소하천 하구(남해 당항포)에서 자연적, 인위적 요인이 영양염 분포에 미치는 영향 Characteristics of Nutrient Distribution by the Natural and Artificial Controlling Factors in Small Stream Estuary원문보기
본 연구는 소하천 하구의 영양염 분포를 조절하는 요인에 대해 알아보기 위하여 수행되었다. 남해안 당항포에 위치한 세 하천(닫힌 하구: 고성천, 열린 하구: 구만천, 마암천)에서 2010-12년까지 계절별로 영양염(질산염, 암모늄, 인산염) 농도를 측정하였다. 고성천의 댐은 담수의 희석을 막고 체류시간을 증가시켜 높은 영양염 농도의 원인이 되어 인위적인 요인이 소하천 하구의 영양염 분포에 중요함을 나타내었다. 그 외에 물리, 기후, 생지화학적 요인이 세 하천 영양염 분포에 영향을 주었다. 세 하천 모두에서 질산염은 상류에서 높고 하류로 갈수록 감소하였다. 이것은 상류 집수역에서 공급이 많고, 하류로 갈수록 희석 및 하구 내 생지화학적 과정에 의한 제거가 활발하기 때문으로 여겨진다. 특히 탈질소화 등 대표적인 생지화학적 질소영양염 제거과정은 상류에서 하류로 갈수록 감소하는 경향이 뚜렷하였다. 그러나 암모늄과 인산염은 하천에서 유입되는 농도가 높은 경우에만 상류에서 하류로 갈수록 농도가 낮아지는 경향이 뚜렷하게 나타났다. 영양염 농도의 계절 분포는 여름철에 낮고, 겨울철에 높은 경향을 보였다. 여름철 유량으로 인해 체류시간이 감소하였고, 희석 증가로 하천 내 영양염 농도를 감소시켰으며, 높은 수온으로 인한 생물 생산에 의한 영양염 제거 역시 낮은 영양염 농도에 영향을 주었다. 소하천 하구는 높은 질소제거율(-k) 을 가지는 등 대형하구와는 구별되는 영양염 거동을 보이며 향후 소하천 하구 관리를 위해서는 이러한 특성을 파악하는 것이 필수적이다.
본 연구는 소하천 하구의 영양염 분포를 조절하는 요인에 대해 알아보기 위하여 수행되었다. 남해안 당항포에 위치한 세 하천(닫힌 하구: 고성천, 열린 하구: 구만천, 마암천)에서 2010-12년까지 계절별로 영양염(질산염, 암모늄, 인산염) 농도를 측정하였다. 고성천의 댐은 담수의 희석을 막고 체류시간을 증가시켜 높은 영양염 농도의 원인이 되어 인위적인 요인이 소하천 하구의 영양염 분포에 중요함을 나타내었다. 그 외에 물리, 기후, 생지화학적 요인이 세 하천 영양염 분포에 영향을 주었다. 세 하천 모두에서 질산염은 상류에서 높고 하류로 갈수록 감소하였다. 이것은 상류 집수역에서 공급이 많고, 하류로 갈수록 희석 및 하구 내 생지화학적 과정에 의한 제거가 활발하기 때문으로 여겨진다. 특히 탈질소화 등 대표적인 생지화학적 질소영양염 제거과정은 상류에서 하류로 갈수록 감소하는 경향이 뚜렷하였다. 그러나 암모늄과 인산염은 하천에서 유입되는 농도가 높은 경우에만 상류에서 하류로 갈수록 농도가 낮아지는 경향이 뚜렷하게 나타났다. 영양염 농도의 계절 분포는 여름철에 낮고, 겨울철에 높은 경향을 보였다. 여름철 유량으로 인해 체류시간이 감소하였고, 희석 증가로 하천 내 영양염 농도를 감소시켰으며, 높은 수온으로 인한 생물 생산에 의한 영양염 제거 역시 낮은 영양염 농도에 영향을 주었다. 소하천 하구는 높은 질소제거율(-k) 을 가지는 등 대형하구와는 구별되는 영양염 거동을 보이며 향후 소하천 하구 관리를 위해서는 이러한 특성을 파악하는 것이 필수적이다.
