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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 축산에 의한 오염이 심각한 소규모 농업용 전대저수지에서 3년간의 모니터링 결과를 바탕으로 수환경 변화와 조류발생 특성을 분석하여 부영양화된 소형저수지에서의 수환경과 조류대발생(Algal bloom)과의 관계를 규명하고 효율적 관리를 위한 기초 자료를 제공하고자 하였다.
- 축산과 농경배수가 주요 오염원인 소규모 농업용 저수지, 전대저수지에서 2011년 3월부터 2013년 10월까지의 모니터링 결과를 바탕으로 수환경 변화와 조류발생 특성을 분석함으로써, 부영양화된 소형저수지에서의 수환경과 조류발생(Algal bloom)과의 관계를 규명하고자 하였다. 2013년의 경우 전년에 비해 강우가 적은 사실을 제외하면 기상의 큰 변화는 없었다.
제안 방법
- Fig. 3에서는 수온, pH, EC, DO, COD, N/P ratio 등 서로 상관성을 가지는 항목에 대해 3년간 월 변화를 비교하였다. 수온은 조사기간 동안 5.
- 시기별 수환경 특성과 조류발생 특성을 분석하기 위해 수온(W. temp., °C), 용존산소량(DO, mg L-1), 수소이온농도(pH), 전기전도도(EC, μS cm-1), 화학적 산소요구량(COD, mg L-1), 총질소(TN, mg L-1), 총인(TP, mg L-1),엽록소-a (Chl-a, mg m-3) 농도 및 식물플랑크톤현존량 등을 분석하였으며, 시료의 채취는 수심 1 m 지점에서 실시하였다.
- 시기별 조류발생특성 분석을 위해 2011년 3월~2013년 10월 동안 모니터링을 실시하였으며, 녹조발생이 상대적으로 빈약한 동절기는 제외하였다. 기상변화는 기상청 (http://www.
- 식물플랑크톤 (Phytoplankton, cells mL-1)은 현장수를 500 mL 채수통에 직접 담아 lugol’s solution으로 2%가 되게 고정하였으며, 현존량과 출현종을 분석하였다.
- , °C), 용존산소량(DO, mg L-1), 수소이온농도(pH), 전기전도도(EC, μS cm-1), 화학적 산소요구량(COD, mg L-1), 총질소(TN, mg L-1), 총인(TP, mg L-1),엽록소-a (Chl-a, mg m-3) 농도 및 식물플랑크톤현존량 등을 분석하였으며, 시료의 채취는 수심 1 m 지점에서 실시하였다. 현장에서 종합수질측정장치(YSI ProPlus)를 이용하여, 수온, DO, pH, EC를 측정하였으며, 현장에서 채수한 시료는 냉암조건으로 운반하여 실내에서 COD, TN, TP, Chl-a 항목에 대해 분석을 실시하였다. 분석방법은 수질오염공정시험방법(Ministry of Environment 2012) 및 Standard method (APHA 2005)에 준하였다.
대상 데이터
- 2011년 3월부터 2013년 10월까지 저수용량 62만톤 규모의 소형 농업용저수지인 전대저수지를 대상으로 기상 및 수환경 변화, 상관관계를 분석하였다(Fig. 2, Tables 1-2). 조사기간동안 일평균 기온은 -10.
- 시기별 조류발생특성 분석을 위해 2011년 3월~2013년 10월 동안 모니터링을 실시하였으며, 녹조발생이 상대적으로 빈약한 동절기는 제외하였다. 기상변화는 기상청 (http://www.kma.go.kr/) 자료 중 서산기상대의 자료(2013년 3월 1일~2013년 10월 31일)를 이용하였다.
- 농업용저수지인 전대저수지는 충청남도 당진시 송악읍 전대리에 위치하고(Fig. 1), 금곡리에서 유입되는 2개의 소하천이 주 유입하천이며, 유역면적 234 ha, 만수면적 15.58 ha, 수혜면적 105 ha, 제당높이 7.8 m (15.6 EL.m), 평균수심 3.77 m, 총저수량 619×103 m3(유효저수량: 587×103 m3)의 소규모 농업용저수지이다.
- 전대저수지의 장기간에 걸친 조류발생 특성을 살펴보기 위한 조사정점은 저수지 제방기준 100 m 상류지점이다(Fig. 1). 연구기간동안 정점의 수심은 저수율에 따라 변화하였으며, 3.
데이터처리
- 또한, TN, TP 분석결과를 활용하여 TN/TP ratio (N/P ratio)를 단순 계산 하였으며, 항목간 상관계수의 분석은 microsoft excel 2010의 통계분석 함수(p<0.05)를 이용하여 단순선형회귀분석(single linear regression analysis)하였다.
이론/모형
- )은 현장수를 500 mL 채수통에 직접 담아 lugol’s solution으로 2%가 되게 고정하였으며, 현존량과 출현종을 분석하였다. 고정된 시료는 균일하게 혼합시킨 후 Sedgwick-Rafter Chamber를 이용하여 광학현미경(Zeiss Axiophot) 아래에서 200배로 계수하고 400배로 동정하였으며, 한국담수조류도감(Jung 1993), 관련 문헌(Lee and Chang 1997; Korea Water Resources corporation 2000) 등을 참고하였다.
- 현장에서 종합수질측정장치(YSI ProPlus)를 이용하여, 수온, DO, pH, EC를 측정하였으며, 현장에서 채수한 시료는 냉암조건으로 운반하여 실내에서 COD, TN, TP, Chl-a 항목에 대해 분석을 실시하였다. 분석방법은 수질오염공정시험방법(Ministry of Environment 2012) 및 Standard method (APHA 2005)에 준하였다.
