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문제 정의
- 본 연구의 목적은 호수내의 종적구배특성에 따른 각각의 호수대 (Lake zone)에서의 영 양염류, 엽록소의 역동성 및 영양상태 (Trophic state)를 파악하고, 수질 변수들 간의 변이를 분석하고자 한다.
제안 방법
- 또한, 1 차 생산력에 대한 추정치의 변수로서 엽록소-a 를 활용하였으며, 조류의 성장을 1차적으로 제한하는 제한요인이 영양염류인지 혹은, 광제한인지를 판가름하기 위하여 TSI의 편차 분석 (Trophic State Index Deviation) 을 실시하였다. 즉, TSI (CHL) - TSI (SD) 및 TSI (CHL) -TSI (TP)의 차이값을 산정하여 제한요인에 대한 특성을 비교 .
- 실시하였다. 즉, TSI (CHL) - TSI (SD) 및 TSI (CHL) -TSI (TP)의 차이값을 산정하여 제한요인에 대한 특성을 비교 . 분석하였다.
- kr)에서 획득한 지역 자료를 이용하였다. 획득한 수질자료는 지점별 변이를 파악하기 위하여 각 지점별로 분석되었으며, 또한 몬순강우에 의한 계절적 변이를 파악하기 위하여 5〜6월을 몬순 전기 (Premon soon), 7 〜 8월은 몬순기 (Monsoon), 9월 〜 10월을 몬순 후기 (Postmonsoon)로 대 별하여 분석 하였다.
대상 데이터
- kr)로서 수온, pH, 용존산소량 (Dissolved oxygen), 투명도 (Secchi depth, SD), 총인, 총질소 및 엽록소-a의 항목을 이 용하였다. 강우량 자료는 기상청 (http:// www.kma.go.kr)에서 획득한 지역 자료를 이용하였다. 획득한 수질자료는 지점별 변이를 파악하기 위하여 각 지점별로 분석되었으며, 또한 몬순강우에 의한 계절적 변이를 파악하기 위하여 5〜6월을 몬순 전기 (Premon soon), 7 〜 8월은 몬순기 (Monsoon), 9월 〜 10월을 몬순 후기 (Postmonsoon)로 대 별하여 분석 하였다.
- 본 연구 대상인 대청호는 저수면적 72.8km2, 호수길이 80km, 저수량 15억 톤, 유역면적 4, 134km2의 대형인공호로서 대전시를 비롯하여 청주시와 금강 중-하류의 식수는 물론 생활용수 및 공업용수를 공급하는데 중추적 역할을 하고 있다. 기존의 대청호를 대상으로 한 연구로는 조류대발생, 수질악화, 식물성플랑크톤의 군집변화 및 부영양화와 영양단계변화에 관한 다양한 연구가 실행된 바 있으며, An and Jones (2000) 및 Ahn et al.
- 본 연구는 대청호의 종적구배특성을 파악하기 위하여 수심을 기준으로 하여 상류부에 위치한 유수대 (Riverine zone, Rz), 중류부의 추이대 (Transition zone, Tz), 댐 인근의 정수대 (Lacustrine zone, Lz)로 대 별하였으며 , 각각의 호수대에 대한 연구대상 지점은 Fig. 1과 같다.
- 본 연구에 이용된 자료는 1993년부터 2002년까지의 10년간 월별로 측정된 환경부 수질측정망자료(http://water.nier.go.kr)로서 수온, pH, 용존산소량 (Dissolved oxygen), 투명도 (Secchi depth, SD), 총인, 총질소 및 엽록소-a의 항목을 이 용하였다. 강우량 자료는 기상청 (http:// www.
- 정수 대는 댐 근처의 최하류부로서 평균수심이 30〜60m인 S3 지점으로서 충북 청원군 문의면 덕유리 댐 축 앞에 위치하고 있다. 이러한 종적구배에 따른 수심변이 특성은 Thornton (1990)의 인공호 모델 특성과도 잘 일치한다.
이론/모형
- 영양상태 지수 분석은 측정된 자료 중에서 총인, 투명도, 엽록소-a를 TSI지수로 전환하여 활용하였으며, 이용된 계산식은 Carlson(1977)의 지수 산정 방식을 따랐다.
