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문제 정의
- 본 연구는 시화호에서 수질개선의한 방안으로 해수유입을 시도한 이후에 무기영양염과 주요 식물플랑크톤의 변동을 파악하고자 하였다. 또한 기존의 시화호에서 이에 관한 조사가 미흡하였으므로 본 연구결과는 시화호의 수질을 평가하고 생태계의 변화를 고찰함에 있어 향후 유용한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 본다.
- 수환경 및 식물플랑크톤의 조사는 1999년 1월부터 12월까지 매월 1~2회씩 수행하였으며 본 연구는 악화된 시화호 수질개선을 목적으로 한 해수유입 이후에 주요 식물플랑크톤 변동을 수질환경과 관련지어 파악하고자 하였다. 조사지점은 시화호 수문 조작시 물의 흐름방향을 고려하여 상류의 SR1에서 수문 부근의 SR8까지 8개 지점으로 선정하였다(Fig.
- 2월과 10월에 chl-a가 높았던 것은 SR1에서 식물플랑크톤의 폭발적인 대발생이 있은 후 주기적인 호소수의 방류에 따른 하류까지 확산이 있었던 것으로 추정되며 이러한 결과는 무기영양염의 영향도 컸던 것으로 판단되었다. 전술한 바와 같이 지속적 인강우가 유지되는 시기를 제외하고는 하류로 갈수록 SRP와 SRSi 농도가 급감하거나 고갈되는 양상이 뚜렷하여 이에 대한 결과를 뒷받침하였다.
제안 방법
- 농축 시료는 광학현미경 (× 400배 또는 × 1,000배)으로 종조성을 파악하였고 시료 1 ml을 Sedgwick-Rafter chamber에 골고루 분산시 킨 뒤 × 200배율에서 검경하면서 종별 세포수를 계수하였으며 현존량은 단위부피(ml)당 세포수로 산출하였다. 다른 분류군은 시료를 그대로 사용하였으나 규조류는 산 (HNO3+ K2Cr2O7)처리후 Pleurax 봉입제로 영구표본을 제작하여 동정하였다.
- 서해안의 신도시 및 산업단지 근교에 위치한 시화호에서 유입지천 부근의 상류부터 최하류에 해당하는 수문까지 8개 지점에서 1999년에 수중 무기영양염과 식물플랑크톤 변동을 매월 1~2인회씩 조사하였다. 수환경 요인 중 NH4, SRP 및 SRSi의 평균농도는 각각 522.
- 25m인 백색의 Secchi 원판으로 2회 측정한 평균값을 사용하였다. 수질분석을 위한 시료는 수심 1m의 상층수를 채수한 후 아이스팩 이 담긴 박스에 담아 실험실로 운반하였고 즉시 분석하였다. 유기물과 chl-a의 분석은 원수를 그대로 사용하였으나 무기물은 GF/C (What-man)로 여과한 후 분석하였다.
- 수질분석을 위한 시료는 수심 1m의 상층수를 채수한 후 아이스팩 이 담긴 박스에 담아 실험실로 운반하였고 즉시 분석하였다. 유기물과 chl-a의 분석은 원수를 그대로 사용하였으나 무기물은 GF/C (What-man)로 여과한 후 분석하였다. 수질항목은 Strickland and Parsons (1972), APHA (1992) 및 환경부(1993a)의 방법에 따라 분석하였다.
- 이용하였다(한국수자원공사, 1999). 현장의 수환경 요인 중 수온, DO, pH, 전기전도도 및 염분도는 매번 보정한 YSI-600XLmeter로 측정하였다. 투명도는 지름이 0.
대상 데이터
- 본 연구 대상지인 시화호는 서해안 경기만과 아산만 사이에 위치하고 있다. (Fig.
- 조사기간동안 강수량과 배수갑문을 통해 호소수 방류 및 해수의 유입에 대한 수문자료는 한국수자원공사의 자료를 이용하였다(한국수자원공사, 1999). 현장의 수환경 요인 중 수온, DO, pH, 전기전도도 및 염분도는 매번 보정한 YSI-600XLmeter로 측정하였다.
- 조사지점은 시화호 수문 조작시 물의 흐름방향을 고려하여 상류의 SR1에서 수문 부근의 SR8까지 8개 지점으로 선정하였다(Fig. 1). 현장조사를 매회 수행할 때 동일한 지점을 확인하기 위해 GPS Ⅲ (Garmin, USA)를 이용하였고 동계에 결빙되거나 하계의 홍수 유입시 채수가 어려운 지점은 제외시켰다.
