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표제지
목차
제1장 피라미를 이용한 생물학적 조직수준별 생물지표 분석 매뉴얼 12
제1절. 서론 12
1. 배경 12
2. 범위 13
제2절. 현장 조사 방법 14
1. 분석 과정 개요 14
2. 현장 조사 장비 및 준비 16
3. 현장 조사 방법 18
제3절. 실험실 내 분석 방법 21
1. 샘플 전처리 21
2. 생화학적 생물지표 분석 25
가. Comet assay 25
나. Ethoxyresorufin-O-deethylase (EROD) 분석 30
다. Acetylcholinesterase (AChE) 분석 37
라. Vitellogenin (VTG) 분석 39
3. 혈액 생화학적 생물지표 분석 44
4. 개체수준의 생물지표 분석 44
5. 조직학적 생물지표 분석 45
6. 생식 지표 분석 46
가. 성비 46
나. 첫 번째 성숙 연령 분석 46
다. 생식소 내 포란 수 및 난경 측정 47
7. 개체군 수준의 생물지표 분석 48
가. 연령분석 및 성장률 분석 48
나. 체장-빈도 분포 (size-frequency distribution) 분석 50
다. 풍부도 (abundance) 지표 분석 50
라. 개체군 반응 (population response) 패턴 분석 50
8. 데이터 통계 분석 52
제2장. 어류 군집수준의 다변수 평가 모델 (MFAI) 분석 매뉴얼 54
제1절. 서론 54
제2절. 군집 분석을 위한 현장 조사 방법 55
1. 현장조사의 개요 55
2. 채집 시기 및 장소 선정 55
3. 조사의 인적 구성 56
4. 조사 장비 57
가. 어류 채집 장비 57
나. 화학적 수질 측정 항목 및 장비 58
5. 어류 채집 방법 58
가. 투망을 이용한 어류 채집법 59
나. 족대를 이용한 어류 채집 방법 59
6. 물리적 서식지 및 수질 특성 조사 60
7. 어종 동정 및 현장 분석 61
제3절. 어류의 생태 특성 분류 방법 62
1. 생태지표종 분석 방법 62
2. 섭식 (trophic) 길드 분석 방법 63
제4절. 어류 군집을 이용한 다변수 평가 지수 (MFAI)의 분석 방법 64
1. 메트릭 모델 구성 64
가. 생태지표 특성 65
나. 영양단계 구조 65
다. 개체 풍부도 및 건강성 66
2. 메트릭 모델 등급 산정 방법 66
3. 요약 67
제3장. 물리적 서식지 평가 (Qualitative Habitat Evaluation Index, QHEI) 모델 68
제1절. 서론 68
제2절. 현장조사 방법 68
1. 조사 시기 및 장소 선정 69
2. 조사 도구 및 인원 구성 69
제3절. 서식지 평가 모델 (QHEI) 분석 방법 69
1. 모델 메트릭 분석 69
2. 서식지 평가등급 산정방법 80
제4장. 피라미의 다중 생물지표를 이용한 통합적 수 생태계 건강성/위해성 평가 매뉴얼 82
제1절. 서론 82
제2절. 재료 및 방법 83
1. 조사지역 및 조사지점 83
2. 연구대상 어종 및 채집방법 83
3. 실험실에서의 분석 85
4. 통계분석 및 메트릭 점수부여 85
5. 데이터 통합 (Data Integration) 86
제3절. 갑천의 각 조사지점의 건강성 평가 87
제5장. 스트레서 확인 (Stressor Identification) 기법 매뉴얼 94
제1절. 서론 94
제2절. 스트레스 확인 (Stress Identification)을 위한 체제 및 개요 95
제3절. 조사 대상 지역에 대한 특징화 (Characterization) 97
제4절. 후보원인을 리스트하기 100
1. 조사 범위를 결정하기 101
2. 후보원인에 대한 리스트 만들기 101
3. 개념적인 모델 (Conceptual Model) 개발 102
제5절. 잠재적인 원인의 평가 103
1. 다른 잠재적인 원인을 제거하는 방법 103
2. 진단적인 프로토콜 및 진단적인 건강 프로파일링 (diagnostic health profiling)을 사용하는 방법 104
