The aim of this study was to analyze spatial and temporal patterns of bacterial pollution levels and the relationship between bacterial pollutants and environmental parameters at the main stream and tributaries of Nakdong River. Water quality data including total coliform and fecal coliform were com...
The aim of this study was to analyze spatial and temporal patterns of bacterial pollution levels and the relationship between bacterial pollutants and environmental parameters at the main stream and tributaries of Nakdong River. Water quality data including total coliform and fecal coliform were compiled from a total of 50 monitoring sites (30 at the main stream and 20 at the tributaries) along with rainfall and discharge data for three consecutive years from 2012 to 2014. During the study periods, the geometric mean values of total coliforms and fecal coliforms in the main stream were 74 (22~465) CFU/100 mL and 8 (3~42) CFU/100 mL, respectively. The geometric mean values of total coliforms and fecal coliforms in the tributaries were 275 (36~5,145) CFU/100 mL and 6 (1~1,352) CFU/100 mL, respectively. High concentrations of fecal coliforms were observed at Gumi (M 10), Hyeonpung (M 19), Hapcheon (M 23), and Namji (M 25) in the main stream, whereas Gamcheon (T 6), Bakcheon (T 7), Geumho-gang (T 8), and Gyeseongcheon (T 16) were identified as pollution hot spots in the tributaries. Although bacterial pollution levels showed complex behavior across monitoring sites and time, the highest coliform concentrations were routinely observed in the monsoon season between July and September of each year, indicating that the pollution levels were strongly dependent on precipitation in addition to other physiochemical parameters. Statistically significant correlations were found between fecal coliform concentrations and precipitation (r=0.403, p<0.01), followed by SS (r=0.425, p<0.01), nutrient TP (r=0.388, p<0.01), organic matter COD (r=0.322, p<0.01), and PO4-P (r=0.317, p<0.01) in the main stream in the order of correlation coefficient from high to low.
The aim of this study was to analyze spatial and temporal patterns of bacterial pollution levels and the relationship between bacterial pollutants and environmental parameters at the main stream and tributaries of Nakdong River. Water quality data including total coliform and fecal coliform were compiled from a total of 50 monitoring sites (30 at the main stream and 20 at the tributaries) along with rainfall and discharge data for three consecutive years from 2012 to 2014. During the study periods, the geometric mean values of total coliforms and fecal coliforms in the main stream were 74 (22~465) CFU/100 mL and 8 (3~42) CFU/100 mL, respectively. The geometric mean values of total coliforms and fecal coliforms in the tributaries were 275 (36~5,145) CFU/100 mL and 6 (1~1,352) CFU/100 mL, respectively. High concentrations of fecal coliforms were observed at Gumi (M 10), Hyeonpung (M 19), Hapcheon (M 23), and Namji (M 25) in the main stream, whereas Gamcheon (T 6), Bakcheon (T 7), Geumho-gang (T 8), and Gyeseongcheon (T 16) were identified as pollution hot spots in the tributaries. Although bacterial pollution levels showed complex behavior across monitoring sites and time, the highest coliform concentrations were routinely observed in the monsoon season between July and September of each year, indicating that the pollution levels were strongly dependent on precipitation in addition to other physiochemical parameters. Statistically significant correlations were found between fecal coliform concentrations and precipitation (r=0.403, p<0.01), followed by SS (r=0.425, p<0.01), nutrient TP (r=0.388, p<0.01), organic matter COD (r=0.322, p<0.01), and PO4-P (r=0.317, p<0.01) in the main stream in the order of correlation coefficient from high to low.
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문제 정의
따라서 본 연구는 낙동강 본류와 주요 유입지천을 대상으로 총대장균군과 분원성대장균군의 오염도 현황을 분석하고 대장균 오염도에 영향을 미치는 환경요인과의 상관성 분석을 통해 상수원수 및 친수용수로 활용되는 지표수 수질 관리를 위한 기초자료를 제공하고자 하였다.
