[논문]한강수계 하천에서의 시공간적 수질변화 특성 및 연속적 인공댐호의 경험적 모델

전혜원; 최지웅; 안광국

doi:10.11614/ksl.2012.45.4.378

한강수계 하천에서의 시공간적 수질변화 특성 및 연속적 인공댐호의 경험적 모델
Spatio-temporal Water Quality Variations at Various Streams of Han-River Watershed and Empirical Models of Serial Impoundment Reservoirs 원문보기

한국하천호수학회지= Korean journal of limnology, v.45 no.4, 2012년, pp.378 - 391

전혜원 (충남대학교 생명시스템과학대학 생물과학과) , 최지웅 (충남대학교 생명시스템과학대학 생물과학과) , 안광국 (충남대학교 생명시스템과학대학 생물과학과)

초록
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본 연구에서는 2009~2010년 동안 한강 수계 인공댐 호소수 8개 지점 및 한강 본류 수계의 하천수 10개 지점의 총 18개 지점에서 인공댐 및 하류역 하천들에 대한 수질변이특성을 평가하고자 하였다. 이미 건설된 연속적 인공댐들이 상류로부터 하류까지 질소 (N), 인(P), 엽록소-a(CHL-a) 등의 화학적 수질 구배특성(Chemical gradient)에 미치는 영향을 분석하고, 수질 변수간의 경험적 모델(Empirical model)을 적용하여 하절기 몬순강우 특성 및 연별 집중강우 영향을 분석하였다. 한강수계는 상류에서 하류로 갈수록 수질이 악화되는 경향을 보였고 특히, 점오염원에 의한 오염물질의 유입은 수질변이에 가장 크게 작용하였으며, 특히 하류부의 중랑천 유입수는 수질을 급격하게 악화시키는 것으로 나타났다. 또한 하절기의 몬순강우는 하류역에서 총인(TP), 총질소(TN) 및 전기전도도(EC)값을 크게 낮추어 수질향상에 기여하였다. 5개의 인공댐들에서 총질소(TN), 총인(TP) 및 N:P 무게비에 대한 엽록소-a (CHL-a)의 경험적 모델식 평가에 따르면, 로그전환된 총인(TP)은 엽록소-a (CHL-a)농도 변이를 33.8% ($R^2$=0.338, p<0.001, 회귀식 기울기=0.710) 설명하였으나, 총질소 (TN) 변이는 21.4% 설명에 그쳤다 ($R^2$=0.214, p<0.001). 또한 N:P 무게비의 산정에 따르면, 본 인공호들에서는 모두 N:P 비가 29 이상으로 인 제한효과로 나타났으며, 총질소(TN)의 농도는 모든 수체에서 이미 $1000{\mu}g\;L^{-1}$을 상회하여 조류성장에 풍부한 것으로 나타나 엽록소-a (CHL-a)의 증감은 인(P)에 의해 조절되는 인 제한요인(P-limitation)으로 나타났다. 그러나 엽록소-a (CHLa)의 증감은 또한 개별적 인공댐에서 보여주는 바와 같이 부유물 증가에 의한 광투과도 저하, 수체류시간 감소에 의한 세척효과(Washing-out) 등도 부가적으로 영향을 미치는 것으로 나타났다. 결론적으로, 한강수계에서 하천 및 인공댐의 연속선 상에서 하천에 대한 댐의 이화학적 수질 특성에 미치는 영향은 미미한 것으로 나타났다. 반면, 유입 지천과 하천 유역의 점오염원으로부터의 방류수 유입은 이화학적 수질 변이에 크게 영향을 미치는 것으로 나타났다. 향후 연속적 인공댐의 수체에서 대형 무척추동물 및 어류와 같은 생물학적 지표를 이용한 영향평가도 수질과 같은 측면에서 연구될 필요가 잇는 것으로 사료되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The objective of this study was to determine temporal patterns and longitudinal gradients of water chemistry at eight artificial reservoirs and ten streams within the Han-River watershed along the main axis of the headwaters to the downstreams during 2009~2010. Also, we evaluated chemical