[논문]안동호와 진양호의 상류하천발생 난분해성유기물질 제어에 대한 호소의 기능

최병우; 강미아; 손호용

doi:10.17663/jwr.2011.13.2.343

[국내논문] 안동호와 진양호의 상류하천발생 난분해성유기물질 제어에 대한 호소의 기능
Lake's Function on Control of Refractory Dissolved Organic Matter caused by Upstream Rivers to Andong Lake and JinYang Lake 원문보기

한국습지학회지 = Journal of wetlands research, v.13 no.2, 2011년, pp.343 - 353

최병우 (국립안동대학교 환경공학과 대학원) , 강미아 (국립안동대학교 환경공학과) , 손호용 (국립안동대학교 식품영양학과)

초록
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집중강우, 장마 및 태풍의 직접적인 영향을 배재한 기간 동안에 안동호와 진양호의 상류하천으로부터 발생되는 DOM과 RDOM의 부하량(DOC 기준)은, 안동호 상류하천에서 5.01-7.29(${\times}10^2$ kg/day)였고, 진양호 상류하천에서 1.23-3.75(${\times}10^3$ kg/day)이었다. 진양호 상류 두 개의 하천에서 진양호로 유입되는 DOM과 RDOM의 발생비율은 SS 발생비율과 높은 상관성($R^2$ > 0.8)을 나타내었으므로 장비사용과 장기간의 실험기간을 요구하는 DOC 및 RDOC 분석에 대체할 수 있는 신속 경제적인 지표로써 SS 수질인자를 활용할 수 있을 것으로 기대한다. 안동호와 진양호는 여름철 강한 강우 이후기간동안에 DOM 및 RDOM의 증가를 야기하고, 여름철 강우 이전 기간동안에도 DOM 및 RDOM에 대한 제어기능을 가지지 못하였다. 따라서 이들 두 호소수의 DOM 및 RDOM에 대한 수질적 개선을 위해서는 호소 상류유역의 비점오염원 자체의 제거가 이루어지거나, 호소로 유입되기 전에 이를 제어할 수 있는 완충지의 확보가 필요하다.

Abstract ▼ AI-Helper

Variations of load in both DOM and RDOM of inflowing rivers to lakes were in the range of 5.01-7.29(${\times}10^2$ kg/day) for AD lake and 1.23-3.75(${\times}10^3$ kg/day) for JY lake during the research period excluding the period directly affected by the strong rainy season and the monsoon and typhoon season. We observed a good relationship($R^2$ > 0.8) between SS load and DOM load (including RDOM) in both inflowing rivers to JY lake. Therefore, it was determined that SS would be an alternative parameter with a rapid and energy-efficient method for the analysis of both DOC and RDOC, which require the analytical equipment and a long time period. Both AD lake and JY lake may act as a DOM(including RDOM) source through primary production in the fall season. Because AD lake and JY lake may not act as a DOM buffer zone, both lakes couldn't control the DOM and RDOM in spring before the rainy season. Therefore to improve water quality in downstream rivers is needed to remove pollutants such as DOM and RDOM before inflowing to these lakes in upstream rivers, or to have the unique landscape of wetlands as a buffer zone.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

그러나 현재까지는 이러한 연구를 찾아보기는 쉽지 않으며, 나아가 강우의 영향이 적은 평수기의 DOM과 RDOM 등의 발생현황도 파악이 되어 있지 않은 상태이다. 따라서 본 연구에서는 강우의 영향을 최소화하면서 여름철 강우시기 전, 후의 DOM 및 RDOM 등에 대한 부하량과 성상변화 등에 대해 우선적으로 조사하고자 하였다.
2001, Meybeck, 1982). 본 연구에서는 비강우시기를 중심으로 안동호와 진양호에 유입되는 DOM과 RDOM의 오염부하량을 DOC 및 RDOC로 분석하여 산정하고, 일반적인 수질오염지표와의 연관성을 확보하였다. 따라서 이러한 연구결과를 통해 안동호 및 진양호에 부하되는 외부오염부하량 산정에 사용할 수 있는 신속하고 경제적인 수질지표의 이용가능성을 제시하고, DOM과 RDOM의 제어에 대한 안동호 및 진양호의 기능에 대해 평가하는 것을 목적으로 하였다.
본 연구에서는 비강우시기를 중심으로 안동호와 진양호에 유입되는 DOM과 RDOM의 오염부하량을 DOC 및 RDOC로 분석하여 산정하고, 일반적인 수질오염지표와의 연관성을 확보하였다. 따라서 이러한 연구결과를 통해 안동호 및 진양호에 부하되는 외부오염부하량 산정에 사용할 수 있는 신속하고 경제적인 수질지표의 이용가능성을 제시하고, DOM과 RDOM의 제어에 대한 안동호 및 진양호의 기능에 대해 평가하는 것을 목적으로 하였다.
내부생산의 영향인자로는 조류활동과 미생물활동을 들 수 있으며, 조류나 박테리아의 생리작용 및 자기분해에 의한 유기탄소 생성과 그 생물학적 분해에 의해 유기물질 들이 증감될 수 있다(허진, 2006). 본 연구에서는 진양호를 대상으로 여름철 강우시기 전후의 DOC 및 RDOC에 대해 호소내부 생산 가능성을 검토하였다. DOC 및 RDOC 증감과 관련한 진양호 내부 생산에 기여할 것으로 예측되는 조류활동을 파악하기 위해 시료채수 전후의 조류 현황을 정리하여 Table 3에 나타내었다.

