동해안 3개 원전 배수로 해조군집의 생태적 특성 Ecological Characteristics of Marine Algal Communities at the Discharge Canals of Three Nuclear Power Plants on the East Coast of Korea원문보기
The species composition and biomass of marine algae at the discharge canals of three (Gori, Wolseong and Uljin) nuclear power plants on the east coast of Korea were investigated seasonally from February 1992 to October 2000. As a result, 103-107 species of marine algae were found at the discharge ca...
The species composition and biomass of marine algae at the discharge canals of three (Gori, Wolseong and Uljin) nuclear power plants on the east coast of Korea were investigated seasonally from February 1992 to October 2000. As a result, 103-107 species of marine algae were found at the discharge canals during the past nine years. In general, algal communities established at the discharge canals were less diverse than those at the intake canals and control sites. 43 species (6 blue-green, 9 green, 10 brown and 18 red algae) of marine algae occurred more than 1/6 frequency and thus can be categorized as warm tolerant species. Among these, two green (Urospora penicilliformis, Cladophora albida), four brown (Sphacelaria divaricata, S. rigidula, Sargassum coreanum, S. fulvellum) and four red algae (Stylonema alsidii, Bangia atropurpurea, Hypnea charoides, Chondria crassicaulis) are recorded as warm tolerant marine algae for the first time in Korea during this study. Enteromorpha compressa, Padina arborescens, Amphiroa zonata and Ahnfeltiopsis flabelliformis were common species found more than 50% frequency at the discharge canals of all three nuclear power plants investigated. Dominant species in biomass were Padina arborescens and Amphiroa zonata. Results showed that, as a whole, the red algae appeared as predominant algal group at the discharge canals of all three nuclear power plants on the east coast of Korea. However, the biomass proportion of dominant algae at the discharge canals of each nuclear power plant varied over the year during the past nine years.
The species composition and biomass of marine algae at the discharge canals of three (Gori, Wolseong and Uljin) nuclear power plants on the east coast of Korea were investigated seasonally from February 1992 to October 2000. As a result, 103-107 species of marine algae were found at the discharge canals during the past nine years. In general, algal communities established at the discharge canals were less diverse than those at the intake canals and control sites. 43 species (6 blue-green, 9 green, 10 brown and 18 red algae) of marine algae occurred more than 1/6 frequency and thus can be categorized as warm tolerant species. Among these, two green (Urospora penicilliformis, Cladophora albida), four brown (Sphacelaria divaricata, S. rigidula, Sargassum coreanum, S. fulvellum) and four red algae (Stylonema alsidii, Bangia atropurpurea, Hypnea charoides, Chondria crassicaulis) are recorded as warm tolerant marine algae for the first time in Korea during this study. Enteromorpha compressa, Padina arborescens, Amphiroa zonata and Ahnfeltiopsis flabelliformis were common species found more than 50% frequency at the discharge canals of all three nuclear power plants investigated. Dominant species in biomass were Padina arborescens and Amphiroa zonata. Results showed that, as a whole, the red algae appeared as predominant algal group at the discharge canals of all three nuclear power plants on the east coast of Korea. However, the biomass proportion of dominant algae at the discharge canals of each nuclear power plant varied over the year during the past nine years.
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문제 정의
본 연구는 이러한 배경 아래 동해안에 건설된 3개 원자력 발전소를 대상으로 수온이 상승된 냉각수가 흐르는 배수로에 형성된 해조군집의 정성.정량적 특성을 파악하고 주변의 해조군집과 비교하여 그 생태적인 특성을 구명하기 위하여 시도되었다. 부착 해조류가 원자력발전의 가동에 따른 온 배수의 환경영향 평가에 귀중한 지표생물로 활용되고 있음을 고려해 볼 때, 발전소 배수로라는 독특한 환경에 형성된 해조군집의 생태적 특성 구명은 열생태학적 측면에서 귀중한 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다(Roessler 1971; 김과 최 1995; 김 2000).
제안 방법
3개 원자력 발전소 배수로에서 각각 36회에 걸쳐 조사된 종 조성 자료를 바탕으로 얻은 종수/출현횟수 곡선(species/ occurrence curve)으로부터 김 등(2004)의 방법에 따라 내열 종을 판정한 결과, 기준이 되는 조사횟수는 3개 발전소 모두에서 6회로 나타났다. 따라서 3개 원자력발전소 배수로에서 관찰된 해조류 가운데 6회 이상 출현한 종을 내열종으로 판정하였으며, 1992-2000년에 걸쳐 동해안의 3개 원자력발전소에서 조사된 내열종 해조류를 정리한 결과는 Table 2와 같다. 3개 원자력발전소에서 나타난 내열종 해조류는 총 43종(남조류 6종, 녹조류 9종, 갈조류 10종, 홍조류 18종)이다.