- EPA의 판정기준이 도입된 이후, 1980년대에 Forsberg and Ryding(1980)의 기준, 그리고 1990년대에는 Havens (1994)와 Nurnberg(1996)의 호수 영양상태 판정기준이 도입되어 왔다. 우리나라에서의 인공호 부영양화 판정은 Vollenweider의 분류기준을 기본으로 하였으며, 조류성장의 1차 제 한요인 중의 하나인 총질소 :총인의 비 율을수질기준항목으로 채택하고 있다. 이 중에서도 총인은 영양단계판정 시 1차제한 영양염으로 잘 알려져 있으며, 총 인과 밀접한 상관관계를 보이는 투명도 (Transparency) 와 엽록소-a 역시 이용되고 있다 (OECD, 1982).
성능/효과
- 각 지수의 특성을 보면 TSI(TP)는 유수대에서 7, 8월 기간의 월별 변이가 각각 61〜62로서 유사한 수치를 보였으며, 과영 양상태를 나타내 장마에 의한 총인의 대량유입이 직접적으로 반영되었다. 추이대 역시 동일기간 동안 각각 58〜59로 부영양화를 나타내 하절기에 부영양화가 가장 심한 것으로 나타났다 (Fig.
- 계절별 조류(Algae)의 변이 평가를 위해 이용된 엽록소-a는 총질소보다는 총인에 의하여 조절되는 것으로 나타났으며, 이러한 특성은 이전에 언급된 바와 같이 총질소 : 총인 비율에 의하여 지지되었다(Fig. 4). 총질소의 농도는 총인에 비하여 지점별, 월별 변이가 적은데 이것은 이미 대청호 내 총질소가 조류 생장에 충분히 공급되고 있음을 반증한다.
- 40의 상관도를 나타내 유사한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 유입수의 영향을 받아 수체가 비교적 불안정한 유수대와 추이대는 투명도가 1차 생산량에 가장 큰 영향을 미치지만, 수체가 안정되는 정수대에서는 투명도와 함께 총인의 농도가 조류생장에 제한요인으로 작용하는 것으로 나타났다 (Table 1).
- 6). 또한 1차 제한요인을 분석하기 위하여 실시한 각 지점별 영양염류 및 투명도와의 상관도 분석에 따르면 (Table 1), 유수대와 추이대는 투명도가 엽록소-a와 가장 높은 상관관계를 보였으며, 정수대는 총인과 투명도가 각각 0.45, -0.40의 상관도를 나타내 유사한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 유입수의 영향을 받아 수체가 비교적 불안정한 유수대와 추이대는 투명도가 1차 생산량에 가장 큰 영향을 미치지만, 수체가 안정되는 정수대에서는 투명도와 함께 총인의 농도가 조류생장에 제한요인으로 작용하는 것으로 나타났다 (Table 1).
- 총질소의 농도는 총인에 비하여 지점별, 월별 변이가 적은데 이것은 이미 대청호 내 총질소가 조류 생장에 충분히 공급되고 있음을 반증한다. 또한, 수체 내 광투과도의 지표로서 측정된 투명도 평가에 따르면, 광제한 효과는 상류부인 유수 대가 하류부인 정수대보다 뚜렷하게 더 높게 나타났다. Thornton et al.
- 나타났다. 유수대는 연중 8개월(3〜10월)이상을 부영양상태를 유지하였으며 영양단계는 하류로 내려갈수록 감소하는 경향을 보였다. 정수대는 평균 45로 변이가 ±3을 초과하지 않아 중영양상태에서 안정된 움직임을 보였으며, 이는 외부에서 흘러드는 유입수의 영향이 가장 적음을 반영하였다.