성능/효과
- 1℃의 범위내에서 변화하였으며, 앞서 언급한 바와 같이 TN과 강한 상관성을 보일 뿐만 아니라 N/P ratio와도 강한 부의 상관관계를 나타내었다. N/P ratio는 TN 농도의 영향을 받고 있으며, TN은 수온이 높은 몬순기의 영향보다는 수온이 낮은 겨울철, 초봄에 주로 유입되어 증가함을 보여주었다. 이는 TN 농도가 강우량의 변화양상과 연관성이 관찰되지 않은 Kim et al.
- 8로 TN의 감소로 인해 점차 증가하는 양상을 보였다. N/P ratio는 TP와 -0.550의 중상관관계를 보이고, 그다음 DO (0.548), TN (0.428) 순을 나타내어 상관성이 있음을 보여주었으나, Chl-a와 식물플랑크톤 현존량과는 상관성이 나타나지 않아 N/P ratio가 조류성장량에 크게 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.
- pH는 7.5~9.8의 범위를 보였으며, DO와 가장 높은 상관관계(0.623)를, Chl-a (0.554), COD (0.523)와 중상관관계를 나타내었다. DO는 1.
- 2011). 각 시기별 우점율은 25.0%~98.5%로 다양하게 나타났으나 남조류의 우점율을 보면 대부분의 시기에 90%를 초과하고 있어 부영양의 오염된 저수지에서 남조류의 극우점이 조류발생의 주요 요인임을 알 수 있었다.
- 전대저수지에서 우점하는 남조류 3종의 출현시 수환경 조건과의 상관관계를 상관계수를 이용하여 분석한 결과는 Table 4와 같다. 각 시기별 우점종 조성과 수환경 인자들과의 상관성 (r)은 0.296~0.744로 식물플랑크톤 현존량과 가장 높은 정의 중상관 관계(0.744)를 보였으며, Chl-a 농도와 0.705, N/P ratio와 0.655, TN과 TP 각각 0.555, 0.598의 중상관 관계를 보였다. 그 외 COD 0.
- 결론적으로 축산이 주요 오염원인인 소규모 농업용저수지, 전대저수지에서는 수온이 증가하고 오염물질 농도가 증가하는 이른봄~초여름 시기에 Anabaena sp.가 대부분의 수환경 요인과 밀접한 상관성을 보이며 우점하고 있었으며, Microcystis sp.
- , Microcystis sp.보다 높은 상관성을 보였다. 특히, Chl-a와 식물플랑크톤과의 상관계수는 0.
- 전대저수지에서 출현한 식물플랑크톤은 총 6과 40속 62종이었으며, 개체군별로는 규조류가 Stephanodiscus속 등 16종(25.8%), 녹조류 Scenedesmus속 등 30종(48.4%), 갈색편모조류 Cryptomonas속 등 3종(4.8%), 남조류 Microcystis속 등 6종(9.7%), 유글레나조류 Euglena속 등 4종 (6.5%), 와편모조류 Peridinium속 등 3종 (4.8%)으로 구성되어 있었다.
- 전대저수지에서 출현한 식물플랑크톤은 총 6과 40속 62종이었으며, 현존량은 1.3×104~2.8×106 cells mL-1로 TN, TP의 농도 감소와 함께 식물플랑크톤의 현존량도 연차별로 점차 감소하였다.
- 조류발생과 수환경요인간의 상관관계가 많은 항목에서 중상관(r≥0.25)의 관계를 보여주어 부영양 호소에서 COD 발생과 조류발생이 매우 복합적으로 이루어짐을 짐작케 했다.
- Chl-a는 조류의 1차 생산성을 보여주는 간접지표로서 기온(수온)이 높을수록, 강수량이 적을수록(체류시간이 길수록), 일조시간이 길수록 증가할 것으로 알려져 있다. 조사기간 중 Chl-a는 8.1~225.9 mg m-3으로 2011년 평균 95.1 mg m-3, 2012년 80.1 mg m-3, 2013년 62.8 mg m-3로 TN, TP의 감소와 함께 연차별로 감소하였으며, 일조시간이 높은 구간에서 Chl-a가 높게 나타나 일조시간 증가가 Chl-a 증가에 영향을 주는 것으로 사료되었다.
- 호소의 주요 유기물 지표인 COD는 Chla와 가장 높은 0.686의 상관관계를 보여주어 조류의 생산성이 호소내 유기물량에 기여함을 알 수 있었으며, pH (0.523), DO (0.476), TN (-0.457), 수온(0.370), 식물플랑크톤(0.359), TP (-0.333) 등 많은 수질항목과 중상관(r≥0.25) 이상의 관계를 보여주어 부영양 호소에서 COD 발생이 매우 복합적으로 이루어짐을 짐작케 했다.
후속연구
- 우점시기에 수환경 요인간의 상관계수가 전반적으로 높게 나타나 요인간의 관계가 다른 남조류에 비해 밀접하게 보이므로 향후 Anabaena sp. 발생 예측과 관리에 활용할 수 있을 것으로 판단되었다. Microcystis sp.
- 가 우점할 때는 수환경 요인간의 상관계수가 높아 예측과 관리에 활용이 가능한 반면 Oscillatoria sp. 우점시에는 Chl-a 상관성이 낮게 나타나는 등, 조류대발생을 신속하게 예측하고, 예방, 관리하기 위해서는 조류발생 환경과 원인종의 관계를 규명하고 이를 활용하는 방안이 필요할 것으로 사료된다.
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