소양호와 팔당호에 대한 한강수질검사소(1996${\sim}$1998)와 환경부(1990${\sim}$1997), 그리고 건설교통부(1996${\sim}$1998)자료를 인용하여 수문학적 특성에 따른 소양호와 팔당호의 수질특성 및 계절적 변화양상을 비교${\cdot}$분석하였다. 소양호에서는 수온차에 의한 뚜렷한 성층현상이 관찰되었다. 춘계와 하계에 관찰된 좁은 폭의 표층은 추계로 갈수록 점차 넓어진 반면 중층의 폭은 좁아지는 경향을 보였으며 심층은 연중 수온이 $5^{\circ}C$내외로 거의 변동을 보이지 않았다. 춘계와 하계에는 표층에서 용존산소의과포화가 관찰되었고, 추계로 들어가면서 표층과 중층의 용존산소 포화도는 약 75%까지, 심층은 45${\sim}$55%까지 감소하였으며 빈산소 수괴가 시간의 흐름에 따라 심층으로 이동하는 현상이 관찰되었다. 우기동안에는 중층에서 약 $50\;{\mu}S/cm$의 가장 낮은 전기전도도를 갖는 수괴가 분포하고 있음이 관찰되었다. 팔당호에서 수심별 수은의 분포는 연도별, 계절별 구분 없이 비교적 잘 혼합된 수괴의 특성이 관찰되었으나$5{\sim}9$월에는 상${\cdot}$하층이 약 $5^{\circ}C$내외의 수온차이를 나타냈다. 용존산소포화도는 연중 90% 이상으로 소양호에 비해 높은 산소포화도가 관찰되었다. 초여름부터 초가을까지 표층에서는 과포화가, 심층에서는 60%정도까지 낮은 포화도가 관찰되었다. 늦은 봄부터 초가을 (우기)의전기전도도는 수심 $4{\sim}5\;m$ 이하의 수층에서 $90\;{\mu}S/cm$정도까지 감소하여 표층보다 낮은 값을 보였다. 그러나,늦은 가을부터 초봄까지의 전기전도도는 약 $10^{\circ}Cm$깊이까지 표층이 심층보다 낮게 관찰되었다. 소양호의 체류시간은 평균 245일로, 팔당호의 평균 5.1일과 큰 차이를 보였으나, 팔당호는 소양호보다 클로로필 3농도는 약 2.7배, 총 질소 농도는 약 1.2배 그리고 총 인 농도는 약 2.6배 높았다. 따라서 영양염류 농도가 체류시간보다 조류증식에 더 기여한 것으로 판단된다.
소양호와 팔당호에 대한 한강수질검사소(1996${\sim}$1998)와 환경부(1990${\sim}$1997), 그리고 건설교통부(1996${\sim}$1998)자료를 인용하여 수문학적 특성에 따른 소양호와 팔당호의 수질특성 및 계절적 변화양상을 비교${\cdot}$분석하였다. 소양호에서는 수온차에 의한 뚜렷한 성층현상이 관찰되었다. 춘계와 하계에 관찰된 좁은 폭의 표층은 추계로 갈수록 점차 넓어진 반면 중층의 폭은 좁아지는 경향을 보였으며 심층은 연중 수온이 $5^{\circ}C$내외로 거의 변동을 보이지 않았다. 춘계와 하계에는 표층에서 용존산소의과포화가 관찰되었고, 추계로 들어가면서 표층과 중층의 용존산소 포화도는 약 75%까지, 심층은 45${\sim}$55%까지 감소하였으며 빈산소 수괴가 시간의 흐름에 따라 심층으로 이동하는 현상이 관찰되었다. 우기동안에는 중층에서 약 $50\;{\mu}S/cm$의 가장 낮은 전기전도도를 갖는 수괴가 분포하고 있음이 관찰되었다. 팔당호에서 수심별 수은의 분포는 연도별, 계절별 구분 없이 비교적 잘 혼합된 수괴의 특성이 관찰되었으나$5{\sim}9$월에는 상${\cdot}$하층이 약 $5^{\circ}C$내외의 수온차이를 나타냈다. 용존산소포화도는 연중 90% 이상으로 소양호에 비해 높은 산소포화도가 관찰되었다. 초여름부터 초가을까지 표층에서는 과포화가, 심층에서는 60%정도까지 낮은 포화도가 관찰되었다. 늦은 봄부터 초가을 (우기)의전기전도도는 수심 $4{\sim}5\;m$ 이하의 수층에서 $90\;{\mu}S/cm$정도까지 감소하여 표층보다 낮은 값을 보였다. 그러나,늦은 가을부터 초봄까지의 전기전도도는 약 $10^{\circ}Cm$깊이까지 표층이 심층보다 낮게 관찰되었다. 소양호의 체류시간은 평균 245일로, 팔당호의 평균 5.1일과 큰 차이를 보였으나, 팔당호는 소양호보다 클로로필 3농도는 약 2.7배, 총 질소 농도는 약 1.2배 그리고 총 인 농도는 약 2.6배 높았다. 따라서 영양염류 농도가 체류시간보다 조류증식에 더 기여한 것으로 판단된다.
