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문제 정의
- 본 연구에서는 태화강 하류에서 조수 및 조사 지점에 따른 태화강 수질 특성을 알아보고, 겨울 조류 발생에 영향을 주는 환경 요인을 분석하고자 하였다. 2010년 5월에서 2011년 1월까지 태화강 하류의 신삼호교, 구삼호교, 명정천, 태화교, 명촌교 등 5개 지점에서, 사리의 만조와 간조에 시료를 채취하였다.
- 본 연구에서는 태화강 하류에서 조수 및 조사 지점에 따른 태화강 수질의 특성과 겨울철 조류 발생에 영향을 주는 환경요인을 파악하고자 하였다.
제안 방법
- 또한 2010년 11월 21일 이후 겨울철 조류 발생이 관찰되어 태화교 지점을 대상으로 2010년 12월 19일과 22일, 2011년 1월 3일, 7일, 11일, 19일, 그리고 2월 1일 등 7회에 걸쳐 식물플랑크톤 개체 수와 종 조성을 분석하였다. 간략히 설명하면 시료를 현장에서 Lugol 용액으로 고정한 후 실험실로 운반하였으며, 3일 이상 자연 침강시켰다. 농축한 시료를 1 ml 용량의 Sedgwick-Rafter chamber에 골고루 분산시킨 뒤 현미경(Olympus, model CK2)으로 계수하였으며, 식물플랑크톤의 동정은 담수조류도감을 참고하였다(Javornický, 2003; Novarino, 2003; Kim et al.
- 식물플랑크톤의 현존량에 대한 정보를 얻기 위해 엽록소 a (chlorophyll a, Chl a) 농도를 공정시험법(American Public Health Association, 1998; Ministry of Environment, 2010)의 방법에 따라 측정하였다. 또한 2010년 11월 21일 이후 겨울철 조류 발생이 관찰되어 태화교 지점을 대상으로 2010년 12월 19일과 22일, 2011년 1월 3일, 7일, 11일, 19일, 그리고 2월 1일 등 7회에 걸쳐 식물플랑크톤 개체 수와 종 조성을 분석하였다. 간략히 설명하면 시료를 현장에서 Lugol 용액으로 고정한 후 실험실로 운반하였으며, 3일 이상 자연 침강시켰다.
- , 2004; Ministry of Environment, 2010). 수심, 수온, 기온은 채수 시 현장에서 측정하였다. 시료 채취 일과 채취 전일의 울산 지역 강수량과 기온, 그리고 조사 기간의 월별 강수량을 Fig.
- 2010년 5월에서 2011년 1월까지 태화강 하류의 신삼호교, 구삼호교, 명정천, 태화교, 명촌교 등 5개 지점에서, 사리의 만조와 간조에 시료를 채취하였다. 염분도, 용존산소(DO), 생물학적 산소 요구량(BOD), 화학적 산소 요구량 (COD), 엽록소 a(Chl a), 여러 영양염류 등의 환경변수를 측정 하였다. 염분도는 하류 방향으로 갈수록 증가하였으며, Chl a의 지점별 평균값은 만조 10–26 mg/m3 , 간조 11–53 mg/m3였다.
- 용존산소 농도(dissolved oxygen, DO), 수소이온농도(pH), 염분도는 현장에서 DO meter (YSI, model 55/12), pH meter (LT Lutron, model PH-222), 염분도계(SATO, model SK-5S)를 이용하여 측정하였다.
- 종속영양세균의 수준을 파악하기 위해 중온 일반세균 농도 (heterotrophic plate count, HPC)를 측정하였으며, 시료를 10-1-10-4로 희석한 후, plate count agar (Atlas and Parks, 1996)에 접종하고 24시간 배양한 다음 생겨난 집락의 수로부터 구하였다.
- 0을 사용하여 모든 측정값에 대해 Pearson의 상관계수를 구하였다. 지점별로 만조와 간조를 구분하여 Chl a 농도 및 염분도와 다른 환경요인과의 상관성을 중심으로 분석하였으며, 측정값 사이에 유의성 있는 양의 상관관계가 있다는 것은 해당 환경변수에 영향을 주는 환경 요인이 동일한 방향으로 작용하는 것으로 해석할 수 있다.