relations and their variations among major trophic variables such as total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), and chlorophyll-a (CHL-a) and determined intense summer monsoon and annual precipitation effects on algal growth using empirical regression model. Stream water quality of TN, TP, and other parameters degradated toward the downstreams, and especially was largely impacted by point-sources of wastewater disposal plants near Jungrang Stream. In contrast, summer river runoff and rainwater improved the stream water quality of TP, TN, and ionic contents, measured as conductivity (EC) in the downstream reach. Empirical linear regression models of log-transformed CHL-a against log-transformed TN, TP, and TN : TP mass ratios in five reservoirs indicated that the variation of TP accounted 33.8% ($R^2$=0.338, p<0.001, slope=0.710) in the variation of CHL and the variation of TN accounted only 21.4% ($R^2$=0.214, p<0.001) in the CHL-a. Overall, our study suggests that, primary productions, estimated as CHL-a, were more determined by ambient phosphorus loading rather than nitrogen in the lentic systems of artificial reservoirs, and the stream water quality as lotic ecosystems were more influenced by a point-source locations of tributary streams and intense seasonal rainfall rather than a presence of artificial dam reservoirs along the main axis of the watershed.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 2009~2010년 동안 한강 수계 인공 호소수 8개 지점 및 한강 본류 수계의 하천수 10개 지점의 총 18개 지점에서 인공댐 및 하류역 하천들에 대한 수질변이특성을 평가하고자 하였다. 이미 건설된 연속적 인공댐들이 상류로부터 하류까지 질소 (N), 인 (P), 엽록소-a (CHL-a) 등의 화학적 수질 구배특성 (Chemical gradient 에 미치는 영향을 분석하고, 수질 변수간의 경험적 모델 (Empirical model)을 적용하여 하절기 몬순강우 특성 및연별 집중강우 영향을 분석하였다.
본 연구에서는 한강수계에 이미 건설된 연속적 인공댐 들이 상류로부터 하류까지 질소 (N), 인 (P), 엽록소-a (CHL-a) 등의 화학적 수질 특성 (Chemical gradient)에미치는 영향을 분석하였고, 수질 변수간의 경험적 모델 (Empirical model)을 적용·평가하여 하절기의 몬순강우 특성 및 연별 집중강우 특성이 수 환경에 어떤 영향을 미치는가를 규명하는 데 그 목적이 있다.
연속적인 변화를 보이는 하천 성질이 댐의 건설로 인하여 단절되고 댐 하류에서 하천의 생물·비생 물학적 요인이 자연적인 과정과 지류 유입의 결과로 다시 원래의 성질로 되돌아가려는 경향을 제시한 바 있어 이에 대한 규명이 절실하다.

