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문제 정의
- 본 연구는 제주도내에서 상시 흐르는 6개의 하천을 선정하여 하천의 이화학적 요인, 부착 규조류 군집의 분포와 생물학적 지수를 적용한 하천의 수질 평가결과를 제시하여 제주도내 하천의 수생태 및 수질보존대책을 수립하기 위한 기반자료를 제공하고자 한다.
제안 방법
- 부착 조류 채집은 지름 10 cm 정도의 표면이 평평한 돌을 지점 당 3~5개를 채집하여, 기질의 일정 면적을 브러쉬로 긁어내어 정량 채집하였다. 부착 규조류 분석은 산 (acid) 산화법을 이용하여 유기물 제거하고 강한 굴절률을 가진 액체 봉입제(나프락스)를 이용하여 표본을 제작한 후(Barbour et al. 1999), 400~1,000배의 현미경 배율 하에서 가능한 종 수준까지 동정하였다.
- 이화학적 항목 중 수온, DO, pH, 전기전도도와 탁도는 현장에서 수질 다항목 측정기(Hydrolab DS5)를 이용하여 측정하였으며, BOD, TN, NH4-N, NO3-N, TP, PO4-P와 클로로필-α 분석을 위한 시료는 냉장 상태(4ºC 수준)로 유지하여 실험실로 운반하여 측정하였다(APHA 2001).
대상 데이터
- 본 연구의 조사대상 하천은 제주북해중권역의 도근천과 광령천, 제주서해중권역의 옹포천, 제주남해중권역의 연외천, 동홍천과 영천 총 6개 하천으로 상시 유수가 흐르는 정점을 선택하여 2008년에서 2012년까지 연 2회 조사하였다(Fig. 1).
- 부착 조류 채집은 지름 10 cm 정도의 표면이 평평한 돌을 지점 당 3~5개를 채집하여, 기질의 일정 면적을 브러쉬로 긁어내어 정량 채집하였다. 부착 규조류 분석은 산 (acid) 산화법을 이용하여 유기물 제거하고 강한 굴절률을 가진 액체 봉입제(나프락스)를 이용하여 표본을 제작한 후(Barbour et al.
데이터처리
- 1990)와 영양염지수 (TDI, Kelly and Whitton 1995)를 이용하였다. 부착 규조류 군집의 통계분석은 이화학적 요인과 부착 규조류 생물지수 사이의 상관분석을 하였다(SPSS 18.0).
이론/모형
- 부착 조류를 이용한 생물평가는 유기물지수(DAIpo, Watanabe et al. 1990)와 영양염지수 (TDI, Kelly and Whitton 1995)를 이용하였다. 부착 규조류 군집의 통계분석은 이화학적 요인과 부착 규조류 생물지수 사이의 상관분석을 하였다(SPSS 18.
성능/효과
- 6개 하천의 정점에서 조사된 이화학적 환경요인 중 탁도는 0.0~0.7 NTU의 범위를 보였으며, BOD는 0.0~1.6 mg L-1의 범위로 하천생활환경 기준(환경정책기본법 시행령 환경기준 제2조)에 따르면 ‘좋음(Ib)’ 이상의 수질상태를 나타냈다(Fig. 3).
- 698 mg L-1)의 순으로 높은 농도를 나타냈다. NH3-N은 0.001~0.264 mg L-1(평균 0.069 mg L-1)의 범위를 보였으며, 제주남해중권역에 위치한 동홍천이 평균 0.106 mg L-1로 조사지점 중 가장 높은 것으로 나타났다. NO3-N은 0.
- 250 mg L-1으로 가장 높았으며, 연외천, 도근천, 광령천, 동홍천, 영천의 순으로 높은 농도를 나타냈다. TN에서 NO3-N가 차지하는 비율은 평균적으로 87.5%으로 NO3-N 형태가 가장 많이 기여하는 것으로 나타났다. TP는 0.