- 태화강 하류는 조수의 영향을 받으며, 조사 지점별 조수의 영향을 확인하고자 염분도를 측정하였다(Table 1 and Fig. 3). 염분도의 지점별 평균값은 만조 때 0.
- 태화강 하류에서 식물플랑크톤의 분포에 대한 정보를 얻기 위해 Chl a의 농도를 지점별로 측정하였다(Table 1 and Fig. 4). Chl a의 지점별 평균값은 만조 10.
대상 데이터
- 2010년 5월에서 2011년 1월까지 만조(오전 7시–9시)와 간조(오후 1시–3시) 시간에 하류 지점 (명촌교, MC)에서부터 상류 지점으로 이동하면서 시료 채취를 진행하였으며, 만조와 간조 각각 17회의 채수 및 분석이 이루어졌다.
- 본 연구에서는 태화강 하류에서 조수 및 조사 지점에 따른 태화강 수질 특성을 알아보고, 겨울 조류 발생에 영향을 주는 환경 요인을 분석하고자 하였다. 2010년 5월에서 2011년 1월까지 태화강 하류의 신삼호교, 구삼호교, 명정천, 태화교, 명촌교 등 5개 지점에서, 사리의 만조와 간조에 시료를 채취하였다. 염분도, 용존산소(DO), 생물학적 산소 요구량(BOD), 화학적 산소 요구량 (COD), 엽록소 a(Chl a), 여러 영양염류 등의 환경변수를 측정 하였다.
- Chl a 농도가 가장 높은 태화교 지점을 대상으로 2010년 12월 19일부터 2011년 2월 1일까지 7회에 걸쳐 식물플랑크톤의 종 분포를 조사하였으며, 7회 측정한 식물플랑크톤 개체수 밀도는 554–9,952 cells/ml의 범위였다(Table 2).
- 2010년 5월에서 2011년 1월까지 만조(오전 7시–9시)와 간조(오후 1시–3시) 시간에 하류 지점 (명촌교, MC)에서부터 상류 지점으로 이동하면서 시료 채취를 진행하였으며, 만조와 간조 각각 17회의 채수 및 분석이 이루어졌다. 실험실에서의 수질 분석을 위한 시료는 Van Dorn water sampler로 수심 0.3 m에서 채수하였으며, 냉장 상태로 실험실로 운반하였다(Kim et al., 2004; Ministry of Environment, 2010). 수심, 수온, 기온은 채수 시 현장에서 측정하였다.
- 태화강 하류의 신삼호교[SH(N)], 구삼호교[SH(O)], 명정천 합류 지점(MJ), 태화교(TW), 명촌교(MC) 등 5개 지점에서, 사리(spring tide)의 오전 만조(high tide)와 오후 간조(low tide) 시간에 시료를 채취하였다(Fig. 1). 2010년 5월에서 2011년 1월까지 만조(오전 7시–9시)와 간조(오후 1시–3시) 시간에 하류 지점 (명촌교, MC)에서부터 상류 지점으로 이동하면서 시료 채취를 진행하였으며, 만조와 간조 각각 17회의 채수 및 분석이 이루어졌다.
데이터처리
- 태화강 하류에서 물리·화학적 환경요인들 사이의 상호 관계를 파악하기 위해 Windows 용 SPSS v.13.0을 사용하여 모든 측정값에 대해 Pearson의 상관계수를 구하였다.
이론/모형
- 농축한 시료를 1 ml 용량의 Sedgwick-Rafter chamber에 골고루 분산시킨 뒤 현미경(Olympus, model CK2)으로 계수하였으며, 식물플랑크톤의 동정은 담수조류도감을 참고하였다(Javornický, 2003; Novarino, 2003; Kim et al., 2004).
- 부유물질(suspended solid), BOD, 화학적 산소 요구량 (chemical oxygen demand, CODMn), 암모니아성 질소(NH3-N), 질산성 질소(NO3--N), 총 질소(T-N), 인산염 인(PO43--P), 총 인 (T-P) 등은 공정시험법(American Public Health Association, 1998; Ministry of Environment, 2010)에 의거하여 분석하였다.
