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문제 정의
- 본 연구는 금강 하구호에서 비교적 유량이 적은 시기를 중심으로 부영양화에 관련된 수질항목을 매월 분석하였고 수질오염실태를 파악하여 향후 육수생태학적 기초자료로 활용하고자 하였다.
제안 방법
- 수질은 Rump and Krist (1988), APHA (1992) 및 환경부 (1993)의 분석법에 따라 측정하였다. 각종 유기물 분석은 시료를 그대로 사용하였으나 무기영 양염 (NH4, NO3, SRP 및 SRSi) 은 Whatman GFF fil-ter로 여과한 후 분석하였다. 유기질소는 TN에서 DIN (NH4 + NO3)의 차이로 산출하였고 유기인은 TP에서 SRP농도를 뺀 값으로 보았다.
- 수질조사 항목 중 수온과 DO는 DO meter (YSI 58 또는 59)로, pH, 전기전도도 및 투명도는 각각 Orion 230A meter, Conduktometer LF191-WTW 및 Secchi 원판 (지름 0.25 m)으로 현장에서 측정하였다. 분석시료는 Van Dorn 채수기로 표층(0.
- 각종 유기물 분석은 시료를 그대로 사용하였으나 무기영 양염 (NH4, NO3, SRP 및 SRSi) 은 Whatman GFF fil-ter로 여과한 후 분석하였다. 유기질소는 TN에서 DIN (NH4 + NO3)의 차이로 산출하였고 유기인은 TP에서 SRP농도를 뺀 값으로 보았다. TSS는 시료를 membrane filter (0.
- 중·하류에서 부영양화의 평가항목인 chl-a, 투명도 및 TP로서 수질을 평가하였다 (Vollenweider, 1968; USEPA, 1976; Carlson, 1977; Forsberg and Ryding, 1980; OECD, 1982). 그 결과 하구 저수지의 수질은 여러 평가기준을 통해 대부분 부영양화된 것으로 나타났다 (Fig.
대상 데이터
- 금강 하구호의 수질 특성을 파악하기 위하여 1998년 1월부터 1999년 9월까지 매월 조사하였다. 수질 인자 중 TN, TP, chl-a 및 투명도의 평균값은 각각 3, 900 ㎍ N/l, 160 ㎍ N/l, 73 ㎍ N/l 및 0.
- 25 m)으로 현장에서 측정하였다. 분석시료는 Van Dorn 채수기로 표층(0.3 m 수심)에서 채수하였다. 시 료용기는 4l플라스틱병 을 사용하였고 아이스박스를 이용하여 실험실로 옮겼다.
- 수문자료는 한국수문연보, 유량연보 (건교부, 1979~ 97) 및 금강수위월보(금홍통, 1998~99)의 자료를 활용하였다. 수질조사 항목 중 수온과 DO는 DO meter (YSI 58 또는 59)로, pH, 전기전도도 및 투명도는 각각 Orion 230A meter, Conduktometer LF191-WTW 및 Secchi 원판 (지름 0.
- 3 m 수심)에서 채수하였다. 시 료용기는 4l플라스틱병 을 사용하였고 아이스박스를 이용하여 실험실로 옮겼다. 운반한 시료는 항목에 따라 즉시 분석하거나 냉동(-20~-70℃)보관 후 2주 이내에 정량하였다.
이론/모형
- 운반한 시료는 항목에 따라 즉시 분석하거나 냉동(-20~-70℃)보관 후 2주 이내에 정량하였다. 수질은 Rump and Krist (1988), APHA (1992) 및 환경부 (1993)의 분석법에 따라 측정하였다. 각종 유기물 분석은 시료를 그대로 사용하였으나 무기영 양염 (NH4, NO3, SRP 및 SRSi) 은 Whatman GFF fil-ter로 여과한 후 분석하였다.
성능/효과
- TN/TP 및 DIN/SRP비는 겨울에 높고 여름에 낮았다. SRSi는 0~3.0 mg Si/l 범위로 변동 폭이 컸고 하계에 매우 높았으며 SRSi가 장기간 고갈되는 양상도 관찰되어 SRP와 더 불어 담수조류 (규조류)의 생장에 영향을 줄 수 있는 제한영 양염으로 추정되 었다. Chl- a는 동·하계 에 각각 113 ㎍ N/l, 162 ㎍ N/l로서 월등히 높았고 이 시기는 규조류 Stephanodiscus와 남조류 Micro- ystis가 번무하는 시기였다.