본 연구는 낙동강 본류와 유입지천을 대상으로 총대장균군과 분원성대장균군의 오염도 현황을 분석하고, 수계 내 대장균군 오염도에 미치는 환경요인의 영향을 파악하기 위해 분원성대장균군 농도를 기준으로 본류와 지류에서 오염도가 높은 지점을 선별하여 상관관계를 분석한 결과 아래와 같은 결론을 도출하였다.
제안 방법
낙동강 본류와 유입지천을 대상으로 수체 내 대장균 군중 분원성 기원의 병원성 미생물이 차지하는 비율을 알아보고자 낙동강 본류와 유입지천의 총대장균군에 대한 분원성대장균군의 비(FC/TC)를 조사하였다(Fig. 5(a)).
대상 데이터
1. Geographic locations of 50 monitoring sites in the Nakdong River. Gray symbols indicate the major weirs (recently) constructed in the main stream; these are SJ (Sangju) ND (Nakdan) GM (Gumi), CG (Chilgok), GG (Gangjeong-Goryeong), DS (Dalseong), HC (Hapcheon-Changnyeong), and CH (Changnyeong-Haman).
본 연구는 낙동강수계의 대장균군 오염도를 분석하기 위하여 2012년부터 2014년까지 낙동강 본류는 안동댐 하류 영순(M1) 지점부터 낙동강 하류 물금(M30)까지 30개 지점, 유입지천의 경우, 반변천(T1) 등 낙동강 본류로 직접 유입되는 20개 하천 말단 지점을 대상으로 환경부 물 환경 정보시스템(MOE, 2015)의 수질과 유량 및 총대장균군, 분원성 대장균군 자료를 활용하였다. 본류 및 지천의 자세한 측정지점에 대한 정보는 Table 1과 Fig.
데이터처리
Table 4. Pearson correlation coefficient among total coliforms, fecal coliforms and environmental variables at the selected sites of the main stream and the tributary in the Nakdong River (*p<0.05; **p<0.01).
조사기간 동안 낙동강 본류 구간의 계절별 총대장균군과 분원성대장균군의 변동은 Golden software Sufer 8 프로그램을 이용하여 나타내었다. 수계 내 대장균군 오염도와 환경 요인 간의 상관성을 알아보기 위하여 분원성대장균군 농도를 기준으로 오염도가 높은 지점을 선별하여 SPSS 12.0 통계 프로그램으로 Pearson’s correlation analysis를 실시하여 상관계수를 도출, 상호 연관성 여부를 분석하여 낙동강 본류와 지류의 환경요인이 대장균군의 오염도에 미치는 영향을 분석하였다.
, 2009). 조사기간 동안 낙동강 본류 구간의 계절별 총대장균군과 분원성대장균군의 변동은 Golden software Sufer 8 프로그램을 이용하여 나타내었다. 수계 내 대장균군 오염도와 환경 요인 간의 상관성을 알아보기 위하여 분원성대장균군 농도를 기준으로 오염도가 높은 지점을 선별하여 SPSS 12.
이론/모형
1에 나타내었다. 강우량은 기상청(KMA, 2015) 자료를 활용하였으며, 수질 항목과 강우량 등의 자료는 월별 산술평균값을 기준으로, 대장 균군은 지수 성장하는 세균 증식 특성상 극대값과 극소값등 피크 농도의 영향을 최소화하기 위하여 기하평균을 적용하여 분석하였다(NIER, 2001; Park et al., 2009). 조사기간 동안 낙동강 본류 구간의 계절별 총대장균군과 분원성대장균군의 변동은 Golden software Sufer 8 프로그램을 이용하여 나타내었다.
성능/효과
1)조사기간(2012.1월~2014.12월) 동안 낙동강 본류구간 조사지점의 총대장균군과 분원성대장균군의 3개년 기하평균값은 각각 74(22~465) CFU/100 mL, 8(3~42) CFU/100 mL의 범위를 보였으며, 구미(M10), 현풍(M19), 합천 (M23), 남지(M25) 등 낙동강 중하류로 갈수록 오염도가 높아지는 경향을 보였음.