생물량 측정을 위하여 배수로의 해조군집을 대표할 수 있는 암반 또는 방파제 테트라포드 상에 3-5개씩의0.5 m X 0.5m 방형구를 설치하고, 방형구 내의 모든 해조류를 호미 등으로 완전히 수거한 후 10% 포르말린-해수 용액으로 고정하여 실험실로 운반하였다. 한편 종조성 조사의 경우와 마찬가지로 취수로와 대조구에서도 동일한 방법으로 생물량 조사를 실시하였다.
이렇게 각 방형구별로 채집된 재료는 실험실에서 담수로 충분히 씻고 종류별로 구분하여 건조로(drying oven)에서 105℃로 24-48시간 건조시켰다. 완전히 건조된 시료를 건조기(desiccator)에서 식힌 다음, 그 무게를 0.01g 수준까지 측정하여 단위면적 (m2)당 무게로 환산하고, 해조류 종류별 생 물량 평균치와 단위면적당 현존량 구성비(%)를 구하였다 (김 등 1995, 1997)
원자력발전소 배수로에 생육하는 해조류의 종조성을 파악하기 위하여 온배수가 주변 해수와 혼합되기 전의 배수로에 생육하는 해조류를 가능한 한 넓은 범위에서 채집하였으며, 취수로와 대조구에서도 동일한 방법으로 종조성을 조사하였다.
아울러 발전소 배수로에 출현하는 해조류의 정성 . 정량적 특성을 파악할 목적으로 냉각수가 유입되는 취수로(Fig. 1의 정점 I)와 온배수의 영향을 받지 않을 것으로 판단되는 지점을 대조구(Fig. 1의 정점 C)로 지정하고 동일한 내용의 조사를 실시하여 그 결과를 비교 검토하였다.
채집된 재료는 현장에서 10% 포르말린-해수 용액으로 고정시켜 실험실로 운반하여 검경 동정하였다. 동정된 해조 류의 학명과 목록 정리는 Yoshida 등(1995)에 따랐고, 해조 류의 국명은 이와 강(1986, 2002)에 따랐다.
5m 방형구를 설치하고, 방형구 내의 모든 해조류를 호미 등으로 완전히 수거한 후 10% 포르말린-해수 용액으로 고정하여 실험실로 운반하였다. 한편 종조성 조사의 경우와 마찬가지로 취수로와 대조구에서도 동일한 방법으로 생물량 조사를 실시하였다.
대상 데이터
1992-2000년에 이르기까지 동해안의 3개 원자력발전소를 대상으로 수행된 이번 조사를 통하여 각 발전소의 배수로와 취수로 그리고 대조구에서 조사된 해조류의 조사시기별 평균 생물량 조사결과를 비교하면 Table 4와 같다.
1992년 2월부터 2000년 10월에 이르기까지 9년간 계절별로 동해안 3개 원자력발전소(고리 , 월성 및 울진)의 배수로(Fig. 1의 정점 D)에서 해조류의 종조성과 생물량을 조사하였다. 아울러 발전소 배수로에 출현하는 해조류의 정성 .
본 연구는 이러한 배경 아래 동해안에 건설된 3개 원자력 발전소를 대상으로 수온이 상승된 냉각수가 흐르는 배수로에 형성된 해조군집의 정성.정량적 특성을 파악하고 주변의 해조군집과 비교하여 그 생태적인 특성을 구명하기 위하여 시도되었다.
이론/모형
채집된 재료는 현장에서 10% 포르말린-해수 용액으로 고정시켜 실험실로 운반하여 검경 동정하였다. 동정된 해조 류의 학명과 목록 정리는 Yoshida 등(1995)에 따랐고, 해조 류의 국명은 이와 강(1986, 2002)에 따랐다. 한편 36회에 걸 쳐 배수로에서 출현한 해조류 가운데 내열종 해조류를 판정 하는 기준은 김 등(2004)의 방법을 이용하였다.
동정된 해조 류의 학명과 목록 정리는 Yoshida 등(1995)에 따랐고, 해조 류의 국명은 이와 강(1986, 2002)에 따랐다. 한편 36회에 걸 쳐 배수로에서 출현한 해조류 가운데 내열종 해조류를 판정 하는 기준은 김 등(2004)의 방법을 이용하였다.