- 5). SRSi는 8월에 평균 2.5 mg Si/l로서 가장 높았고 하절기 강우에 의한 유량의 증가 영향이 가장 컸으며 SRP 변동과 관련성이 관찰되어 SRP가 감소한 후 SRSi가 급감하는 양상이 뚜렷하였다. SRSi는 토양에 근간이 되는 인자로서 증감의 변동 중 증가요인은 유역의 토지이용에 의한 비점오염원의 영향이 크며 전술한 바와 같이 하천정비 등에 의한 인위적인 교란도 중요한 요인으로 볼 수 있었고 감소요인은 저층으로의 침강과 식물플랑크톤의 흡수 및 이용(Takano and Hino, 1996)이 상당한 부분을 차지할 것으로 판단된다.
- 4). TP에서 SRP를 뺀 부분을유기인으로 볼 때 유기인은 TP의 92%를 차지하였고 SRP는 8%에 불과하였다. TP와 유기인은 8월~9월에 각각 318 ㎍ P/l, 297 ㎍ P/l로서 급격 한 증가를 보여 다른 시기보다도 각각 2.
- 2이었다. pH는 다른 환경인자보다도 DO의 증감과 관련성이 높아 대체적으로 DO가 높을 때 pH값이 높고 DO가 낮을 때 pH값이 낮은 경향을 보였다. 전기전도도는 129~370 μS/cm 범위로서 평균값은 233μS/cm였으며 갈수기인 동계에 높고 유량이 풍부한 하계에 낮은 양상을 보였다(Fig.
- 중·하류에서 부영양화의 평가항목인 chl-a, 투명도 및 TP로서 수질을 평가하였다 (Vollenweider, 1968; USEPA, 1976; Carlson, 1977; Forsberg and Ryding, 1980; OECD, 1982). 그 결과 하구 저수지의 수질은 여러 평가기준을 통해 대부분 부영양화된 것으로 나타났다 (Fig. 8). 1 — 100 범위 에서 10등급으로 구분한 Carlson (1977)의 영양지수에 의하면 50 이상을 부영양, 70 이상을 과영양단계로 보는 기준을 적용할 때 하구에서 투명도 chl-a 및 TP의 평균값이 각각 64, 70 및 76으로서 수질이 매우 악화되었다.
- 동·하계에 chl-a 수준은 규조류 Stephanodiscus 가 우점하였던 동계보다도 남조류 Microcystis가 번무한 하계가 더욱 높았다. 투명도는 chl-a의 수준과 일치하였고 하계에 큰 폭으로 감소한 것은 남조류 Microcystis의 군체가 부상하여 수표면 부근의 상부에 조류막을 형성한 것에 원인을 둘 수 있었다.
- 연중 chl-a의 변동에서 높은 시기는 규조류 Stephanodiscus가 장기간 대발생하는 동계 (12 월~3월)와 남조류 Microcystis가 수표면에 녹색으로 수화를 일으키는 여름기간 (8월~9월) 이 해당하였다. 따라서 온대의 담수생태계에서 일반적으로 나타나는 식물의 생육기인 춘계와 추계에 높은 전형적인 계절변동은 찾아볼 수 없었고 도리어 여름과 겨울에 폭발적으로 증가하는 양상을 보였다 (Fig. 6). 이 시기에 chl-a는 동일하게 100 ㎍/l을 훨씬 초과하였고 조사결과 중에서 대부분 20 ㎍/l 이상이 었고 70 ㎍/l 이상은 9회나 관찰되어 내부 유기물 생산이 상당한 비중을 차지하는 것으로 판단되었다.
- 2). 또한 chl-a 농도는 낮은 반면 TSS는 다소 높은 경향을 보였는데 이는 무엇보다도 지류의 영향과 하상정비에 따른 토사의 증가가 주된 원인으로 확인되었다. 이러한 영향을 제외한 경우로서 TSS가 증가하는 경향은 식물플랑크톤을 포함한 생물량의 증가에 따른 결과로 해석되었다.
- 7). 또한 발생 조류의 주요 종조성 은 Synedra 와 Aulacoseira속 규조류로서 다량의 Si와 P가 공급된 직후에 더욱 뚜렷하여 다른 규조류에 비해 영양염의 요구도가 높은 것으로 추정되었고 이러한 결과는 소형 규조류 Stephanodiscus가 장기간 대발생하는 동계의 평균 96보다 현저하게 적은 수준이 이를 뒷받침한다고 하겠다.