5(a)). 그 결과, 낙동강 본류에서 분원성대장균군이 차지하는 비율이 평균 19% 로 유입지천(평균 23%)에 비해 분원성 오염도가 적은 것으로 나타났으며, 월별로는 7월부터 본류와 지류에서 FC/TC 비가 모두 증가하였으며, 본류는 8월에 최대값을 나타낸 후, 9월부터 분원성대장균군의 상대비가 감소한 반면, 유입 지천에서는 FC/TC 비가 10월까지 증가하는 것으로 보아 강우기 이후 가을철까지 분원성 오염물질의 영향을 지속적으로 받는 것으로 보인다. 지점별로는 본류구간에서 평균 14~28% 범위로 강정(M9, 28%), 대암-1(M20, 26%), 상주 1(M2)와 구미(M10), 산곡(M7), 용산(M24)에서 24%로 비교적 높은 비율을 차지하였고 유입지천에서는 평균 18~31%로 황강(T11)에서 31%, 위천(T5)과 회천(T10)에서 각각 29%, 신반천(T13) 28%로 분원성대장균군의 비율이 높은 것으로 분석되어 시기별, 지점별 분원성 오염원의 관리가 필요할 것으로 보여진다.
6 μs/cm에 비해 외부 오염물질의 유입 영향을 더 받는 것으로 나타났다. 그 외 유기물 항목인 BOD, COD, SS는 평균 농도 뿐만 아니라 최대농도 값이 본류 구간에 비해 높았고, 영양염류 항목인 TN, TP 등 수질 항목 역시 유입지천 평균 농도가 각각 3.308 mg/L, 0.088 mg/L로 본류 2.922 mg/L와 0.059 mg/L에 비해 상대적으로 높게 나타나는 등 변동 폭이 큰 것으로 조사되었다.
낙동강 본류 구간 조사지점 중 오염도가 높은 4개 지점 (구미, 현풍, 합천, 남지)의 분원성대장균군의 시기별 변동을 보면, 구미(M10), 합천(M23), 남지(M25)에서는 강우시기에 분원성 대장균군 오염도가 높고 비강우기에는 비교적 분원성 대장균군 농도가 낮았다(Fig. 6). 이는 Boxter-Potter and Gilliland (1988)와 Bergstein and Stone (1991)의 선행 연구결과에서 나타낸 바와 같이 분원성대장균은 강우 이후 유량 변화나 강우 기간 등에 영향을 받으며, 특히 표층수의 경우, 강우 이후에 분원성대장균군수가 최대값을 보인다는결과(Ferguson et al.
낙동강수계 내 대장균군 오염도와 환경요인간의 상관성을 알아보기 위하여 분원성대장균군을 기준으로 오염도가 높은 본류 4개 지점(구미, 현풍, 합천, 남지)과 유입 지천 4개 지점 (감천, 금호강, 차천, 계성천)을 대상으로 분원성 대장균군과 기상 및 수질항목 등 환경인자와 상관분석을 실시한 결과, 강우(r=0.403, p<0.01)와 다소 유의한 상관관계를 보였고 그 외유 기물 항목인 COD(r=0.322, p<0.01), SS(r=0.425, p<0.01), 영양염류로는 인계열 항목인 TP(r=0.388, p<0.01), PO4-P (r=0.317, p<0.01)와 양의 상관성을 나타내었다. 유입 지천의 경우, 분원성대장균군과 기타 환경요인간의 상관분석 결과강우와(r=0.
Bergstein and Stone (1991)의 연구결과를 보면 오염도가 높은 Jordan 강 유입량의 증가가 Kinneret lake의 대장균군의 밀도 증가와 유의한 상관성을 보였고, 유입 부로부터 거리가 멀어질수록 침강, 사멸, 희석효과 등 대장균군의 밀도가 현저하게 감소하는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서도 분원성대장균군 오염도가 높은 금호강(T8) 유입 부와 인접하고 있는 낙동강 본류 화원나루(M16) 지점에서 오염도가 증가하였다가 고령(M17)지점 등 하류로 내려갈 수록 분원성 대장균군 농도가 감소하는 결과를 보여 분원성 오염도가 높은 시기에 유입지천의 유량 증가는 본류 직하류 지 점의 분원성 오염에도 영향을 미칠 수 있음을 시사하였다.