- 5mgL-1을 모두 초과하였으며, 지점별 변이가 거의 없는 것으로 나타났다. 이러한 총질소의 농도는 북미 및 유럽의 호수들에 비하여 본 연구 대상인 대청호 전역에서 월등히 높은 것으로 나타났다. 총질소의 농도만을 평가할 때, 대청호는 분명히 부영양-과영양 Hypertrophic^상태를 보이지만, 평균 총질소: 총인 비율은 3개의 구역에서 모두 17 이상으로 나타나 인 제한 (Phosphorous limitation) 싱태 인 것으로 판명되어 우리나라 호수 수질 기준에 의거할 때 총질소의 기준은 적용하지 않는 것이 적절한 것으로 나타났다.
- 유수대는 연중 8개월(3〜10월)이상을 부영양상태를 유지하였으며 영양단계는 하류로 내려갈수록 감소하는 경향을 보였다. 정수대는 평균 45로 변이가 ±3을 초과하지 않아 중영양상태에서 안정된 움직임을 보였으며, 이는 외부에서 흘러드는 유입수의 영향이 가장 적음을 반영하였다. 또한 정수대는 10월부터 이듬해 6월까지 지속적으로수치가 낮아졌으며 6월은 평균 38로 빈영양상태를 보였다.
- , 2001)에서 제시된 바와 같이, 우리나라의 강우는 동아시아 몬순기후의 특성에 의해 계절적으로 변이가 크다는 결과와 일치하였다. 즉, 연간 총 강우량과 각 시기별 상관도 분석에 따르면, 몬순기간에 내린 강우량은 타 기간에 비하여 (20()1년 제외) 뚜렷하게 높게 나타났으며 (p< 0.001, n=10), 총 연강우량의 절반 혹은 2/3를 상회하는 것으로 나타났다. 이러한 강우 양상은 An (2000, 2003) 및 An and Jones (2000)의 연구에서 제시한 바와 같이 영양염류 및 조류증식 등의 현상에 뚜렷한 계절별 특성을 보이며, 연별 부영양화 현상에 직접적으로 영향을 줄 것으로 사료되었다.
- 이러한 총질소의 농도는 북미 및 유럽의 호수들에 비하여 본 연구 대상인 대청호 전역에서 월등히 높은 것으로 나타났다. 총질소의 농도만을 평가할 때, 대청호는 분명히 부영양-과영양 Hypertrophic^상태를 보이지만, 평균 총질소: 총인 비율은 3개의 구역에서 모두 17 이상으로 나타나 인 제한 (Phosphorous limitation) 싱태 인 것으로 판명되어 우리나라 호수 수질 기준에 의거할 때 총질소의 기준은 적용하지 않는 것이 적절한 것으로 나타났다. 총질소 : 총인 비율은 3개 구역의 전체 측정자료 가운데 96% 가인 제한상태로 나타나 대청호의 1차 제한요인으로는 총인 이 제시되었다.
- 투명도에 의한 부영양화 지수인 TSI(SD)는 다른 지수 값에 비하여 상대적으로 변이가 적은 것으로 나타났다. 유수대는 연중 8개월(3〜10월)이상을 부영양상태를 유지하였으며 영양단계는 하류로 내려갈수록 감소하는 경향을 보였다.
- 평균 총질소의 농도는 유수대, 추이대, 정수대가 각각 평균 L8, L7, 1.6mgLT로서 환경부의 수질기준안에 의거할 때 매우 나쁨' 상태 인 1.5mgL-1을 모두 초과하였으며, 지점별 변이가 거의 없는 것으로 나타났다. 이러한 총질소의 농도는 북미 및 유럽의 호수들에 비하여 본 연구 대상인 대청호 전역에서 월등히 높은 것으로 나타났다.
- 호수의 부영 양도 평가에 핵심적으로 이용되는 총인, 총질소 및 투명도는 각 구역 (Zone)별로 큰 변이를 보였다. 환경부의 호소수질기준 (http://water.
- 정수대는 강우영향이 거의 없는 1 월에서 4월까지는 40 전 . 후를 보여 중영양(Mesotro- phic)과 빈영양의 경계선에서 안정적으로 머물렀으며, 유수대와 추이대보다 낮은 영양상태를 보였다. 이는 인공호의 하류로 갈수록 낮은 영양상태를 보인다는 기존의 연구결과(Thornton et al, 1981)와 일치하였다.
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