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문제 정의
- 질소를 저감하는 고도처리시설을 도입하도록 하였다. 또한 상류 유역에 산재하여 있는 축산농가로부터 발생되는 오염물질 처리를 위한 축산폐수처리장의 신설을 계획하였다 중 . 단기 대책은 유역오염원에 대한 오염물질 저감대책과 호수내의 식물플랑크톤 제어대책으로 나누어 수립되었다.
- 본 연구는 방조제 건설에 따른 시화호의 형성초기부터 최근까지의 장기적인(6년간) 수질모니터링의 결과로서 담수화 과정에서의 수질악화에 대한 수환경변화를 진단하고 해수유입을 중심으로하는 수질개선대책 시행에 따른 수질회복추이를 평가하고자 하였다.
제안 방법
- 반돈(Van Dorn)채수기를 이용흐}여 채수한 시료는 즉시 아이스박스에 보관하여 3~6시간 내에 실험실로 운반하였고, 즉시 엽록소 a 분석을 위하여 여과하였다. C* OD는 당일 분석하는 것을 원칙으로 하였으며, 당일 분석이 불가능할 경우에는 -20℃에서 냉동보관 후 1일 이내에 분석하였다 총인, 총질소는 냉동보관후 2주내에 분석을 완료하였다. 수질분석은 수질오염공정시험법(환경부, 1993)과 Standard method (APHA, 1992)에 따랐다.
- 식물플랑크톤 관찰을 위한 정량시료는 현장에서 Lugol 용액으로 고정한 후 실험실로옮겨 2~3일 이상 침강시킨 뒤 상등액을 제거하고 10 배로 농축시켰고 1% formalin으로 재고정하였다 먼저 계수하기 전에 종의 동정은 광학현미경의 X400배 또는 XI, 000배의 고배율로 관찰하였다. 농축시료 1 ml를 Sedgwick-Rafter chamber에 골고루 분산시킨 뒤 X200배율에서 검경하면서 종별 세포수를 계수하였다. 식물플랑크톤의 동정은 Jensen(1984), Fukuyo 등(1990), Hallegraeff(1991), Thomas (1993) 및 Thomas 등<1995)의 문헌을 주로 참고하였다.
- 수질조사는 시기에 따라 정점 수에서 다소 차이가있었으나, Fig. 1과 같이 총 8개 지점에서 C*, OD 엽록소 a농도, 총인농도 총질소농도, 투명도 염분도및 식물플랑크톤을 조사하였다. 1994년~1996년 6월까지는 환경부의 수질측정망 자료를 사용하였으며, 이 시기의 측정지점은 정점 2, 4 및 6로서 총 3개 지점이었다.
- 총질소는 일카리성 과황산칼륨으로 autoclave 에서 산화시킨 후에 자외선흡광도법으로 측정하였다. 식물플랑크톤 관찰을 위한 정량시료는 현장에서 Lugol 용액으로 고정한 후 실험실로옮겨 2~3일 이상 침강시킨 뒤 상등액을 제거하고 10 배로 농축시켰고 1% formalin으로 재고정하였다 먼저 계수하기 전에 종의 동정은 광학현미경의 X400배 또는 XI, 000배의 고배율로 관찰하였다. 농축시료 1 ml를 Sedgwick-Rafter chamber에 골고루 분산시킨 뒤 X200배율에서 검경하면서 종별 세포수를 계수하였다.
- 염분도와 투명도는 현장에서 각각 수환경측정기 (YSI-600XL) 와 직경 25 cm의 흰색 원판으로 측정하였다. 반돈(Van Dorn)채수기를 이용흐}여 채수한 시료는 즉시 아이스박스에 보관하여 3~6시간 내에 실험실로 운반하였고, 즉시 엽록소 a 분석을 위하여 여과하였다.
- 폐수를 전량 처리할 수 있도록계획하였고, 인 . 질소를 저감하는 고도처리시설을 도입하도록 하였다. 또한 상류 유역에 산재하여 있는 축산농가로부터 발생되는 오염물질 처리를 위한 축산폐수처리장의 신설을 계획하였다 중 .
- 호수내 대책으로는 인공폭기를 통한 심층 무산소층 해소 및 식물플랑크톤 제어, 약품살포를 통한 식물플랑크톤 발생억저], 배수갑문운영을 통한 해수의 유. 출입을 계획하고 추진하였다(고석구, 1996).