- 제주서해중권역의 옹포천은 평균 15종, 25,340 cells cm-2으로 나타났으며, 호청수성종인 Cocconeis placentula var. euglypta, Gomphonema pumilum, 호오탁성종인 Nitzschia palea, 광적응성종인 Achnanthes lanceolata 등이 우점하였다. 제주남해중권역의 연외천은 평균 24종, 147,326 cells cm-2으로 가장 다양하고 많은 개체군밀도를 보이는 것으로 나타났다.
- 도근천의 지류인 광령천은 평균 12종, 23,799 cells cm-2으로 다른 5개의 하천보다 낮은 종 다양성과 개체군밀도를 보이는 것으로 나타났으며, 호오탁성종 Navicula minima, Fragilaria construens f. venter, 호청수성종 Rhoicosphenia abbreviata, 광적응성종 Melosira varians, Navicula cryptocephala 등이 우점종으로 나타났다. 제주서해중권역의 옹포천은 평균 15종, 25,340 cells cm-2으로 나타났으며, 호청수성종인 Cocconeis placentula var.
- 우점도지수 (DI)는 NH3-N과 N/P 비율에서 유의한 음의 상관을 갖는 것으로 나타났으며, PO4-P와는 유의한 양의 상관을 나타냈다. 그러나 TDI와 DAIpo와 이화학적 수질요인들과의 상관관계분석에서는 어느 것도 유의한 상관을 보이지 않는 것으로 나타났다.
- 동아시아몬순기후대에 속하는 제주도의 강우량은 제주시와 서귀포시에서 각각 2000년 이후 연평균 1,544.6 mm, 1,954.9 mm로 내륙지역보다 높은 강우량(Korea Meteorological Administration)을 보였다(Fig. 2). 6개 하천의 정점에서 조사된 이화학적 환경요인 중 탁도는 0.
- 그런데 본 조사 하천은 하천의 하류부에 해당됨에도 불구하고 1차 또는 2차 하천으로 낮은 하천차수를 갖는다. 본 연구에서 나타나는 낮은 BOD와 낮은 생물량은 상류지역에서 나타나는 특징과 일치하지만, 생물학적 건강성 평가에서 나타난 낮은 건강성은 주로 인구밀집지역이나 농경지가 분포하는 중∙하류에서 나타나는 수질의 특성이다. 제주도내 하천에서 이같은 독특한 양상이 나타난 것은 하천의 길이가 짧고 하상의 기울기가 크며, 침투와 용출이 반복되는 제주도 하천의 특성에 기인하는 것으로 사료된다.
- 본 연구에서 제주도내 하천들은 육안으로 확인되는 하천의 모습과 BOD에 의한 수질평가는 좋은 것으로 나타났으나, 부착 규조류를 통한 생물학적 수질평가는 낮은 하천 건강성을 나타냈다. 생물학적 수질평가 지수들과 이화학적 요인들과의 상관분석을 통해 뚜렷한 원인을 규명하기는 어려웠는데, 이는 산지형 하천의 지형적 특성과 하천의 하류부에서 나타나는 지리적 특성이 함께 나타나는 제주도내 하천의 독특한 특성에 의한 결과로 사료된다.
- 4). 부착 규조류의 개체군밀도는 1,208~599,654 cells cm-2의 범위로 제주남해 중권역에 위치한 연외천과 동홍천이 각각 평균 147,326 cells cm-2, 130,801 cells cm-2의 개체군밀도를 보였지만 이를 제외한 하천에서는 50,000 cells cm-2 이하의 개체군밀도를 보이며 전반적으로 낮은 생물량을 보이는 것으로 나타났다 (Fig. 4). 부착 규조류상과 개체군밀도는 육지의 상류하천 수준으로 낮게 나타났다 (Kim et al.
- 5). 영양염지수(Trophic diatom index, TDI)에 의한 평가는 38.4 (최적, A등급)~96.4 (불량, D등급)의 범위로 평균 70.4 (불량, D등급)을 나타냈다. 지점별로는 도근천이 평균 66.
- lineata, 광적응성종 Melosira varians, Achnanthes lanceolata 등이 우점하였다. 영천은 평균 13종, 28,693 cells cm-2으로 나타났으며, 호오탁성종 Navicula minima, 호청수성종 Achnanthes convergens, 광적응성종 Achnanthes lanceolata, Navicula cryptocephala 등이 우점하였다.
