2.2.1 현장 실험 및 유기물 특성 분석

성층의 형성 여부와 현장의 환경을 확인하기 위해 수질측정기(ProDSS, YSI, USA)를 활용하여 수심(m), 수온(℃), 수소 이온 농도(pH), 용존 산소(mg L^-1)를 측정하였다. 퇴적층의 특성을 분석하기 위해 [수질오염공정시험기준]의 ES 04851.1과 ES 04852.1에 따라 퇴적층 함수율과 퇴적층 완전 연소가능량을 측정하였다. 또한, 용존 유기 물질의 특성을 분석하기 위해 수심별 수시료 및 배양한 수시료를 0.45 ㎛, 0.7 ㎛ 유리 섬유 여과지로 여과한 뒤, Dissolved Organic Carbon (DOC) 측정 및 형광분석(Fluorescence analysis)을 실시하였다. DOC는 TOC 분석기(TOC-L, Shimadzu, Japan)를 사용하였고, 형광분석은 형광분석기(F-7000, Hitachi, Japan)를 이용해 수행하였다. 형광분석을 위한 스캔 파장 범위는 excitation 250.0 nm~500.0 nm(5 nm 간격), emission 290.0 nm~540.0 nm(1 nm 간격)로 설정하였고, scan speed는 2400 nm/min, silt은 5 nm로 설정하였다. 형광 분석을 통해 얻은 EEM 데이터는 피크 비율을 활용하여 유기물의 특성을 나타내는 지표인 HIX, BIX, FI를 계산하는데 사용하였다(^{Lee and Hur, 2022}; ^{Oh and Choi, 2022}; ^{Oh et al., 2018}; ^{Yoon and Choi, 2018}). 피크 비율 지표는 유기물의 정성적 특성을 제시할 수 있으나, 여러 물질이 존재하는 경우 간섭이 발생하여 EEM 형광 피크가 유사한 형광 특성을 가진 여러 용존 유기 물질 구조에서 부분적으로 중복될 수 있으며, 서로 다른 형광 특성을 가진 성분을 정량적으로 분석하는 데 어려움이 있다(^{Lee and Hur, 2022}; ^{Sciscenko et al., 2022}). 이를 보완하기 위해 다변량 분석 기술인 PARAFAC 분석을 수행하여 유사한 형광성을 나타내는 그룹을 독립적인 구성 요소로 분리하였다(^{Ishii and Boyer, 2012}; ^{Oh and Choi, 2022}; ^{Oh et al., 2018}; ^{Yoon and Choi, 2018}).

2.2.2 퇴적층-수층 메탄 플럭스

퇴적층-수층 메탄 플럭스를 측정하는 방법에는 ex-situ incubation experiment, in-situ incubation experiment 및 저서 챔버, 퇴적층 모델링, 수주(water column) 모델링 등이 있다. 실험실 배양 실험(ex-situ incubation experiment)은 퇴적층 상부의 수층에 존재하는 메탄 가스와 유기물의 특성을 동시에 파악하기에 적합하다고 알려져 있으며, 측정이 비교적 용이하고 비용이 적게 들어 다양한 환경에서 폭넓게 적용되는 방법이다(^{D’Ambrosio and Harrison, 2022}; ^{Kim et al., 2017}). 반면 현장 배양 실험 방법(in-situ incubation experiment)은 실제 환경 조건을 정확하게 반영할 수 있으나, 고가의 장비를 필요로 하며 현장 측정을 수행하기 위해 전문 인력 및 시간과 비용이 요구된다(^{Kim et al., 2017}). 성층 형성 여부와 유기물의 특성이 퇴적층의 메탄 발생에 미치는 영향을 살펴보기 위해 현장과 실험실 배양 실험을 통해 퇴적층-수층 메탄 플럭스를 측정하였다. 용존 메탄 농도는 가스크로마토그래피(7890A, Agilent, USA)를 사용하여 측정하였으며, 측정을 위해 먼저 head space equilibration 방법을 통해 시료를 가스상으로 분리하였다. 각 시료를 분석하기 전에 질소(N₂)가스를 사용하여 샘플 시료가 담긴 주사기를 세척(rinse)하였고, 가스크로마토그래피의 시료 주입구에 최소 4 mL의 시료를 주입하였다. 분석 과정에서 운반가스로는 고순도 질소(N₂)가스(99.999%)를 30 mL/min의 속도로 사용하여 FID Detector로 분석을 수행하였다.