제안 방법

본 연구 범위에 속하는 한강구간은 북한강 화천댐에서 부터 팔당댐까지 북한강 본류와 팔당댐 하류를 지나 한강 하류까지의 구간으로 설정하였고, 인공호를 포함하는 정수대 (lentic zone)의 댐 지역은 “D (Dam 약자)”로 지점을 표기하였고, 하천/강에 위치한 유수대(Lotic zone)의 강은 “R (River 약자)”로 표기하여 정수대 및 유수대의 특성을 구분하였다.
본 연구에서는 5개의 댐에서 질소 (N)와 인 (P)이 조류의 생체량(엽록소-a로 추정 산정)에 어떤 영향을 주는 지를 분석하기 위해 엽록소-a (CHL-a), 총인 (TP), 총질소 (TN), 질소인의 질량비 (TN : TP mass ratio)를 이용하여 1차 회귀방정식을 도출하였고, 각 변수간의 경험적 모델식을 이용하여 5개 호수의 영양상태 평가 및 예측에 이용하였다. 2009 및 2010년 총질소와 총인의 월 평균값을 이용하여 분석하였고, 장마가 호수에 미치는 영향을 알아 보기 위해, 장마 전기와 장마기, 장마 후기로 대별하여 회귀분석을 실시하였다.
자료 분석에 이용된 수질변수는 엽록소-a (Chlorophyll-a, CHL-a), 총질소 (Total nitrogen, TN), 총인 (Total phosphorus, TP), 부유물질(Suspended solids, SS), 전기전도도(Electric conductivity, EC), 생물학적 산소요구량 (Biological oxygen demand, BOD)이며, 각 변수에 대한 시간별 (계절별), 공간별 변화양상을 분석하였다. 우리나라의 몬순강우의 하절기 특성을 고려하여 장마 전기 (Premonsoon, 4~6월; PRE), 장마기 (Monsoon, 7~8월; MON), 장마 후기 (Postmonsoon, 9~11월; POS)로 구분하였다. 또한, 공간적 수질 변화 분석은 하천수 10개 지점 중 공간이질성 분석(Spatial heterogeneity test)에 의한 통계 테스트 (ANOVA 검정) 후 R1 지점을 상류역(U_s), R5 지점을 중류역(M_s), R10 지점을 하류역 (D_s)으로 선정하였으며, 인공호 상·하류 사이의 수질특성을 비교·분석하기 위해 북한강 수계에 있는 5개 댐 지점을 기준으로 댐 상류 지점 (Before the dam: D_b, 댐으로부터의 상부수역 및 댐 수역), 댐 지점 (Dam site: D_s , 댐 지점), 댐 하류 지점 (After the dam: D_a, 댐 지점 및 그 하부지점)으로 구분하여 각각의 수체 특성을 분석하였다.
본 연구에서는 2009~2010년 동안 한강 수계 인공 호소수 8개 지점 및 한강 본류 수계의 하천수 10개 지점의 총 18개 지점에서 인공댐 및 하류역 하천들에 대한 수질변이특성을 평가하고자 하였다. 이미 건설된 연속적 인공댐들이 상류로부터 하류까지 질소 (N), 인 (P), 엽록소-a (CHL-a) 등의 화학적 수질 구배특성 (Chemical gradient 에 미치는 영향을 분석하고, 수질 변수간의 경험적 모델 (Empirical model)을 적용하여 하절기 몬순강우 특성 및연별 집중강우 영향을 분석하였다. 한강수계는 상류에서 하류로 갈수록 수질이 악화되는 경향을 보였고 특히, 점오염원에 의한 오염물질의 유입은 수질변이에 가장 크게 작용하였으며, 특히 하류부의 중랑천 유입수는 수질을 급격하게 악화시키는 것으로 나타났다.
이·화학적 수질 자료를 분석하기 위하여 2009년 1월부터 2010년 12월까지 18개 지점에서 측정된 환경부 물환경정보시스템의 월별자료를 분석하였다. 자료 분석에 이용된 수질변수는 엽록소-a (Chlorophyll-a, CHL-a), 총질소 (Total nitrogen, TN), 총인 (Total phosphorus, TP), 부유물질(Suspended solids, SS), 전기전도도(Electric conductivity, EC), 생물학적 산소요구량 (Biological oxygen demand, BOD)이며, 각 변수에 대한 시간별 (계절별), 공간별 변화양상을 분석하였다. 우리나라의 몬순강우의 하절기 특성을 고려하여 장마 전기 (Premonsoon, 4~6월; PRE), 장마기 (Monsoon, 7~8월; MON), 장마 후기 (Postmonsoon, 9~11월; POS)로 구분하였다.
한강수계에서 1~12월까지 강우에 따른 계절별 수질특성을 평가하기 위해 상류역 (U s), 중류역 (Ms), 하류역 (Ds)으로 대별하여 강우와 수질특성을 비교·분석한 결과는 Fig. 3과 같다.