This study was conducted to investigate the nutrient distribution and controlling factors in small stream estuaries. The seasonal variations of nutrient concentration (nitrate, ammonium and phosphate) were observed from 2010 to 2012 in the three streams located in Dang-hang (closed estuary: Go-seong...
This study was conducted to investigate the nutrient distribution and controlling factors in small stream estuaries. The seasonal variations of nutrient concentration (nitrate, ammonium and phosphate) were observed from 2010 to 2012 in the three streams located in Dang-hang (closed estuary: Go-seong, open estuary: Gu-man and Ma-am). The nutrient concentrations in Go-seong were significantly higher than other estuaries, because Go-seong is relatively large and has large nutrient load from the watershed. The dyke located at the estuary, also, caused the high nutrient concentration by reducing the dilution and increasing residence time. In all three streams, nitrate concentration was high at upstream and decreased toward the downstream, because high load of nutrient input were located at upstream. Dilution and biogeochemical removal toward the downstream also caused the trends. Especially, denitrification, a typical nitrogen removing process showed clear tendency of gradual decreasing from upstream to downstream. However, Ammonium and phosphate concentrations were high at upstream and decreased toward the downstream only when the nutrient loads from the rivers were high. Nutrient concentrations were low in summer and high in winter. Freshwater discharge in summer caused a decrease of the residence time and increase of the transport of nutrients to downstream and reduced the nutrient concentrations in the estuary. Nutrient removal by the biological production during high temperature periods also affected the low nutrient concentrations. Small stream estuaries showed distinct nutrient dynamics. It is necessary to understand these characteristics in order to properly manage the small stream estuary.
This study was conducted to investigate the nutrient distribution and controlling factors in small stream estuaries. The seasonal variations of nutrient concentration (nitrate, ammonium and phosphate) were observed from 2010 to 2012 in the three streams located in Dang-hang (closed estuary: Go-seong, open estuary: Gu-man and Ma-am). The nutrient concentrations in Go-seong were significantly higher than other estuaries, because Go-seong is relatively large and has large nutrient load from the watershed. The dyke located at the estuary, also, caused the high nutrient concentration by reducing the dilution and increasing residence time. In all three streams, nitrate concentration was high at upstream and decreased toward the downstream, because high load of nutrient input were located at upstream. Dilution and biogeochemical removal toward the downstream also caused the trends. Especially, denitrification, a typical nitrogen removing process showed clear tendency of gradual decreasing from upstream to downstream. However, Ammonium and phosphate concentrations were high at upstream and decreased toward the downstream only when the nutrient loads from the rivers were high. Nutrient concentrations were low in summer and high in winter. Freshwater discharge in summer caused a decrease of the residence time and increase of the transport of nutrients to downstream and reduced the nutrient concentrations in the estuary. Nutrient removal by the biological production during high temperature periods also affected the low nutrient concentrations. Small stream estuaries showed distinct nutrient dynamics. It is necessary to understand these characteristics in order to properly manage the small stream estuary.
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문제 정의
본 연구에서는 남해 당항포에 위치한 소하천 세지역에서 하구 내 영양염 분포를 알아보고, 영양염 분포에 영향을 미치는 요인을 자연적인 요인과 인위적인 요인들로 구분하여 이들 요인에 의한 영양염 분포패턴을 파악하였다. 또한 이들 소하천에서의 영양염 분포와 대형 하구와의 비교를 통해 하구 규모에 따라 제거되는 영양염의 거동을 추정하였다.
소하천의 경우 담수유입량의 급격한 변화, 짧은 체류시간, 자연적 인위적 변화에 대한 취약성 등, 대형하천과는 근본적으로 다른 영양염 순환을 보일 것으로 예상된다. 본 연구에서는 질소순환의 필수적인 과정인 탈질소화의 상대적인 기여도를 대형하천과 비교함으로써 소하천의 특성 규명을 시도하였다.
본 연구의 목적은 남해에 위치한 세 개의 소하천 하구의 영양염 거동을 이해하는 것이다. 인공 구조물(방조제)이 없는 열린 하구와 방조제가 있는 닫힌 하구에서 수층 영양염 및 탈질소화 자료를 이용하여 소하천 하구의 영양염 분포를 결정하는 요인을 파악하였다.