현장 퇴적층-수층 메탄 플럭스 실험은 8월과 10월에 각각 3지점에서 채취한 퇴적층과 저층수를 사용하였다. 퇴적층은 표층에서부터 2 cm (0~10 cm) 간격으로 자른 후, 137 mL bottle에 퇴적층 2 mL와 저층수 50 mL를 주입하였다(지점 당 sediment bottle 5개, water bottle 1개). 이후 이산화탄소와 메탄의 생성을 막기 위해 NaOH 8 mL 주입하고 즉시 bromobutyl rubber stopper로 밀봉하였다. Bottle head space 내의 메탄 농도를 측정하여 깊이에 따른 메탄의 농도를 구한 이후, Fick’s law에 따라 퇴적층-수층 메탄 플럭스를 계산하였다(Eq. 1).

(φ: sediment porosity, D_sed: diffusion coefficient in sediment(m² day^-1), CH₄: methane concentration(mol m^-3), x: sediment depth(m))

퇴적층-수층 배양 실험은 코어 내부에 퇴적층 318 mL와 유기물의 영향을 최소화하기 위해 유리 섬유 여과지(GF/F filter, 0.7 ㎛ pore size)로 여과한 수시료를 947.9 mL 넣고 8월과 10월 모두 헬륨으로 flushing 한 후 60~84시간 동안 배양하였다. 배양 온도는 8월(26.5~30.4℃)과 10월(16.7~17.3℃)의 현장 온도를 고려하여 8월에는 27℃, 10월에는 17℃에서 배양하였다. 배양 이후 12시간 간격으로 수시료를 추출하여 메탄 농도를 측정하였다. 배양 시간 동안 수층 내 메탄 농도의 변화를 기반으로 퇴적층에서 수층으로 방출되는 메탄 플럭스를 도출하였다(Eq. 2).

(V: volume of core water layer(m³), A: core cross-sectional area(m²), CH₄: water methane concentration(mol m^-3), t: incubation time(day))

2.2.3 통계분석

주요 인자 간의 차이를 검증하기 위해 t검증(t-test)을 실시하였고, 시기 및 지점 별로 변수들의 경향을 파악하기 위해 주성분 분석(Principal Component Analysis, PCA)을 사용하였다. PCA는 변수를 개별적 분석이 아닌 서로의 상관관계를 고려하여 여러 변수를 동시에 분석하는 방법이다(^{Cho et al., 2014}). 통계 분석은 IBM SPSS 25.0을 이용하여 분석하였다. 더하여, 피어슨 상관 분석(Pearson Correlation Coefficient, PCC)을 활용하여 퇴적층의 메탄 생성에 영향을 미치는 인자를 도출하고자 실시하였고, python 3.11.5 환경에서 numpy, pandas, seaborn, matplotlib 라이브러리를 사용하였다(^{Kim, 2020}).

3.2.1 수심별 DOC의 변화

8월에 수심별로 채취한 시료의 DOC 농도 범위(Fig. 3)는 4.15~4.92 mg L^-1였고, 10월에는 4.04~4.33 mg L^-1 범위였다. 평균적으로 8월의 DOC 농도가 10월에 비해 높았으나 통계적으로 유의한 차이는 보이지 않았다(p>0.05). 지점별로 살펴보았을 때 AS1 지점의 표층에서 8월과 10월 모두 DOC 농도가 다른 지점에 비해 높았다. 이는 아산만 방조제에 의해 유속이 상류(AS3 지점, 8월 0.24 m s^-1, 10월 0.021 m s^-1)에서 하류(AS1 지점 8월 0.12 m s^-1, 10월 0.047 m s^-1)로 갈수록 감소하고 수체가 정체되는 현상이 나타나게 되면서 하천을 통해 유입된 유기물이 퇴적층로 쌓이고, 아산만 방조제에 의해 담수의 흐름이 막히면서 생기는 마찰 저항이 저층 퇴적층의 재부유를 촉진하였기 때문이라 판단된다(^{Park et al., 2009}). ^{Park et al. (2009)}에 따르면 방조제 형성 이후 DOC의 수평분포 변화를 확인한 결과, 표층에서 DOC 농도가 증가하였고 특히 여름철에 이러한 특성이 두드러지게 나타났다. 이렇듯 방조제에 의해 흐름이 변화하고 마찰 저항이 발생하면서 증가하는 표층의 DOC는 빛이 물속으로 침투하는 정도에 영향을 주어 성층화의 정도를 심화시키고, 표층의 유기물이 퇴적되어 저층의 용존 산소를 소모함으로써 퇴적층에서 발생하는 메탄 농도에 영향을 미칠 수 있다(^{Horppila et al., 2023}, ^{Park et al., 2009}).