- 시화호의 수질 및 수환경 회복에 가장 큰 영향을 준 또 다른 요인은 1997년 7월말부터 실시한 해수유통에 의한 수질개선으로 볼 수 있다. 해수 유·출입 초기에는 조석주기에 따라 1회 250만톤으로 1일 2회 유입하였다. 초기에는 양적으로 소량이 유입되었고, 해수가 호수내로 유입된 후에 상·하층의 염분도차에 의해 심 층으로 밀도류를 형성하였다.
대상 데이터
- 1과 같이 총 8개 지점에서 C*, OD 엽록소 a농도, 총인농도 총질소농도, 투명도 염분도및 식물플랑크톤을 조사하였다. 1994년~1996년 6월까지는 환경부의 수질측정망 자료를 사용하였으며, 이 시기의 측정지점은 정점 2, 4 및 6로서 총 3개 지점이었다. 1994년과 1995년의 염분도와 투명도 그리고 1994 년의 엽록소 a농도는 한국수자원공사 .
- 농어촌진흥공사 (1994, 1995)의 측정자료를 사용하였으며, 조사지점은 1, 2, 3, 4 및 6이었다. 1996년 7월부터 1997년 12월까지는 정점 1, 2, 3, 4, 6 및 8의 6개 지점에서, 1998 년 1월부터 7월까지는 정점 1, 2, 3, 4, 6, 7 및 8의 7 개 지점에서 측정하였고, 이후부터는 8개 지점에서 측정하였다. 수질분석을 위한 채수는 1 m 수심에서 하였고 분석결과는 전체 조사정점의 산술평균값을 사용하였다.
- 1994년과 1995년의 염분도와 투명도 그리고 1994 년의 엽록소 a농도는 한국수자원공사 . 농어촌진흥공사 (1994, 1995)의 측정자료를 사용하였으며, 조사지점은 1, 2, 3, 4 및 6이었다. 1996년 7월부터 1997년 12월까지는 정점 1, 2, 3, 4, 6 및 8의 6개 지점에서, 1998 년 1월부터 7월까지는 정점 1, 2, 3, 4, 6, 7 및 8의 7 개 지점에서 측정하였고, 이후부터는 8개 지점에서 측정하였다.
데이터처리
- 1996년 7월부터 1997년 12월까지는 정점 1, 2, 3, 4, 6 및 8의 6개 지점에서, 1998 년 1월부터 7월까지는 정점 1, 2, 3, 4, 6, 7 및 8의 7 개 지점에서 측정하였고, 이후부터는 8개 지점에서 측정하였다. 수질분석을 위한 채수는 1 m 수심에서 하였고 분석결과는 전체 조사정점의 산술평균값을 사용하였다.
이론/모형
- 수질분석은 수질오염공정시험법(환경부, 1993)과 Standard method (APHA, 1992)에 따랐다. COD\m는 염분도가 높은기수역에 적용할 수 있는 알카리-망간 분해법으로 분석하였다. 엽록소 a는 시료를 0.
- C* OD는 당일 분석하는 것을 원칙으로 하였으며, 당일 분석이 불가능할 경우에는 -20℃에서 냉동보관 후 1일 이내에 분석하였다 총인, 총질소는 냉동보관후 2주내에 분석을 완료하였다. 수질분석은 수질오염공정시험법(환경부, 1993)과 Standard method (APHA, 1992)에 따랐다. COD\m는 염분도가 높은기수역에 적용할 수 있는 알카리-망간 분해법으로 분석하였다.
- 농축시료 1 ml를 Sedgwick-Rafter chamber에 골고루 분산시킨 뒤 X200배율에서 검경하면서 종별 세포수를 계수하였다. 식물플랑크톤의 동정은 Jensen(1984), Fukuyo 등(1990), Hallegraeff(1991), Thomas (1993) 및 Thomas 등<1995)의 문헌을 주로 참고하였다. 호수의 영양상태 평가는 Carlson(1977)이 제시한 trophic state index (TSI) 를 사용하였으며, 계산에 적용한 농도는 당해 년도의 모든 측정치에 대한 산술평균값을 사용하였다.
- 45 ㎛ membrane filter로 여과하여, 90% 아세톤 10ml을 가하고 강하게 흔들어 분쇄한 다음 4℃의 냉암소에서 24시간 추출 후에 측정하였다. 총인은 원시료를 과황산칼륨으로 autoclave에서 산화시킨 후에 아스코르빈산(ascorbic acid) 환원법으로 측정하였다. 총질소는 일카리성 과황산칼륨으로 autoclave 에서 산화시킨 후에 자외선흡광도법으로 측정하였다.