3. 인과관계를 나타내는 기준 적용 107
4. 인과관계 고려사항 가중치 주기 (weighing Causal Considerations) 110
제6절. 가능한 원인의 확인 112
제7절. 갑천에 대한 스트레서 확인기법에 대한 사례연구 114
1. 요약 114
2. 재료 및 방법 114
가. 조사지역 및 채집지점 114
나. 서식지 평가 115
다. 수질 평가 115
라. 물 시료에서의 PAHs (polycyclic aromatic hydrocarbons) 분석 116
마. 물 시료에서의 CYP1A의 유도 116
바. 어류 채집 및 군집평가 117
3. 결과 및 고찰 118
가. 서식지 평가 118
나. 수질특성 118
다. PAH 수준 및 CYP1A의 유도 119
라. 어류 군집평가 121
마. 환경 스트레서 (environmental stressors)와 어류의 생물학적 손상 사이의 인과관계 확립 124
제6장. 참고문헌 134
표 1. 현장 채집 조사를 위한 장비 목록표 17
표 2. 생물지표 분석 및 샘플 채취를 위한 장비 목록표 21
표 3. EROD 분석을 위한 96-well plate 샘플 처리 예 35
표 4. 스텐다드 분석을 위한 96-well plate 샘플 처리 예 35
표 5. EROD 샘플 분석을 위한 시약 분주표 36
표 6. 스텐다드 분석을 위한 시약 분주표 37
표 7. AChE 분석을 위한 96-well plate 샘플분주 예 38
표 8. AChE 분석을 위한 시약 분주 양 38
표 9. 환경 변화에 따른 어류 개체군의 반응 패턴 (Gibbons and Munkittrick, 1994) 51
표 10. 현장 조사 야장 예 56
표 11. 어류의 형태적 변형 증상 61
표 12. 어류의 다변수 메트릭 평가 모델 (MFAI) 64
표 13. MFAI 모델의 각 등급별 점수 66
표 14. 물리적 서식지 평가 모델 (QHEI) 70
표 15. 갑천에 서식하는 피라미를 이용한 다양한 생물지표 분석 (2007. 06) 88
표 16. 갑천에 서식하는 피라미의 다양한 생물지표 분석 결과를 이용한 점수 산정 (2007. 06) 89
표 17. 수 생태계에서 환경 스트레서에 반응하는 주요 지표 항목. 환경 스트레서에 의한 영향을 확인할 수 있는 직접적 노출 지표 (Biomarkers), 직접적 영향 지표 (Bioindicators), 노출/영향의 간접 지표 (Adams, 2005) 100
표 18. 환경전염학적인 특정 케이스에서 원인에 관한 추론 과정의 요약 결과 표 포맷 (US EPA, 2000). 110
표 19. 갑천 5개 조사 지점의 물리적 서식지 평가 결과 118
표 20. 갑천의 각 조사지점에서 측정한 수질 항목 요약 표 (2000. 01 - 2000. 12) 119
표 21. 군집 수준의 메트릭 평가를 위한 갑천 5개 지점의 어류상 및 어류 특성 표 (2000. 05 - 2000. 09). 122
표 22. 갑천 하류 지점 (GS 7.2와 GS 2.7)에서 어류 군집의 질적 저하와 관계되어 있는 두가지 후보 원인의 Weight-of-evidence 분석 130
표 23. 갑천의 IBI 메트릭 값과 후보 원인과의 통계적 분석 (Spearman rank correlations, n＝3) 133
그림 1. 생물학적 조직 수준별 다양한 생물 지표 13
그림 2. 현장 조사 및 샘플 전처리 과정 모식도 15
그림 3. QHEI 모델을 이용한 서식지 평가 예 18
그림 4. SPMD 설치와 수질 분석을 위한 시료 채취 19
그림 5. 조사 지점 내 다양한 서식지 (여울, 물쌀이 완만한 곳, 소)에서 어류 채집 20
그림 6. 채집된 어류의 전처리: 연구 목적에 따라 처리 조건을 달리 해준다. 20
그림 7. 어류의 체장 및 체중 측정 22
그림 8. 어류의 체장 측정 기준 (USGS, 1999). 22
그림 9. 모세관을 이용한 혈액 샘플 채취와 샘플 전처리 23
그림 10. 생물학적 조직수준별 분석을 위한 샘플 채취 및 보관 과정 24
