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논문 상세정보

한강수계 농경지역 하천과 삼림지역 하천에서 DOM과 POM의 분포 및 안정탄소동위원소 조성비

The Distribution of DOM and POM and the Composition of Stable Carbon Isotopes in Streams of Agricultural and Forest Watershed Located in the Han River System

초록

남한강과 북한강 상류지역에 위치한 11개 하천을 대상으로 강우 시 발생하는 탁수의 생지화학적 특성을 조사하였다. 강우 시 하천에서 POM와 DOM의 유출특성은 유량변동에 따라 다르게 나타났으며, 특히 POM의 유출은 하천의 유역특성과 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났다. 강우의 영향에 따라 DOM내 용존 부식물질(Humic substance)의 비율을 반영하는 SUVA값이 증가하였고, 이는 하천유역으로부터 난분해성유기물의 유입이 증가함을 의미한다. 강우 시 발생된 탁수의 생지화학적 특성을 분석한 결과 농경지역에서 유출되는 탁수가 삼림지역으로부터 유출되는 탁수보다 안정탄소동위원소비가 약 $1{\sim}2%_{\circ}$정도 높게 나타났다. 이는 상대적으로 안정탄소동위원소비가 높은 $C_4$계열의 작물이 농경지역에서 우세한 경우 또는 삼림지역으로부터 유출된 탁수에서 주로 $C_3$계열의 식물체의 리그닌(Lignin)의 함량이 높기 때문이다. 유기물의 기원에 따라 Isotopic mass balance를 적용한 결과 농경지나 경작지의 비율이 높아질수록 $C_4$계열 작물의 기여도가 높아지고 이에 따라 탄소동위원소비가 증가하는 경향을 보였다. 본 연구결과를 바탕으로 안정탄소동위원소를 이용한 탁수 연구는 유기물의 기원특성을 연구하는데 유용한 지표가 될 수 있다.

Abstract

The runoff characteristics of organic matter in turbid water were investigated in eleven tributary streams of the Han River system, Korea. The flow-weighted event mean concentrations of organic matter ranged from 1.5 to 3.2 mg $L^{-1}$ of DOM and 2.2 of 29.1 mg $L^{-1}$ of POM, respectively. The SUVA value which reflects the proportion of humic substance in organic matters was higher during the rainfall season, meaning that the runoff of refractory form increase in this period. Stable carbon isotope ratios of both POM and DOM were different among streams, which reflect the sources of organic matter. DOM isotope ratios were less depleted of $^{13}C$ than that of POM by approximately 1 to $2%_{\circ}$ ${\delta}^{13}C$ of the several turbid streams (the Mandae Stream, the Jawoon Stream, and the Daegi stream) were heavier than those of clear streams. ${\delta}^{13}C$ values in the turbid upstream tributaries were similar to those of downstream reaches (such as the Soyang River, the Sum River, and the Seo River). From the ${\delta}^{13}C$ analysis of POM it could be calculated that $C_4$ pathway contributed approximately 15.9 to 23.6% of organic matter in several turbid upstream sites, and over 20% in the three sites of large downstream reaches. On the contrary it contributed only 9.1 to 12.8% in clear streams of forest watersheds. In the Soyang River, $C_4$ pathway organic matter contributed 8.8% of the DOM pool.

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