제안 방법

모든 시료는 채수 후 즉시 수온, pH(HI991003, Rumania), DO(DO24P, Japan) 등의 수질항목을 측정하였고, DOC분석을 위한 시료는 0.45µm membrane filter(Whatman GF/F, Whatman International Co., UK)를 이용하여 시료채수 현장에서 여과하였다.
안동호와 진양호를 대상으로 강우에 대한 영향을 배재할 수 있는 시기에 두 호소에 유입되는 유입하천수를 채수하고, 동일한 시기에 호소의 방류수를 채수하였다. 유입하천수의 수질과 방류수의 수질을 직접적으로 비교하기 위해서는 유역내에서의 흐름과 방류량 등을 고려하여야 하므로 본 연구에서는 시료채수 시기 전의 호소유입량, 방류량 및 저수량 등을 고려하여 호소 유입하천수와 방류수의 수질을 비교분석하였다.
안동호와 진양호를 대상으로 강우에 대한 영향을 배재할 수 있는 시기에 두 호소에 유입되는 유입하천수를 채수하고, 동일한 시기에 호소의 방류수를 채수하였다. 유입하천수의 수질과 방류수의 수질을 직접적으로 비교하기 위해서는 유역내에서의 흐름과 방류량 등을 고려하여야 하므로 본 연구에서는 시료채수 시기 전의 호소유입량, 방류량 및 저수량 등을 고려하여 호소 유입하천수와 방류수의 수질을 비교분석하였다. 모든 시료는 채수 후 즉시 수온, pH(HI991003, Rumania), DO(DO24P, Japan) 등의 수질항목을 측정하였고, DOC분석을 위한 시료는 0.
각 수지를 사용하기 전에 수지의 전처리 세척과정을 거쳐 수지자체의 DOC를 배제하였다. DOM 성상분류 방법은 Fig.
1에 나타내었다. 0.45㎛ membrane filter로 여과시킨 후 시료수를 pH 2(0.1N HCl)로 산성화시킨 다음 Amberlite XAD-7에 통과 시킨 후, Amberlite XAD-7 수지에 흡착된 물질은 0.1N NaOH 250mL로 탈착시켜 0.45㎛ membrane filter로 여과하여 그 여액을 펄빅산으로 분류하였고, 여과지 위에 남은 잔류물은 0.1N NaOH 250mL로 용해시켜서 그 용액을 휴믹산으로 분류하였다. 모든 수지 통과 시유속은 10 mL/min으로 유지하였다.
1989). 28일간 20℃의 암소에서 배양한 후 DOC(Sievers900, USA)를 측정하여 RDOC로 하였다.
기준으로 부하기여도는 경호강과 덕천강에서 각각 70% 및 30%로 발생한다고 한다. 이번 연구에서도 기존의 연구와 비교할 수 있도록 강우의 영향을 피하여 2010년 1회(10월 6일), 2011년 2회(4월 7일과 5월 9일)에 걸쳐 두 하천에서 발생하는 오염부하발생 기여도를 조사하였다. 오염물질에 따라 발생부하량에는 큰 차이를 나타내었으나 두 하천에서 발생하는 오염물질 부하기여도는 경호강이 덕천강에 비해 높았다.