12월) 동안 수질항목의 연간평균값과 표준편차, 최소값과 최대값 등을 Table 2에 나타내었다. 수온은 본류 구간에서 평균 16.1℃(0~33.4℃), 유입 지천 평균 16.4℃(0~33.4℃)로 큰 차이를 보이지 않았으며, pH는 본류구간에서 평균 8.2로 유입지천 평균 7.8에 비해 다소 높았고, 전기전도도는 유입지천에서 평균 333.5 μs/cm 로 본류구간 평균 279.6 μs/cm에 비해 외부 오염물질의 유입 영향을 더 받는 것으로 나타났다. 그 외 유기물 항목인 BOD, COD, SS는 평균 농도 뿐만 아니라 최대농도 값이 본류 구간에 비해 높았고, 영양염류 항목인 TN, TP 등 수질 항목 역시 유입지천 평균 농도가 각각 3.
01)와 양의 상관성을 나타내었다. 유입 지천의 경우, 분원성대장균군과 기타 환경요인간의 상관분석 결과강우와(r=0.187, p<0.05) 상관성을 나타내었고, 그 외 BOD (r=0.219, p<0.05), TP(r=0.227, p<0.05), PO4-P(r=0.183,p<0.05)와 유의한 양의 상관관계를 보였다. 금호강(T8)의 분원성 대장균군 변동은 강우(r=0.
2). 조사기간 동안 낙동강 본류구간 수질에 영향을 미치는 유입지천의 총대장균군과 분원성대장균군의 3개년 기하평균값은 각각 275(36~ 5, 145) CFU/100mL, 6(0~1, 352) CFU/100mL의 범위로 본류에 비해 지점별 변동 폭이 큰 것으로 조사되었고, 감천(T6), 백천(T7), 금호강(T8), 계성천(T16) 등 낙동강 중하류로 유입되는 4개 지천의 오염도가 비교적 높았다(Fig. 3). 특히 감천과 금호강의 경우 조사기간 평균 유량이 각각 14.
조사기간(2012.1월~2014.12월) 동안 낙동강 본류구간 조사지점의 총대장균군과 분원성대장균군의 3개년 기하평균값은 각각 74(22~465) CFU/100 mL, 8(3~42) CFU/100 mL의 범위를 보였으며, 구미(M10), 현풍(M19), 합천(M23), 남지 (M25) 등 낙동강 중류와 하류에 위치하고 있는 일부 지점에서 오염도가 높은 경향을 보였다(Fig. 2). 조사기간 동안 낙동강 본류구간 수질에 영향을 미치는 유입지천의 총대장균군과 분원성대장균군의 3개년 기하평균값은 각각 275(36~ 5, 145) CFU/100mL, 6(0~1, 352) CFU/100mL의 범위로 본류에 비해 지점별 변동 폭이 큰 것으로 조사되었고, 감천(T6), 백천(T7), 금호강(T8), 계성천(T16) 등 낙동강 중하류로 유입되는 4개 지천의 오염도가 비교적 높았다(Fig.
(2006)의 연구결과에 의하면, 낙동강 상, 중, 하류의 오염 정도가 다른 지점을 대상으로 분변오염지표세균인 분원성 대장균군을 분석한 결과, 낙동강 중류에 위치하고 있는 성주대교의 오염도가 상류의 안동대교 지점, 하류의 남지지점보다 높은 것으로 보고되었고, 본 연구결과에서도 분원성 대장균군 오염도가 구미(M10)와 현풍(M19)에서 높은 것으로 나타났다. 조사시기와 지점이 서로 상이하지만, 분원성 대장균군의 오염도를 기준으로 살펴볼 때 낙동강 상류 구간에 비해 구미, 대구 등 대도시와 산업단지가 밀집되어있는 구간에서 오염도가 높은 것으로 보아 이들 지역으로부터 다양한 오염물질이 지속적으로 유입되어 수체 내 분원성 오염도를 증가시키는 것으로 추정된다.
