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문제 정의
- , 2015). 본 연구에서는 상주보 상류의 낙동강 본류수역과 주요유입하천을 대 상으로 녹조현상유발 남조류의 발생과천이 양상을 알아보 고, 특히Aphanizomenon 속의 출현 특성에 대해 파악하고자 하였다. 본연구 결과는 낙동강 상류 수역에서의 유.
제안 방법
- 본 연구는 낙동강 상류 수계에 위치한 상주보 상류수역을 중심으로 일반조사와 집중조사를 구분하여 실시하였다. 일반조사는 상주보 상류500m 지점(SJ)을 대상으로 2012년 9월부터 2015년 8월까지 매주 1회 조사를 실시하였으며, 집중조사는 Aphanizomenon 속의 대량증식이 발생한2015년 6월1일부터 15일간 낙동강 본류 및 주요 지천을 대상으로 조사를 실시하였다.
- 현장에서 채수된 식물플랑크톤 시료는 Lugol 용액으로 고정하였으며, 실험실로시료를옮겨현미경(Zeiss, Axio Scope. A1)으로 검경하여 출현 조류종을 동정하였다. 정량분석eSedwick-Rafter chamber를 사용하여 출현 세포수를 ml당세포수로 계수하였다(MOE, 2011).
- 영강에서 2015년 Aphanizomenon 속의 출현과 증식이 가능했던 원인을 분석하기 위하여, 6월1일을 기준으로 4주간(2015년5 월3주차부터 2015년6월 2주차까지) 환경요인 변화를 과거년도(2013년, 2014년)와 비교검토하였다.
- 상주보가 위치한 낙동강 상류 수역에서2012년 9월부터 2015년 8월까지 3년간 남조류의 출현양상과수환경요인을 조사하고, Aphanizomenon 속의 발생특성에 대해 분석하여 다음과 같은 결론을 도출하였다.
대상 데이터
- 실시하였다. 일반조사는 상주보 상류500m 지점(SJ)을 대상으로 2012년 9월부터 2015년 8월까지 매주 1회 조사를 실시하였으며, 집중조사는 Aphanizomenon 속의 대량증식이 발생한2015년 6월1일부터 15일간 낙동강 본류 및 주요 지천을 대상으로 조사를 실시하였다. 집중조사의 조사지점은 낙동강 본류의 유하방향에따라N1, N2, N3, N4 등 4개 지점을 선정하였고, 영강수계에는영강본류의Y1, Y2, Y3 등 3개지점과 유입지천인 이안천말단부에Y1-1 지점을 선정하였다(Fig.
- 일반조사는 상주보 상류500m 지점(SJ)을 대상으로 2012년 9월부터 2015년 8월까지 매주 1회 조사를 실시하였으며, 집중조사는 Aphanizomenon 속의 대량증식이 발생한2015년 6월1일부터 15일간 낙동강 본류 및 주요 지천을 대상으로 조사를 실시하였다. 집중조사의 조사지점은 낙동강 본류의 유하방향에따라N1, N2, N3, N4 등 4개 지점을 선정하였고, 영강수계에는영강본류의Y1, Y2, Y3 등 3개지점과 유입지천인 이안천말단부에Y1-1 지점을 선정하였다(Fig. 1)
- 이화학적 환경요인 중 수온, 전기전도도(EC), pH, 용존산소농도 (DO)는 현장수질측정기(YSI556MPS)를 이용하여 현장에서 측정하였으며, 채수한 시료는 실험실로 운반하여 수질오염공정시험방법(MOE, 2011)에따라SS, TN, TP, Chl-a를분석하였다. 조사지점의 기상과 수리수문에 대한 자료는 기상청(KMA, 2015) 및한국수자원공사(Kwater, 2015)에서제공하는 자료를 각각참고하여 활용하였으며, 주간 누적 및 평균값을 산출하여 적용하였다. 영강수계의 과거년도(2013 년, 2014년) 수질 자료는 환경부 물환경정보시스템(MOE, 2015)를이용하여분석하였다.
- 조사지점의 기상과 수리수문에 대한 자료는 기상청(KMA, 2015) 및한국수자원공사(Kwater, 2015)에서제공하는 자료를 각각참고하여 활용하였으며, 주간 누적 및 평균값을 산출하여 적용하였다. 영강수계의 과거년도(2013 년, 2014년) 수질 자료는 환경부 물환경정보시스템(MOE, 2015)를이용하여분석하였다.