대상 데이터

안동호 및 진양호를 대상으로 유입하천수 및 댐방류수를 채수하여 각각의 유입수와 유출수로 사용하였다. 안동호는 2010년 6월과 10월에, 진양호는 2010년 10월과 2011년 4월(5월에는 유입수만 채수)에 유입수 및 유출수의 시료를 채수하여 분석하였다.
안동호 및 진양호를 대상으로 유입하천수 및 댐방류수를 채수하여 각각의 유입수와 유출수로 사용하였다. 안동호는 2010년 6월과 10월에, 진양호는 2010년 10월과 2011년 4월(5월에는 유입수만 채수)에 유입수 및 유출수의 시료를 채수하여 분석하였다. 시료채수 지점과 호소유입부와의 거리는 Table 1에 나타낸 바와 같다.
DOM 중 종속영양 박테리아에 의해 무기화되어 생분해(Servais et al., 1989, Huck, 1990, Frias et al., 1992) 되고 난 후 남아있는 DOC 농도를 측정하여 RDOM의 대표인자로 사용하였다. 실험 전에 vial을 세제로 충분히 세척한 후, 질산으로 세정하여 3차 증류수로 3번 이상 헹군 다음, 회화로에서 550℃로 4시간 동안 열처리 하여 잔존하는 유기물질을 모두 태운 후 실험에 사용하였다.

이론/모형

, UK)를 이용하여 시료채수 현장에서 여과하였다. 시료는 냉장보관하여 이송하였으며, 실험은 수질오염공정시험방법(환경부, 2008)에 따라 당일에 실시하였다.