대상 데이터

본 연구 범위에 속하는 한강구간은 북한강 화천댐에서 부터 팔당댐까지 북한강 본류와 팔당댐 하류를 지나 한강 하류까지의 구간으로 설정하였고, 인공호를 포함하는 정수대 (lentic zone)의 댐 지역은 “D (Dam 약자)”로 지점을 표기하였고, 하천/강에 위치한 유수대(Lotic zone)의 강은 “R (River 약자)”로 표기하여 정수대 및 유수대의 특성을 구분하였다. 또한, 댐의 위치 및 점오염원 특성 등을 고려하여 북한강 수계의 인공댐 호소수 8개 지점 (D1-D8), 북한강 및 한강 본류 수계의 하천수 10개 지점 (R1-R10) 등 총 18개의 연구대상 지점을 선정하였다. 선정된 18개 지점의 자세한 위치는 다음과 같다(Fig.
이·화학적 수질 자료를 분석하기 위하여 2009년 1월부터 2010년 12월까지 18개 지점에서 측정된 환경부 물환경정보시스템의 월별자료를 분석하였다.

데이터처리

본 연구에서는 5개의 댐에서 질소 (N)와 인 (P)이 조류의 생체량(엽록소-a로 추정 산정)에 어떤 영향을 주는 지를 분석하기 위해 엽록소-a (CHL-a), 총인 (TP), 총질소 (TN), 질소인의 질량비 (TN : TP mass ratio)를 이용하여 1차 회귀방정식을 도출하였고, 각 변수간의 경험적 모델식을 이용하여 5개 호수의 영양상태 평가 및 예측에 이용하였다. 2009 및 2010년 총질소와 총인의 월 평균값을 이용하여 분석하였고, 장마가 호수에 미치는 영향을 알아 보기 위해, 장마 전기와 장마기, 장마 후기로 대별하여 회귀분석을 실시하였다. 자료의 통계처리는 SPSS(Version 18.
또한, 공간적 수질 변화 분석은 하천수 10개 지점 중 공간이질성 분석(Spatial heterogeneity test)에 의한 통계 테스트 (ANOVA 검정) 후 R1 지점을 상류역(Us), R5 지점을 중류역(Ms), R10 지점을 하류역 (Ds)으로 선정하였으며, 인공호 상·하류 사이의 수질특성을 비교·분석하기 위해 북한강 수계에 있는 5개 댐 지점을 기준으로 댐 상류 지점 (Before the dam: Db, 댐으로부터의 상부수역 및 댐 수역), 댐 지점 (Dam site: Ds , 댐 지점), 댐 하류 지점 (After the dam: Da, 댐 지점 및 그 하부지점)으로 구분하여 각각의 수체 특성을 분석하였다.