Changes of seasonal and vertical water quality was analyzed with physico-chemical data from Soyang and Paldang river-reservoir system in Korea during the 1996 to 1998. In Soyang river-reservoir system, the water column was well stratified, which narrow epilimnion layer of 5 to 10 m depth in spring t...
Changes of seasonal and vertical water quality was analyzed with physico-chemical data from Soyang and Paldang river-reservoir system in Korea during the 1996 to 1998. In Soyang river-reservoir system, the water column was well stratified, which narrow epilimnion layer of 5 to 10 m depth in spring to summer enlarged gradually about 40 m depth in fall as going to times. In contrast, metalimnion layer tended to be narrow during the same period. Water temperature of hypolimnion was maintained about $5^{\circ}C$ continuously throughout the year. DO of the epilimnion layer was supersaturated from spring to summer, however, it was decreased to 75% at the epilimnion layer and $45{\sim}50%$ at the hypolimnion layer at the late fall. The lowest conductivity of below $50\;{\mu}S/cm$ was observed at the metalimnion layer during thesummer to fall. In Paldang river-reservoir system, the water column wag well mixed layer throughout the year, although water temperature was changed seasonally from $5^{\circ}C$ in February to $28^{\circ}C$ in July. Water temperature between upper and lower layer was different about $5^{\circ}C$ from late spring (May) to early fall (September). DO was over and less saturated in upper and lower layer during the early summer to early fall, respectively. Conductivity was decreased to $90\;{\mu}S/cm$ in lower layer of below $4{\sim}5\;m$ depth during the late spring to early fall and that of upper layer of above 10 m depth decreased to about $100\;{\mu}S/cm$ during the late fall (November) and early spring (March). Retention time of Soyang river-reservoir system was much longer than that of Paldang river-reservoir system. Chlorophyll a, T-N and T-P concentration in Paldang river-reservoir system were higher than that of Soyang river-reservoir system by a factor of 2.7, 1.2 and 2.6, respectively. Algal blooming was deeply affected by the nutrients than the retention time.
Changes of seasonal and vertical water quality was analyzed with physico-chemical data from Soyang and Paldang river-reservoir system in Korea during the 1996 to 1998. In Soyang river-reservoir system, the water column was well stratified, which narrow epilimnion layer of 5 to 10 m depth in spring to summer enlarged gradually about 40 m depth in fall as going to times. In contrast, metalimnion layer tended to be narrow during the same period. Water temperature of hypolimnion was maintained about $5^{\circ}C$ continuously throughout the year. DO of the epilimnion layer was supersaturated from spring to summer, however, it was decreased to 75% at the epilimnion layer and $45{\sim}50%$ at the hypolimnion layer at the late fall. The lowest conductivity of below $50\;{\mu}S/cm$ was observed at the metalimnion layer during thesummer to fall. In Paldang river-reservoir system, the water column wag well mixed layer throughout the year, although water temperature was changed seasonally from $5^{\circ}C$ in February to $28^{\circ}C$ in July. Water temperature between upper and lower layer was different about $5^{\circ}C$ from late spring (May) to early fall (September). DO was over and less saturated in upper and lower layer during the early summer to early fall, respectively. Conductivity was decreased to $90\;{\mu}S/cm$ in lower layer of below $4{\sim}5\;m$ depth during the late spring to early fall and that of upper layer of above 10 m depth decreased to about $100\;{\mu}S/cm$ during the late fall (November) and early spring (March). Retention time of Soyang river-reservoir system was much longer than that of Paldang river-reservoir system. Chlorophyll a, T-N and T-P concentration in Paldang river-reservoir system were higher than that of Soyang river-reservoir system by a factor of 2.7, 1.2 and 2.6, respectively. Algal blooming was deeply affected by the nutrients than the retention time.