이론/모형
- A1)으로 검경하여 출현 조류종을 동정하였다. 정량분석eSedwick-Rafter chamber를 사용하여 출현 세포수를 ml당세포수로 계수하였다(MOE, 2011). 식물플랑크톤의 동정은 한국의 조류(담수산 남조류I, II) (NIBR, 2012a; 2012b)와 Komárek and Anagnostidis(1999, 2005)를 참고하였다.
- 정량분석eSedwick-Rafter chamber를 사용하여 출현 세포수를 ml당세포수로 계수하였다(MOE, 2011). 식물플랑크톤의 동정은 한국의 조류(담수산 남조류I, II) (NIBR, 2012a; 2012b)와 Komárek and Anagnostidis(1999, 2005)를 참고하였다. 이화학적 환경요인 중 수온, 전기전도도(EC), pH, 용존산소농도 (DO)는 현장수질측정기(YSI556MPS)를 이용하여 현장에서 측정하였으며, 채수한 시료는 실험실로 운반하여 수질오염공정시험방법(MOE, 2011)에따라SS, TN, TP, Chl-a를분석하였다.
- 식물플랑크톤의 동정은 한국의 조류(담수산 남조류I, II) (NIBR, 2012a; 2012b)와 Komárek and Anagnostidis(1999, 2005)를 참고하였다. 이화학적 환경요인 중 수온, 전기전도도(EC), pH, 용존산소농도 (DO)는 현장수질측정기(YSI556MPS)를 이용하여 현장에서 측정하였으며, 채수한 시료는 실험실로 운반하여 수질오염공정시험방법(MOE, 2011)에따라SS, TN, TP, Chl-a를분석하였다. 조사지점의 기상과 수리수문에 대한 자료는 기상청(KMA, 2015) 및한국수자원공사(Kwater, 2015)에서제공하는 자료를 각각참고하여 활용하였으며, 주간 누적 및 평균값을 산출하여 적용하였다.
성능/효과
-
1. 낙동강 상류 수역에서 3년간 남조류 발생과 천이 양상
상주보가 위치한 상주 지역의 조사 기간 연평균 총강수량은 1, 033mm로연간강수량의60% 이상이하절기(6~9월) 에 집중되어 나타나는 몬순 강우의 특징을 가지고 있었으며, 이로 인하여 상주보의 유입량 및 방류량 또한 하절기에 집중되고 동절기에 감소하는 변화패턴을 보이는 것으로 나타났다
. 그러나 집중 강우의 시기와 빈도에 의한 변화는 연도별로 차이를 보였는데, 최대유입량이 1, 000m3/sec를 초과하는 시기가 2013년에는 이른장마로 인하여 초여름(6월)에 시작된 반면, 2012년과2014년에는 늦여름(8월)에 시작되는 특성을 보였다. - 조사기간 동안SJ 지점에서 조류 분류군별 분포는 봄과 겨울에 규조류가 우점하고, 이른 여름을 중심으로 녹조류와 기타 조류가 출현하며, 늦여름에 남조류가 우점하는 전형적인 온대 수계 천이패턴을 보였으나, 남조류 발생 및 천이 패턴에는 연도별로 차이를 보였다(Fig. 2(b)).
- 본 연구에서 출현이 확인된 분류군 중 남조류는 총 3목 5과 11속 26종 1변종으로 분류되었으며(Table 1), 총 조사 기간 동안 출현 개체밀도는 24~42, 001cells/ml(기하평균22 cells/ml)의 범위로 확인되었다. 분류군별개체밀도는 Chroo- coccales 목이64~35, 741cells/ml(기하평균9cells/ml), Oscil- latoriales 목이52~23, 464cells/ml(기하평균7cells/ml), Nos- tocales 목이24~36, 8 73 cells/ml(기하평균3cells/ml)로 각각 확인되어, Microcystis 속과 Merismopedia 속을 포함하는 구형의 Chroococcales 목의 출현밀도가 높은 것으로 나타났다.
- 분류군별개체밀도는 Chroo- coccales 목이64~35, 741cells/ml(기하평균9cells/ml), Oscil- latoriales 목이52~23, 464cells/ml(기하평균7cells/ml), Nos- tocales 목이24~36, 8 73 cells/ml(기하평균3cells/ml)로 각각 확인되어, Microcystis 속과 Merismopedia 속을 포함하는 구형의 Chroococcales 목의 출현밀도가 높은 것으로 나타났다. 남조류우점분류군별출현양상은연도별로차이를보였는데, 2013년에는Oscillatoriales 목(8월, 23, 464cells/ml), 2014년에는Chroococcales 목(7월, 9, 470cells/ml), 2015년에는 Nostoc ales 목(6월, 36, 873cells/ml)이 최대 현존량을 보인 분류군으로 각각 확인되었다(Fig.