분원성대장균군의 경우, 봄철에는 평균 3(1~23) CFU/100mL 로 구미(M10)지점의 오염도가 높았고, 여름철에는 17(4~60) CFU/100mL로 합천(M23), 가을철과 겨울철에는 18(4~122) CFU/100mL, 13(1~83) CFU/100mL 범위로 현풍(M19)지점에서 오염도가 높은 것으로 보아 계절별로 상류부터 하류까지의 지점별 오염도 차이가 큰 것으로 나타났다. 종합적으로 낙동강 본류에서는 봄철과 겨울철에는 낙동강 중류에 위치하고 있는 칠곡보 구간에서 대장균군 오염도가 비교적 높게 나타났으며, 여름철과 가을철에는 중하류 지점으로 갈수록 오염도가 증가하는 것으로 보아 여름철 강우기에 유입되는 오염물질의 영향 뿐만 아니라 인근 상류에 위치하고 있는 유입지천의 영향을 지속적으로 받는 것으로 추정된다. Bergstein and Stone (1991)의 연구결과를 보면 오염도가 높은 Jordan 강 유입량의 증가가 Kinneret lake의 대장균군의 밀도 증가와 유의한 상관성을 보였고, 유입 부로부터 거리가 멀어질수록 침강, 사멸, 희석효과 등 대장균군의 밀도가 현저하게 감소하는 것으로 보고되고 있다.
그 결과, 낙동강 본류에서 분원성대장균군이 차지하는 비율이 평균 19% 로 유입지천(평균 23%)에 비해 분원성 오염도가 적은 것으로 나타났으며, 월별로는 7월부터 본류와 지류에서 FC/TC 비가 모두 증가하였으며, 본류는 8월에 최대값을 나타낸 후, 9월부터 분원성대장균군의 상대비가 감소한 반면, 유입 지천에서는 FC/TC 비가 10월까지 증가하는 것으로 보아 강우기 이후 가을철까지 분원성 오염물질의 영향을 지속적으로 받는 것으로 보인다. 지점별로는 본류구간에서 평균 14~28% 범위로 강정(M9, 28%), 대암-1(M20, 26%), 상주 1(M2)와 구미(M10), 산곡(M7), 용산(M24)에서 24%로 비교적 높은 비율을 차지하였고 유입지천에서는 평균 18~31%로 황강(T11)에서 31%, 위천(T5)과 회천(T10)에서 각각 29%, 신반천(T13) 28%로 분원성대장균군의 비율이 높은 것으로 분석되어 시기별, 지점별 분원성 오염원의 관리가 필요할 것으로 보여진다.
4에 나타내었다. 총대장균군의 경우 봄철과 겨울철에는 평균 41(10~235) CFU/100mL, 34(7~195) CFU/100mL로 구미(M10)지점의 오염도가 높았고, 여름과 가을철에는 지점별 평균 135(34~965) CFU/100mL, 160(32~661) CFU/100mL 범위로 현풍(M19) 등 낙동강 중하류 구간에서 총대장균군 오염도가 높은 경향을 보였다. 분원성대장균군의 경우, 봄철에는 평균 3(1~23) CFU/100mL 로 구미(M10)지점의 오염도가 높았고, 여름철에는 17(4~60) CFU/100mL로 합천(M23), 가을철과 겨울철에는 18(4~122) CFU/100mL, 13(1~83) CFU/100mL 범위로 현풍(M19)지점에서 오염도가 높은 것으로 보아 계절별로 상류부터 하류까지의 지점별 오염도 차이가 큰 것으로 나타났다.
참고문헌 (18)
Beck, Y. S. and Sohn, J. S. (2006). Studies on the Effect of Water Quality Parameters on Total Coliform Concentration in Sewage Effluents, Journal of Korean Society on Water Environment, 22(1), pp. 166-171. [Korean Literature]
Bergstein, T. and Stone, L. (1991). The Distribution of Fecal Pollution Indicator Bacteria in Lake Kinneret, Water Research, 25(3), pp. 266-270.
Boxter-Potter, W. R. and Gilliland, M. W. (1988). Bacterial Pollution in Runoff from Agricultural lands, Journal of Environmental Quality, 17, pp. 27-34.