- 식물플랑크톤의 현존량에 대한 정보를 얻기 위해 엽록소 a (chlorophyll a, Chl a) 농도를 공정시험법(American Public Health Association, 1998; Ministry of Environment, 2010)의 방법에 따라 측정하였다. 또한 2010년 11월 21일 이후 겨울철 조류 발생이 관찰되어 태화교 지점을 대상으로 2010년 12월 19일과 22일, 2011년 1월 3일, 7일, 11일, 19일, 그리고 2월 1일 등 7회에 걸쳐 식물플랑크톤 개체 수와 종 조성을 분석하였다.
성능/효과
- CODMn의 지점별 평균값은 만조 때 4.6–10.6 mg/L, 간조 때 4.5–10.6 mg/L였으며, 만조와 간조 모두 하류 방향으로 갈수록 증가하였다(Table 1).
- DO의 지점별 평균값은 만조 때 5.1–6.1 mg/L, 간조 때 5.9–6.8 mg/L로, 수온이 낮은 만조 때보다 수온이 높은 간조 때 평균 0.1–1.7 mg/L 정도 더 높았다(Table 1).
- Euglenophyceae의 Trachelomonas volvocina도 7회 측정에서 모두 확인되었으며 (개체수 밀도 1–14 cells/ml), 1월 7일부터 출현한 Euglena gracilis 는 개체수 밀도 250–5,300 cells/ml로 1월 19일과 2월 1일의 조사에서 가장 우점하였다(Table 2).
- 2 mg/L의 범위였다 (Table 1). PO43--P의 지점별 평균값은 만조와 간조 모두 0.03-0.11 mg/L의 범위였으며, 명촌교 지점에서 가장 높았다(Table 1). T-P의 지점별 평균값은 만조 0.
- 6 정도 더 높았다(Table 1). Suspended solid의 지점별 평균값은 하류 방향으로 갈수록 증가하는 경향을 보였다(Table 1).
- T-P의 지점별 평균값은 만조 0.07–0.25 mg/L, 간조 0.06–0.27 mg/L였으며, 만조와 간조 모두 명촌교 지점이 가장 높았다 (Table 1).
- nanoplanctica가 개체수 밀도 250–6,900 cells/ml로, 12월 19일부터 1월 11일까지 가장 우점하였고, Cryptomonas erosa는 개체수 밀도 4–3,150 cells/ml이었으며, 7회 측정에서 모두 관찰되었다(Table 2).
- 6 m 의 범위였다. 각 지점에서 만조와 간조 평균 수심 차이는 하류 방향으로 갈수록 증가하는 경향이었다(Table 1). 만조와 간조 때 측정한 수온의 지점별 평균값은 각각 16.
- 겨울 조류 발생이 심각하였던 태화교 지점과 명정천 합류 지점의 경우 Chl a 농도는 염분도와 유의성 있는 양의 상관관계가 있었다. 하지만 조사 지점 중 염분도가 가장 높은 명촌교에서는 겨울철 조류 발생이 관찰되지 않았는데, 이는 염분의 농도가 직접적으로 겨울 조류 발생에 원인을 제공하지는 않음을 시사한다.
- 겨울철 조류 발생이 관찰된 태화교 지점을 살펴보면, Chl a 농도는 염분도, BOD, DO, COD, pH, T-N와 양의 상관관계가 있었으며, 수온, 기온, NO3--N과는 음의 상관관계가 있었다 (Table 3). 명정천 합류 지점에서도 태화교에서와 유사한 상관관계를 보이는데, Chl a 농도는 염분도, BOD, pH와 양의 상관관계가 있었고, 기온과는 음의 상관관계가 있었다(Table 3).
- 염분도는 수온, 기온, PO43--P와 모든 조사 지점에서, NO3--N과는 명정천 합류 지점, 태화교, 명촌교에서 유의성 있는 음의 상관관계가 있었다(Table 4). 또한 염분도는 BOD, DO와 모든 조사 지점에서, Chl a 농도와는 구삼호교, 명정천 합류 지점, 태화교에서 유의성 있는 양의 상관관계가 있었다(Table 4).
- 만조와 간조 pH의 지점별 평균값은 각각 7.7–8.0와 7.9–8.6로, 만조 때보다 간조 때에 평균 0.2–0.6 정도 더 높았다(Table 1).
- 만조와 간조 때 측정한 BOD의 지점별 평균값은 각각 1.7–3.0 mg/L와 2.1–3.4 mg/L였 으며, 만조와 간조 모두 태화교 지점이 가장 높았고, 다음으로 명 정천 합류 지점, 명촌교 지점의 순서였다(Table 1).