(2004)의 탈질소화 이용 속도(Denitrification uptake velocity, Vf,dn)는 수층의 질산염 분자가 퇴적층으로 수직적으로 이동하는 속도로, 퇴적층에서 탈질소화에 의한 질산염 제거 속도를 나타낸 것이다. 즉, 수층 질산염의 이용가능성에 비례하여 저층 퇴적물에서 발생되는 탈질소화의 효율성을 나타낸 것이다. 질산염 제거율(Nitrate loss rate, -k)은 질산염 유입량에 따른 탈질소화 제거 비율을 나타낸 것으로 외부에서 질산염 공급 및 질산화 과정이 없다고 가정하였을 때, 탈질소화에 의한 질산염 제거 효과를 나타낸 것이다.
가설 설정
소하천은 계절별 유량의 급격한 차이, 짧은 체류시간, 자연적 인위적 변화에 취약한 지역으로 대형 하구와 다른 영양염 순환을 보일 것으로 예상된다. 또한 수심이 낮아 퇴적층에서 영양염 제거율이 높을 것이다. 하천의 규모와 인위적인 구조물에 따른 영양염 순환을 알아보기 위해 소하천인 연구지역의 마암천과 고성천 하구, 대형하천인 섬진강(국토해양부, 2009)과 영산강(국토해양부, 2013)하구에서 영양염 특성을 비교해 보고자 하였으며, 특히 질소순환의 필수과정이자, 퇴적층에서 질산염 제거기작인 탈질소화의 상태적 기여도를 비교하였다.
제안 방법
Nutrient Spiraling Metrics을 이용하여 퇴적층에서 탈질소화에 의한 질산염 제거율을 정량화하였다(Fig. 7). Nutrient Spiraling Metrics란 수층의 영양염이 하류로 이동하면서 영양염 순환(Nutrient cycle)과정을 겪는데, 이러한 과정을 단위면적 또는 부피를 기준으로 정량화한 것이다(Newbold, 1992; Ensign and Doyle, 2006).
각 용존 기체의 비율은 표준용액(20°C, 0 ppt와 20°C, 30 ppt)과 비교하여 농도를 환산하였다.
퇴적물 시료는 원기둥 모형의 투명한 아크릴 코어(높이 22 cm, 내경 4 cm)를 이용하여, 저조시기에 정점당 12개의 시료를 채취하였으며, 배양 시 필요한 현장수도 동시에 채수하였다. 각 정점에서 표층수와 온도와 염분, 저층 퇴적물 온도를 측정하였다.
본 연구에서는 남해 당항포에 위치한 소하천 세지역에서 하구 내 영양염 분포를 알아보고, 영양염 분포에 영향을 미치는 요인을 자연적인 요인과 인위적인 요인들로 구분하여 이들 요인에 의한 영양염 분포패턴을 파악하였다. 또한 이들 소하천에서의 영양염 분포와 대형 하구와의 비교를 통해 하구 규모에 따라 제거되는 영양염의 거동을 추정하였다.
Nutrient Spiraling Metrics란 수층의 영양염이 하류로 이동하면서 영양염 순환(Nutrient cycle)과정을 겪는데, 이러한 과정을 단위면적 또는 부피를 기준으로 정량화한 것이다(Newbold, 1992; Ensign and Doyle, 2006). 본 연구에 사용될 공식은 Newbold (1992)의 계산법을 변형한 것으로 하천에서 무기질소를 제거하는 대표 기작인 탈질소화만을 고려하여 질산염 이용 속도 및 제거율을 사용하였다(Herbert, 1999; Groffman and Crawford, 2003; Royer et al., 2004; Mulholland et al., 2008). 비록혐기성 암모늄 산화(Anaerobic ammonium oxidation, Anammox) 또한 무기질소를 제거하는 과정중 하나이지만, 수심이 얕은 하구 퇴적물에서 탈질소화와 비교해 anammox에 의한 상대적 기여도가 4% 이하로 낮아(이, 2009; Brin et al.
섬진강 하구는 자연형 하구로 상류(SJ1), 중류(SJ2), 하류(SJ3)정점을 비교하였고, 영산강 하구는 방조제가 존재함에 따라 방조제 내측의 상류 정점(YS1), 방조제와 인접한 내측(YS2)과 외측의 정점(YS3)을 본 연구와 비교하였다.
