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문제 정의
- 따라서 본 연구는 2009년 5월부터 8월까지 경상북도 안동시 풍천면 가곡리에 소재한 인접한 농업용 저수지인 호민지와가곡지의 수질변화 특성과 요인 등을 분석하여 저수지의 여러 환경 요인이 Microcystis aeruginosa의 성장에 미치는 영향을 알아보고자 하였다.
제안 방법
- 총질소(total-nitrogen, T-N)와 총인(total-phosphorus, T-P), 인과 인산염(phosphate-phosphorus,PO4-P) 및 chlorophyll-a는 상하수도 표준 실험법[3]에 준하여 분석하였다. 수질 시료 내 Na+, K+, Mg2+, Fe2+, Si4+의 함량은 유도결합 플라즈마 방출분광기(Flame Modula S, Spectro,Germany)를 이용하여 측정하였다.
- 수질 환경 요인 중 수온과 pH는 다항목측정기(MX-300,Mettler Toledo)를 이용하여 현장에서 측정하였으며, 수질분석을 위한 시료는 1 l 멸균채수병을 이용하여 수심 30 cm에서 직접 채수하였다. 총질소(total-nitrogen, T-N)와 총인(total-phosphorus, T-P), 인과 인산염(phosphate-phosphorus,PO4-P) 및 chlorophyll-a는 상하수도 표준 실험법[3]에 준하여 분석하였다.
- 정성적인 분석을 위한 시료의 채집은 플랑크톤 네트(Rhigosha Nxxx 25)를 사용하였고, 종의 동정을 위해 즉시 연구실로 운반하여 광학현미경(Axiostar, Zeiss)으로 관찰한 후 동정하였다. 정량 분석을 위한 시료의 채집은 1 l 폴리에틸렌병으로 수심 30 cm에서 채집하여 즉시 루골 용액으로 고정하였다.
대상 데이터
- 본 연구의 조사지점은 경상북도 안동시 풍천면 가곡리에 위치한 농업용 저수지인 호민지와 가곡지로 선정하였으며, 시료는 2009년 5월부터 수화의 절정기인 8월까지 매주 1회씩 채수하였다(Fig. 1).
데이터처리
- 본 실험의 결과는 통계프로그램(SPSS Inc., ver 12.0K)를 사용하여 평균±표준편차(mean±SD)로 표시하였다.
- 0K)를 사용하여 평균±표준편차(mean±SD)로 표시하였다. 저수지에서 M. aeruginosa의 현존량 증가와 수질과의 상관관계를 알아보기 위해 회귀분석을 실시하였다. 회귀방정식에 대한 두 변수 간의 상관관계는 상관계수(r)를 산정하였으며, r-값의 유의성 검정(p<0.
- 회귀방정식에 대한 두 변수 간의 상관관계는 상관계수(r)를 산정하였으며, r-값의 유의성 검정(p<0.01, p<0.05)을 통하여 회귀방정식의 적합도를 분석하였다.
이론/모형
- 수질 환경 요인 중 수온과 pH는 다항목측정기(MX-300,Mettler Toledo)를 이용하여 현장에서 측정하였으며, 수질분석을 위한 시료는 1 l 멸균채수병을 이용하여 수심 30 cm에서 직접 채수하였다. 총질소(total-nitrogen, T-N)와 총인(total-phosphorus, T-P), 인과 인산염(phosphate-phosphorus,PO4-P) 및 chlorophyll-a는 상하수도 표준 실험법[3]에 준하여 분석하였다. 수질 시료 내 Na+, K+, Mg2+, Fe2+, Si4+의 함량은 유도결합 플라즈마 방출분광기(Flame Modula S, Spectro,Germany)를 이용하여 측정하였다.
성능/효과
- 2009년 5월에서 8월까지 두 저수지에 서식하는 담수조류는 모두 106종으로 확인되었다. 조사된 조류의 종 조성을 조사한 결과 가장 많이 출현한 종은 녹조강(Chlorphyceae)으로 76%를 차지하였으며, 이 외에 남조강(Cyanophyceae), 유글레나강(Euglenophyceae), 규조강(Bacillariophyceae)이 각각 9%, 7%,4%로 조사되었다.