- 총인은 원시료를 과황산칼륨으로 autoclave에서 산화시킨 후에 아스코르빈산(ascorbic acid) 환원법으로 측정하였다. 총질소는 일카리성 과황산칼륨으로 autoclave 에서 산화시킨 후에 자외선흡광도법으로 측정하였다. 식물플랑크톤 관찰을 위한 정량시료는 현장에서 Lugol 용액으로 고정한 후 실험실로옮겨 2~3일 이상 침강시킨 뒤 상등액을 제거하고 10 배로 농축시켰고 1% formalin으로 재고정하였다 먼저 계수하기 전에 종의 동정은 광학현미경의 X400배 또는 XI, 000배의 고배율로 관찰하였다.
- 식물플랑크톤의 동정은 Jensen(1984), Fukuyo 등(1990), Hallegraeff(1991), Thomas (1993) 및 Thomas 등<1995)의 문헌을 주로 참고하였다. 호수의 영양상태 평가는 Carlson(1977)이 제시한 trophic state index (TSI) 를 사용하였으며, 계산에 적용한 농도는 당해 년도의 모든 측정치에 대한 산술평균값을 사용하였다.
성능/효과
- (1) 조사기간동안 연평균 CODm„, 엽록소 a, 총질 소 총인농도 및 투명도는 각각 5.2-15.1 mg/L, 7. 3-148.
- (2) 시화호가 조성된 1994년부터 1997년 3월까지는 외부 또는 내부의 저층으로부터 부하되는 오염물질이 지속적으로 호소내에 축적됨으로서 빠른 수질악화가 관찰되었으며, 수질오염은 연중 식물플랑크톤이 대발생하는 생물학적 현상으로 나타났다.
- (3) 1997년 3월부터 1999년까지는 다양한 수질개선 대책의 시행으로 빠른 속도의 수질회복이 관찰되었고, 1999년의 수질은 담수화 초기의 수질로 회복된 것으로 조사되었다.
- (4) 시화호의 수질회복은 1997년 7월부터 시행한 해수유통에 의해 가장 큰 효고)를 보였고, 1997년 3월 부터 운영한 반월공단 및 시화공단의 차집수로에 의한 유입부하량 저감이 수질회복 효과를 더욱 향상시킨 것으로 평가되었다
- 1998년과 1999년에는 각각 68과 67로 감소하여 중·부영양호의 수준을 유지하였다. TSI(TP)와 TSI(SD)는 각각 62~85와 56~70의 범위를 보였고, TSI(Chl)의 경향과 동일하였다. TSI 의 분류에 의한 영양단계평가는 1997년부터 시작된 수 질개선대책의 시행시기를 전환점으로 하여 뚜렷한 변화를 보였다.
- 반면에 수질개 선대책의 일환으로 해수유입을 위해 수문을 개방한 이 후에 세포밀도는 현저하게 감소하였고 종조성은 Prorocentrum minimum을 중심으로 다시 기수 또는 해양종이 우점하는 수환경으로 전환되었다. 결과적 으로 호수조성 전과 해수유입 전·후에 식물플랑크톤 의 천이양상을 정리하면 연안기수종→복합형(연안기수 종*담수종) f연안기수종의 순이었다.
- 2mg/L로 조사되었다. 그후에 해수의 유입이 차단되었고 담수화가 진행되면서 COD의 급격한증가가 관찰되었으며, 계절에 따라 양적인 차이는 있었으나, 경년에 따른 변화는 거의 직선적으로 증가하였다. COD는 1997년 3월에 조사기간을 통하여 최대값을 기록하였고 이후부터는 반대로 COD가 급격히 감소하였다.
- 담수화 시기부터 현재까지 수질에 관한 결과를 종합 해 볼 때, 1998년~1999년의 시화호 수질은 방조제 건설 초기의 수질상태로 개선된 것으로 조사되었으며, 이는 1997년부터 본격적으로 시행된 반월공단과 시화 공단의 차집수로에 의한 오염물질 저감과 해수유입에 의한 오염물질 희석 및 자연정하능력의 향상 등에 의한 결과로 볼 수 있었다. 유역의 공단에서 유출되는 오염물질은 비강우시에는 대부분 차집되었으므로 해수 유입에 의한 효과를 최대한으로 향상시키는데 결정적 인 역할을 한 것으로 볼 수 있었다 본 연구에 사용된 자료는 시화호 최상류부터 배수갑문 앞의 최하류까지 의 모든 정점에서의 자료를 산술평균하여 사용한 것이 므로 상·하류간의 수질차이를 고려하지는 못하였다.
