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문제 정의
- 신 등, 2003b)를 위한 조사 연구가 있었다. 본 연구는 하천과 저수지의 시스템이 서로 다른 수환경에서 AGPT를 통해 수중 N·P 영양염의 수준을 파악하고, 생물검정으로 저수지에 대한 하천의 영향을 비교 및 평가하였으며, 국내 수질 기준에 대한 AGPT의 가능성을 제시하고자 하였다.
제안 방법
- 2). AGPT는 dupli-cate로 하였고, 접종한 시료는 7일 동안 배양한 후 600 nm 파장에서 흡광도를 측정하였으며, 최종적으로 단위부피 당 건중량 (mg dw/l)으로 산출하였다 (신, 1998). 자료의 상관분석은 SYSTAT® 8.
- aeruginosa는 1998년 7월에 금강 하류에서 채집하여 단세포를 manipula tor로 분리 배양하였고 (신과 조, 2000), MA 배지 (Watanabe, 1996)에서 전배양하였다. 생물검정은 mem brane filter (0.45 ㎛, Millipore)로 여과한 원수에 P- starvation시킨 조체를 최종적으로 1.0 × 103 cells/ml 되도록 접종하였다 (Claesson and Forsberg, 1978: APHA, 1992: 신, 1998). 배양온도는 25±1°C의 항온을 유지하였고 광은 200 μmol m-2 s-1 로 연속광으로 하였으며 , 100 ~110 rpm 범위로 회전시켰다 (Fig.
- 조류생장잠재력측정 (AGPT)과 수질 분석을 위한 시료는 각 하천의 하류 지점 중앙에서 표층수를 직접 채수하였고, 저수지는 모터 보트를 이용하였다. 수중 NH4,NO3, NO2 및 SRP (soluble reactive phosphorus) 영 양염농도는 시료를 Whatman GF/F filter로 여과한 후, Rump and Krist(1988)의 방법에 따라 분석하였다.
- 평택호와 주요 유입하천에서 2000년 3월부터 12월까지 수질의 생물학적 평가를 위해 남조류 Microcystis aeruginosa의 조류생장잠재력측정 (AGPT) 을 계절에 따라 4회 측정하였다. 평택호와 유입하천에서 AGPT의 범위와 평균값은 각각 0~463mg dw/l, 90 mg dw/l이었다.
대상 데이터
- AGPT에 사용된 시험조류는 표준종으로 사용되고 있는 남조류 Microcystis aeruginosa Kitz를 선택하였다 (APHA, 1995). 본 측정에 사용된 M.
- 본 연구 대상지인 평택호(Fig. 1)는 우리나라 서해 중부에 위치한 아산만 (37°00'N, 127°00'E)의 중상류부를가로질러 1970년 12월에 착공 후 1973년 12월에 준공된 인공호이다 (홍 등, 1976; 황과 이, 1998). 저수지 최하류에 위치한 방조제의 총 길이는 2, 564 m이고, 높이는 17 m이다.
- 본 연구는 평택호와 유역 주요 하천을 대상으로 강수량을 고려하여 2000년 3월, 6월, 9월 및 12월에 4회 조사하였다. 조사 지점은 유입 하천인 황구지천 (HWA), 오산천 (OSA)-진위천 (CHI) 합류 후 서정천 (SOJ), 안성천 (ANS) 및 성환천 (SON)의 최하류에서 각 1개 정점과 저수지의 상류 (R1), 중류 (R2) 및 하류 (R3)에서 각 1 개 정점으로 총 8개 지점으로 하였다 (Fig.
- 1995). 본 측정에 사용된 M. aeruginosa는 1998년 7월에 금강 하류에서 채집하여 단세포를 manipula tor로 분리 배양하였고 (신과 조, 2000), MA 배지 (Watanabe, 1996)에서 전배양하였다. 생물검정은 mem brane filter (0.
- 1)는 우리나라 서해 중부에 위치한 아산만 (37°00'N, 127°00'E)의 중상류부를가로질러 1970년 12월에 착공 후 1973년 12월에 준공된 인공호이다 (홍 등, 1976; 황과 이, 1998). 저수지 최하류에 위치한 방조제의 총 길이는 2, 564 m이고, 높이는 17 m이다. 유역면적은 40.
- 조사 지점은 유입 하천인 황구지천 (HWA), 오산천 (OSA)-진위천 (CHI) 합류 후 서정천 (SOJ), 안성천 (ANS) 및 성환천 (SON)의 최하류에서 각 1개 정점과 저수지의 상류 (R1), 중류 (R2) 및 하류 (R3)에서 각 1 개 정점으로 총 8개 지점으로 하였다 (Fig. 1).