- 만조와 간조 때 측정한 NO3--N의 지점별 평균값은 각각 0.6–1.5 mg/L와 0.7–1.5 mg/L였으며, 만조와 간조 모두 하류 방향으로 갈수록 감소하였다(Table 1).
- -N과는 음의 상관관계가 있었다 (Table 3). 명정천 합류 지점에서도 태화교에서와 유사한 상관관계를 보이는데, Chl a 농도는 염분도, BOD, pH와 양의 상관관계가 있었고, 기온과는 음의 상관관계가 있었다(Table 3).
- 명촌교 지점에서 염분도의 최대값은 만조 때 20.5‰, 간조 때 19.5‰였으며, 태화교 지점의 최대값은 만조와 간조 때 모두 12.0‰이었고, 명정천 합류지점에서는 만조 때 최대 9.0‰, 간조 때 최대 10.0‰이었다(Fig. 3).
- 반면 명촌교의 경우 Chl a 농도는 8월 25일에 55 mg/m3로 최고값을 보였으며, Chl a 농도는 NH3-N, T-N, PO43--P, T-P, 일반세균과 양의 상관관계를 나타내었다. 연구의 결과는 태화강 하류에서 조사 지점에 따른 수질의 변동폭이 매우 크며, 조류 발생의 양상도 태화교와 명촌교 사이에 차이가 있음을 보여준다.
- 태화강 하류는 조수에 따른 해수의 영향을 받기 때문에, 염분도와 다른 환경변수 측정값과의 Pearson 상관계수를 각 지점의 만조와 간조에서 계산하여 Table 4에 정리하였다. 염분도는 수온, 기온, PO43--P와 모든 조사 지점에서, NO3--N과는 명정천 합류 지점, 태화교, 명촌교에서 유의성 있는 음의 상관관계가 있었다(Table 4). 또한 염분도는 BOD, DO와 모든 조사 지점에서, Chl a 농도와는 구삼호교, 명정천 합류 지점, 태화교에서 유의성 있는 양의 상관관계가 있었다(Table 4).
- 염분도의 지점별 평균값은 만조 때 0.1–13.4‰, 간조 때 0.1–12.6‰였고, 하류 방향으로 갈수록 증가하였다.
- 만조와 간조에 측정한 HPC의 지점별 평균값은 각각 3,142–43,031 CFUs/ml, 3,119–12,609 CFUs/ml의 범위였다(Table 1). 지점별 HPC 평균값의 경우 만조에는 명촌교 지점, 간조에는 구 삼호교 지점에서 가장 높았고, 만조와 간조 모두 신삼호교 지점이 가장 낮았다(Table 1).
- 태화교 지점이나 명정천 합류 지점과는 달리 가장 하류인 명촌교 지점의 경우, 만조 때의 Chl a 농도는 NH3-N, T-N, PO43--P, T-P, HPC와 양의 상관관계를 나타내었으며, 조류 발생과 영양물질 농도와의 뚜렷한 상관성을 보였다(Table 3). 반면, 만조와 비교하여 간조에서는 그러한 상관성이 관찰되지 않았는데 명촌교 인근 배수장의 방류 시점과 관계가 있을 것으로 여겨진다.
- 특히 태화교의 경우 11월 21일–12월 22일에 Chl a 농도가 138–296 mg/m3로 급격히 증가하였으며, Cryptophyceae의 Rhodomonas lacustris가 우점하는 식물플랑크톤이었다. 태화교에서 Chl a 농도는 염분도, BOD, DO, COD, pH, T-N와 양의 상관관계, 수온, 기온, NO3--N과는 음의 상관관계가 있었다. 반면 명촌교의 경우 Chl a 농도는 8월 25일에 55 mg/m3로 최고값을 보였으며, Chl a 농도는 NH3-N, T-N, PO43--P, T-P, 일반세균과 양의 상관관계를 나타내었다.
후속연구
- , 1991). 태화강 겨울 조류 발생에서 우점하는 Cryptomonads를 대상으로 온도에 따른 생장 특성, 영양물질을 공유하는 다른 미생물 개체군과의 경쟁관계에 대한 분석이 필요하다고 판단된다.
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