Fig. 3. DOC concentration in the study area. a) AS1, b) AS2 and c) AS3.

3.2.2 수심별 유기물의 특성 변화

형광분석을 통해 얻어진 데이터를 기반으로 형광 지표를 계산한 결과, HIX는 8월에 4.18~10.53, 10월에 2.07~3.75 범위로 나타났다. HIX 지표는 10보다 작은 경우에 미생물에 의해 비교적 분해되지 않은 DOC가 포함되어 있음을 의미하고, HIX 값이 작을수록 산소를 포함하는 작용기 그룹이 많이 포함되어 있음을 의미한다. 반면 HIX 값이 클수록 구조적으로 복잡하며 화학적으로 안정적인 유기 물질임을 말한다(^{Lee et al., 2021}; ^{Lee et al., 2024}; ^{Oh et al., 2018}). 도출된 HIX 결과를 시기별로 보았을 때, 8월의 HIX(평균: 6.76)는 10월의 HIX(평균: 2.61)에 비해 큰 값(p<0.001)으로 나타나 8월의 유기 물질이 상대적으로 미생물에 의해 분해된 DOC가 포함되고 구조적으로 복잡한 것을 알 수 있었다. ^{Zhang et al. (2023)}에 의하면 물속에서 DOM의 HIX는 성층의 진행과 함께 점차 증가하는 경향을 보였고, ^{Zhao et al. (2022)}에 의하면 성층 해소를 위한 유도 혼합 과정에서 HIX 값은 감소하는 경향을 보였다. 따라서 성층 형성 시 HIX 값은 더 크며, 성층 해소 시 미생물 활성의 점진적인 감소로 단백질 유사 성분의 비율이 점차 증가하여 HIX 값이 감소한 것으로 나타났다. HIX의 수심별 차이는 8월의 AS2 4 m를 제외하고 유의미한 차이를 확인할 수 없었다. 이와 관련된 다른 연구에서도 표층 HIX는 1.55±0.60(0.83~3.37), 저층 HIX는 1.55±0.60(0.64~3.33)로 수직 방향에서의 HIX는 유의미한 차이가 관찰되지 않은 것으로 나타났으며 본 연구와 일치한 결과임을 확인하였다(^{Yao et al., 2016}; ^{Zhang et al.,2023}). 독립 영양 생산성의 지표인 BIX는 1.0 보다 크면 미생물로부터 최근 생성된 유기물질이고 0.6보다 작은 경우 오래전 생성된 유기물질을 의미한다(^{Huguet et al., 2009}). 8월의 BIX(0.68~0.74)는 0.6<BIX<1.0의 구간에 속해, 8월의 유기물질은 오래전 생성된 유기물질과 최근 자생된 유기 물질의 복합적인 물질임을 알 수 있었고, 10월의 BIX(1.08~1.22)는 1보다 커 최근 생성된 유기 물질임을 알 수 있었다. ^{Zhao et al. (2022)}는 저수지의 인위적인 혼합을 실시하여 성층 형성 요소에 따라 BIX를 확인하였다. 그 결과 호수 내부에서 탈성층화 및 인위적인 혼합 이후 BIX가 증가하여 본 연구 결과와 일치하는 결과를 보였다. BIX의 증가는 미생물 활성이 감소함에 따라 유기물이 무기물로 변하는 속도가 늦춰지고 기존의 내생성 DOM이 덜 분해되므로, 새로운 DOM의 비율이 증가하여 발생한 것으로 판단된다(^{Zhao et al., 2022}). 유기물의 생성 기원을 나타내는 FI 지표는 1.9보다 크면 미생물에 의한 기원임을 나타내고, 1.4보다 작으면 토양에 의한 기원임을 의미한다. 8월과 10월의 FI 값은 1.4와 1.9 사이의 값을 보여 토양과 미생물의 복합적인 기원에서 유래하였음을 알 수 있었다.