성능/효과
3개 원자력 발전소 배수로에서 각각 36회에 걸쳐 조사된 종 조성 자료를 바탕으로 얻은 종수/출현횟수 곡선(species/ occurrence curve)으로부터 김 등(2004)의 방법에 따라 내열 종을 판정한 결과, 기준이 되는 조사횟수는 3개 발전소 모두에서 6회로 나타났다. 따라서 3개 원자력발전소 배수로에서 관찰된 해조류 가운데 6회 이상 출현한 종을 내열종으로 판정하였으며, 1992-2000년에 걸쳐 동해안의 3개 원자력발전소에서 조사된 내열종 해조류를 정리한 결과는 Table 2와 같다.
따라서 3개 원자력발전소 배수로에서 관찰된 해조류 가운데 6회 이상 출현한 종을 내열종으로 판정하였으며, 1992-2000년에 걸쳐 동해안의 3개 원자력발전소에서 조사된 내열종 해조류를 정리한 결과는 Table 2와 같다. 3개 원자력발전소에서 나타난 내열종 해조류는 총 43종(남조류 6종, 녹조류 9종, 갈조류 10종, 홍조류 18종)이다. 이 가운데 3개 원자력발전소의 배수로 모두에서 공통적으로 출현한 종은 남조류 3종, 녹조류 5종, 갈조류 5종, 그리고 홍조류 7종으로 모두 20종이었으며, 단지 한 군데 발전소에서만 출현한 내열종은 고리에서 4종, 월성에서 9종 그리고 울진원자력 발전소에서 5종이 었다.
배수로에서 출현한 해조류의 문별 구성비율을 발전소별로 비교해 볼 때, 남조류는 10-12% 그리고 갈조류는 19-22%의 범위로 나타나서 발전소간에서 큰 차이를 보이지 않았다. 그러나 녹조류의 구성비는 울진에서 11%로 적은 반면에 월성에서 20%로 다소 높게 나타나서 차이를 보였으며, 홍조류의 구성비는 고리와 월성에서 공히 51%인 반면 울진에서는 이보다 다소 높은 56%의 구성비율을 보였다.
그런데 1992-2000년에 걸친 이번 조사를 통하여 동해안의 3개 원자력발전소 배수로에서 11-13종의 남조류가 관찰되었 고, 발전소별 내열종 목록에도 남조류가 6종 포함되어 있기는 하지만(Table 2), 지난 9년간 3개 원자력발전소 모두에서 생물량을 측정할만한 남조류는 거의 발견할 수 없었다(Table 6). 대체로 대부분의 해조류가 사라지는 40℃ 내외에서 남조류가 번무하는 것으로 알려지고 있지만(Langford 1990), 우 리나라에 건설된 원자력발전소에서는 Fig.
그밖에 작은구슬산호말, 납작파래, 애기가시덤불, 괭생이 모자반 등도 생물량 구성비가 높은 우점종으로 나타났는데, 이 가운데 작은구슬산호말은 주로 울진원자력발전소에서 높은 구성비를 보인 반면, 납작파래와 괭생이모자반은 고리원 자력발전소와 월성원자력발전소에서 , 그리고 애기가시덤불 은 월성원자력발전소에서 구성비가 높았다.
동해안에 위치한 3개 원자력발전소의 배수로 모두에서 50% 이상의 출현빈도를 보인 종은 녹조 납작파래 (Enteromorpha compressa), 갈조 부챗말 그리고 홍조류 고리 마 디 게발(Amphiroa zonata)과 부챗살(Ahnfltiopsis fabeUhrmis)의 4종이었다. 이들 4종은 고리원전(김 등 1998)이나 울진원전 (김 등 2004)은 물론 월성원전 배수로에서도 보편적으로 출 현하는 우리나라의 대표적인 내열종 해조류로 간주된다.
동해안의 3개 원자력발전소를 대상으로 수행된 이번 조사를 통하여 1992-2000년에 걸쳐 고리원자력발전소 배수로에서는 총 103종(남조류 11종, 녹조류 16종, 갈조류 23종 및 홍조류 53종), 월성 배수로에서 총 107종(남조류 11종, 녹조류 21종, 갈조류 20종 및 홍조류 55종), 그리고 울진배수로에서 총 107종(남조류 13종, 녹조류 12종, 갈조류 22종 및 홍조류 60종)의 해조류가 관찰되었다.
