, 자외선 파장에서는 P. antarctica는 48시간 배양 후, 유색 용존 유기물의 흡광도는 초기 농도에 비해 약 30% 감소하였지만, P. pouchetii의 흡광도는 오히려 10% 증가한 경향을 보였다. 이 결과들은 강한 자외선에 노출될 경우, P. antarctica이 생산한 유색 용존 유기물은 광분해에 의한 감소로 인해 해수 중 수중 생태계에 자외선 차단 효과는 감소하는 반면, P. pouchetii가 생산한 유색 용존 유기물에 의한 광보호 효과가 더 효율적임을 알 수 있었다. 또한, 자외선 영향 하에서 배양된 P. pouchetii의 배양액에서 시간에 따라 증가한 유색 용존 유기물의 형광 특성이 지구 거대물질로 알려진 humic-like (C-peak)와 일치하여, 이는 자외선 차단 물질로 알려진 MAAs 생물 생산에 의한 것임을 확인하였다. 이는 기후변화에 의한 성층화가 강화되는 극지 해양환경에서, 광반응성이 낮은 P. pouchetti가 용존 유기물의 증가에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

Spatial Variability of in situ and GOCI and MODIS Chlorophyll and CDOM in Summer at the East Sea

박미옥,신우철,손영백,노태근,Park, Mi-Ok,Shin, Woo-Chul,Son, Young-Baek,Noh, Tae-Geun The Korean Society of Marine Environment and safet 2015 해양환경안전학회지 Vol.21 No.4

해수 중 광학적 특성 때문에 유색 용존유기물은 위성자료에 기반한 해양의 엽록소와 일차생산력의 정확한 측정에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 본 연구에서는 2009과 2011년 여름철을 대상으로 서로 특이하게 다른 결과를 보고하고자 하였다. 이 두 시기의 여름철 차이는 것은 용존유기물에 영향을 주는 주요 공급원이 다른 것으로 나타났다. 그리고 현장 측정치와 위성자료로 부터 얻어진 엽록소 농도를 비교하여 위성자료로부터 구한 엽록소 농도 측정에 대한 용존유기물의 영향을 보았다. 그 결과, 2009년 MODIS를 이용한 엽록소 농도와 현장 측정된 엽록소 a 농도는 서로 유사하였으나, 2011년과 같이 유색용존유기물의 농도가 높았던 시기에는 이 두 농도 간에 유의한 차이가 나타났다. 2011년 여름 MODIS 자료와 비교하였을 때, GOCI 자료는 엽록소와 유색용존유기물 모두 현장 측정치 자료와 잘 일치하였다. 수직 혼합에 의해 공급된 표층 해수 중 높은 유색용존유기물의 존재는 위성자료에 의한 엽록소 농도의 과대평가에 영향을 주는 것으로 보인다. Because of impact on the underwater light field, CDOM can influence the accuracy of global satellite-based measurement of ocean chlorophyll and primary productivity. So we investigated the distribution and seasonal variation of CDOM in the East Sea during summer 2009 and 2011. Among them we report two distinctively different summer cases between 2009 and 2011 year, in which showed the different main sources for CDOM. Regulating factors and sources of CDOM in the East Sea were examined. Comparison between in situ and satellite derived Chl a and CDOM were made to find an influence of CDOM on measurement of satellite derived Chl a. Similar pattern and matching of MODIS Chl a with in situ Chl a 2009 was comparable, but significant discrepancy between MODIS Chl a and in situ Chl a was found, when CDOM was high in summer of 2011. GOCI data showed better matching with in situ data for both Chl a and CDOM, compared to MODIS data in summer of 2011. The presence of high CDOM at the surface layer supplied by vertical mixing seems to affect on the overestimation of Chl a by satellite data.

