한강 하구의 염분 및 생태 환경에 관한 연구를 위하여 기존에 발표된 논문과 국립수산과학원의 국가해양환경측정망 자료를 이용하여 한강 하구의 염분 분포 특성을 구명하였으며, 염분과 연관하여 동식물플랑크톤, 저서생물 및 어류플랑크톤의 분포를 논의하였다. 염분의 시공간적 분포를 고려할 때 인천북항 주변 해역은 계절에 무관하게 연중 한강 유입수의 직접적인 영향을 받고 있으며, 담수 유입량이 많은 하계에는 팔미도 해역까지 담수 영향권이 확대되었다. 반면 해수의 직접적인 영향을 받는 상한선은 한강 본류인 경기도 김포시 고촌면 신곡리의 신곡수중보에 이르며, 해침이 상시적으로 발생하는 수역은 이보다 더 하류인 경기도 김포시 하성면 전류리로 판단된다. 동식물플랑크톤의 분포는 담수 및 해수 지역에서 혼재되어 분포하며, 일반적으로 염분의 분포 범위보다 훨씬 광범위한 분포를 보였다. 그러나 기수성 어류플랑크톤은 매우 제한된 수역에 분포하는 반면, 성어는 그 분포범위가 담수에서 해수에 이르는 광범위한 분포를 보였다. 경험적 분석에 의한 한강하구 환경의 문제점은 1)한강 하구 및 유수지역의 개발 압력에 따른 환경 파괴, 2)갯벌 매립에 의한 조간대 상실, 3)군사용 철책에 의한 육수전이환경(陸水轉移環境)의 생태적 단절이 매우 심각하였다.
한강 하구의 염분 및 생태 환경에 관한 연구를 위하여 기존에 발표된 논문과 국립수산과학원의 국가해양환경측정망 자료를 이용하여 한강 하구의 염분 분포 특성을 구명하였으며, 염분과 연관하여 동식물플랑크톤, 저서생물 및 어류플랑크톤의 분포를 논의하였다. 염분의 시공간적 분포를 고려할 때 인천북항 주변 해역은 계절에 무관하게 연중 한강 유입수의 직접적인 영향을 받고 있으며, 담수 유입량이 많은 하계에는 팔미도 해역까지 담수 영향권이 확대되었다. 반면 해수의 직접적인 영향을 받는 상한선은 한강 본류인 경기도 김포시 고촌면 신곡리의 신곡수중보에 이르며, 해침이 상시적으로 발생하는 수역은 이보다 더 하류인 경기도 김포시 하성면 전류리로 판단된다. 동식물플랑크톤의 분포는 담수 및 해수 지역에서 혼재되어 분포하며, 일반적으로 염분의 분포 범위보다 훨씬 광범위한 분포를 보였다. 그러나 기수성 어류플랑크톤은 매우 제한된 수역에 분포하는 반면, 성어는 그 분포범위가 담수에서 해수에 이르는 광범위한 분포를 보였다. 경험적 분석에 의한 한강하구 환경의 문제점은 1)한강 하구 및 유수지역의 개발 압력에 따른 환경 파괴, 2)갯벌 매립에 의한 조간대 상실, 3)군사용 철책에 의한 육수전이환경(陸水轉移環境)의 생태적 단절이 매우 심각하였다.
Water quality and ecological environment in the Han River estuary was analyzed using the longterm water quality monitoring data from National Fisheries Research and Development Institute (NFRDI) and the existing data collected in this area. Based on the salinity distribution and changes of current d...
Water quality and ecological environment in the Han River estuary was analyzed using the longterm water quality monitoring data from National Fisheries Research and Development Institute (NFRDI) and the existing data collected in this area. Based on the salinity distribution and changes of current direction in the lower Han River and its estuary, boundaries of the estuary were identified and also, distribution patterns of the phyto- and zooplankton, benthos, ichthyoplankton and fish were discussed related with the salinity changes in the macrotidal subestuary of Han River. Seasonal and spatial distribution of salinity suggested that the direct impact of freshwater be limited to the Incheon North Harbour all the year round and even extended to the southern area of Gyunggi Bay near Palmi island during limited time, usually in summer. Upper limit of salt water intrusion through the Han River is likely to be Singok underwater dam located Gimpo, Gyunggi Province, and normally limited to much lower part of the river, Jeonryuri, Gimpo. Biological boundaries of the Han River estuary exceeded the physical boundaries based on the salinity distribution. Many estuarine species in plankton and fish were found at the totally freshwater or saltwater depending on the seasons and tidal cycles. Some estuarine ichthyoplanktons showed extremely limited distributions in the estuary whereas adult fish revealed wide ranges of salinity adaptation. Critical environmental issues in the Han River estuary and its drainage basin are likely to be 1) pressure on development-promoted district for new town in the drainage area of the estuary, 2) reduction of tidal flat by reclamation, 3) pollutant input through river from municipal sewages and industrial wastes, and 4) ecological barrier between river and terrestrial systems by the military wire fence and riverside road.
