인공시설물 건설 이후 낙동강 하구 환경인자의 시·공간적분포특성 The Characteristics of Spatio-temporal Distribution on Environmental Factors After Construction of Artificial Structure in the Nakdong River Estuary원문보기
낙동강 하구는 최근 하구둑, 보 등의 인공시설물 건설과 매립 및 준설 등 인위적인 활동에 많은 영향을 받고 있다. 따라서 이러한 인위적 영향에 대한 낙동강 하구의 해양환경 변화를 확인하고자 2013년부터 2015년까지 하구로 유입되는 담수를 비롯하여 해수역을 중심으로 연구하였다. 그 결과 하구로 유입되는 방류량은 보 건설전에 비해 현저히 감소하였고, 평균 염분은 증가하여 기수역이 감소한 것을 확인하였다. 질산염과 규산염의 주요 공급원은 유입되는 담수로 나타났으며 인산염은 저층과 외해에서 공급되었다. 인산염과 용존산소의 농도는 춘계와 하계에 급격히 감소하는 양상을 나타냈다. 담수의 인산염은 하구둑에 의한 영향으로 제거되었고, 해수의 인산염은 식물플랑크톤에 의해 제거 되는 것을 확인하였다. 낮은 용존산소 농도는 식물플랑크톤의 대번성 이후 미생물에 의해 분해되면서 저층에서 소모되어 나타난 결과로 판단된다. 일반적으로 춘계와 추계에 대번성하는 식물플랑크톤의 일반적인 특성에 비해 낙동강 하구에서는 하계에 높은 경향을 보였다. 따라서 낙동강 하구의 생태계 변화는 유입되는 담수의 유량 감소에 의한 것으로 보에 의해 또 다른 환경변화에 직면해 있다.
낙동강 하구는 최근 하구둑, 보 등의 인공시설물 건설과 매립 및 준설 등 인위적인 활동에 많은 영향을 받고 있다. 따라서 이러한 인위적 영향에 대한 낙동강 하구의 해양환경 변화를 확인하고자 2013년부터 2015년까지 하구로 유입되는 담수를 비롯하여 해수역을 중심으로 연구하였다. 그 결과 하구로 유입되는 방류량은 보 건설전에 비해 현저히 감소하였고, 평균 염분은 증가하여 기수역이 감소한 것을 확인하였다. 질산염과 규산염의 주요 공급원은 유입되는 담수로 나타났으며 인산염은 저층과 외해에서 공급되었다. 인산염과 용존산소의 농도는 춘계와 하계에 급격히 감소하는 양상을 나타냈다. 담수의 인산염은 하구둑에 의한 영향으로 제거되었고, 해수의 인산염은 식물플랑크톤에 의해 제거 되는 것을 확인하였다. 낮은 용존산소 농도는 식물플랑크톤의 대번성 이후 미생물에 의해 분해되면서 저층에서 소모되어 나타난 결과로 판단된다. 일반적으로 춘계와 추계에 대번성하는 식물플랑크톤의 일반적인 특성에 비해 낙동강 하구에서는 하계에 높은 경향을 보였다. 따라서 낙동강 하구의 생태계 변화는 유입되는 담수의 유량 감소에 의한 것으로 보에 의해 또 다른 환경변화에 직면해 있다.
Nakdong River Estuary is affected by the dam, barrage construction and dredge and reclaim worked artificially. So, we have studied the area input both freshwater and sea water to understand marine environment of Nakdong River estuary related to the effect of artificial work from 2013 to 2015. As a r...