Spatial Variability of in situ and GOCI and MODIS Chlorophyll and CDOM in Summer at the East Sea

Mi-Ok Park,Woo-Chul Shin,Young-Baek Son,Tae-Geun Noh 해양환경.안전학회 2015 해양환경안전학회지 Vol.21 No.4

해수 중 광학적 특성 때문에 유색 용존유기물은 위성자료에 기반한 해양의 엽록소와 일차생산력의 정확한 측정에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 본 연구에서는 2009과 2011년 여름철을 대상으로 서로 특이하게 다른 결과를 보고하고자 하였다. 이 두 시기의 여름철 차이는 것은 용존유기물에 영향을 주는 주요 공급원이 다른 것으로 나타났다. 그리고 현장 측정치와 위성자료로 부터 얻어진 엽록소 농도를 비교하여 위성자료로부터 구한 엽록소 농도 측정에 대한 용존유기물의 영향을 보았다. 그 결과, 2009년 MODIS를 이용한 엽록소 농도와 현장 측정된 엽록소 a 농도는 서로 유사하였으나, 2011년과 같이 유색용존유기물의 농도가 높았던 시기에는 이 두 농도간에 유의한 차이가 나타났다. 2011년 여름 MODIS 자료와 비교하였을 때, GOCI 자료는 엽록소와 유색용존유기물 모두 현장 측정치 자료와 잘 일치하였다. 수직 혼합에 의해 공급된 표층 해수 중 높은 유색용존유기물의 존재는 위성자료에 의한 엽록소 농도의 과대평가에 영향을 주는 것으로 보인다. Because of impact on the underwater light field, CDOM can influence the accuracy of global satellite-based measurement of ocean chlorophyll and primary productivity. So we investigated the distribution and seasonal variation of CDOM in the East Sea during summer 2009 and 2011. Among them we report two distinctively different summer cases between 2009 and 2011 year, in which showed the different main sources for CDOM. Regulating factors and sources of CDOM in the East Sea were examined. Comparison between in situ and satellite derived Chl a and CDOM were made to find an influence of CDOM on measurement of satellite derived Chl a. Similar pattern and matching of MODIS Chl a with in situ Chl a 2009 was comparable, but significant discrepancy between MODIS Chl a and in situ Chl a was found, when CDOM was high in summer of 2011. GOCI data showed better matching with in situ data for both Chl a and CDOM, compared to MODIS data in summer of 2011. The presence of high CDOM at the surface layer supplied by vertical mixing seems to affect on the overestimation of Chl a by satellite data.

극지 식물플랑크톤의 유색 용존 유기물의 생산과 광반응성에 대한 자외선 영향

박미옥,하선용 해양환경안전학회 2022 해양환경안전학회 학술발표대회 논문집 Vol.2022 No.06

하계 남극 킹조지섬 마리안소만에서의 유색용존유기물(CDOM) 분포

이보연,민준오,김보경,심초롬,하선용 한국해양환경·에너지학회 2023 한국해양환경·에너지학회지 Vol.26 No.3

Rapid climate change is progressing in the Antarctic coastal area and has various influences on the envi-ronmental conditions. The spatiotemporal distribution and the source of colored dissolved organic matter (CDOM) were investigated in Marian Cove, King George Island, Antarctica, during the summer season in 2019 and 2020. The temperature in 2019 and 2020 were 0.42~1.44, -0.02~2.48 ℃, respectively, while sa-linity was 34.1±0.16 psu in 2019 and 33.9±0.41 psu in 2020. Phytoplankton biomass (chlorophyll-a, Chl-a) in 2020 was 1.49±1.22 μg L-1 which was two times higher than in 2019 (0.65±0.61 μg L-1). The ab-sorption coefficient at 355 nm (aCDOM(355)) showed a wide range of 0.17~10.59 m-1 in 2019, and a sig-nificantly lower value of 0.04~0.50 m-1 in 2020. CDOM was positively correlated with salinity (rs=0.55, p<0.05) and the whole water column was vertically and horizontally well-mixed, suggesting that CDOM in Marian Cove mostly originated from the organic matter in the influent from Maxwell Bay. There may be a resuspension of sediments accompanied by tidal current or wind in the cove, which probably contribut-ed to the increase in CDOM at the bottom. These results imply that organic matter changes in Marian Cove, which exhibits narrow and shallow topography, are mainly driven by physical factors. Long-term monitoring of CDOM may provide fundamental data for understanding climate-related organic matter cycles.