따라서 이를 감안하더라도 이번 조사를 통하여 동해안의 3개 원자력발전소 배수로에서 조사된 해조류 가운데 녹조류 2종(초록털 말 Urospora penicillilbrmis, 솜대마디 말 Cladophora albida), 갈조류 4종(갈래 갯쇠 털 Sphacelaria divaricata, 가위 갯 쇠 털 S. rigidula, 모자반 Sargassum fUlvellum, 큰잎모자반 S. coreanum = S. ringgoldianum) 그리고 홍조류 4종(마디 털 Stylonema alsidii, 김 파래 Bangia atropurpurea, 참가시 우무 Hypnea charoides, 개서실 Chondria crassicauis)의 10종은 한국산 내열종 해조류로 새롭게 추가될 수 있을 것이다.
배수로에서 출현한 해조류의 문별 구성비율을 발전소별로 비교해 볼 때, 남조류는 10-12% 그리고 갈조류는 19-22%의 범위로 나타나서 발전소간에서 큰 차이를 보이지 않았다. 그러나 녹조류의 구성비는 울진에서 11%로 적은 반면에 월성에서 20%로 다소 높게 나타나서 차이를 보였으며, 홍조류의 구성비는 고리와 월성에서 공히 51%인 반면 울진에서는 이보다 다소 높은 56%의 구성비율을 보였다.
3개 원자력발전소에서 나타난 내열종 해조류는 총 43종(남조류 6종, 녹조류 9종, 갈조류 10종, 홍조류 18종)이다. 이 가운데 3개 원자력발전소의 배수로 모두에서 공통적으로 출현한 종은 남조류 3종, 녹조류 5종, 갈조류 5종, 그리고 홍조류 7종으로 모두 20종이었으며, 단지 한 군데 발전소에서만 출현한 내열종은 고리에서 4종, 월성에서 9종 그리고 울진원자력 발전소에서 5종이 었다.
이들 해조류 가운데 갈조 부챗말과 홍조 고리마디게발은 동해안에 위치한 3개 원자력발전소의 배수로 모두에서 생물량 기여도가 높은 우점종으로 나타났으며, 이들은 출현 빈도로 본 보편종 목록에서도 높은 빈도를 보이는 종들이다(Table 3).
온배수의 유입이 이루어지는 수역에 형성되는 해조군집은 대체로 종조성과 생물량이 감소하고 남조류와 녹조류가 번 무하는 특징을 보이고 있다(Patrick 1974; Langford 1990; 김 2000). 한국 동해안에 위치한 3개 원자력발전소를 대상으로 수행된 이번 조사 결과, 발전소 배수로에서는 주변의 해조군 집과 비교해 볼 때 출현종수가 적었고(Table 1) 생물량 또한 대체로 적게 나타났다(Table 4). 한편 배수로 해조류의 생물량 구성비율에 있어서 고리와 월성원자력발전소에서는 녹조 류가 23-24%의 비교적 높은 구성비율을 보였다(Table 6).
한국 동해안에 위치한 3개 원자력발전소를 대상으로 수행된 이번 조사 결과, 발전소 배수로에서는 주변의 해조군 집과 비교해 볼 때 출현종수가 적었고(Table 1) 생물량 또한 대체로 적게 나타났다(Table 4). 한편 배수로 해조류의 생물량 구성비율에 있어서 고리와 월성원자력발전소에서는 녹조 류가 23-24%의 비교적 높은 구성비율을 보였다(Table 6). 다만 울진원전의 경우는 배수로에서 녹조류가 차지하는 비율이 매우 적었지만, 이는 앞서 논의한 바와 같이 수온이 다소 낮은 수역에서 나타나는 자연적인 현상에 따른 것으로 해석 된다.
후속연구
정량적 특성을 파악하고 주변의 해조군집과 비교하여 그 생태적인 특성을 구명하기 위하여 시도되었다. 부착 해조류가 원자력발전의 가동에 따른 온 배수의 환경영향 평가에 귀중한 지표생물로 활용되고 있음을 고려해 볼 때, 발전소 배수로라는 독특한 환경에 형성된 해조군집의 생태적 특성 구명은 열생태학적 측면에서 귀중한 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다(Roessler 1971; 김과 최 1995; 김 2000).
한편 월성원자력 발전소에서도 갈조 괭생이모자반이 1992- 1996년에 걸쳐 비교적 높은 생물량 구성비를 보였지만, 1997년 이후 생물량이 현저하게 줄어들었다(엄 2003). 이와 같이 독특한 환경조건에서 일어나는 해조군집의 천이 현상은 향후 열생태학적 측면에서 중요한 연구과제가 될 것으로 기대 된다.
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