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문제 정의
본 연구는 호소형 호수인 소양호와 하천형 호수인 팔당호를 대상으로 강물의 호소유입 및 방출에 따른 호수의 수문학적 특성변화와 성층 형성에 따른 수질의 수직적 및 계절적 변화양상을 호수 유형별로 비교·분석함으로써, 수문학적 특성과 호수 수질과의 상관관계를 규명하고 이를 수질보전대책 수립을 위한 기초자료로 제시하기 위하여 수행되었다.
제안 방법
소양호와 팔당호에 대한 한강수질검사소(1996~1998) 와 환경부(1990~1997), 그리고 건설교통부(1996~ 1998)자료를 인용하여 수문학적 특성에 따른 소양호와 팔당호의 수질특성 및 계절적 변화양상을 비교·분석하였다.
클로로필 a는 GF/C 여과지로 시료를 여과후 90% 아세톤으로 암냉소에서 24시간 동안 엽록소를 추출하여 663, 645, 630 및 750 nm의 파장에서 흡광광도계 (Cary 1E Varian)로 흡광도를 측정하여 계산되었다. 용존산소 포화도는 수증기압의 변동을 무시하고 Mortimer (1981)가 제안한 수온에 따른 포화 용존산소 농도 산출식을 이용하여 실측 용존산소 농도와의 비를 백분율로 산출하였다.
대상 데이터
조사대상 호수는 한강수계 내 대표적 호소형 댐호로 알려져 있는 소양호와 하천형 댐호로 알려져 있는 팔당호이며, 이들 호수에 대한 수질조사자료는 한강 수질검사소에서 월별 또는 분기별로 조사한 자료 (한강수질검사소, 1996~1998)와 환경부의 호소수 수질모니터링자료 (환경부, 1993~1997)를 이용하여 분석하였다. 호수의 유입량과 방류량에 관한 자료는 건설교통부에서 발간된 수문조사연보 (건설교통부, 1996~1998)와 건설교통통계 연보 (건설교통부, 건설부문, 1996~1998)에서 인용하였 다.
1993~1997)를 이용하여 분석하였다. 호수의 유입량과 방류량에 관한 자료는 건설교통부에서 발간된 수문조사연보 (건설교통부, 1996~1998)와 건설교통통계 연보 (건설교통부, 건설부문, 1996~1998)에서 인용하였 다. 본 논문에 인용된 각 호수 수질조사자료의 연도별 채수시기와 조사회수는 Table 1과 같으며 시료의 채수는 각 호수의 댐 앞의 정점에서 수심별로 수행되었다(Fig.
이론/모형
수질조사항목 중 수온, pH, DO 및 전도도는 수질자동 측정계기인 ‘HYDROLAB’(Hydrolab, 1995)을 이용, 현장에서 측정 되 었으며 수질오염 공정 시 험 방법 (환경 부 1995)에 따라 COD는 망간법을, 총 질소와 총 인은 각각 자외선 흡광광도법과 아스코르빈산 환원법을 이용하여 분석되었다. 클로로필 a는 GF/C 여과지로 시료를 여과후 90% 아세톤으로 암냉소에서 24시간 동안 엽록소를 추출하여 663, 645, 630 및 750 nm의 파장에서 흡광광도계 (Cary 1E Varian)로 흡광도를 측정하여 계산되었다.
클로로필 a는 GF/C 여과지로 시료를 여과후 90% 아세톤으로 암냉소에서 24시간 동안 엽록소를 추출하여 663, 645, 630 및 750 nm의 파장에서 흡광광도계 (Cary 1E Varian)로 흡광도를 측정하여 계산되었다. 용존산소 포화도는 수증기압의 변동을 무시하고 Mortimer (1981)가 제안한 수온에 따른 포화 용존산소 농도 산출식을 이용하여 실측 용존산소 농도와의 비를 백분율로 산출하였다.