- 현장의 수환경 요인 중 수온, DO, pH, 전기전도도 및 염분도는 매번 보정한 YSI-600XLmeter로 측정하였다. 투명도는 지름이 0.25m인 백색의 Secchi 원판으로 2회 측정한 평균값을 사용하였다. 수질분석을 위한 시료는 수심 1m의 상층수를 채수한 후 아이스팩 이 담긴 박스에 담아 실험실로 운반하였고 즉시 분석하였다.
이론/모형
- 식물플랑크톤의 동정은 Jensen (1984), Fukuyo (1990), Hallegraeff (1991), Thomas (1993) 및 Thomas et al.(1995)의 문헌을 주로 참고하였다.
- 유기질소 및 인은 각각 Total-N과 Total-P에서 무기농도를 뺀 값으로 간주하였다. Chl-a는 membrane filter (0.45 μm, Millipore)로 여과한후 90% 아세톤을 사용하여 색소를 추출하는 Lorenzen(1967)법으로 정량하였다.
- 유기물과 chl-a의 분석은 원수를 그대로 사용하였으나 무기물은 GF/C (What-man)로 여과한 후 분석하였다. 수질항목은 Strickland and Parsons (1972), APHA (1992) 및 환경부(1993a)의 방법에 따라 분석하였다. DINe NH4와 NO3의 합으로 계산하였고 NO2는 질소 성분 중 상대적으로 농도가 현저하게 낮아 제외시켰다.
성능/효과
- 1999년 1월에서 12월까지 정량조사로 관찰된 식물플랑크톤의 분류군은 37속 52종으로 동정되었다. 연중 분류군별 출현빈도로 볼 때 규조류가 46%로 가장 많았고, 와편모조류가 37%, 나머지 다른 분류군은 17%를 차지하여 앞선 두 분류군이 전체의 80% 이상을 점유하였다.
- 9mg O2/l로서 2월을 제외하고는 표층에서 대부분 포화수준 이상이었다. DO 변동은 상류에서 높고 하류로 갈수록 감소하는 경향이 뚜렷하였고 식물플랑크톤의 생물량 (chl-a)과 연관성이 있었다. pH는 다른 항목에 비해 정점간에 큰 차이가 없었고 평균값이 8.
- 4). SRSi의 감소는 다른 시기보다도 10월에 SR3부터 그 하류에 식물플랑크톤의 생장과 관련성이 있었으며 하류로 갈수록 그 영향은 더욱 커서 Si가 P와 동시에 고갈되는 구간에서 생물량은 현저하게 감소하였다. 따라서 SRSi는 P와 더불어 규조류와 같은 식물플랑크톤의 제 한영양염으로 작용할 수 있음을 시사하였다(최드 1997; 양 등, 2000).
- 5 m 범위)였다. TSS는 상류에서 하류로 갈수록 감소되었고 반면에 투명도는 배수갑문으로 갈수록 현저하게 증가하였다(Table 1). 특히 chl-a는 TSS와 투명도에 미치는 영향이 커 상호 관련성을 보였다(신 등, 2000).
- 1%를 차지하였다. 또한 TN과 DIN 중 NH4 각각 32.3%, 64.2%였고 NO3는 각각 18.6%, 37.0%에 해당하였으며 NO3는 NH4의 58.2% 수준으로 NH4가 월등히 풍부하였다 (Table 1). NH4는 SR1~SR2구간에서만뚜렷한 변동을 보였을 뿐 그 하류에서는 평균 402.
- costatum이 월등히 많았다. 또한 규조류 S. costatum의 발생으로 관찰된 시기와 규모는 Si 영양염과 밀접한 관련이 있었으며 수중 Si 농도에 비례하여 그 수가 증가하였다.
- 3X 104cells/ml로서 정점간에 세포밀도의 차이가 있었다 8개 정점 중 SR1, SR3, SR4, SR5 및 SR6에서 평균값을 상회하였고 편차로 볼 때 SR4와 SR6에서 다소 컸다. 또한 정점별 평균 세포수로서 계절별로 비교해 보면 매우 불규칙적임을 관찰할 수 있었고 특히 1월~2월, 5 월 및 10월에 식물플랑크톤이 대량 발생하는 양상을 보였다. 이때 평균 세포밀도는 각각 3.
- 세포밀도로 본 정점별 식물플랑크톤의 평균 세포수는1.3X 104cells/ml로서 정점간에 세포밀도의 차이가 있었다 8개 정점 중 SR1, SR3, SR4, SR5 및 SR6에서 평균값을 상회하였고 편차로 볼 때 SR4와 SR6에서 다소 컸다. 또한 정점별 평균 세포수로서 계절별로 비교해 보면 매우 불규칙적임을 관찰할 수 있었고 특히 1월~2월, 5 월 및 10월에 식물플랑크톤이 대량 발생하는 양상을 보였다.