따라서 HIX, BIX, FI 결과, 성층이 생성되는 여름에는 유기 물질이 구조적으로 복잡하고, 형성 시기와 기원을 달리하는 복합체로 구성되어 있었다. 반면 성층이 해소된 가을에는 유기 물질에 산소를 포함하는 작용기 그룹이 많이 포함되어있고, 최근 자생되고 기원이 다른 물질이 복합적으로 존재하였다.

3.2.3 수심 별 메탄 및 퇴적층-수층 메탄 플럭스

수심에 따른 메탄 농도를 성층 형성 시기인 8월과 성층 해소 시기 10월에 측정하였다. 성층 형성 시(8월)에는 수심이 깊어질수록 메탄 농도가 증가하는 경향을 보였다. 저층 농도는 3개 지점에서 346~509 nM의 범위로 나타났으며 수심이 가장 깊은 AS1 지점에서 가장 높은 농도를 보였다(Fig. 4). 성층 해소 시(10월)에도 수심이 깊어질수록 메탄의 농도가 증가하는 경향(p=0.05)을 보였으나 성층 형성 시에 비해 표층 농도와 저층 농도의 차이가 크지 않았으며(p>0.05), 수심별 메탄 농도가 8월에 비해 낮은 것으로 관찰되었다. 8월의 저층 농도는 성층의 형성으로 인해 표층과 저층을 분리하여 용존 산소의 교환을 막고 메탄가스 교환이 제한되어 저층에 메탄 축적이 일어나 높게 나타난 것으로 보이며, 10월의 저층 농도는 전도 현상으로 인해 수층의 용존산소 농도가 증가하여 8월과의 차이가 나타난 것으로 판단된다(^{Vachon et al., 2019}). ^{Pajala et al. (2023)}에 의하면 Ljusvattentjärn 호수에서 용존산소 농도가 3 mg L^-1 이상인 기간에 메탄이 현저하게 감소한다는 결과를 발표하였다. 이는 성층 해소 시에 성층 형성 시보다 저층에 존재하는 용존 산소의 양이 많고 메탄 발생이 낮은 본 연구 결과와 일치하는 것으로 나타났다. 또한 ^{Mendoza-Pascual et al. (2021)}에 의하면 온도 또한 메탄 역학을 지배하는 중요한 물리 화학적 매개변수로서 Pandin, Calibato, Yambo 호수에서 온도가 상승함에 따라 심해 메탄 농도가 증가하는 경향이 나타났고, 본 연구에서 온도가 높은 8월(26.5~30.4℃)에 10월(16.7~17.3℃)보다 높은 메탄 농도가 나타난 것으로 보아 메탄의 발생이 온도에 의해서도 영향을 받았을 것이라 판단된다.

Fig. 4. Methane concentration in the study area. a) AS1, b) AS2 and c) AS3 in the overlying water; d) AS1, e) AS2 and f) AS3 in the sediment.

형성된 메탄이 수층으로 용출되는 퇴적층-수층 메탄 플럭스는 성층 형성 시기에는 2.12~7.86 mmol m^-2 day^-1, 성층 해소 시기에는 0.48~2.96 mmol m^-2 day^-1 범위로 나타났다. 전반적으로 성층의 형성으로 인해 혐기성 조건이 형성된 AS1 지점(7.86 mmol m^-2 day^-1)과 AS2 지점(4.58 mmol m^-2 day^-1)에서 퇴적층-수층의 메탄 플럭스가 크고, 이로 인한 수층의 높은 메탄 농도가 발생함을 명확하게 관찰할 수 있었다. ^{D’Ambrosio and Harrison (2022)}는 미국 워싱턴의 Lacamas 호수에서 4월부터 8월까지 메탄 플럭스가 층화된 이후 계절적으로 증가하며, 4월과 8월 사이에 메탄 플럭스가 100배 이상 증가하였다고 보고한 바 있다. ^{Bastviken et al. (2008)}는 여름 성층화 기간 동안 퇴적층에서 수층으로 방출되는 메탄은 Hummingbird 호수에서 2.36 mmol m^-2 day^-1로 나타났다. Hummingbird는 수심이 8 m, 표층 온도 약 24℃, 저층에 낮은 용존 산소로 8월의 AS1 지점과 비슷한 상태였으나, 8월의 AS1 지점이 퇴적층-수층 메탄 플럭스가 3.33배 높은 것을 볼 수 있었다.