- 시화호가 완성되기 직전 의 시기에는 수온이 상승하는 하계를 제외하고는 규조 류가 풍부하였으나 담수 시작 후 약 2년이 지난 시점 과 답수 후 수질이 매우 악화된 시기에는 담수종의 영 향과 함께 기수 및 해양종의 혼합형태를 보였다 시간이 경과함에 따라 담수종의 우점현상이 뚜렷한 것으로 관찰되었고 대발생 양상이 빈번하였다. 반면에 수질개 선대책의 일환으로 해수유입을 위해 수문을 개방한 이 후에 세포밀도는 현저하게 감소하였고 종조성은 Prorocentrum minimum을 중심으로 다시 기수 또는 해양종이 우점하는 수환경으로 전환되었다. 결과적 으로 호수조성 전과 해수유입 전·후에 식물플랑크톤 의 천이양상을 정리하면 연안기수종→복합형(연안기수 종*담수종) f연안기수종의 순이었다.
- 시화호가 형성되기 전과 후의 식물플랑크톤은 양적 인 변화뿐만 아니라 종조성에 있어서도 매우 뚜렷한 변화가 관찰되었디(Table 1). 시화호가 완성되기 직전 의 시기에는 수온이 상승하는 하계를 제외하고는 규조 류가 풍부하였으나 담수 시작 후 약 2년이 지난 시점 과 답수 후 수질이 매우 악화된 시기에는 담수종의 영 향과 함께 기수 및 해양종의 혼합형태를 보였다 시간이 경과함에 따라 담수종의 우점현상이 뚜렷한 것으로 관찰되었고 대발생 양상이 빈번하였다. 반면에 수질개 선대책의 일환으로 해수유입을 위해 수문을 개방한 이 후에 세포밀도는 현저하게 감소하였고 종조성은 Prorocentrum minimum을 중심으로 다시 기수 또는 해양종이 우점하는 수환경으로 전환되었다.
- 총질소는 담수화 후에 현저한 증가가 뚜렷하게 관찰 되었으나, COD, 엽록소 a농도 및 총인농도와는 다르 게 1995년에 가장 높았고, 1996년부터 다시 감소하기 시작하였다(Fig. 6). 방조제 체절 직후인 1994년에 연 평균 농도가 1.
- 투명도의 증감은 해수 유입전·후에 수색변동을 육 안으로 구별할 수 있을 정도로 뚜렷한 변화를 보였고, 이러한 결과는 다른 수환경요인 분석결과와 유사한 경향을 보였다.
후속연구
- 그러나, 현재까지 강우시에는 공단을 포함한 유역으 로부터 다량의 오염물질이 지속적으로 유입되므로 이 시기 직후에 조류의 대발생은 피할 수 없는 실정에 있 다(한국수자원공사, 1999). 따라서 향후 상류에 인공 습지 조싱, 해수유입에 의한 자연정화능력향상 및 수문 조작의 원활한 운영 등으로 중·하류의 수역에서 식물 플랑크톤 발생 완화 및 감소를 기대할 수는 있으나 보다 근본적으로 유역의 공단배수와 생활하수가 포함 된 유입하천에 대한 우기시 대책이 없이는 상류수역에 서의 식물플랑크톤 발생은 당분간 지속될 것으로 판단된다.
- 담수화 시기부터 현재까지 수질에 관한 결과를 종합 해 볼 때, 1998년~1999년의 시화호 수질은 방조제 건설 초기의 수질상태로 개선된 것으로 조사되었으며, 이는 1997년부터 본격적으로 시행된 반월공단과 시화 공단의 차집수로에 의한 오염물질 저감과 해수유입에 의한 오염물질 희석 및 자연정하능력의 향상 등에 의한 결과로 볼 수 있었다. 유역의 공단에서 유출되는 오염물질은 비강우시에는 대부분 차집되었으므로 해수 유입에 의한 효과를 최대한으로 향상시키는데 결정적 인 역할을 한 것으로 볼 수 있었다 본 연구에 사용된 자료는 시화호 최상류부터 배수갑문 앞의 최하류까지 의 모든 정점에서의 자료를 산술평균하여 사용한 것이 므로 상·하류간의 수질차이를 고려하지는 못하였다. 해수유입이 원활히 진행되고 있는 1999년에도 최상류 의 일부수역에서 식물플랑크톤 대발생이 지속적으로 관찰되는 것을 감안한다면 시화호 수체의 대부분을 차 지하는 중·하류의 수질은 본 연구결과에서 제시한 결과보다 더욱 낮은 수질분포를 보일 것이다(한국수자 원공사, 1999).
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