성능/효과

5개의 인공댐들에서 총질소(TN), 총인(TP) 및 N : P 무게비에 대한 엽록소-a (CHL-a)의 경험적 모델식 평가에 따르면, 로그 전환된 총인 (TP)은 엽록소-a (CHL-a)농도 변이를 33.8% (R2 =0.338, p⁄0.001, 회귀식 기울기=0.710) 설명하였으나, 총질소 (TN) 변이는 21.4% 설명에 그쳤다 (R2 =0.214 p⁄0.001).
결론적으로, 한강수계에서 연속적인 인공댐이 하천의 이화학적 수질 특성에 미치는 영향을 분석해본 결과, 하천의 상류에서 하류까지의 연속성이 단절된 것은 물리적인 측면에서 극명하였으나, 2009~2010년 기간에는 예상되었던 것보다 그 영향이 미미한 것으로 나타났다. 즉, 하천의 수질은 하천 구조변경에 의한 수질변화보다는 유입 지천과 하천 유역의 점오염원으로부터 유입되는 방류수가 이화학적 수질 변화에 더욱 크게 영향을 미친 것으로 사료된다.
그러나 엽록소-a (CHL a)의 증감은 또한 개별적 인공댐에서 보여주는 바와 같이 부유물 증가에 의한 광투과도 저하, 수체류시간 감소에 의한 세척효과(Washing-out) 등도 부가적으로 영향을 미치는 것으로 나타났다. 결론적으로, 한강수계에서 하천 및인공댐의 연속선 상에서 하천에 대한 댐의 이화학적 수질 특성에 미치는 영향은 미미한 것으로 나타났다. 반면 유입 지천과 하천 유역의 점오염원으로부터의 방류수 유입은 이화학적 수질 변이에 크게 영향을 미치는 것으로 나타났다.
또한 N : P 무게비의 산정에 따르면, 본 인공호 들에서는 모두 N : P 비가 29 이상으로 인 제한효과로 나타났으며, 총질소 (TN)의 농도는 모든 수체에서 이미 1000 μg L^-1을 상회하여 조류성장에 풍부한 것으로 나타나 엽록소-a (CHL-a)의 증감은 인(P)에 의해 조절되는 인 제한 요인 (P-limitation)으로 나타났다. 그러나 엽록소-a (CHL a)의 증감은 또한 개별적 인공댐에서 보여주는 바와 같이 부유물 증가에 의한 광투과도 저하, 수체류시간 감소에 의한 세척효과(Washing-out) 등도 부가적으로 영향을 미치는 것으로 나타났다. 결론적으로, 한강수계에서 하천 및인공댐의 연속선 상에서 하천에 대한 댐의 이화학적 수질 특성에 미치는 영향은 미미한 것으로 나타났다.
또한 N : P 무게비의 산정에 따르면, 본 인공호 들에서는 모두 N : P 비가 29 이상으로 인 제한효과로 나타났으며, 총질소 (TN)의 농도는 모든 수체에서 이미 1000 μg L-1을 상회하여 조류성장에 풍부한 것으로 나타나 엽록소-a (CHL-a)의 증감은 인(P)에 의해 조절되는 인 제한 요인 (P-limitation)으로 나타났다.
결론적으로, 한강수계에서 하천 및인공댐의 연속선 상에서 하천에 대한 댐의 이화학적 수질 특성에 미치는 영향은 미미한 것으로 나타났다. 반면 유입 지천과 하천 유역의 점오염원으로부터의 방류수 유입은 이화학적 수질 변이에 크게 영향을 미치는 것으로 나타났다. 향후 연속적 인공댐의 수체에서 대형 무척추 동물 및 어류와 같은 생물학적 지표를 이용한 영향평가도 수질과 같은 측면에서 연구될 필요가 잇는 것으로 사료되었다.
본 연구 결과는 이전의 연구들 (Kim et al., 2006)에서 제시된 것과 같이 한강본류에 대한 중랑천의 영향을 제시 하고 있는데 R8에서의 급격한 영양염류 (TN, TP)증가는 엽록소-a를 하류역에서 30 μg L -1 까지 증가시키는 것으로 나타나 유입 지천인 중랑천의 인·질소 저감이 시급한 것으로 나타났다.
본 연구기간 동안 상류역에서 하류역까지 전 구간에 걸쳐 총질소와 총인의 질량비(TN : TP mass ratio)는 평균 107.5(범위: 2.0~1332.9)로서 Forsberg and Ryding (1980) 에 의거할 때 인 제한 (P-limitation) 상태의 수계로 판정되었다. 이를 기반으로 각 조사지점에 대한 월별 엽록소-a와 총인의 관계를 분석한 결과는 Fig.