- 2(c)). 우점분류군별 출현과 환경요인의 변화를 살펴보면, Chroococcales 목은 수리수문의 변동이 적고 수온이 25℃를 초과하는 시기부터 주요분류군으로 확인되며, Oscillatoriales 목의 경우 집중 강우 이후에 주로 나타나는 특징을보였다. 특히100mm 이상의 집중강우가 지속되었던2013년 7월하순과 2014년 8월중순의 경우, 집중강우1~2주후에 저서성 조류로 많이 알려진 Oscilatoria 속과Phormidium 속이 일시적으로 우점하였다(NIBR 2012a; 2012b).
- 5mg/L(2014년 8월21일)로 높은값을 보여 강우시 상류하천과 유입 지천에서 퇴적층의교란이있었던것으로 추정되며, 따라서 집중강우 이후의 일시적인 Oscillatoriales 목의 우점은 퇴적층 교란에 따른 저서성 조류의 수 체중유입증식의 영향이 있었을 것으로 추정된다. 조사기간 동안 SJ지점에서Nostocales 목에 의한 우점은 2015년 6월에처음으로확인되었으며, 이 시기의 우점종 은 Aphanizomenon 속이었다.
- 조사기간 중Aphnaizomenon 속의 출현은2013년 8월에 1회(1, 704 cells/ml), 2014년 6월, 9월, 10월, 11월에 총6회(190~860 cells/ml) 등 낮은 빈도와 개체수로 확인되었으며, 출현 시기에 수온의 분포는11.9~28.4℃로 광범위하게 나타났다. 그러나2015년에는5 월4일에 처음으로 출현하여(26 cells/ml, 20.
- 낙동강 상류 수역에서Aphanizomenon 속의 급격한 증식이 확인된 2015년 6월1일부터 15일간 8개지점을 대상으 로 Aphanizomenon 속의 현존량을 분석한 결과, 영강 수계에서는 조사 기간 동안Aphanizomenon 속의 기하평균 현존량은 Y1에서 28cells/ml, Y2에서 871cells/ml, Y3에서 1, 188cells/ml로 하류로 갈수록 현존량이 증가하는 경향을 보였으며, 영강의 주요 지천인 이안천(Y1-1)에서는 조사기간 동안 Aphanizomenon 속의출현이확인되지않았다(Fig. 3). 영강수계에서는낙동강과합류점을기준으로12 km 상류 지점까지 출현이 확인된 반면, 영강으로 유입되는 이안천에서는 Aphanizomenon 속의 출현이 전혀 확인되지 않아, 유속이 감소하는 하류말단지점에서 주로 증식한 것으로 추 정되었다.
- 영강수계에서는낙동강과합류점을기준으로12 km 상류 지점까지 출현이 확인된 반면, 영강으로 유입되는 이안천에서는 Aphanizomenon 속의 출현이 전혀 확인되지 않아, 유속이 감소하는 하류말단지점에서 주로 증식한 것으로 추 정되었다. 한편 낙동강 본류에서는 조사기간 동안Aphani- zomenon 속의 지점별 기하평균개체수는 N1에서 50cells/ml, N2에서 792cells/ml, N3에서4, 172cells/ml, N4에서2, 463cells/ml로 영강 합류 이후Aphanizomenon 속의 현존량이 뚜렷하게 증가하는 것으로 나타났다. 결과적으로 낙동강 상류 수역에서 일시적이며 이례적인 Aphanizomenon 속의 발생 현상은 영강 말단부에서 증식된 개체들이 낙동강 본류로 유입되어 본류수역의 현존량변화에 영향을 미친 것으 로 추정된다.
- 한편 낙동강 본류에서는 조사기간 동안Aphani- zomenon 속의 지점별 기하평균개체수는 N1에서 50cells/ml, N2에서 792cells/ml, N3에서4, 172cells/ml, N4에서2, 463cells/ml로 영강 합류 이후Aphanizomenon 속의 현존량이 뚜렷하게 증가하는 것으로 나타났다. 결과적으로 낙동강 상류 수역에서 일시적이며 이례적인 Aphanizomenon 속의 발생 현상은 영강 말단부에서 증식된 개체들이 낙동강 본류로 유입되어 본류수역의 현존량변화에 영향을 미친 것으 로 추정된다. 따라서 낙동강 상류 수역에서의 남조류 관리를 위해서는 본류로 유입되는 하천의 관리가 우선되어야 할 것으로 판단된다.