세 하천에서 수층 질산염, 암모늄, 인산염 농도를 측정하였다. 질산염 농도는 상류에서 높고 하류로 갈수록 낮은 경향(R2:0.
세 하천에서 조사시기별로 추정된 유량과 영양염 농도와의 관계를 살펴보았다. 세 하천의 수층 영양염 농도는 대체로 유량이 약 0.
5 M의 Na15NO3- (98 atom % 15N)를 첨가하여 배양하였다(최종농도는 현장수 + 100 µM). 수층과 퇴적층의 질산염이 원활하게 혼합 될 때까지 기포 발생기를 이용하여 12-24시간 정도 전배양(pre-incubation)을 하였고, 이후 현장에서 측정한 퇴적물 온도를 유지한 채 퇴적물 코어를 배양하였다. 배양 시 정점당 12개 코어 중 6개는 빛(100u Einstein m-2min-1)을 비춘 채, 나머지는 빛을 차단하여 배양하였다.
시간에 따른 용존 기체(O2,28N2,29N2,30N2, Ar)의 농도 변화는 배양 후 0, 1, 2, 24시간이 될 때 명 배양한 코어 2개와 암 배양한 코어 2개의 수층 용존 기체를 MIMS (Membrane inlet mass spectrometry)시스템을 이용하여 측정하였다(안 등, 2001; 이 등,2011). MIMS에서 측정된 용존 기체 농도는 표준 기체인 아르곤 가스(Ar)의 비율로 나타내었다.
본 연구의 목적은 남해에 위치한 세 개의 소하천 하구의 영양염 거동을 이해하는 것이다. 인공 구조물(방조제)이 없는 열린 하구와 방조제가 있는 닫힌 하구에서 수층 영양염 및 탈질소화 자료를 이용하여 소하천 하구의 영양염 분포를 결정하는 요인을 파악하였다. 소하천의 경우 담수유입량의 급격한 변화, 짧은 체류시간, 자연적 인위적 변화에 대한 취약성 등, 대형하천과는 근본적으로 다른 영양염 순환을 보일 것으로 예상된다.
또한 수심이 낮아 퇴적층에서 영양염 제거율이 높을 것이다. 하천의 규모와 인위적인 구조물에 따른 영양염 순환을 알아보기 위해 소하천인 연구지역의 마암천과 고성천 하구, 대형하천인 섬진강(국토해양부, 2009)과 영산강(국토해양부, 2013)하구에서 영양염 특성을 비교해 보고자 하였으며, 특히 질소순환의 필수과정이자, 퇴적층에서 질산염 제거기작인 탈질소화의 상태적 기여도를 비교하였다.
상류에서 유입되는 담수는 영양염을 공급하거나, 희석하는 등 하천 내 영양염 거동에 중요한 역할을 하므로, 하천 유량 측정은 중요한 의미가 있다. 현장 조사에서 측정하지 못한 하천 유량은 과거 유량 자료와 강우량 자료 간 회귀식을 이용하여 추정하였다(Fig. 2). 마암천과 구만천의 과거 월 평균 유량은 1997-2006년 자료(경상남도, 2008)를 이용하였고, 고성천의 평균 유량은 1968-1991년 자료(건설교통부, 1993)를 이용하였다.
현장에서 채취한 코어를 실험실로 옮긴 후, 탈질소화 측정을 위해 동위원소 추적자인 0.5 M의 Na15NO3- (98 atom % 15N)를 첨가하여 배양하였다(최종농도는 현장수 + 100 µM).
대상 데이터
마암천과 구만천의 과거 월 평균 유량은 1997-2006년 자료(경상남도, 2008)를 이용하였고, 고성천의 평균 유량은 1968-1991년 자료(건설교통부, 1993)를 이용하였다. 강우량은 기상청 자료를 이용하였다. 강우가 시작되고 일정 시간이 경과된 후에 유량이 증가하므로(신 등, 2001), 조사기간 동안 세 하천의 유량은 구해진회귀식에 현장조사가 수행되기 7일 전의 선행 강우량을 대입하여 추정하였다.