상·하류간의 장마에 대한 영향을 분석하기 위해 장마전기(PRE), 장마중(MON) 및 장마후기(POS)의 수질 비교분석에 따르면 (Fig. 2), 장마기간 동안 최 하류 역인 R8-R10의 수질은 장마 전기 및 장마 후기에 비해 크게 좋아지는 양상을 보여 최상류 지점(D1)으로부터 최 하류 지점사이의 수질편차는 3개의 계절 중 장마기간에 가장 적게 나타났다.
총인과 엽록소-a의 관계에서 파로호와 춘천호는 단위 총인당 엽록소-a가 낮은데 비해, 의암호와 청평호에서는 단위 총인당 엽록소-a가 높은 것으로 나타났다. 상류역에 위치한 화천댐은 총질소에 따른 엽록소-a의 값과 총인에 따른 엽록소-a의 값이 비교적 낮게 나타났으나, 하류역의 팔당댐은 둘다 모두 높은 값을 보였다. 즉, 팔당댐에서는 인(P)의 유입에 대해 상류역의 댐들 보다 더 민감하게 반응하고, 더 빠르게 부영양화 되는 것으로 나타났다.
결국, 총질소, 총인 및 총질소와 총인의 질량비에 대한 엽록소-a의 경험적 모델식 평가에 따르면, 인 (P)은 인공호의 일차 생산력에 1차적으로 가장 중요한 제한요인(P- limitation)으로 작용하는 것으로 나타났다. 일반적으로 총질소와 총인의 질량비가 16 이하일 경우 총질소가 제한 요인으로 작용하고, 29 이상일 경우 총질소에 비하여 총인의 부족으로 1차 생산력에 영향을 미칠 수 있는 잠재성 (Forsberg and Ryding, 1980)을 갖고 있는 것으로 판단되며, 5개의 인공호 모두 총질소와 총인의 질량비가 29 이상으로 인 제한효과 (P-limitation)는 분명하게 나타났다. 그러나 총인에 의한 엽록소-a의 증감은 33.
이와 같은 수질변화 특성에 따르면, 본 한강수계에서 인공 구조물(댐) 건설에 의한 수질변화는 상대적으로 하수처리장 등의 방류수 유입에 의한 점오염원의 영향에 비해 적은 것으로 나타났다. 즉, 연속적 댐 구조물들에도 불구하고 그들의 수체류시간 변동에 의한 수질변화는 SDC (Serial discontinuity concept) 개념 측면에서 크지 않은 것으로 나타났다.
즉, 총인이 낮을 때 모든 지점에서 엽록소-a는 낮게 나타났고, 총인이 높아짐에 따라 엽록소-a는 1차 함수적으로 높아지는 것으로 나타나 하류역으로 갈수록 증가되는 총인에 의하여 엽록소-a의 값이 뚜렷하게 증가하는 양상을 보였다 (회귀 방정식; CHL-a=0.554·TP-1.868, R2 =0.797, p⁄ 0.001).
상류역에 위치한 화천댐은 총질소에 따른 엽록소-a의 값과 총인에 따른 엽록소-a의 값이 비교적 낮게 나타났으나, 하류역의 팔당댐은 둘다 모두 높은 값을 보였다. 즉, 팔당댐에서는 인(P)의 유입에 대해 상류역의 댐들 보다 더 민감하게 반응하고, 더 빠르게 부영양화 되는 것으로 나타났다. 한편, 엽록소-a는 총질소와 총인의 질량비 (TN : TP mass ratio)의 증가에 따라 감소되는 경향을 보였으며 (회귀식의 기울기=-0.
, 2005)에 의한 것으로 사료된다. 즉, 하절기에는 인 (P)과 질소 (N)의 증가에도 불구하고 엽록소-a는 오히려 감소하는 것으로 나타나, 하절기 장마는 수체내 부유물질을 증가시키지만 수질향상에는 크게 기여하는 것으로 나타 났고, 그 영향은 특히 하류역에서 큰 것으로 나타났다.
의 암댐의 경우, D_b 에서 4월과 9월에 총인 값이 높게 나타났 으며, 장마기에는 유량의 증가로 인한 희석효과로 감소하는 경향을 보였다. 청평댐과 화천댐에서의 총인 값은 D_s와 D_a에서 비슷한 양상을 보였으며, 청평댐이 춘천댐과 의암댐에 비하여 하류역에 위치한 댐임에도 불구하고 상대적으로 낮은 총인 값을 보이는 것으로 나타났다. 이는 유량의 증가로 인한 희석효과와 댐에 의한 하천 단절효과 (Discontinuity effect)로 인한 것으로 사료된다 (Ward and Stanford, 1983).