Water quality and ecological environment in the Han River estuary was analyzed using the longterm water quality monitoring data from National Fisheries Research and Development Institute (NFRDI) and the existing data collected in this area. Based on the salinity distribution and changes of current direction in the lower Han River and its estuary, boundaries of the estuary were identified and also, distribution patterns of the phyto- and zooplankton, benthos, ichthyoplankton and fish were discussed related with the salinity changes in the macrotidal subestuary of Han River. Seasonal and spatial distribution of salinity suggested that the direct impact of freshwater be limited to the Incheon North Harbour all the year round and even extended to the southern area of Gyunggi Bay near Palmi island during limited time, usually in summer. Upper limit of salt water intrusion through the Han River is likely to be Singok underwater dam located Gimpo, Gyunggi Province, and normally limited to much lower part of the river, Jeonryuri, Gimpo. Biological boundaries of the Han River estuary exceeded the physical boundaries based on the salinity distribution. Many estuarine species in plankton and fish were found at the totally freshwater or saltwater depending on the seasons and tidal cycles. Some estuarine ichthyoplanktons showed extremely limited distributions in the estuary whereas adult fish revealed wide ranges of salinity adaptation. Critical environmental issues in the Han River estuary and its drainage basin are likely to be 1) pressure on development-promoted district for new town in the drainage area of the estuary, 2) reduction of tidal flat by reclamation, 3) pollutant input through river from municipal sewages and industrial wastes, and 4) ecological barrier between river and terrestrial systems by the military wire fence and riverside road.
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제안 방법
또한 한강 하류 및 하구의 총 3개 정점에서 측정된 국립환경연구원(NIER)의 모니터링 자료를 이용하여 한강 하류 및 하류 인접 하구역의 생물학적산소요구량(BOD), 화학적산소요구량(COD) 및 영양염류의 자료를 분석하였다(Fig. 8). 정점의 위치는 뚝섬(서울시 성동구 성수동 성수대교 하단), 행주(경기도 고양시 행주외동 행주대교) 및 김포(경기도 김포시 고촌면 신곡리 신곡수중보 하단)이다.
본 연구는 국립수산과학원에서 운영중인 국가해양환경측정망에서 산출된 자료중 2000년부터 2002년까지 매년 2, 5, 8, 11월에 측정된 한강 하구 및 경기만에 해당되는 16개 정점의 자료를 중점 분석하였으며(Fig. 1), 그 동안 한강 하구역을 중심으로 이루어진 연구 논문에 근거하여 한강 하구역의 염분에 따른 경계면 설정과 생태적 특성을 고찰하였다. 특히 염분 분포와 연관하여 한강 하류 및 하구의 수질 변화와 생물상 분포를 고려하였다.
우선 한강하구는 한강 하류와 직접 연계된 담수 지배적 수역과 강화도 부근 및 경기만을 포함하는 해수 지배적 수역으로 대분하여 각각의 수역에 대한 문제점을 파악하였다. 우선 한강 하류와 연계된 하구역은 해수보다는 담수 지배적 환경으로서 평가 기준 및 방법 등이 하천수질 기준 등에 의하여 평가되어야 할 것으로 사료된다.
1), 그 동안 한강 하구역을 중심으로 이루어진 연구 논문에 근거하여 한강 하구역의 염분에 따른 경계면 설정과 생태적 특성을 고찰하였다. 특히 염분 분포와 연관하여 한강 하류 및 하구의 수질 변화와 생물상 분포를 고려하였다.
대상 데이터
두 번째로는 한강하구로부터 채취되는 다량의 골재자원이다. 우선 경인연안에서 채취되어 공급되는 골재의 양은 수도권 수요량의 약 70%를 차지한다.