Nakdong River Estuary is affected by the dam, barrage construction and dredge and reclaim worked artificially. So, we have studied the area input both freshwater and sea water to understand marine environment of Nakdong River estuary related to the effect of artificial work from 2013 to 2015. As a result, The discharge flow to the estuary remarkably decreased before barrage construction and the average of salinity at the estuary increased. So, the brackish water zone reduced under the influence of decreased discharge flow. The major sources of nitrate and silicate were freshwater, phosphate supplied from bottom and the open sea water. The concentration of phosphate and dissolved oxygen (DO) decreased remarkably in spring and summer. we investigated that phosphate in freshwater was removed under the influence of the estuary dam and phosphate in sea water was removed under the influence of phytoplankton. The low concentration of DO was due to decomposition of the organic compound by microorganism after phytoplankton blooms. Generally, the concentrations of chlorophyll-a in summer was higher than spring and fall. Therefore, the change of ecosystem in Nakdong river estuary was due to decrease of freshwater influx, the other change is facing because of the barrage.
Nakdong River Estuary is affected by the dam, barrage construction and dredge and reclaim worked artificially. So, we have studied the area input both freshwater and sea water to understand marine environment of Nakdong River estuary related to the effect of artificial work from 2013 to 2015. As a result, The discharge flow to the estuary remarkably decreased before barrage construction and the average of salinity at the estuary increased. So, the brackish water zone reduced under the influence of decreased discharge flow. The major sources of nitrate and silicate were freshwater, phosphate supplied from bottom and the open sea water. The concentration of phosphate and dissolved oxygen (DO) decreased remarkably in spring and summer. we investigated that phosphate in freshwater was removed under the influence of the estuary dam and phosphate in sea water was removed under the influence of phytoplankton. The low concentration of DO was due to decomposition of the organic compound by microorganism after phytoplankton blooms. Generally, the concentrations of chlorophyll-a in summer was higher than spring and fall. Therefore, the change of ecosystem in Nakdong river estuary was due to decrease of freshwater influx, the other change is facing because of the barrage.
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문제 정의
이처럼 낙동강 하구둑 건설에 대한 하구환경에 미치는 영향에 대한 연구는 수행되었으나, 보(barrage) 건설 이후 하구환경에 대한 영향연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 하구둑 건설과 보 건설에 의한 하구환경에 대한 영향을 구명하고자 하였다.
그러나 낙동강하구는 상류에 보(barrage)가 건설되었고, 하류에는 둑(dam)이 건설되어 육지와 해양이 인공시설물로 단절되었다. 따라서 이러한 인공시설물에 대한 하구의 해양환경 변화를 확인하고자 2013년부터 2015년까지 하구로 유입되는 담수를 비롯하여 해수역을 중심으로 연구하였다. 보 건설 후 하구둑에서의 방류량은 낙동보 건설 전에 비해 약 75%로 급격하게 감소하였다.
제안 방법
또한 서 낙동강에서 하구로 유입되는 담수의 영향을 구명하고자 정점 12, 13 그리고 14를 선정하였다. 다시 이들 정점을 하구로부터 거리와 특성에 따라 6개의 해역으로 구분하였는데, 담수역 정점 1와 2는 site A, 하구둑 하류와 인접한 기수역 정점 3과 4는 site B,사주가 발달해 있으며, 담수와 해수가 완전히 혼합되는 정점 5는 site C, 연안에서 가까운 정점 6, 7 그리고 8은 site D, 하구둑과 가장 멀리 떨어진(약 20 km) 정점 9, 10 그리고 11을 site E, 서 낙동강정점 12, 13 그리고 14를 site F로 구역화 하여 해역간의 변화를 확인하였다(Fig. 1).
[2001]; Jang and Kim[2006]). 담수가 유입되는 해수역을 중심으로 6개의 정점을 선정하여 연안의 환경변화를 조사하였다. 또한 서 낙동강에서 하구로 유입되는 담수의 영향을 구명하고자 정점 12, 13 그리고 14를 선정하였다.
특히, 보 건설에 따라 하구로 유입되는 담수양이 변동되었을 것으로 예측된다. 따라서 낙동강 하구둑에서 방류되는 담수의 월평균 방류량(www.kwater.or.kr)을 이용하여 담수 유입량의 변동을 확인하였다(Fig. 2). 분석기간은 2008년1월부터 2015년 12월까지 8년으로 월평균 방류량은 545 m3·sec-1로 분석되었다.