마암천, 구만천, 고성천의 상류에서 하류까지 수층 영양염 분포 경향을 알아보기 위해 2010년8월부터 2012년2월까지 총 10회(2010년8월 2회, 11월, 2011년2월, 5월, 8월, 9월, 10월, 11월, 2012년2월)에 걸쳐 현장조사를 수행하였다. 마암천과 구만천에서는 상류 1 km를 대상으로 영양염 농도를 측정하였고, 고성천은 거산 방조제에서 상류 4.
마암천, 구만천, 고성천의 상류에서 하류까지 수층 영양염 분포 경향을 알아보기 위해 2010년8월부터 2012년2월까지 총 10회(2010년8월 2회, 11월, 2011년2월, 5월, 8월, 9월, 10월, 11월, 2012년2월)에 걸쳐 현장조사를 수행하였다. 마암천과 구만천에서는 상류 1 km를 대상으로 영양염 농도를 측정하였고, 고성천은 거산 방조제에서 상류 4.5 km를 대상으로 농도를 측정하였다(Fig. 1). 총27개 정점(마암천과 구만천 : 각각 7개 정점, 고성천 : 13개 정점)에서 표층수 시료를 채수하였으며, 표층수 시료는 현장에서 유리섬유필터(Whatman GF/F 47 mm)를 이용하여 여과한 후 분석 시까지 -20°C로 냉동 보관하였다.
2). 마암천과 구만천의 과거 월 평균 유량은 1997-2006년 자료(경상남도, 2008)를 이용하였고, 고성천의 평균 유량은 1968-1991년 자료(건설교통부, 1993)를 이용하였다. 강우량은 기상청 자료를 이용하였다.
연구 지역은 경상남도 고성군에 위치한 소하천 하구들(마암천, 구만천, 고성천)로 마암천과 구만천은 당항포를 기준으로 북쪽에 위치해 있고 고성천은 당항포를 기준으로 남쪽에 위치해 있으며 세 지역의 하천수는 당항포로 유입된다(Fig. 1). 세 하천 수계유역은 큰 도시가 없고 상대적으로 경사가 완만한 농경지로 이루어져 있다.
총27개 정점(마암천과 구만천 : 각각 7개 정점, 고성천 : 13개 정점)에서 표층수 시료를 채수하였으며, 표층수 시료는 현장에서 유리섬유필터(Whatman GF/F 47 mm)를 이용하여 여과한 후 분석 시까지 -20°C로 냉동 보관하였다.
1). 퇴적물 시료는 원기둥 모형의 투명한 아크릴 코어(높이 22 cm, 내경 4 cm)를 이용하여, 저조시기에 정점당 12개의 시료를 채취하였으며, 배양 시 필요한 현장수도 동시에 채수하였다. 각 정점에서 표층수와 온도와 염분, 저층 퇴적물 온도를 측정하였다.
퇴적층의 생지화학적 과정을 알아보기 위해 2010년8월부터 2012년2월까지 총7회(2010년8월, 11월, 2011년2월, 5월, 8월, 11월, 2012년2월)에 걸쳐 마암천(MA6, MA2, G-M)과 고성천(GS19, GS3, GS1)에서 세 정점씩 선택하여 퇴적물 배양 시료를 채취하였다(Fig. 1). 퇴적물 시료는 원기둥 모형의 투명한 아크릴 코어(높이 22 cm, 내경 4 cm)를 이용하여, 저조시기에 정점당 12개의 시료를 채취하였으며, 배양 시 필요한 현장수도 동시에 채수하였다.
데이터처리
조사 시기별 세 하천(마암천, 구만천, 고성천)의 영양염(질산염, 암모늄, 인산염)농도 차이를 통계적으로 알아보기 위해서 SPSS 프로그램(Ver. 12.0)을 이용하여 일원배치 분산분석(one-way ANOVA)을 수행하였다. 통계적 유의성은 α<0.