성능/효과

진양호로 유입되는 모든 오염물질의 부하량은 안동호로 유입되는 부하량보다 많았으며, 최고부하량은 SS 1.66(×104 kg/day)이었으며, 최저부하량은 RDOC 1.23(×103 kg/day)이었다.
오염부하수준은 COD, SS, BOD, DOC, RDOC의 순서로 적게 조사되었다. 한편, JY/AD(유량 및 오염부하량) 비율은 가장 적은 비율이 BOD₅에서 2.12로나타났으며, 다음으로 유량(flow volume)과 SS에서 2.28, DOC와 RDOC는 각각 2.92와 2.46으로 다른 오염부하비율보다 높게 나타났다. 따라서 진양호는 안동호에 비해 상류유역에서 유입되는 오염물질 중에서 호소, 하천 등의 생물학적 활동에 영향을 미칠 것으로 예상되는 DOC와 RDOC의 유입량 비율이 상대적으로 많음을 알 수 있다.
46으로 다른 오염부하비율보다 높게 나타났다. 따라서 진양호는 안동호에 비해 상류유역에서 유입되는 오염물질 중에서 호소, 하천 등의 생물학적 활동에 영향을 미칠 것으로 예상되는 DOC와 RDOC의 유입량 비율이 상대적으로 많음을 알 수 있다.
이번 연구에서도 기존의 연구와 비교할 수 있도록 강우의 영향을 피하여 2010년 1회(10월 6일), 2011년 2회(4월 7일과 5월 9일)에 걸쳐 두 하천에서 발생하는 오염부하발생 기여도를 조사하였다. 오염물질에 따라 발생부하량에는 큰 차이를 나타내었으나 두 하천에서 발생하는 오염물질 부하기여도는 경호강이 덕천강에 비해 높았다. 경호강 기준, SS 및 COD의 발생기여도는 약 70-80%, BOD₅ 발생기여도는 약 70-75%이었으며, DOC와 RDOC의 발생기여도는 각각 65-70%와 65-75%로 분석되었다.
오염물질에 따라 발생부하량에는 큰 차이를 나타내었으나 두 하천에서 발생하는 오염물질 부하기여도는 경호강이 덕천강에 비해 높았다. 경호강 기준, SS 및 COD의 발생기여도는 약 70-80%, BOD₅ 발생기여도는 약 70-75%이었으며, DOC와 RDOC의 발생기여도는 각각 65-70%와 65-75%로 분석되었다. 경호강과 덕천강에서 발생하는 유량기여도가 각각 54-65% 및 35-46% 임을 고려할 때, 경호강과 덕천강에서 발생하는 오염물질부하기여도는 우선적으로 유량의 영향을 받는 것을 알 수 있다.
경호강과 덕천강에서 발생하는 유량기여도가 각각 54-65% 및 35-46% 임을 고려할 때, 경호강과 덕천강에서 발생하는 오염물질부하기여도는 우선적으로 유량의 영향을 받는 것을 알 수 있다. 또한 경호강의 경우 비강우시기에 해당하는 각각의 시기에 발생하는 오염부하기여비율은 유량기여비율보다 더 높은 값을 나타내었다.
4 에 나타내었다. 상호간의 관계는 상관계수 0.951로 매우 양호한 값을 나타내어 이들 지표를 호소 상류유역 특성을 고려하여 이용할 수 있는 가능성을 나타냈다. 비점오염물질 발생의 경우, 신속하고 분석이 용이한 SS 항목을 다른 수질항의 대체지표로 제안 한 연구결과들도 보고되고 있다(Kang et al.
2010, 강미아 등 2010). 경호강과 덕천강에서 발생하는 오염물질들은 비점오염물질이 대부분이므로 제안된 이러한 관계를 이용가능 할 것이라고 판단하여 발생된 오염부하기여도간의 상관성을 조사하여 Fig. 5에 나타내었다 이들 인자간의 상관계수는 0.883-0.993의 범위로 매우 양호한 수준이었다. 이것은 경호강과 덕천강에서 발생하는 오염물질들은 자연상태의 유기물질들을 토사 및 SS 성분들과 함께 이동하는 것으로 이해 할 수 있고, 지속적인 모니터링을 하여 자료를 축적한다면, 28일간의 장시간의 실험기간을 요구하는 RDOC와 장비를 사용하는 DOC 분석에 대체할 수 있는 신속, 저에너지 사용으로 이용 가능한 유용한 지표로써 SS 수질인자를 활용할 수 있을 것이다.
9%를 차지하였다. 두 호소의 경우, 강우시기 후인 10월의 하천수에서는 (HPOA+TPIA+HPIA)중 HPOA과 TPIA의 합이 차지하는 상대적 비율이 73% 및 75%로 강우시기 전의 하천수에서 차지하는 그것보다 상대적으로 높았다. 유입하천수와 방류수 중의 DOM 성상에는 유의한 차이를 찾기가 어려웠으나 안동호(2010년10월07일)의 경우에는 유입하천수와 호소 방류수와의 DOM 성상에 가장 큰 차이를 나타내었다.
유입하천수와 방류수 중의 DOM 성상에는 유의한 차이를 찾기가 어려웠으나 안동호(2010년10월07일)의 경우에는 유입하천수와 호소 방류수와의 DOM 성상에 가장 큰 차이를 나타내었다. TPIA는 17.9%에서 18.8%로 거의 변화가 없었으나 HPOA는 55.1%에서 61.6%로 약 6.5% 증가한 반면 HPIA는 27.0%에서 19.6%로약 7.4% 감소하였다. 이러한 HPOA 증가와 HPIA 감소는 안동호 유입하천수의 DOC에서 차지하는 RDOC의 비율은 대부분이 HPOA과 TPIA로부터 기인함을 기초로 할 때, 호소내부에서의 RDOC의 증감을 예측할 수 있다.
하절기 장마와 태풍 등에 의한 영향과 조류증식 등에 따른 DOC 호소내부생산이 활발할 것으로 예측할 수 있으며, 이 때 발생하는 DOC는 대부분이 RDOC 임을 알 수 있다. 안동호는 진양호에 비해 DOC 증가비율(DOC_out/ DOC_in)과 RDOC 증가비율(RDOC_out/RDOC_in)이 낮게 나타났으며 특히 하절기 이후의 DOC 및 RDOC 증가비율은 약 160%에 해당한다. 이것은 안동호와 진양호의 수위, 저수용량, 체류시간 등의 차이에 의한 것으로 해석할 수 있다.
경호강과 덕천강에서 발생하는 오염물질들은 자연상태의 유기물질들을 토사 및 SS 성분들과 함께 이동하므로 경호강과 덕천강에서 발생하는 상대적 유량비율과 SS 발생비율간의 상관성을 조사한 결과(R2>0.95)는 이들 지표를 호소 상류유역 특성을 고려하여 이용할 수 있는 가능성을 나타냈다.
95)는 이들 지표를 호소 상류유역 특성을 고려하여 이용할 수 있는 가능성을 나타냈다. 유사한 조사 시기에 발생한 호소 유입하천수의 DOM 중에서 RDOC/DOC 비율과 (HPOA+TPIA)/ (HPOA+TPIA+HPIA) 비율간의 상관성은 호소간의 유의성은 찾기가 쉽지 않으나, 특정호소와 그 상류유역에서의 하천수는 DOC와 RDOC 간에 매우 밀접한 관계를 나타내고 있음을 알 수 있다. 특히 진양호로 유입되는 상류하천수 중의 DOC중에서 차지하는 RDOC의 비율은 대부분이 HPOA과 TPIA로부터 기인함을 알 수 있다.