하구 환경은 조사 시기와 장소에 따라 다른 특성을 나타낸다. 따라서 낙동강 하구의 물리 환경특성을 구명하기 위해 2013년부터 2015년까지 수온, 염분 및 용존산소 농도를 계절과 해역에 따라 분석하였다(Figs. 3~6).
따라서 암모니아 질소, 질산 질소, 인산 인 그리고 규산 규소의 시·공간 분포특성과 식물플랑크톤의 생물량을 대변하는 엽록소-a의 분포특성을 분석하였다(Figs. 3~6).
엽록소-a는 식물플랑크톤의 크기에 따라 0.45 µm 보다 큰 식물 플랑크톤의 생물량을 나타내는 총 엽록소-a와 20 µm보다 작고 0.45 µm보다 큰 식물플랑크톤(nano phytoplankton)의 농도를 함께 분석하였다.
site A와 site F는 2015년 1년간의 조사 자료를 이용하였으며, 그 외의 정점(site B, C, D, E)은 3년간의 현장조사자료를 이용하였다. 영양염과 용존산소, 엽록소-a 시료는 니스킨 채수기를 이용하여 표층과 저층(바닥에서 1m상층)에서 채수하였다. 해수역의 수온과 염분은 CTD(SeaBird 19 plus), 담수역은 YSI professional plus를 이용하여 측정하였다.
영양염과 용존산소, 엽록소-a 시료는 니스킨 채수기를 이용하여 표층과 저층(바닥에서 1m상층)에서 채수하였다. 해수역의 수온과 염분은 CTD(SeaBird 19 plus), 담수역은 YSI professional plus를 이용하여 측정하였다. 용존산소 시료는 윙클러-아지드화나트륨 적정법을 이용하여 분석하였다.
대상 데이터
1). site A와 site F는 2015년 1년간의 조사 자료를 이용하였으며, 그 외의 정점(site B, C, D, E)은 3년간의 현장조사자료를 이용하였다. 영양염과 용존산소, 엽록소-a 시료는 니스킨 채수기를 이용하여 표층과 저층(바닥에서 1m상층)에서 채수하였다.
낙동강 하구를 6개 site의 정점 14개에 대한 현장조사는 2013년 2월부터 2015년 12월까지 격월로 연 6회로 총 18회 현장 조사를 실시하였다(Fig. 1). site A와 site F는 2015년 1년간의 조사 자료를 이용하였으며, 그 외의 정점(site B, C, D, E)은 3년간의 현장조사자료를 이용하였다.
담수가 유입되는 해수역을 중심으로 6개의 정점을 선정하여 연안의 환경변화를 조사하였다. 또한 서 낙동강에서 하구로 유입되는 담수의 영향을 구명하고자 정점 12, 13 그리고 14를 선정하였다. 다시 이들 정점을 하구로부터 거리와 특성에 따라 6개의 해역으로 구분하였는데, 담수역 정점 1와 2는 site A, 하구둑 하류와 인접한 기수역 정점 3과 4는 site B,사주가 발달해 있으며, 담수와 해수가 완전히 혼합되는 정점 5는 site C, 연안에서 가까운 정점 6, 7 그리고 8은 site D, 하구둑과 가장 멀리 떨어진(약 20 km) 정점 9, 10 그리고 11을 site E, 서 낙동강정점 12, 13 그리고 14를 site F로 구역화 하여 해역간의 변화를 확인하였다(Fig.
45 µm membrane 여과지에 여과한 후 90% 아세톤으로 추출하고 Turner 10 Fluorometer를 이용하여 측정하였다. 하구둑을 통해 방류되는 방류량(www.kwater.or.kr)을 이용하여 방류량 변화를 분석하였고,환경요인간의 상관성을 확인하기 위한 통계분석은 SAS Enterprise Guide 4.2를 이용하여 검증하였다.