한강 하구중 신곡수중보에 위치한 국립환경연구원의 모니터링 자료를 분석한 결과, 한강 하류와 인접한 하구역의 수질은 한강 하류보다 더 불량하며, 그 범위는 해수의 침입이 극히 제한되는 수역으로 한정된다. 실례로서 신곡수중보 상부인 행주와 하부인 김포의 BOD 농도는 각각 4ppm 이하와 그 이상이다. 그러나 장기변동 양상은 90년대 중반 이후로 점차 양호해지는 경향을 보이고 있다.
8). 정점의 위치는 뚝섬(서울시 성동구 성수동 성수대교 하단), 행주(경기도 고양시 행주외동 행주대교) 및 김포(경기도 김포시 고촌면 신곡리 신곡수중보 하단)이다. BOD 및 COD는 한강 하류 및 하구역중 김포 부근에서는 뚜렷한 연변화를 관찰할 수 없었으나 90년대 초반에 비하여 다소 감소하는 경향을 보였다.
성능/효과
한강 하구역중 비교적 해수의 혼합 비율이 높은 강화도 남단 수역은 전형적인 해수 환경의 농도를 보인다. 국립수산과학원의 모니터링 자료를 분석한 결과(Fig. 10), COD 및 DIN(용존무기질소)의 연변화는 약간 감소하는 경향을 보였으나, 인산인(DIP)은 꾸준한 증가 추세를 보였다. 또한 월별 변화의 경우는 용존무기질소만 하계에 급증하는 경향을 보였으며 나머지 항목은 뚜렷한 월변화를 보이지 않았다.
0mg/L 이상이 검출되어 용존산소로 인한 수서 호흡 생물의 제한은 없는 것으로 판단된다. 따라서 경기도 고양시 및 김포시에서 인천광역시 강화도 및 경기만에 이르는 한강 하구역에서 용존산소 부족으로 인한 어류 및 기타 유용 수산 생물의 대량 폐사 현상은 없는 것으로 사료되며, 또한 용존산소의 부족으로 인한 생물의 분포를 제한할 정도의 저산소 및 빈산소 현상은 관측되지 않았다. 이와 같은 현상은 상기 수역이 조석 현상에 의하여 주기적인 왕복성 조류를 형성하고 또한 유속이 강하여 물의 수직 혼합 및 대기와의 접촉이 용이하기 때문으로 생각된다.
마지막으로 강화도 북단 해역은 조사 자료의 부족으로 염분 분포 범위를 파악할 수는 없으나 경기만의 조석 강도, 담수 유입량 및 해역의 규모 등을 고려할 때 염분 범위가 약 10~20psu의 해수 지배적 환경이다. 따라서 김포시 하성면 전류리를 중심으로 그 북단은 하천수질 기준을 그리고 그 하단은 해역수질기준을 적용하는 것이 타당할 것이다.
반면 유향은 잠실대교 하단은 13시간 동안 일방향 흐름(한강 상류에서 하류로)을 보인 반면, 신곡 수중보 상단에서는 약 2시간 정도의 역류 현상이 관측되었으며(박경수와 이영철, 1997), 경기만의 조석이 잠실대교 하단까지 영향을 미치는 것으로 보고하고 있다(서경석, 1986). 따라서 상기 두 연구논문에 근거한 결과, 비록 잠실대교 부근에서는 유향의 역전 현상은 관측되지 않았으나 경기만 조석이 한강의 수심에는 영향을 미치는 것으로 사료되어, 감조수역의 최상단은 잠실대교 하단의 수중보 하류 수역으로 판단된다.
그러나 한강 하구역중 타 지역에 비하여 강화도 북단은 비무장지대인 관계로 염분 자료가 전무한 실정이다. 따라서 상기 수역은 추론에 근거하여 한강하구의 수질 기준 적용은 경기도 김포시를 포함하는 담수 지배적 한강 하구는 하천수질기준을 적용하는 것이 바람직하며 그 범위는 김포시 신곡수중보에서 김포시 하성면 전류리까지로 하는 것이 타당할 것으로 생각된다. 전류리는 상시 해침현상이 발생하고 있으나 염분이 매우 낮아 평균적으로 1~2psu 정도인 것으로 사료된다.