후속연구

993의 범위로 매우 양호한 수준이었다. 이것은 경호강과 덕천강에서 발생하는 오염물질들은 자연상태의 유기물질들을 토사 및 SS 성분들과 함께 이동하는 것으로 이해 할 수 있고, 지속적인 모니터링을 하여 자료를 축적한다면, 28일간의 장시간의 실험기간을 요구하는 RDOC와 장비를 사용하는 DOC 분석에 대체할 수 있는 신속, 저에너지 사용으로 이용 가능한 유용한 지표로써 SS 수질인자를 활용할 수 있을 것이다.
가 우점을 차지하였다. 진양호의 봄철에 검출되는 조류는 호소내부 생산(DOC, RDOC)에 미치는 영향이 크지 않음을 알 수 있으나 지속적인 연구가 요구된다. 저수지 내에서는 상층부의 조류활동보다 저층부의 미생물활동이 더 활발할 수 있다는 허 등의 연구결과와 비교할 때, 진양호의 비강우시기특히 여름철 장마나 태풍 등의 강우가 발생하지 않은 시기에는 호소 저층부에서의 미생물활동도 활발하지 않을 것이라는 것을 예측할 수 있다.
즉 안동호와 진양호는 여름 이후에는 DOM 및 RDOM의 증가를 야기하고, 여름 이전에도 DOM 및 RDOM에 대한 제어기능을 가지지 못하고 있다. 본 연구는 비강우시기를 중심으로 조사하였으므로 향후 여름철 강우시기의 안동호 및 진양호에 의한 DOM 및 RDOM 제어기능에 대해 조사할 필요성이 있다. 특히 RDOM은 수생태계에 직접적인 영향을 미치는 인자로 호소 유입 전에 제거해야 하는 수질지표이므로 상류하천 및 호소에서의 RDOM 수질관리방법을 확립해야 할 것이다.
본 연구는 비강우시기를 중심으로 조사하였으므로 향후 여름철 강우시기의 안동호 및 진양호에 의한 DOM 및 RDOM 제어기능에 대해 조사할 필요성이 있다. 특히 RDOM은 수생태계에 직접적인 영향을 미치는 인자로 호소 유입 전에 제거해야 하는 수질지표이므로 상류하천 및 호소에서의 RDOM 수질관리방법을 확립해야 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	토양으로부터 발생하는 DOM의 특징은 무엇인가?	2000). 물환경에서의 DOM은 매우 복잡한 물질로 미생물의 종속영양적 성장에 영향을 미치는 잠재적 에너지원으로 작용하며, 토양으로부터 발생하는 DOM은 복잡한 구조적 특성으로 인해 수중 미생물분해에 대해 비교적 저항성을 가진다(Palmer, 1997). DOM의 지표 중에서 널리 이용되고 있는 DOC(dissolved organic carbon, 용존성유기탄소)는 대부분의 물환경에서 수문학적과정에서 발생하며, 범지구적 탄소사이클의 중요한 부분을 차지한다(Battin et al.
	안동호와 진양호의 유효저수용량은 어느 정도인가?	2km2의 각 호소로 오염물질을 유입시키고 있다. 안동호는 유효저수용량이 1000×106 m3로 진양호의 유효저수량 299.7×106 m3에 비해 약 3.3배에 해당되며, 월류정표고 기준으로 안동호/진양호 비율은 5 이상이다. 이것은 동일한 수준의 DOM 또는 RDOM이 유입된다고 가정하였을 때, 오염물질 거동에 대한 이들 두 호소의 기능을 비교할 수 있을 것이다.
	물환경에서의 DOM은 무엇으로 작용하는가?	2000). 물환경에서의 DOM은 매우 복잡한 물질로 미생물의 종속영양적 성장에 영향을 미치는 잠재적 에너지원으로 작용하며, 토양으로부터 발생하는 DOM은 복잡한 구조적 특성으로 인해 수중 미생물분해에 대해 비교적 저항성을 가진다(Palmer, 1997). DOM의 지표 중에서 널리 이용되고 있는 DOC(dissolved organic carbon, 용존성유기탄소)는 대부분의 물환경에서 수문학적과정에서 발생하며, 범지구적 탄소사이클의 중요한 부분을 차지한다(Battin et al.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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[국내논문] 안동호와 진양호의 상류하천발생 난분해성유기물질 제어에 대한 호소의 기능
Lake's Function on Control of Refractory Dissolved Organic Matter caused by Upstream Rivers to Andong Lake and JinYang Lake 원문보기

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