따라서 8월의 메탄 플럭스는 상대적으로 높은 온도의 영향과 성층의 형성으로 인한 용존 산소 농도 감소로 인해 10월보다 높게 나타났으며(p>0.05), 이는 수층에 존재하는 메탄의 농도에도 영향을 미친 것으로 판단된다.

3.3.1 배양 시간에 따른 DOC의 변화

퇴적층에서 수층으로 용출된 DOC는 시기별로 차이를 보였으며, 10월에 비해 8월의 DOC 농도가 높았다(p<0.001). 8월의 경우, AS1과 AS2 지점에서 DOC 농도는 배양초기에 감소하는 경향을 보였으나 배양 후기에 다시 증가하는 양상을 나타냈다(R²=0.41). 반면, 10월에는 DOC 농도가 12시간 간격으로 증가와 감소를 반복하였으나, 전체적으로 증가하는 경향을 보였다(Fig. 5)(R²=0.70). 두 시기 모두 DOC 농도가 증가하는 경향을 보였으나, 농도 측면에서의 차이가 발생하였다(p<0.001). 이는 시기별 배양 온도와 유기물의 특성 차이로 인해 나타났다고 판단된다. 유기물은 온도와 정량적 및 정성적 특성에 따라 분해의 정도가 달라지고, 유기물 분해에 따른 산소의 감소는 퇴적층에서 혐기성 조건을 형성하게 된다(^{Gudasz et al., 2010}). 퇴적층 내 혐기성 조건은 낮은 산화환원 전위를 만들어 철과 망간이 환원되어 인과 DOC의 방출을 유발하게 된다(^{Dadi et al., 2020}). 따라서 온도와 유기물의 특성 차이로 인해 시기별로 퇴적층에서 수층으로 용출되는 DOC 농도가 변화하였을 것으로 판단된다. ^{Dadi et al. (2020)}에 따르면, 기후 변화로 성층 현상이 발생하여 혐기성 조건이 되면, 높은 DOC 방출로 수질에도 부정적인 영향을 미칠 것이라 보고하였다.

Fig. 5. Changes in DOC concentration in samples during the incubation periode a) AS1, b) AS2 and c) AS3.

3.3.2 배양 시간에 따른 유기물의 특성 변화

형광 측정 결과, 8월 AS1 지점의 HIX가 배양 초기에서 배양 말기로 시간이 지남에 따라 큰 폭으로 증가하는 경향을 보였으며(p<0.05), 이를 기반으로 배양 말기의 AS1 지점 유기물질이 배양 초기의 유기물질보다 구조적으로 복잡한 유기물질임을 알 수 있었다(Fig. 6). 이는 배양 시간이 지남에 따라 퇴적층 내부의 미생물 분해 작용이 활발하여 수층의 고분자량의 휴믹화가 진행됐다고 판단되고 복잡한 유기물은 상대적으로 장기간동안 수주나 퇴적층에 저장될 수 있어 HIX 증가에 영향을 미쳤을 것으로 판단된다(^{Gao et al., 2024}; ^{Oh et al., 2018}). 반면 10월 AS1 지점의 HIX는 배양시간에 따라 감소하는 경향을 보였으며, 배양 말기의 10월 AS1 지점의 유기물질이 배양 초기에 비해 상대적으로 미생물에 의해 비교적 분해되지 않은 DOC가 포함되어 있고 불안정한 물질임을 알 수 있었다. 10월 HIX의 감소는 혐기성 미생물 군집에 의한 부식질 물질의 재사용 때문에 감소한 것으로 판단된다(^{Li et al., 2021}). ^{Berberich et al. (2020)}에 의하면 HIX 값이 낮은 불안정한 분자(OM_aq)가 HIX 값이 높은 복잡한 분자(OM_terr)에 비해 메탄을 생산하는데 더 큰 영향을 미치나, HIX 값이 높은 복잡한 분자(OM_terr)나 HIX 값이 낮은 불안정한 분자(OM_aq)는 모두 메탄 생성에 기여할 수 있을 것으로 보고 있다. BIX는 8월과 10월의 전 지점에서 시간이 지남에 따라 감소하는 경향을 보였으나 통계적으로 유의미한 차이는 없었다(8월: p>0.05, 10월: p>0.05). FI는 10월에 배양 초기에서 배양 말기로 시간이 지남에 따라 감소하였으며, 시간이 지날수록 유기물질이 미생물에 의한 기원보다는 토양에 의한 기원의 영향이 큰 것을 알 수 있었다. 이는 미생물에 의한 기원의 유기물질이 반응성이 더 높고 토양 기원의 유기 물질이 복잡한 부식질 화합물로 구성되어 있어 분해가 어렵기에, 미생물에 유기 물질이 분해되면서 FI의 값이 낮게 나타난 것으로 보인다(^{Ma et al., 2024}).