- 6A). K+의 농도 변화는 두 저수지 모두 5월에 최대치를 보인 후 6월에는 급격히 감소하여 최소치를 보였으며, 호민지보다 가곡지에서 농도가 더 높게 측정되었다(Fig. 6B). Mg2+의 농도 변화는 두 저수지 모두 6월까지 급격히 농도가 감소 한 후 7월과 8월에는 일정하게 유지되었고, 호민지의 경우 가곡지에 비해 Mg2+의 농도가 낮게 나타났다(Fig.
- Na+의 농도는 두 저수지 모두 6월에 가장 높게 측정된 후 8월까지 감소하였으며, 호민지는 가곡지보다 Na+의 농도가 더 낮게 측정되었다(Fig. 6A). K+의 농도 변화는 두 저수지 모두 5월에 최대치를 보인 후 6월에는 급격히 감소하여 최소치를 보였으며, 호민지보다 가곡지에서 농도가 더 높게 측정되었다(Fig.
- 그리고 가곡지에서는 chlorophyll-a, T-N, T-P, Si4+와는 양의 관계를 수온, pH, PO4-P, Na+, K+, Mg2+, Fe2+와는 역의 관계로 조사되었으며, Na+ (r=-0.776, p<0.05), Si4+ (r=0.899, p<0.05)가 현존량 증가와 높은 상관관계를 보였다(Table 1).
- 조사된 조류의 종 조성을 조사한 결과 가장 많이 출현한 종은 녹조강(Chlorphyceae)으로 76%를 차지하였으며, 이 외에 남조강(Cyanophyceae), 유글레나강(Euglenophyceae), 규조강(Bacillariophyceae)이 각각 9%, 7%,4%로 조사되었다. 그리고 와편모조강(Dinophyceae)과 갈색 편모조강(Cryptophyceae)이 2%로 가장 적은 종으로 확인되었다(Fig. 2). 두 저수지에서 수화현상을 일으킨 녹조생물은 남조강(Cyanophyceae)인 Microcystis aeruginosa와 Microcystis wesenbergii 였다.
- 의 최적 생육 수온인 25℃ 이상을 처음 기록한 것은 호민지의 경우 6월 6일 이였고, 25℃ 이상이 유지된 시점은 6월 23일이였지만, 가곡지의 경우 수온이 25℃ 이상으로 조사된 것은 5월 31일 이후부터 계속되었다. 두 저수지에서 수온이 25℃ 이상으로 유지된 시점으로부터 수화 현상이 빈번하게 발생하였는데, 이러한 결과로 보아 수온이 M. aeruginosa 의 현존량 증가에 많은 영향을 미치는 것으로 생각된다.
- 2). 두 저수지에서 수화현상을 일으킨 녹조생물은 남조강(Cyanophyceae)인 Microcystis aeruginosa와 Microcystis wesenbergii 였다. 이 중 M.
- aeruginosa의 성장에 양이온이 관여한다는 보고된 바 있고[13], 필수원소와 미량원소가 동시에 제한요인으로 작용한다는 보고도 있다[18,19]. 두 저수지의 M. aeruginosa의 현존량과 미량원소와 상관분석에서 Na+, Fe2+, Si4+가 가장 높은 상관성을 보였다(Table 1). Na+는 M.
- 영양염 중 T-N은 호민지에서 2.78 mg/l로 녹조류 수화 발생이 가능한 최저 농도인 0.3 mg/l [6]를 약 9배 높게 측정되었으며, 가곡지에서는 2.99 mg/l로 약 10배 높게 측정되었다. T-P는 호민지에서 0.
- 호민지에서는 남조류 수화현상이 발생 시점부터 TN/TP 비율이 낮은 상태를 유지하였고, 조사 초기부터 수화현상이 시작된 가곡지 경우에는 6월 이후부터 TN/TP 비율이 낮게 측정되었다. 이러한 결과로 보아 호민지의 경우 수화현상 발생 이전에는 질소가 제한 영양소로 작용하였고, 가곡지의 경우 인이 제한 영양소로 작용하는 것을 알 수 있지만, 두 저수지 모두 질소와 인이 과영양 상태가 지속적으로 유지되고 있어 두 영양소의 제한적인 의미는 없는 것으로 생각된다.