성능/효과
’93~’97년 기간중 소양호와 팔당호의 체류시간과 클 로로필 a 농도의 월별 변동을 비교해 보면 소양호의 경우 체류시간은 평균 245일 (33일~4, 612일)이었고, 팔당호는 평균 5.1 일 (0.6일~22.8일) 정도로 큰 차이를 보이고 있어 이 체류시간 만으로 판단해 보면 소양호가 팔당호보다 오히려 조류증식에 더 유리한 조건을 가지고 있다고 할 수 있으나 조류 생체량을 표현하는 클로로필a 농도를 보면, 소양호는 평균 4.7 mg/m3 (1~24.8 mg/ m3) 이었고, 팔당호에서는 평균 12.9 mg/m3 (2.6~36.3 mg/m3)으로 팔당호에서 더 높게 나타났다 (Fig. 6).
하천과 같은 수문학적 특징을 갖는다. 따라서 수심별 수온의 분포도 연도별, 계절별 구분없이 비교적 잘 혼합된 수괴의 특성이 관찰되었으나 5~9월에는 약 5℃ 내외의 상·하층 수온차이를 나타냈으며, 표층수온의 계절별 변동폭은 약 5℃(3월)~27℃(7~8월)로 관찰되었 다 (Fig. 4).
소양호에서 전도도의 감소가 관측되었던 수심 30~ 45 m 부근인 중층에서 7월~9월 사이에 측정된 COD 값을 보면 대 부분 표층보다 낮은 농도가 관측 (총 8회 측정치 중 6회) 되었는데 (Fig. 9), 하절기 소양호의 표층수에서 식물플랑크톤 증식 (클로로필 a 기 준) 이 COD 농도변화에 기여하는 정도는 극히 낮아 상대적으로 표층에서의 COD 농도가 조류증식의 영향을 거의 받지 않은 것으로 판단되고 (클로로필 a와 COD 농도 상관도, 전 계절: r2 = 0.000287, r = 0.0169, n = 60, p = 0.897/7, 8, 9월: r2 = 0.0576, r = 0.23998, n=17, p = 0.3535/자료: 환경부 수질모니터링자료, 소양댐 앞지점, ’93~’98, 월 1회 측정),초기 강우의 경우 유입수의 오염 농도가 급증하나 집중 강우 이후에는 강우 이전상태와 큰 차이가 없다고 조사된 바 있으며 (한강유역환경관리청 unpublished data, 2000), 아울러 유입수에 포함된 오염물질들은 하류의 댐쪽으로 이동되면서 현탁성 무기입자들과 함께 일부 입자성 오염물질들의 침강이 진행될 것으로 생각되므로, 우기인 7월부터 9월 사이에 중층으로 유입된 상대적으로 낮은 전기전도도가 관찰된 수괴는 표층보다 오염도가 낮은 수질을 가진 것으로 판단된다. 이러한 COD 농도의 감소는 초기강우 이후 유량증가에 의한 희석효과로 추정된다.
소양호의 체류시간은 평균 245일로, 팔당호의 평균 5.1 일과 큰 차이를 보였으나, 팔당호는 소양호보다 클로로필 a 농도는 약 2.7배, 총 질소 농도는 약 1.2배 그리고 총 인 농도는 약 2.6배 높았다. 따라서 영양염류 농도가 체류시간보다 조류증식에 더 기여한 것으로 판단된다.
용존산소 포화도는 7~9월경에는 상·하층이 큰 차이 를 보였고, 이 시기를 제외하고는 상·하 수층의 차이가 20% 이내의 비교적 균일한 분포패턴을 보였다. 즉, 춘계에서 이른 추계까지는 활발한 조류의 광합성 작용으로 용존산소 포화도가 100% 이상인 과포화 상태가 수심 3~4 m 정도의 표층에서 발생하였으며 그 이하 수심에 서는 수심이 깊어짐에 따라 점차 포화도가 감소하는 경향을 나타냈다 (Fig.