121) 설명하여, 총질소보다는 뚜렷하게 엽록소-a의 변화에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 총인과 엽록소-a의 관계에서 파로호와 춘천호는 단위 총인당 엽록소-a가 낮은데 비해, 의암호와 청평호에서는 단위 총인당 엽록소-a가 높은 것으로 나타났다. 상류역에 위치한 화천댐은 총질소에 따른 엽록소-a의 값과 총인에 따른 엽록소-a의 값이 비교적 낮게 나타났으나, 하류역의 팔당댐은 둘다 모두 높은 값을 보였다.
총질소는 파로호와 팔당호에서 각각 장마기와 장마 전기에 엽록소-a와 유의성을 보였다(p⁄0.05).
총질소의 변화가 엽록소-a의 변화를 설명하는 폭은 통계학적으로 99% 신뢰도 구간에서 유의했지만, 이에 의한 설명력은 높지 않은 것으로 나타났다 (R2 =0.214, p ⁄0.001).
001). 특히, 파로호와 춘천호의 경우, 예측되는 회귀식에 대비해 볼 때 단위 총질소당 엽록소-a는 극히 낮은 것으로 나타났다. 한편, 총인은 엽록소-a 변화를 33.
실제, D3 지점에서는 하천 주변에 경작지가 집중적으로 분포하고 있고, 또한 원촌농공단지의 방류수가 유입되며, D5 지점은 춘천시와 춘천공업단지로부터 유입되는 방류수의 영향이 큰 것으로 사료된다. 특히, 하류역의 R8에서의 총질소, 총인, 생물학적 산소요구량 및 전기전도도의 급격한 증가는 R7부근에서 유입되는 중랑천에 의하여 수질이 악화된 것으로 나타났다. 이런 추론에 대한 이유는 동일기간 동안 중랑천의 총질소는 7.
한강 수계의 상류역 (D1)에서 하류역 (R10)까지의 연속적 수질특성 분석에 따르면, 영양염류 (TN, TP), 유기물 오염도 지표(BOD), 엽록소-a (CHL-a) 및 부유물질(SS)은 전반적으로 천천히 증가하다가 중류역의 D3-D5 부근에서 뚜렷한 증가 양상을 보였고, 최 하류역의 R8-R10의 지역 에서는 3배 이상의 급격한 증가 양상을 보였다 (Fig. 2). 최 상류역인 D1-D2 부근에서 평균 총인은 20 μg L^-1 이하와 총질소는 1.
이미 건설된 연속적 인공댐들이 상류로부터 하류까지 질소 (N), 인 (P), 엽록소-a (CHL-a) 등의 화학적 수질 구배특성 (Chemical gradient 에 미치는 영향을 분석하고, 수질 변수간의 경험적 모델 (Empirical model)을 적용하여 하절기 몬순강우 특성 및연별 집중강우 영향을 분석하였다. 한강수계는 상류에서 하류로 갈수록 수질이 악화되는 경향을 보였고 특히, 점오염원에 의한 오염물질의 유입은 수질변이에 가장 크게 작용하였으며, 특히 하류부의 중랑천 유입수는 수질을 급격하게 악화시키는 것으로 나타났다. 또한 하절기의 몬순 강우는 하류역에서 총인 (TP), 총질소 (TN) 및 전기전도도 (EC)값을 크게 낮추어 수질향상에 기여하였다.
한편, 엽록소-a는 총질소와 총인의 질량비 (TN : TP mass ratio)의 증가에 따라 감소되는 경향을 보였으며 (회귀식의 기울기=-0.682, R2 =0.158, p⁄ 0.01), 이는 총질소에 의한 영향이라기보다는 총인의 증감이 더 큰 영향을 미친 것으로 사료된다.
한편, 총인은 엽록소-a 변화를 33.8% (R2 =0.338, p⁄0.001, 회귀식의 기울기=0.710, 상수=-0.121) 설명하여, 총질소보다는 뚜렷하게 엽록소-a의 변화에 영향을 미치는 것으로 나타났다.
한편, 총인의 경우, 의암호와 팔당호에서 장마 전기에 총인의 증가에 따라 엽록소-a가 증가하는 경향을 보였으나 (의암댐; R2 =0.579, p⁄0.001; 팔당댐: R2 =0.261, p=0.004) 다른 인공댐들에서는 유의성을 보이지 않는 것으로 나타났다(p¤0.05).