- 6 × 106m3/s)보다 26%가 적었다. 수문 개폐에 따른 해수의 영향은 수환경 조사결과로 볼 때 SR2까지 미치는 것으로 추정되었고 해수의 유입으로 인해 호소의 수질은 희석효과가 뚜렷하였다. 수문요인에 의한 수질악화의 영향은 선행 강우가 장기간 (2주 이상) 없고 해수의 유입량이 유출량보다도 적은 시기로 판별되었다.
- 수문 개폐에 따른 해수의 영향은 수환경 조사결과로 볼 때 SR2까지 미치는 것으로 추정되었고 해수의 유입으로 인해 호소의 수질은 희석효과가 뚜렷하였다. 수문요인에 의한 수질악화의 영향은 선행 강우가 장기간 (2주 이상) 없고 해수의 유입량이 유출량보다도 적은 시기로 판별되었다.
- 시화호에서 식물플랑크톤 변동양상은 풍부한 영양염을 기초로하여 계절별로 단순하였고 소수종의 우 점현상이 뚜렷한 수계로 평가되었다. 또한 현재의 식물플랑크톤 출현 수준은 해수 유입전에 비해 매우 감소되긴 하였으나 여전히 적조(red-tide) 수준인 ml당 1,000개체를 훨씬 상회하고 있고 연중 출현되는 주요종은 우리나라 연안에서 계절적으로 대량 번무하는 해양적조 원인종이 대부분이어서 이에 대한 지속적인 생태학적 모니터링이 필요할 것으로 본다.
- Chl-a는 계절 및 정점간에 차이가 컸고 전반적으로 볼 때 상류에서 매우 높은 양상을 보였으며 불규칙적이었다. 정점간에 chl-a의 평균농도를 비교해보면 SR1, SR2, SR3 및 SR4~SR8에서 각각 56.3 ㎍/l, 38.8 ㎍/l, 44.7 ㎍/l 및 25.2 ㎍/l로서 SR1이 월등히 높았다(Fig. 5). 다른 정점에 비해 SR1에서 chl-a가 높은 것은 상류의 유입지천에 인접하고 있기 때문에 고농도의 무기영양염을 포함하는 유입수의 영향과 수문학적으로 볼 때 정체성이 강한 수역으로 식물플랑크톤의 생장에 유리한 조건을 형성하기 때문이다.
- 0×104 cells/ml로서 다른시기에비해 상대적으로 많았고 10월에는 폭발적인 번무가 있었다. 조사시기별 주요종과 세포밀도는 4월과 5월에 Skeletonema costatum이 각각 7.0×103, 5.3×103 cells/ ml, 7월에 Chaetoceros curvisetus가 3.0×103 cells/ml 및 10월에 S. costatum과 Cyclotella atomus가 각각 1.6×104, 2.6×103 cells/ml로서 S. costatum이 월등히 많았다. 또한 규조류 S.
- 배수갑문의 조작에 의한 물의 유 . 출입량으로 고려한 호소내의 수문 현황에서 월별 유입 및 유출량의 평균값은 각각 31.5 × 106, 23.1 × 106m3/s로서 계절에 따라 다소 차이가 있었고 연간 유출량 (277.0 × 106m3/s)은 유입량 (374.6 × 106m3/s)보다 26%가 적었다. 수문 개폐에 따른 해수의 영향은 수환경 조사결과로 볼 때 SR2까지 미치는 것으로 추정되었고 해수의 유입으로 인해 호소의 수질은 희석효과가 뚜렷하였다.
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4℃였다. 호소내 수온 분포는 매번 상류에서 하류의 배수갑문으로 갈수록 하강하는 경향을 보였다. DO 농도는 연간 최대
후속연구
- Pyramimonas spp.는 11월~3월에만 관찰되어 전형적인 저온성 조류로 볼 수 있었고 특히 SR1 부근에서 오염도가 높은 갈수기에 다량의 밀도로 관찰되어 수질오염의 지표종으로 추정되고 있으나 이에 대한 생리생태학적 후속 연구가 더욱 필요한 것으로 본다.
- 변동을 파악하고자 하였다. 또한 기존의 시화호에서 이에 관한 조사가 미흡하였으므로 본 연구결과는 시화호의 수질을 평가하고 생태계의 변화를 고찰함에 있어 향후 유용한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 본다.
- 뚜렷한 수계로 평가되었다. 또한 현재의 식물플랑크톤 출현 수준은 해수 유입전에 비해 매우 감소되긴 하였으나 여전히 적조(red-tide) 수준인 ml당 1,000개체를 훨씬 상회하고 있고 연중 출현되는 주요종은 우리나라 연안에서 계절적으로 대량 번무하는 해양적조 원인종이 대부분이어서 이에 대한 지속적인 생태학적 모니터링이 필요할 것으로 본다.
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