- 본 연구를 통해, 낙동강 상류 수역에서 2015년 6월에 Aphanizomenon 속의 발생은 주요지류인 영강말단부에서 증식된 개체들의 유입이 원인으로 판단되었다. 영강에서 2015년 Aphanizomenon 속의 출현과 증식이 가능했던 원인을 분석하기 위하여, 6월1일을 기준으로 4주간(2015년5 월3주차부터 2015년6월 2주차까지) 환경요인 변화를 과거년도(2013년, 2014년)와 비교검토하였다.
- 영강의 조사기간 평균 수온과 pH는 2015년에 25.5℃와 pH 8.0으로 각각 나타나, 2013년(24.5℃, pH 7.5)과2014 년(23.8℃, pH 7.8)에 비해 높았던 것으로 확인되었다. 하절기의 빠른 수온 증가와pH의 변화는 저층에 침전되어있는Aphanizomenon 속의akinete 발아율을높이는것으로 알려져 있다(Yamamoto and Nakahara, 2009).
- 수문학적 특성에 밀접한 영향을 받게 되는데, 유수생태계에서 수리·수문의 변동은 강수량에 밀접한 영향을 받는다. 영강 수계가 위치한 문경 지역의 강수량은2015년 조사기간 동안 3.9 mm로 2013년(158mm)과 2014년(74.6mm)에 비하여 매우적은 것으로 나타났으며, 이를 통해 영강 수계에서 안정적인 수리수문학적 환경이 조성되었음을 간접적으로 추론할 수 있었다.
- 결과적으로2015년의 영강에서는 안정적인 수리·수문학적 환경과 akinete의 발아율을 높일 수 있는pH, 성장에 유리한 수온과TN/TP ratio 등의 환경조건으로Aphanizomenon속의출현과성장이가능했던것으로추정된다.
- 1)출현이 확인된 남조류 분류군은 총 3목 5과 11속 26종 1변종으로 분류되었으며, 출현 개체밀도는 24~42, 001 cells/ml(기하평균33cells/ml)의 범위로 확인되었다. 분류 군별 개체밀도는 Chroococcales 목이64~35, 741cells/ml (기하평균 9cells/ml), Oscillatoriales 목이 52~23, 464 cells/ml(기하평균7cells/ml), Nostocales 목이24~36, 873 cells/ml(기하평균3cells/ml)로 각각확인되었다.
- 분류 군별 개체밀도는 Chroococcales 목이64~35, 741cells/ml (기하평균 9cells/ml), Oscillatoriales 목이 52~23, 464 cells/ml(기하평균7cells/ml), Nostocales 목이24~36, 873 cells/ml(기하평균3cells/ml)로 각각확인되었다. 우점분류군별 출현양상은2013년에Oscillatoriales 목, 2014년에 Chroococcales 목, 2015년에 Nostocales 목이 최대현존량을보인분류군으로각각확인되었다.
- 2)Nostocales 목에 의한 우점은 2015년 6월에 처음으로 확인되었으며, 그 중 우점종eAphanizomenon 속으로 확인되었다. Aphanizomenon 속의 출현은2013년 8월에 1회(1, 704 cells/ml), 2014년 6월, 9월, 10월, 11월에 총 6회(190~860 cells/ml) 등 낮은 빈도와 개체수로 확인되었으나, 2015년 6월1일에 일시적으로 크게 증가(36, 873 cells/ml)하여 최대현존량을 보였고, 이후 6월 29일까지 빠르게 감소하였다.
- 3)낙동강 상류 수역에서의 일시적이며 이례적인 Aphanizo- menon 속의 발생 현상은 영강 말단부에서 증식된 개체들이 본류수역의 현존량변화에 영향을 주었기 때문으 로 판단되며, 이러한 현상은 안정적인 수리수문환경과 수온, pH, TN/TP ratio 등이 Aphanizomenon 속의 발아율과 성장률을 높이는 환경요인으로 작용했기 때문으로 추정된다.
후속연구
- 본연구 결과는 낙동강 상류 수역에서의 유.해남 조류관리를 위한 기초자료로 활용될수 있을 것이다.
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