이론/모형
총27개 정점(마암천과 구만천 : 각각 7개 정점, 고성천 : 13개 정점)에서 표층수 시료를 채수하였으며, 표층수 시료는 현장에서 유리섬유필터(Whatman GF/F 47 mm)를 이용하여 여과한 후 분석 시까지 -20°C로 냉동 보관하였다. 영양염은 비색법을 사용하였는데, 질산염(nitrate)은 Jones(1984)의 방법을 암모늄(ammonium)과 인산염(phosphate)은 Strickland and Parsons(1972)의 비색법을 이용하여 측정하였다.
각 용존 기체의 비율은 표준용액(20°C, 0 ppt와 20°C, 30 ppt)과 비교하여 농도를 환산하였다. 탈질소화는 29N2와 30N2의 농도변화로부터 isotope pairing technique (Nielsen, 1992)을 이용하여 구하였으며, 수식은 다음과 같다.
성능/효과
계절별 영양염 분포는 유량, 선행강우, 수온 등의 자연적인 요인과 방조제 설치 등의 인위적인 요인 등에 의해 영향을 받은 것을 확인하였다. 일반적으로 유량이 적은 갈수기에 영양염 농도가 높았고, 유량이 증가함에 따라 영양염 농도가 감소하였다.
2 m3/s 보다 작을 때 영양염 농도가 높았으며, 농도의 편차가 컸다. 구만천과 고성천의 암모늄과 인산염은 일정 유량 이후, 유량이 증가함에 따라 농도가 감소하고 일정한 농도를 유지하였으나, 마암천의 암모늄과 인산염은 유량에 따른 농도 변화를 보이지 않았다(Fig. 5). 2011년 5월, 11월에는 유량이 높았지만 세 하천에서 질산염 농도가 증가하는 경향을 보였다(Fig.
두번째 유형은 영양염 농도가 하천의 상류와 하류 간 뚜렷한 경향성이 없이 상대적으로 낮은 농도를 보이는 패턴으로 마암천의 암모늄과 인산염, 구만천의 인산염에서 이러한 경향이 나타났다. 수층의 암모늄 공급과정으로는 육지로부터 유입, 퇴적물에서 수층으로 공급이 있으며 제거과정으로는 생물동화와 질산화과정이 있다.
, 2001; Hu and Li, 2009). 마암천은 상류에서의 농도가 높지 않으며, 암모늄 농도 분포에 영향을 미치는 공급과제거 과정이 혼재하여 상류에서 하류까지 암모늄 농도가 명확히 감소하는 경향을 보이지 않았다. 인산염은 일차생산에 의해 제거될 뿐 아니라 부유물질에 흡착되어 제거된다(Kaul and Froelich, 1984; Huang et al.
세 번째는 영양염 농도가 급격히 변화는 보이는 유형으로, 구만천의 GM6 정점과 고성천 상류에서 나타났다. 이러한 원인은 지류 및 관개용수에서 높은 영양염을 가진 담수 유입으로 판단된다.
세 하천에서 조사시기별로 추정된 유량과 영양염 농도와의 관계를 살펴보았다. 세 하천의 수층 영양염 농도는 대체로 유량이 약 0.2 m3/s 보다 작을 때 영양염 농도가 높았으며, 농도의 편차가 컸다. 구만천과 고성천의 암모늄과 인산염은 일정 유량 이후, 유량이 증가함에 따라 농도가 감소하고 일정한 농도를 유지하였으나, 마암천의 암모늄과 인산염은 유량에 따른 농도 변화를 보이지 않았다(Fig.
연구지역에서 영양염 농도는 전반적으로 고성천이 마암천, 구만천보다 높았다(Fig. 4). 이것은 고성천이 다른 두 하천에 비해 주변 집수역의 인구밀도가 높고 관개수문에서 농업용수가 직접적으로 유출됨에 따라 상류에서 다량의 영양염이 공급되기도 하지만, 고성천은 하류에 방조제가 존재하는 닫힌 하구이기 때문에 다른 두 하구에 비해 체류시간이 길고 수층이 안정화되어 있기 때문이다(Jickell, 1998; 양 등, 1999).
3). 조사 시기별 질산염 농도 변화를 살펴보면, 세 지역 모두 강우량이 적은 봄철과 겨울철에 농도가 높았으며, 강우량이 많은 여름철에 낮았다. 마암천은 11월 조사에서 상류의 질산염 농도의 변화가 컸으며, 구만천 2011년5월 조사에서 높은 농도를 보였다(Fig.