- 12 mg/l로 가곡지가 호민지에 비해 약 17배 높게 측정되었다. 조사된 두 저수지 모두 영양염의 농도가 높게 측정 되었으며, chlorophyll-a의 값이 최고치를 기록한 기간에는 T-N의 농도가 2배 가량 증가하였으며, T-P와 PO4-P 또한 5~10배 가량 증가하여두 저수지는 과영양 상태인 것으로 조사되었다.
- 2009년 5월에서 8월까지 두 저수지에 서식하는 담수조류는 모두 106종으로 확인되었다. 조사된 조류의 종 조성을 조사한 결과 가장 많이 출현한 종은 녹조강(Chlorphyceae)으로 76%를 차지하였으며, 이 외에 남조강(Cyanophyceae), 유글레나강(Euglenophyceae), 규조강(Bacillariophyceae)이 각각 9%, 7%,4%로 조사되었다. 그리고 와편모조강(Dinophyceae)과 갈색 편모조강(Cryptophyceae)이 2%로 가장 적은 종으로 확인되었다(Fig.
- 호민지에서 M. aeruginosa 의 현존량 증가와 수질과의 상관관계에서 수온, chlorophyll-a, T-P, K+, Si4+와는 양의 관계를 pH, T-N, PO4-P, Na+, Mg2+, Fe2+와는 역의 관계로 조사되었으며, Na+ (r=-0.910, p<0.05), Fe2+ (r=-0.855, p<0.05)와 Si4+(r=0.989, p<0.01)가 현존량 증가와 높은 상관관계를 보였다.
- 그리고 PO4-P의 농도는 두 저수지 모두 5월과 6월에 낮게 측정되었고, 7월에 가장 높은 농도를 보인 이후 8월에 감소하였다. 호민지와 가곡지 모두 비슷한 경향을 나타내었지만, PO4-P의 농도 차이는 크게 나타났다(Fig. 5C) TN/TP 비율은 두 저수지 모두 5월에 가장 크게 조사되었으며, 이후 감소하는 경향을 나타내었다. 호민지의 경우 5월과 6월에 높게 나타난 후 7월과 8월에 일정하게 유지되었고, 가곡지의 경우 5월에 가장 높게 측정된 이후 6월부터 8월까지 일정하게 유지되었다(Fig.
- 호민지와 가곡지의 수화현상 발생 초기인 5월과 6월에는 양이온의 농도가 높게 측정되었고, 수화현상이 발생한 7월과 8월에 양이온은 점차 감소하는 경향을 나타냈다. 그러나 Si4+는 5월부터 8월까지 꾸준히 증가하여 다른 미량원소와 증감의 추세가 다른 경향을 나타내었다.
- 남조류는 TN/TP의 비율이 30 이하이며, 수온과는 양의 관계를 보이거나[16], 질소의 농도가 낮고 인의 농도가 높은 상태에서 수화현상을 일으킨다고 보고된 바 있다[14]. 호민지의 TN/TP 비율은 평균 18.41이였으며, 가곡지는 평균 6.02로 조사되어 남조류의 수화발생이 먼저 일어난 가곡지에서 TN/TP 비율이 호민지에 비해 상대적으로 낮게 조사되었다. 호민지에서는 남조류 수화현상이 발생 시점부터 TN/TP 비율이 낮은 상태를 유지하였고, 조사 초기부터 수화현상이 시작된 가곡지 경우에는 6월 이후부터 TN/TP 비율이 낮게 측정되었다.
후속연구
- 745로 높은 역의 관계였으나 유의성이 없었다. Park과 Kwon [13]의 연구에 의하면 합천호에서 Na+와 M. aeruginosa 와의 현존량 증가는 양의 관계였으나 본 조사에서는 음의 관계로 기존의 보고와 상의한 것은 향후 이에 대한 연구가 필요한 것으로 사료된다.
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