용존산소포화도는 연중 90% 이상으로 소양호에 비해 높은 산소포화도가 관찰되었다. 초여름부터 초가을까지 표층에서는 과포화가, 심층에서는 60% 정도까지 낮은 포화도가 관찰되 었다.
이와 관련하여 Kim과 Cho(1989)는 소양호의 심층 무산소층과 중층 저산소층에 관한 연구에서 우기 시 중층으로 유입된 유입수 유기물의 분해로인해 저산소층이 중층에 형성된다고 보고한 바 있다. 이러한 결과를 종합해볼 때 중층 빈산소 수괴의 하강은 우기에 중층에 다량 유입된 오염물질이 서서히 침강되면서 분해작용으로 수층의 산소를 소모하기 때문인 것으로 판단된다. 팔당호 표층에서는 거의 전 계절에 걸쳐용존 산소포화도가 100% 이상인 과포화 상태가 관측되었는데 팔당호의 연평균 클로로필 a 농도는 10mg/m3 이상이었고, 총 인 농도도 연평균 0.
팔당호에서는 수심이 낮아 소양호에서와 같은 중층에서의 전기전도도 변화는 관찰되지 않았으나 계절에 따라 유입량이 많은 시기와 기타 시기에서 전도도 수직분포가 서로 상이한 경향을 보이고 있음이 관찰되었다. 즉, 5월에서 9월까지 전기전도도의 수심별 분포는 표층보다 심층이 더 낮았는데 이 때의 유입량은 512~5, 237x 106 m3 정도 범위로 서 2~3월 및 11~12월의 437~551 X 106 m3 정도에 비 해 상대적으로 많은 것으로 나타났다 (Fig. 8). 팔당호는 성격이 상이한 2개의 하천 (남한강, 북한강)과 상대적으로 높은 오염도를 갖는 1개의 지천 (경안천)이 합류되는 지점에 댐을 건설하여 이루어진 호수이므로 호수내 수질은 유입하천의 영향을 크게 받는 특징을 갖는다.
이내의 비교적 균일한 분포패턴을 보였다. 즉, 춘계에서 이른 추계까지는 활발한 조류의 광합성 작용으로 용존산소 포화도가 100% 이상인 과포화 상태가 수심 3~4 m 정도의 표층에서 발생하였으며 그 이하 수심에 서는 수심이 깊어짐에 따라 점차 포화도가 감소하는 경향을 나타냈다 (Fig. 5). 그러나 소양호에서처럼 심층에서 빈산소 수괴의 발달은 관찰되지 않았다.
830 mg/l)를 나타냈다. 총 인 농도는 소양호가 평균 0.014 mg/l (0.004 ~0.050 mg/l)이었고, 팔당호가 평균 0.037 mg/l (0.01 ~0.096 mg/l)로 소양호보다 약 2배 이 상 높게 나타났다(Fig. 7).
춘계와 하계에 관찰된 좁은 폭의 표층은 추계로 갈수록 점차 넓어진 반면 중층의 폭은 좁아지는 경향을 보였으며 심층은 연중 수온이 5℃ 내외로 거의 변동을 보이지 않았다. 춘계와 하계에는 표층에서 용존산소의 과포화가 관찰되었고, 추계로 들어가면서 표층과 중층의 용존산소 포화도는 약 75%까지, 심층은 45~55%까지 감소하였으며 빈산소 수괴가 시간의 흐름에 따라 심층으로 이동하는 현상이 관찰되었다. 우기동안에는 중층에서 약 50 μS/cm의 가장 낮은 전기전도도를 갖는 수괴가 분포하고 있음이 관찰되었다.
후속연구
이에 비해 호소형 댐호는 체류시간이 길고 성층현상이 뚜렷하여 자연호와 유사한 생태학적 특성을 가지는 것으로 알려져 있다 (Kong, 1997). 따라서 이들에 대한 수질평가방법 또는 수질보전대책도 달라질 수밖에 없으며 이렇게 다른 형태적 또는 수리·수문학적 특성이 각각 비교되는 호수의 수질에 어떠한 형태로 영향을 미치는지, 또한, 여기에서 나타난 결과가 어떠한 의미를 가지는지에 대한 연구의 필요성이 대두된다.
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