- -N과 유의한 양의 상관관계를 보였다. 우점도지수 (DI)는 NH3-N과 N/P 비율에서 유의한 음의 상관을 갖는 것으로 나타났으며, PO4-P와는 유의한 양의 상관을 나타냈다. 그러나 TDI와 DAIpo와 이화학적 수질요인들과의 상관관계분석에서는 어느 것도 유의한 상관을 보이지 않는 것으로 나타났다.
- 이화학적 요인과 생물학적 요인 사이의 상관분석결과 (Table 2)에서 출현종수와 다양도(H′)는 NH3-N과 유의한 양의 상관관계를 보였다.
- euglypta, Gomphonema pumilum, 호오탁성종인 Nitzschia palea, 광적응성종인 Achnanthes lanceolata 등이 우점하였다. 제주남해중권역의 연외천은 평균 24종, 147,326 cells cm-2으로 가장 다양하고 많은 개체군밀도를 보이는 것으로 나타났다. 호오탁성종 Fragilaria construens f.
- 제주도북해중권역의 도근천은 평균 출현종수와 평균 개체군밀도가 각각 19종, 42,873 cells cm-2였으며, 호청수 성종 Achnanthes convergens, Gomphonema clevei, 광적응성종 Fragilaria capucina, Navicula cryptocephala 등이 우점하는 것으로 나타났다. 도근천의 지류인 광령천은 평균 12종, 23,799 cells cm-2으로 다른 5개의 하천보다 낮은 종 다양성과 개체군밀도를 보이는 것으로 나타났으며, 호오탁성종 Navicula minima, Fragilaria construens f.
- 3). 제주서해중권역에 위치한 옹포천이 평균 10.542 mg L-1로 조사지점 중 가장 높았으며, 연외천(평균 4.210 mg L-1), 도근천(평균 3.632 mg L-1), 광령천(평균 3.023 mg L-1), 동홍천(평균 2.875 mg L-1), 영천(평균 0.698 mg L-1)의 순으로 높은 농도를 나타냈다. NH3-N은 0.
- 4%의 범위로 광적응성종이 주로 분포하는 것으로 나타났다. 주요 출현 속(Genus)은 Achnanthes, Cymbella, Fragilaria, Gomphonema, Melosira, Navicula, Nitzschia 등이었고, Achnanthes lanceolata, Gomphonema pumilum, Melosira varians, Navicula minima와 Nitzschia palea 등이 우점종으로 나타났다(Table 1).
- 9%) 출현하였다. 지점별 호청수성종의 출현비율은 22.5~29.2%, 호오탁성종의 출현비율은 7.1~13.4%의 범위로 광적응성종이 주로 분포하는 것으로 나타났다. 주요 출현 속(Genus)은 Achnanthes, Cymbella, Fragilaria, Gomphonema, Melosira, Navicula, Nitzschia 등이었고, Achnanthes lanceolata, Gomphonema pumilum, Melosira varians, Navicula minima와 Nitzschia palea 등이 우점종으로 나타났다(Table 1).
- 출현한 부착 규조류는 2목 4아목 10과 28속 150종 17변종 2품종 2아종으로 총 171종이 출현하였다. 2008년 6월 도근천, 2009년 4월 광령천과 옹포천에서 5종으로 가장 적게 출현하였으며, 2010년 9월 연외천에서 43종으로 가장 다양하게 나타났다(Fig.
후속연구
- 생물학적 수질평가 지수들과 이화학적 요인들과의 상관분석을 통해 뚜렷한 원인을 규명하기는 어려웠는데, 이는 산지형 하천의 지형적 특성과 하천의 하류부에서 나타나는 지리적 특성이 함께 나타나는 제주도내 하천의 독특한 특성에 의한 결과로 사료된다. 제주도의 경우 대부분 용천에서 기원한 이러한 유수하천들이 중요한 수자원으로 활용되고 있기에 하천의 수생태건강성과 수질보존을 위해 보다 지속적이고 주기적인 연구와 관리가 필요할 것으로 판단된다.
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