- 1999년 9월까지 매월 조사하였다. 수질 인자 중 TN, TP, chl-a 및 투명도의 평균값은 각각 3, 900 ㎍ N/l, 160 ㎍ N/l, 73 ㎍ N/l 및 0.8 m로서 부영 양화 특성 이 잘 나타났다. TN 중에서 유기질소가 66%, 무기질소가 34% 를 차지하였고 무기질소 중에서 NH4와 NO3는 각각 30%와 70%를 점유하였다.
- 식물플랑크톤의 현존량을 나타내는 chl-a는 최저 16 ㎍/l에서 최고 213 ㎍/l까지 변동이 컸고 평균농도는 73 ㎍/l였다 (Table 1). 연중 chl-a의 변동에서 높은 시기는 규조류 Stephanodiscus가 장기간 대발생하는 동계 (12 월~3월)와 남조류 Microcystis가 수표면에 녹색으로 수화를 일으키는 여름기간 (8월~9월) 이 해당하였다.
- 겨울(1998년 1 월~3월, 12월 및 1999년 1 월 ~3월)의 극심한 오염 수준에 대한 전형적 인 양상이 대별되 었다 (Table 2). 영 양염 중 NH4, NO3와 TN/TP 및 DIN/SRP의 비는 하계에 낮고 동계에 높아 각각 7.0, 1.8, 2.9 및 14.0배 정도 컸고, 반면에 SRP와 SRSi는 동계보다 하계에 각각 3.0, 1.6배 더 높아 크게 대비되었다 하계에 질소 성분이 낮은 것은 다른 요인보다도 계절에 따른 강우의 영향으로 유량이 증가하여 희석된 효과로 볼 수 있었고, 동계에 SRP와 SRSi의 농도가 낮은 것은 규조류 Stephanodiscus의 만성적인 대발생 이 감소의 주된 요인으로 나타났다.
- 049 ㎍ N/l)였다 (Table 1). 질소화합물 (TN) 농도에서 유기질소는 66%, DIN은 34%를 차지하였고 DIN 중에서 NH4가 30%, NO3가 70%를 차지하였다. 연중 변동에 있어서 TN과 유기질소 및 NH4는 12월과 1월에 평균 농도가 각각 5, 100 Rg N/l, 3, 500 Rg N/l 및 600 Rg N/l 수준으로 높았고 특히 암모니아는 7월~11월까지 평균농도가 87㎍ N/l로서 상대적으로 다른 시기에 비해 매우 낮았다 (Fig.
- 투명 도는 수중의 용해 성 물질 이 나 입자성 유기물 질의 양에 영향을 받으며 입자성 물질은 미세플랑크톤과 입자 유기물질로 구분할 수 있다. 투명도의 연간 변동은 TSS의 변동과 유의한 상관관계를 보였고 식물플랑크톤 현존량인 chl-a와는 상관성이 낮았다. 이러한 결과는 본 연구기간동안 빈번하였던 강수에 의해 외부에서 유입되는 각종 입자성 물질의 영향이 하구 호의 투명도에 크게 미쳤음을 시사한다.
후속연구
- 따라서 금강 하류는 주변 유역의 개발이 가속화되고 있어 향후 물 이용이 더욱 증가할 것으로 전망되고 있기 때문에 이에 대한 대책 마련이 시급한 것으로 사료된다. 또한 현 시점에서 부영양화에 대한 수질 관리뿐만 아니라 하천생태계의 건강성 유지를 위해 지속적인 생태학적 조사가 필요할 것으로 판단되었다.
- ·P 및 Si 농도와 수문학적 요인이 크게 관여되는 것으로 판단되 었다 (신, 1998). 따라서 하구호의 수질 관리는 상류로부터 유하되는 유량이 극히 빈약한 저수 또는 갈수기를 중심으로 이루어져야 할 것으로 보며 무엇보다도 도시하천에 분포된 오염원으로부터 유입되는 영양염의 절대적인 제어가 뒤따라야 할 것으로 본다.
- 따라서 금강 하류는 주변 유역의 개발이 가속화되고 있어 향후 물 이용이 더욱 증가할 것으로 전망되고 있기 때문에 이에 대한 대책 마련이 시급한 것으로 사료된다. 또한 현 시점에서 부영양화에 대한 수질 관리뿐만 아니라 하천생태계의 건강성 유지를 위해 지속적인 생태학적 조사가 필요할 것으로 판단되었다.
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