그림 11. Comet assay 실험을 위한 전기영동기 28
그림 12. 처리된 샘플 슬라이드의 탈수과정 29
그림 13. Comet 5 프로그램을 이용한 혈구세포의 DNA 손상 분석 30
그림 14. 간 샘플의 해동 과정 33
그림 15. 조직 분석을 위한 샘플 보관 및 조직 슬라이드 제작 과정 45
그림 16. 조직학적 이상 증상 (왼쪽: 간 조직 손상(vacuolation),오른쪽: 수컷 정소에서 난소 발달 예)(Simpson et al., 2000) 46
그림 17. 생식소 조직 샘플의 현미경 관찰 47
그림 18. 포란수 측정 과정 47
그림 19. 이미지 분석 프로그램을 이용한 난경 (egg diameter) 측정 48
그림 20. 비늘을 이용한 연령 산정 과정 49
그림 21. 갑천의 체장-빈도 그래프 예 50
그림 22. 어류 채집을 위한 조사인원 구성 57
그림 23. 어류 채집 장비 57
그림 24. 휴대용 수질 측정 장비 (YSI 6600 Sonde). 58
그림 25. 투망을 이용한 어류 채집 59
그림 26. 족대를 이용한 어류 채집 60
그림 27. 조사 지점의 물리적 서식지 및 특징 기록 60
그림 28. 현장에서의 어류 종 동정 62
그림 29. 하상구조/서식처 피복도 70
그림 30. 하상매몰도 71
그림 31a. 유속/수심 조합(1-3차 하천 적용) 72
그림 31b. 유속/수심 조합 (4-6차 하천 적용) 72
그림 32a. 하상유실 및 토사축적도 (1-3차 하천 적용) 73
그림 32b. 하상유실 및 토사축적도 (4-6차 하천 적용) 73
그림 33. 하천 흐름 상태 74
그림 34. 수로 변경도 74
그림 35a. 여울 빈도 및 하천굴곡도 (1-3차 하천 적용) 75
그림 35b. 여울 빈도 및 하천굴곡도 (4-6차 하천 적용) 76
그림 36a. 제방 안정도 (1-3차 하천 적용) 76
그림 36b. 제방 안정도 (4-6차 하천 적용) 77
그림 37a. 제방 식생 보호도 (1-3차 하천 적용) 77
그림 37b. 제방 식생 보호도 (4-6차 하천 적용) 78
그림 38a. 천변 식생대의 폭 (1-3차 하천 적용) 78
그림 38b. 천변 식생대의 폭 (4-6차 하천 적용) 79
그림 39. 소규모 댐의 존재유무 79
그림 40. 갑천의 어류 조사 지점 84
그림 41. 갑천의 조사지점에 따른 피라미 개체군의 크기 분포 90
그림 42. 갑천의 조사지점에 따른 Star-plot 그래프 91
그림 43. 환경 스트레서와 수 생태계 영향과의 인과 관계 (modified from Adams, 2005). Multiple lines of evidence는 스트레서와 영향사이의 가능성 있는 인과관계를 순차적으로 밝힘. 96
그림 44. 생물 시스템에서 환경 스트레서와 직접 혹은 간접적인 영향 관계 (Adams, 2005) 98
그림 45. 다양한 스트레서에 노출된 수 생태계 생물의 스트레스 원인을 진단하고 확인하기 위한 노출-영향 프로파일 (Adams, 2005). 106
그림 46. 어류 채집을 위한 갑천의 조사 지점. 115
그림 47. 갑천 상,하류 지점의 PAH와 bio-MEQ 비교. 분석값은 평균±표준편차 (SD)로 나타냄. 지점간의 통계적 차이 (P＜0.05)는 '*'으로 나타냄 120
그림 48. 갑천에서 채수한 시료에 48시간 배양된 H4IIE 세포의 EROD 농도-반응 활성도 곡선. 121
그림 49. 갑천에서 분석한 IBI 값의 공간적 변화 (2000). 124
그림 50. 갑천 5개 지점의 IBI 메트릭 변화 (2000). 각 값은 각 지점 값을 전체 지점에서 가장 높은 값으로 나누어 표준화 하였음. 125
그림 51. 갑천 어류 군집의 질적 저하에 영향을 미치는 5개 후보 원인의 개념적 모델. 잠재적 원인은 상단 사각형이고 잠재적 스트레서와 원인의 상호작용은 타원으로 표시함. 후보 원인은 1에서 5의 숫자로 표기됨. 어떤 후보 원인은... 126
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