Fig. 6. Changes of HIX, BIX and FI in samples during incubation period.

3.3.3 퇴적층-수층 메탄 플럭스

배양 실험의 퇴적층-수층의 메탄 플럭스는 8월에 0.012~1.70 mmol m^-2 day^-1, 10월에 0.015~1.53 mmol m^-2 day^-1로 측정되었다. 배양 실험을 혐기성 상태에서 현장 수온을 반영하여 진행하였으므로, 퇴적층의 유기물 특성과 수온에 따른 영향이 퇴적층-수층 메탄 플럭스에 영향을 주었으리라 예상된다. 그러나 8월과 10월의 배양 메탄 플럭스는 현장 메탄 플럭스에 비해 수온과 유기물 특성이 다름에도 불구하고 큰 차이를 나타내지 않았다(p>0.05). 이를 통해 메탄 플럭스의 방출이 퇴적층의 유기물 특성과 수온에 의한 영향보다는 성층의 형성과 그로 인한 혐기성 조건의 영향을 받는 것으로 판단된다.

배양 메탄 플럭스는 시기별 차이는 미미하였으나 지점 별 차이는 확인할 수 있었다. 지점별 메탄 플럭스는 8월과 10월에 가장 높은 완전 연소 가능량(8월:5.81%, 10월: 8.23%)을 보인 AS1 지점(8월: 1.70 mmol m^-2 day^-1, 10월: 1.53 mmol m^-2 day^-1)에서 가장 높았다. 반면에 완전 연소 가능량이 가장 낮은 AS3 지점(8월: 0.012 mmol m^-2 day^-1, 10월: 0.015 mmol m^-2 day^-1)에서 가장 낮은 메탄 플럭스를 보였다. 8월의 AS1 지점은 다른 지점과 달리 HIX가 크게 증가한 것으로 보아 코어 내부에 있는 불안정한 분자가 미생물에 의한 분해작용으로 휴믹화가 진행되었고, 10월의 AS1 지점은 10월의 다른 지점에 비해 저층수에 많은 DOC가 존재하고 배양 과정에서 높은 DOC 용출이 관찰되었다. 따라서 메탄 플럭스가 높은 AS1 지점에서 높은 완전 연소 가능량, 불안정한 분자의 미생물 분해 작용, 높은 DOC의 용출이 확인되었으며, 이는 AS1 지점의 메탄 플럭스 증가에 영향을 미친 것으로 판단된다.

현장 실험과 배양 실험의 메탄 플럭스 값은 다소 차이를 보였는데, 이는 현장 실험과 배양 실험방식의 차이에도 영향을 받는 것으로 판단된다. 배양 실험에서는 수층의 메탄 농도를 측정하기 위해 수층에서 12시간마다 시료를 추출하고 현장수를 주입하는 과정을 반복하였다. 이로 인해 수층의 메탄 농도가 주입되는 수시료에 의해 희석되어 배양 실험에서 측정된 메탄 플럭스가 현장에서 측정된 메탄 플럭스와 비교하여 다소 낮은(36% ~ 95%) 값이 도출되었다고 생각된다. 그 외에도, 배양 실험에서는 퇴적층 상부 5 cm 수층에서 수시료를 추출하였고, 배양 시료 추출 위치가 메탄 산화가 활발히 일어나는 퇴적층-수층 경계면이었기 때문에 메탄 산화가 발생하여 현장 실험과 배양 실험 간의 메탄 플럭스 차이가 더욱 크게 나타난 것으로 판단된다(^{DelSontro et al., 2010}; ^{Hershey et al., 2014}).