반면 김포시에 포함된 한강 하구 구간은 순수 담수종이 약 50% 이며, 나머지는 기수종과 해산종이 주류를 이룬다. 따라서 상기 식물플랑크톤 분포에 따른 한강 하구역의 특성은 강화도 주변 수역은 해수 지배적 환경으로 그리고 김포시에 포함된 수역은 기수 및 담수 지배적 하구 환경으로 규정하는 것이 바람직할 것으로 사료되며, 이 결과는 상기 언급한 염분 분포에 따른 하구역 경계면 설정과 일치한다.
10), COD 및 DIN(용존무기질소)의 연변화는 약간 감소하는 경향을 보였으나, 인산인(DIP)은 꾸준한 증가 추세를 보였다. 또한 월별 변화의 경우는 용존무기질소만 하계에 급증하는 경향을 보였으며 나머지 항목은 뚜렷한 월변화를 보이지 않았다.
반면 경기만을 포함하는 강화도 남단에서 대부도에 이르는 수역은 여름철 평균 염분이 20psu 이상을 보이는 해수 지배적 환경이므로 해역수질기준 적용이 타당하다. 마지막으로 강화도 북단 해역은 조사 자료의 부족으로 염분 분포 범위를 파악할 수는 없으나 경기만의 조석 강도, 담수 유입량 및 해역의 규모 등을 고려할 때 염분 범위가 약 10~20psu의 해수 지배적 환경이다. 따라서 김포시 하성면 전류리를 중심으로 그 북단은 하천수질 기준을 그리고 그 하단은 해역수질기준을 적용하는 것이 타당할 것이다.
상기 경계면은 조석 및 한강 본류의 담수 유입량을 고려한 최대 범위이다. 반면 지금까지의 조사 결과를 종합하면 일상적으로 해수가 침입하는 범위는 경기도 김포시 하성면 전류리로 정하는 것이 타당하며, 한강으로부터 유입되는 담수가 상시 직접적인 영향을 미치는 하한은 인천광역시의 북항 전면 수역으로 보는 것이 타당하다. 또한 경기만의 조석이 영향을 미치는 범위는 행주 대교 상부에서는 유향의 역전이 발생할 정도로 강하며, 최대 잠실대교 부근의 수위를 변화시키는 것으로 판단된다.
반면 강화도 양측 수로 및 남단 수역과 해수 침입이 빈번한 김포시 전류리 부근은 한강 하류와 인접한 신곡 수중보 하단부와는 전혀 다른 수질을 보인다. 상기 수역에서의 조사 결과에 따르면, 김포시 하성면 전류리 및 강화도 부근 해역에서 영양염류인 용존무기질소(DIN)의 농도는 각각 1.40~8.40mg/L 및 1.40~2.80mg/L로 큰 차이를 보였다. 인산인 역시 각각 0.
심지어 동일한 항목을 적용한다하여도 담수는 해수에 비하여 훨씬 높은 농도를 보이므로 이를 일관성있게 표현하는 것은 많은 문제점을 내포한다. 예로서 한강 하구중 행주대교 및 김포대교 부근의 수질은 2002년 1월부터 12월까지 매월 측정된 자료의 평균으로 볼 때 COD 농도는 각각 6.4ppm 및 6.6ppm이었으며, 반면 강화도 남단에 위치한 세어도 부근의 한강하구에서는 1.8ppm으로 담수 지배적 하구역보다는 매우 낮은 값을 보인다. 따라서 하구역의 수질 기준을 설정할 때는 염분을 반드시 고려하여야 할 것으로 사료된다.
8mg/L(2002년 1~12월 매월 측정)의 범위를 보인다. 이중 갈수기이며 수온이 높은 시기에는 4.0mg/L 이하의 저산소 현상을 보이나 신곡수중보 상류보다는 양호한 것으로 나타났다(Fig. 7). 따라서 한강 하류 및 하구의 용존산소는 극히 정체가 심한 수중보 상단과 강수량이 적은 고온기에는 4ppm 이하의 저산소 현상을 보이는 것을 제외하고는 생물의 서식을 제한할 정도는 아닌 것으로 사료된다.
한강하구역에서는 강화도 양측 수로 및 세어도 부근 해역에서 조사된 자료에 따르면 한강 하구는 주로 규조류에 의하여 우점되며(출현종수 측면에서 약 83%), 이외에 녹조류 및 와편모조류가 각각 8% 및 6%를 차지하였다(최중기와 권순기, 1994). 주요 우점종은 저서성 규조류인 Paralia sulcata가 전 계절에 걸쳐 우점하였고 이외에 담수종인 Aulacoseria islandica, 연안성 규조류인 Eucampis zodiacus 및 Skeletonema costatum이 우점하였다. 상기 연구와 동일한 수역에서 수행된 한강 하구역의 기초생산력은 38-185mgC/m2/d로 한강 하류에 비하여 매우 낮으며, 주요 종은 저서성 규조류가 조류에 따라 재부유되면서 기초생산력에 많은 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다(권순기와 최중기, 1994).