조사지역의 세 소하천에서 시기에 따른 영양염 농도는 대체로 여름에 낮고 가을과 겨울에 높았으며(Fig. 4), 유량이 약 0.2 m3/s보다적었을 때 농도가 높고, 유량이 증가함에 따라 농도가 감소하고 일정하였다(Fig. 5). 암모늄에 비해 생물 생산에 의한 제거가 다소 약해 보존적 거동을 보이는 질산염은 수층 내에서 질산화과정에 의해 빠르게 형성되어 농도가 높지만, 유량이 많을
, 2009). 질산염과 달리, 암모늄과 인산염의 경우에는 하천에서 유입되는 농도가 높을 경우에만 상류에서 하류로 갈수록 농도가 낮아지는 경향이 뚜렷하였으며, 고성천의 암모늄과 인산염, 구만천의 암모늄에서 이러한 경향을 보였다.
3). 질산염은 세 하천에서 암모늄과 인산염에 비해 수층 내 영양염 농도가 높았으며, 상-하류 간 염분 감소 경향이 가장 뚜렷하였다. 상류의 높은 질산염은 유입되는 공급원의 영향이다.
세 하천의 영양염 농도의 공간분포는 크게 세 가지 경향을 나타냈다. 첫번째 유형은 영양염 농도가 상류에서 높고 하류로 갈수록낮아지는 경향으로 세 하천의 질산염과 고성천의 암모늄, 인산염 그리고 구만천의 암모늄에서 나타났다(Fig. 3). 질산염은 세 하천에서 암모늄과 인산염에 비해 수층 내 영양염 농도가 높았으며, 상-하류 간 염분 감소 경향이 가장 뚜렷하였다.
하천의 규모와 구조물 유무에 따른 질산염 제거율을 비교해 본 결과 소하천에서는 0.0~10.6% d-1, 대형 하구에서는 0.0~1.1% d-1 로 소하천에서 질산염 제거율이 높았다. 또한 방조제가 존재하지 않은 하구에서 질산염 제거율이 높았다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
탈질소화에 의한 질소 영양염 제거는 하구에서 일차생산을 조절할 수 있는 이유는?
, 2004; 허 등, 2011; 이 등, 2012). 탈질소화는 하천 내에서 일차생산에 이용되는 질소 영양염(Reactive nitrogen)을 완전히 제거하기 때문에 탈질소화에 의한 질소 영양염 제거는 하구에서 일차생산을 조절할 수 있다(Groffman and Crawford, 2003; Royer et al., 2004; Mulholland et al.
Nutrient Spiraling Metrics이란?
7). Nutrient Spiraling Metrics란 수층의 영양염이 하류로 이동하면서 영양염 순환(Nutrient cycle)과정을 겪는데, 이러한 과정을 단위면적 또는 부피를 기준으로 정량화한 것이다(Newbold, 1992; Ensign and Doyle, 2006). 본 연구에 사용될 공식은 Newbold (1992)의 계산법을 변형한 것으로 하천에서 무기질소를 제거하는 대표 기작인 탈질소화만을 고려하여 질산염 이용 속도 및 제거율을 사용하였다(Herbert, 1999; Groffman and Crawford, 2003; Royer et al.
이미 많은 하구에서 생지화학적 순환이 바뀌어 하구 생태계에 영향을 주는 중요한 요인인 영양염 농도 및 분포가 조절되고 있으며, 이에 대한 이해는 향후 생태계 변화를 예측하는데 필수적인 이유는?
육지와 해양의 점이지대에 위치한 하구역은 육상으로부터 유입된 담수가 해수와 혼합되면서 물리, 화학, 생물학적으로 다른 환경과 구분되는 고유한 환경 특성을 나타낸다(Fairbridge, 1980; Sharp et al., 1982). 하지만 이러한 하구역은 인접지역의 급격한 도시화 및 공업화에 따라 육상으로부터 물질 유입이 크게 증가했고, 수자원 확보 및 홍수 방지 등의 목적으로 여러 인공구조물이 건설되어 담수와 해수 교환 및 유동이 변하였다(Jickells, 1998; 안 등, 2011; Chang et al., 2012).
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