데이터처리
- AGPT는 dupli-cate로 하였고, 접종한 시료는 7일 동안 배양한 후 600 nm 파장에서 흡광도를 측정하였으며, 최종적으로 단위부피 당 건중량 (mg dw/l)으로 산출하였다 (신, 1998). 자료의 상관분석은 SYSTAT® 8.0 프로그램 (SPSS, 1998)을 이용하였다.
이론/모형
- 수중 NH4,NO3, NO2 및 SRP (soluble reactive phosphorus) 영 양염농도는 시료를 Whatman GF/F filter로 여과한 후, Rump and Krist(1988)의 방법에 따라 분석하였다. Chl-a 농도는 90% ethan이을 용매로 하는 비등 추출법을 사용하였다 (Nusch, 1980).
- 저수지는 모터 보트를 이용하였다. 수중 NH4,NO3, NO2 및 SRP (soluble reactive phosphorus) 영 양염농도는 시료를 Whatman GF/F filter로 여과한 후, Rump and Krist(1988)의 방법에 따라 분석하였다. Chl-a 농도는 90% ethan이을 용매로 하는 비등 추출법을 사용하였다 (Nusch, 1980).
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4. 수환경 평가
평택호와 유역 하천을 대상으로 Miller et al. (1974), Sudo (1980), OECD (1982), 수질개선기획단 (2000)기준에 의해 유기물, T-N, T-P, chl-a 및 AGPT 항목의 수질을 평가해 보았다 (Table 4). BOD와 COD에 의한 수질은 하천에서 평균 V급수, 저수지에서 IV급수로 분류되었고, 총질소와 총인은 전 수계가 과영양 상태로 평가되었다.
성능/효과
- 평가는 매우 중요하다. AGPT 분석 결과 다른 인자보다도 P의 상관성이 N보다 높아 P 제한성이 강하게 나타났다. N 성분 중에서 NH4가 NO3보다 상관성이 양호하여 조류의 생장에는 NO3보다 NH4가 선호됨을 알수 있었다 (신, 1998; 신과 조 1999).
- 큰 차이점 이 있었다. AGPT값은 수중 SRP와 NH4 영양염 농도와 유의한 상관성이 관찰되었다. 평택호 유역에서 AGPT와 NH4, SRP 요인간의 상관 계수는 각각0.
- 평택호와 유입하천의 수질은 갈수기에 더욱 악화되었고 이 시기에 AGPT값도 컸다. AGPT는 영양염 중 P와 상관 (r= 0.999, p< 0.001) 이 가장 높아 조류의 생장에 P의 영향이 가장 큰 것으로 추정되었다. 평택호 유역에서 AGPT는 시공간적으로 변화 폭이 컸고 유입하천의 영양염 수준과 밀접한 관련성이 있었다.
- aeruginosa를 통한 검정 결과는 실제 수질 오염도와 일치하여 매우 효과적이었으며, 오염원 파악 뿐만 아니라 하류로 유하하면서 담수조류 발생량이 급격히 증가하고, 수체의 비옥도가 감소되는 경향을 잘 반영하였다. AGPT에 대한 인과 질소의 영향은 매우 컸으며 두 영양염 중어느 한 영양염이 감소되거나 고갈된 구간에서 AGPT값은 감소하였고, 특히 P에 대한 영향이 뚜렷하였다.
- (1974), Sudo (1980), OECD (1982), 수질개선기획단 (2000)기준에 의해 유기물, T-N, T-P, chl-a 및 AGPT 항목의 수질을 평가해 보았다 (Table 4). BOD와 COD에 의한 수질은 하천에서 평균 V급수, 저수지에서 IV급수로 분류되었고, 총질소와 총인은 전 수계가 과영양 상태로 평가되었다. 반면에, chl-a는 하천에서 부영양, 저수지에서 과영양상태로 평가되어 대조적이었고, AGPT는 오히려 하천에서 과영양상태, 저수지에서 중영양-과영양상태를 보여 저수지의 조류 발생은 하천의 영향을 직접적으로 받고 있음이 역력하였다.
- 3 Rg N/l로써 저수지 평균값보다 27% 많았고, R2는 비슷하였으나 R3는 32% 적 었다. NH4와 NO3는 서로 상반되는 양상을 보여 NH4는 하천 성향이 강하고 수심이 얕은 상류에서, NO3는 저수지 성향이 강하고 수심이 깊은 하류에서 높은 경향이었다. 또한, NH4는 상류에서 계절적 차이가 적었으나, 중하류에서 컸고, 9월에는 전 정점에서 고갈 현상이 현저하였다.
- 하류로 갈수록 그 양상은 대별되 어 chl-a 농도가 높아지면서 수중 P (또는 N) 영양염의 감소로 인해 AGPT값의 저하됨이 뚜렷하였다. 또한, 평균 농도로 볼 때, 저수지에서 AGPT는 NH4, SRP 및 chl-a의 변동과 거의 일치하였으나, 유역 하천에서는 SRP, NH4보다 chl-a와 관련성이 적었다.