지금까지의 연구 및 조사 결과를 종합하면 해수의 침입 범위는 한강 본류의 담수 유입량 및 경기만의 조석 강도에 따라 일정하지 않은 것으로 사료된다. 그러나 지금까지의 연구 결과를 통한 해침 경계면의 상한은 김포대교 하단에 위치한 신곡수중보로 규정하는 것이 합리적일 것으로 사료되며, 한강 및 임진강에서 유입되는 담수의 직접적인 영향 범위는 인천광역시 옹진군의 영흥도 남단 수역으로 판단된다.
BOD 및 COD는 한강 하류 및 하구역중 김포 부근에서는 뚜렷한 연변화를 관찰할 수 없었으나 90년대 초반에 비하여 다소 감소하는 경향을 보였다. 지역적으로는 한강 하류인 뚝섬은 김포나 행주에 비하여 BOD 및 COD가 약 1/2 정도 였으며, 한강 하구역인 김포는 행주에 비하여 약 1ppm 정도 더 높은 값을 보였다. 따라서 한강 하류 및 인접 하구의 수질은 하류쪽으로 갈수록 매우 열악한 것으로 사료된다.
4). 한강 하구역에서 경기만 입구에 이르는 총 16개 정점에서 2000년부터 2002년까지 4계절에 측정된 염분 자료의 정점별 평균(Fig. 5)을 이용하여 한강에서 유입되는 담수가 미치는 영향 범위를 산정한 결과, 정점 1, 2, 3은 한강에서 유입되는 담수의 직접적인 영향으로 인하여 타 정점에 비하여 염분이 낮은 것으로 판단된다. 각 정점의 위·경도 및 위치는 정점 1은 37°35’30” 126°33’40” 세어도 남방, 정점 2는 37°32’15” 126°35’10” 운겸도 동방, 정점 3은 37°29’28” 126°37’14” 인천북항 인근 해역이다.
후속연구
따라서 본 연구는 기존의 염분 및 생물 분포 자료와 국립수산과학원의 “국가해양환경측정망” 자료를 이용하여 한강 하구역에 대한 기존 자료의 재분석 및 문헌 등을 제시하고, 특히 염분 분포에 따른 한강 하구역의 경계면 설정은 하구역 연구에 대한 기초 연구 자료로서 매우 유용할 것으로 사료된다.
총인 역시 하류 및 하구에서 급격한 증가 양상을 보이고 있어 BOD 및 COD가 다소 감소하는 양상과는 반대의 경향을 보였다. 따라서 한강 하류와 인접한 한강 하구역의 수질은 무기영양염류를 제어할 수 있는 수질 대책이 수립되어야 할 것으로 사료된다. 특히 김포시 신곡리에 설치된 수중보는 한강 하구의 흐름을 저해하여 정체수를 형성하므로서 수질 오염을 악화시키는 원인이 되고 있다.
이와 같은 현상으로 인하여 경기만 조석의 영향을 직접적으로 미치는 한강 하구역은 다량의 오염물이 유입되어도 해수에 의한 희석 효과와 조류에 의한 빠른 제거로 최소한 정체로 인한 부가적 수질 악화를 막을 수 있다. 따라서 현재 한강 하구에 설치되어 있는 수중보와 같은 물의 흐름을 저해하는 구조물은 수질 오염 관리 측면에서 제거되어야 하며, 원천적으로 한강수계 내로 영양염류의 유입을 차단하여야만 한강 하구의 수질 개선 효과를 기대할 수 있을 것으로 사료된다.
따라서 하구역의 수질 기준을 설정할 때는 염분을 반드시 고려하여야 할 것으로 사료된다. 이를 위해서는 우선적으로 상기 수역에 대한 최소 1년 4차례의 계절별 조사를 하여(13시간 이상 정지관측) 각각 수역별로 평균 염분을 설정한 후 염분 범위에 적합한 수질 기준을 적용하여야 할 것으로 생각된다.
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