The correlation of microorganisms in seawater and atmospheric air during Arctic cruise

Abstract

해양은 지구 표면의 약 70%를 차지하며, 해양에 존재하는 미생물은 대기 에어로졸의주요 구성 성분 중 하나이다. 특히, 바닷물 속 미생물은 매우 높은 수농도 (약 105-106 ml-1)로 존재하고 있으며, 이들은 물방울 파괴 메카니즘을 통해서 물속에서 대기 중으로 직접적으로 배출된다. 하지만 대기 관측을 통한 해수와 대기에 존재하는 미생물의 상관관계에 대한 연구결과는 여전히 부족하다. 따라서 본 연구에서는 쇄빙선 아라온 호의 2017년 북극 항해 중 해수와 대기에 존재하는 미생물의 수농도를 동시에 분석함으로써 다양한 해양 및 대기 조건에서 이들의 상관관계를 파악하는 연구를 수행하였다. 항해 기간 동안의 해수 샘플링 및 대기 입자 포집은 2017년 7월 21일 부터 2017년 9월 28일 까지 동시에 수행되었다. 북극해 항해는 1) 이동항해 (한국-Nome, 2017/07/212017/08/03), 2) 연구1항차 (Nome-Barrow, 2017/08/06-2017/08/25), 3) 연구2항차 (Barrow-Nome, 2017/08/27-2017/09/16), 4) 귀국항해 (Nome-한국, 2017/09/17-2017/09/28)로 구성되었다. 해수에 존재하는 박테리아 수 측정을 위해 해수 샘플링이 수행되었으며, 대기 중 박테리아 포집을 위해 24시간 동안 Button aerosol sampler가 사용되었다. Button aerosol sampler로 포집한 입자를 추출한 후, 형광염색 하여 형광현미경 카운팅 방법으로 전체 박테리아의 수를 결정하였다. 해수 샘플링 방법 또한 대기 입자 분석과 동일하게 수행되었다. 대기 중 입자의 모양 및 원소성분 분석을 위해 2.5㎛ Cyclone sampler를 사용하여 TEM Grid 위에 입자를 24시간 동안 포집하였다. 포집된 입자는 투과전자현미경을 사용하여 입자 형태 및 원소성분을 분석하였다. 따라서 해수에서 측정된 미생물과 대기 중에서 포집된 미생물의 상관관계를 파악하고, 투과전자현미경으로 분석된 입자를 원소 성분별로 분류하여, 그 중에서 미생물로 분류되는 P(인)와 K(칼륨)를 가지는 입자를 확인하고자 하였다. 북극해 항해 동안의 해수 미생물 수 농도는 1.11*106-2.34*106 ml-1, 대기 미생물 수 농도는 3.90*104-6.09*104 ml-1이었다. 대기와 해수 미생물 비율은 0.026-0.040으로, 이동항해 구간의 대기와 해수 미생물 비율이 가장 높았으며, 동시에 미생물로 분류되는 원소를 가진 입자 또한 확인되었다.