Ferguson, C. M., Goote, B. G., Ashbolt, N. J., and Stevenson, I. M. (1996). Relationships Between Indicators, Pathogens and Water Quality in an Estuarine System, Water Research, 30(9), pp. 2045-2054.
Gannon, J. J., Busse, M. K., and Schillinger, J. E. (1983). Fecal Coliform Disappearance in a River Impoundment, Water Research, 17(11), pp. 1595-1601.
Grabill, C., Donald, R., Snelling, J., Foust, R., and Southam, G. (1999). The Impact of Sediment Fecal Coliform Reservoirs of Seasonal Water Quality in Oak Creek, Arizona, Water Research, 33(9), pp. 2163-2171.
Jang, H. J. and Lee, Y. W. (2003). A Study of Investigation of Fecal Contamination Indicator Bacteria for Management of Source Water Quality, Korean Journal of Environmental Health, 29(1), pp. 19-27. [Korean Literature]
Kim, K. H. and Yur, J. H. (2004). Effect of the Non-Point Source Pollution on the Concentration of Pathogen Indicator Organism in the Geum River Basin, Republic of Korea, Journal of Civil Engineering, 8(2), pp. 181-187.
Lee, J. H., Lee, H. J., Park, A. R., and Park, H. K. (2015) Coliform Pollution Status of Tributaries in Nakdong River System, Proceedings of the 2015 Co-Conference of the Korean Society on Water Environment and Korean society of Water and Wastewater, Korean Society on Water Environment and Korean Society of Water and Wastewater, pp. 505-506. [Korean Literature]
Lee, Y. O., Cho, J. L., Kim, S. H., Kim, S. D., Heo, S. N., and Lee, H. J. (2006). Comparative studies on detecting methods for fecal indicators, Proceedings of the 2006 Spring Co-Conference of the Korean Society on Water Environment and Korean society of Water and Wastewater, Korean Society on Water Environment and Korean Society of Water and Wastewater, pp. 414-419. [Korean Literature]
Macdanielas, A. E., Bordner, R. H., Gartside, P. S., Haines, J. R., Conner, K. P., and Rankin, C. C. (1985). Holding Effects on Coliform Enumaration in Drinking Water Samples, Applied and Environmental Microbiology, 50, pp. 755-762.
Mallin, M. A., Ensign, S. H., Mciver, M. R., Shank, G. C., and Fowler, P. K. (2001). Demographic, Landscape, and Meteological Factors Controlling the Microbial Pollution of Coastal Waters, Hydrobiologia, 460, pp. 185-193.
Ministry of Environment (MOE). (2015). Water Environment Information System (WEIS), http://water.nier.go.kr/waterMeasurement/selectWater.do (accessed Aug. 2015).
National Institute of Environmental Research (NIER). (2001). The Application of Coliforms as a Fresh Water Quality Standard, NIER No. 2001-24-616, National Institute of Environmental Research, pp. 69-71. [Korean Literature]
Park, A. R., Lee, H. J., Lee, J. H., and Park, H. K. (2015). Total and Fecal Coliform Pollution changes in Nakdong River, Proceedings of the 2015 Co-Conference of the Korean Society on Water Environment and Korean society of Water and Wastewater, Korean Society on Water Environment and Korean Society of Water and Wastewater, pp. 479-480. [Korean Literature]
Park, H. K., Shin, K. D., Kim, J. Y., and Kong, D. S. (2009). Distribution of Coliform and Fecal Coliform Bacteria in Lake Paldang, Proceedings of the 2009 Spring Co-Conference of the Korean Society on Water Environment and Korean Society of Water and Wastewater, Korean Society on Water Environment and Korean Society of Water and Wastewater, pp. 661-662. [Korean Literature]
Park, J. E., Kim, S. D., Cho, J. L., Kim, S. H., Lee, H. J., and Lee, Y. O. (2006). Comparative Studies on Detecting Methods of Fecal Indicators (Coliforms) in Surface Water, Journal of Korean Society on Water Environment, 22(6), pp. 1052-1059. [Korean Literature]
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