이론/모형
영양염 분석을 위한 시료는 선상에서 0.45 µm membrane 여과지로 여과한 후 분석 전까지 냉동보관하고, 실온에서 해동 후 암모니아 질소, 아질산 질소, 질산 질소, 인산 인과 규산 규소는 영양염자동분석기(QuAAtro,Germany)를 이용하여 측정하였으며, 부유물질, 투명도와 함께 해양환경공정시험기준(MOF[2013])에 준하여 분석하였다.
해수역의 수온과 염분은 CTD(SeaBird 19 plus), 담수역은 YSI professional plus를 이용하여 측정하였다. 용존산소 시료는 윙클러-아지드화나트륨 적정법을 이용하여 분석하였다. 영양염 분석을 위한 시료는 선상에서 0.
성능/효과
2). 계절에 따라 방류량을 비교하면 보 건설 전에 비해 하계와 추계, 춘계의 순으로 각각 82%, 80%, 62% 감소하였으며, 동계에는 보 건설 후 방류량이 약 13% 증가 하는 양상을 나타냈다. 따라서 낙동보 건설 전·후 변동된 방류량 변화는 하구의 영양염 변동뿐만 아니라 영양염을 이용하는 식물플랑크톤 군집구조 및 종조성과 생산력 등 생태계를 변화시키는 주요 요인으로 작용할 것으로 판단된다(Yang et al.
따라서 하구둑과 보 건설에 의해 감소된 담수 유입량에 의해 염분 변동이 클 것으로 판단된다. 계절에 따른 염분 분포는 일반적인 하구에서처럼 하계에 가장 낮은 염분 분포를 보이나 동계 염분과의 차이는 평균 1이하로 큰 차이를 보이지 않았으며, 춘계에 비해 추계에 연중 가장 높은 염분을 나타냈다. 하계 표층 site C에서의 염분은 상류인 site B에서 보다 낮은 염분을 보여 site C 인근에서 담수가 집중적으로 유입되고 있는 것으로 생각된다.
관측된 용존무기질소 중 암모니아 질소의 함량이 증가하면 질산 질소의 함량은 감소하는 상반된 경향을 보였다(Fig. 8). 담수역인 site A에서 용존무기질소 중 암모니아 질소의 비율은 동계와 추계에 낮은 비율을 보였으나, 하계에는 18% 이상으로 상대적으로 높은 비율을 보였다.
8). 담수역인 site A에서 용존무기질소 중 암모니아 질소의 비율은 동계와 추계에 낮은 비율을 보였으나, 하계에는 18% 이상으로 상대적으로 높은 비율을 보였다. 해수역에서는 모든 계절에서 담수에 비해 상대적으로 낮은 비율을 나타냈다.
보 건설 후 하구둑에서의 방류량은 낙동보 건설 전에 비해 약 75%로 급격하게 감소하였다. 따라서 보가 건설되기 전에 비해 염분이 증가하는 양상을 보여 기수역이 감소한 것을 확인하였다. 하구로 유입되는 방류수는 조류의 영향으로 가덕도 해역으로 편향되어 유입되는 특성을 보여 하구의 동쪽에 비해 서쪽에서 영양염 및 엽록소-a의 농도가 높게 나타났다.
본 연구결과와 조사정점이 유사한 조사결과를 비교하면, 보 건설 전을 기점으로 염분은 증가하는 경향을 보이나 암모니아 질소, 인산 인, 규산 규소 그리고 엽록소-a의 농도는 감소하는 경향을 확인하였다(Table 2). 인산 인과 규산 규소의 감소는 하구둑 및 보의 영향으로 체류시간의 증가와 담수 방류량의 감소로 하구로 공급되어야 할 영양염이 하구둑 상류에서 부유토사에 흡착되어 제거되는 양이 증가하기 때문으로 판단된다(Morris et al.
용존산소의 농도가 2.5 mL·L-1 이하일 때와 5.0 mL·L-1 이상일 때 엽록소-a의 농도는 각각 7.3 µg·L-1, 4.6 µg·L-1으로 용존산소의 농도가 감소했을 때 식물플랑크톤의 생물량은 증가한 것으로 나타났다.