후속연구

즉, 하천의 수질은 하천 구조변경에 의한 수질변화보다는 유입 지천과 하천 유역의 점오염원으로부터 유입되는 방류수가 이화학적 수질 변화에 더욱 크게 영향을 미친 것으로 사료된다. 그러나 만일 본연구가 극히 유량이 많은 풍수기 혹은 극히 강우가 적은 갈수기의 해에 대한 분석이 이루어졌다면 다른 결과를 얻을 수 있을 가능성도 있는 것으로 나타났다. 이런 추론은 수질이 극히 오염된 중랑천의 영향을 받는 하류역에서 하절기 몬순 강우가 수질에 지대한 영향을 끼치는 점을 확인하였기 때문에 가능하다.
05). 다른 인공호는 인(P)의 유입이 엽록소-a 증가와 통계적으로 유의한 값을 갖지 않으나, 의암호와 팔당호는 장마 전기 총인의 증가에 따라 엽록소-a가 증가하는 결과를 보여 인부하 (P-loading)에 대한 집중적인 관리가 필요할 것으로 사료된다.
이런 추론은 수질이 극히 오염된 중랑천의 영향을 받는 하류역에서 하절기 몬순 강우가 수질에 지대한 영향을 끼치는 점을 확인하였기 때문에 가능하다. 한편, 본 한강 수계에서 연속적 댐의 건설에 대한 생물의 영향은 아직도 전혀 알려진 바 없어 향후 대형 무척추 동물, 어류 및 부착조류와 같은 생물학적 지표를 이용한 영향평가도 필요할 것으로 사료된다.
반면 유입 지천과 하천 유역의 점오염원으로부터의 방류수 유입은 이화학적 수질 변이에 크게 영향을 미치는 것으로 나타났다. 향후 연속적 인공댐의 수체에서 대형 무척추 동물 및 어류와 같은 생물학적 지표를 이용한 영향평가도 수질과 같은 측면에서 연구될 필요가 잇는 것으로 사료되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	한강수계의 특징은?	, 1997). 특히, 한강수계는 우리나라 4대강 수계 중 가장 큰 수체로서, 많은 대형 인공댐을 포함하고 있어 이곳 에서의 방류수질은 상·하류간의 수질특성에 지대한 영향을 미치고 있다. 이러한 한강수계는 남한강과 북한강이 팔당호에서 만나 합류하고, 서울시의 중심을 관통하여 하구에 달하는 유로연장 469.
	우리나라 4대강 수계의 여러 수체 역할은?	우리나라 4대강 수계의 여러 수체는 중·상류역에 중·대형 인공댐 (인공호)들을 포함하는 구조적 특성을 가지고 있으며, 인근지역에 음용수 및 생태유지유량 등의 수자원을 공급하는 큰 역할을 담당하고 있다 (Jones et al., 1997).
	한강수계의 주요지류는?	본 수계의 주요지류는 남한강 및 북한강으로서, 이들 수체는 형태적 특성 및 수리수문학적 특성 측면에서 뚜렷한 차이를 가지고 있어 연속적 수체의 수질 특성에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다 (Hong, 1969). 남한강은 유역면적 12,514 km2, 유로연장 375 km를 가진 하천으로서 퇴적이 많이 일어나고, 유역 지질이 석회암 지대로서 물의 알칼리도가 높다.

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저자의 다른 논문 :

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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