- N 성분 중에서 NH4가 NO3보다 상관성이 양호하여 조류의 생장에는 NO3보다 NH4가 선호됨을 알수 있었다 (신, 1998; 신과 조 1999). 수계의 영 양상태 평가에서도 AGP가 10 mg dw/l 이상을 부영양 (Sudo, 1980), 20 mg dw/l 이상을 과영양 상태 (Miller et al.,1974)로 보는 기준을 적용할 때, 평택호는 부영양 수준을 초과하였고, 유역 하천은 지역에 따라 차이가 컸으나 평택호보다 AGPT의 평균값이 3.7배로서 월등히 높아 하수처리수를 포함한 하천관리가 선행된 종합적인 수질관리가 중요한 것으로 평가되었다.
- 3㎍ N/l이었다 (Table 1). 수중 무기질소에서 NH4는 NO3와 NOH 비해 각각 3.8배, 15.7배 높아 NH4의 수준이 매우 높았고, 특정 하천에 의한 영향이 컸다. 하천의 평균값을 기준으로 할 때 NH4는 황구지천 (4,981.
- AGPT는 수중에서 조류가 생장할 수있는 잠재력을 나타내는 것으로서 점 또는 비점 오염원에 대한 수환경의 오염도를 판별하는 척도가 될 수 있다. 이러한 측면으로 볼 때, 본 연구에서 남조류 M. aeruginosa를 통한 검정 결과는 실제 수질 오염도와 일치하여 매우 효과적이었으며, 오염원 파악 뿐만 아니라 하류로 유하하면서 담수조류 발생량이 급격히 증가하고, 수체의 비옥도가 감소되는 경향을 잘 반영하였다. AGPT에 대한 인과 질소의 영향은 매우 컸으며 두 영양염 중어느 한 영양염이 감소되거나 고갈된 구간에서 AGPT값은 감소하였고, 특히 P에 대한 영향이 뚜렷하였다.
- 저수지에서 AGPT값은 상·하류간에 현저한 차이가 관찰되었고, 하류로 갈수록 급감하였다. 저수지에서 AGPT값의 범위는 0~138.
- 1 배 수준으로 더욱 높았다. 조사 시기마다 원수에서 부유성 조류가 흡수이용하고 남은 잔여 영양염의 영향이 지배적이었는데, 갈수기로 갈수록 더욱 증가하였고, AGPT값은 높게 나타나는 경향을 보였다.
- 총 배양구 중 무생장구는 저수지에서 1회 (3.7%), 21 mg dw/l는 16회 (59.3%) 관찰되었으며,저수지보다 하천에서 그 잠재력이 더욱 컸다.
- 반면에, chl-a는 하천에서 부영양, 저수지에서 과영양상태로 평가되어 대조적이었고, AGPT는 오히려 하천에서 과영양상태, 저수지에서 중영양-과영양상태를 보여 저수지의 조류 발생은 하천의 영향을 직접적으로 받고 있음이 역력하였다. 특히, AGPT는 하천~저수지 시스템을 통해 상류에서 하류로 갈수록 수중 비옥도 (fertility)가 감소되는 경향이 뚜렷하여 수질분석에 의한 결과보다 종합적 평가 지표로써 더욱 유용함을 알 수 있었다.
- SRP는 다른 하천에 비해 황구지천, 서정천 및 성환천에서 풍부하였고, 6월과 12월에 더욱 높았다. 특히, 황구지천의 평균 농도는 다른 하천들의 평균값의 합보다도 200 Rg P/l 정도 더 많아 황구지천의오염도는 유역에서 가장 큼을 나타냈다.
- 유입하천 중 AGPT의 평균값은 황구지천에서 343 mg dw/l로서 가장 높았고 서정천, 성환천, 오산천과 진위천 및 안성천에서 각각 158, 66, 29 및 21 mg dw/l 순으로 감소하였다. 평택호에서 AGPT값은 0~138mg dw/l 범위 (평균 54mg dw/l)였으며 대체적으로 유입하천과 근접된 상류에서 높고 하류로 갈수록 감소하는 양상을 보였으나 하계에 유입량이 급증한 직후에는 상류에서 남조류의 대발생 (130 ㎍ chl-a/l)으로 인해 오히려 하류가 2배 정도 높았다. 평택호와 유입하천의 수질은 갈수기에 더욱 악화되었고 이 시기에 AGPT값도 컸다.
- 05). 평택호와 유역 하천에서 AGPT는 SRP에 거의 직선적으로 증가하여 조류생장에 대한 강한 P 영향성을 보였다 (Fig. 4D). Chl-a와 AGPT의 상호 관련성을 볼 때, chl-a가 높은 곳에서는 대체로 AGPT값이 낮았고, chl-a가 낮은곳에서는 AGPT값이 높은 경향을 보였다 (Fig.
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