또한 겉보기산소요구량(AOU)과 비교하면 DIP/AOU은 음의 값을 나타내어 주로 산소가 외부로부터 유입되거나, 수계내에서 생산될 때 낮아지는 것으로 보인다. 즉, 식물플랑크톤에 의한 광합성에 의해 인산 인의 농도가 낮아지는 특성을 보였다. 담수역에서 인산 인의 농도가 낮은 원인은 침강되는 부유토사의 표면에 흡착되거나, Fe과 Al과 공침되어 제거되기 때문으로 판단된다(Yang et al.
질산 질소와 규산 규소의 주요 공급원은 유입되는 담수이며, 인산 인은 저층의 퇴적물에 의해 증가하는 것으로 판단된다. 질소계 영양염의 농도는 하구둑 건설 전에 비해 증가하였으나, 인산 인과 규산 규소 및 용존산소의 농도는 춘계와 하계에 급격히 감소하는 양상을 나타냈다. 담수역에서 인산 인은 하구둑에 의한 영향으로 부유물질과 흡착 및 공침되어 제거되었고, 해수의 인산 인은 식물플랑크톤에 의해 제거 되는 것으로 사료된다.
하구둑으로부터 거리에 따른 규산 규소의 분포는 외해로 갈수록 농도가 감소하는 경향으로 특히, 하구둑 상류의 site A에서 높은 농도를 나타냈다. 저층보다는 표층에서 높은 농도를 보여 표층을 통해 유입되는 양상을 보였으며 따라서 연구해역의 규산 규소의 공급은 담수에 의해 조절되는 것으로 판단된다(Moon and Kwon[1994]).
따라서 보가 건설되기 전에 비해 염분이 증가하는 양상을 보여 기수역이 감소한 것을 확인하였다. 하구로 유입되는 방류수는 조류의 영향으로 가덕도 해역으로 편향되어 유입되는 특성을 보여 하구의 동쪽에 비해 서쪽에서 영양염 및 엽록소-a의 농도가 높게 나타났다. 질산 질소와 규산 규소의 주요 공급원은 유입되는 담수이며, 인산 인은 저층의 퇴적물에 의해 증가하는 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
연안을 비롯한 저산소 해역의 확산은 부영양화의 영향인 것으로 알려졌으며, 발생 범위와 빈도는 증가하고 있는 사례는?
[2005]). 실제로 하천에 인공시설물이 설치된 하구는 부유물질 감소에 의한 투명도 증가로 식물플랑크톤증식의 제한인자로 작용했던 빛의 투과량이 증가하면서 하구 인근에 규조류와 와편모조류 등에 의한 적조 발생빈도와 면적이 증가하고 있다(Kim et al.[1998]). 하구 둑 건설 후 담수역에서는 암모니아 질소가 증가하고, 해수역에서는 질산 질소가 증가한 반면에 인산 인의 농도는 감소하는 경향이 확인되었고, 식물플랑크톤 중규조류의 종수는 감소한 반면에 녹조류와 와편모조류의 종수는 증가하는 양상을 보였다(Humborg et al.
하구 생태계가 영향을 받는 요인은?
전형적인 하구는 인위적인 영향 없이 담수의 풍부한 영양염이 하구로 유입되어 조석작용을 통해 생산적인 해양환경을 조성한다. 하구 생태계는 크게 인공구조물, 오염 등과 같은 인간 활동의 결과와 기후변화 같은 요인에 의해 영향을 받는다(Jennerjahn and Mitchell[2013]). 특히, 하구로 유입되는 하천에 설치된 댐, 둑 그리고 보와 같은 인공시설물은 하천수의 유량에 영향을 미친다(Domingues et al.
하구로 유입되는 하천수의 역할은?
하구로 유입되는 하천수는 지형과 기상 등의 영향으로 다양한 환경 특성을 나타내며, 하천의 오염도와 식물플랑크톤의 군집과 성장 그리고 하구환경을 조절하는 역할을 한다. 전형적인 하구는 인위적인 영향 없이 담수의 풍부한 영양염이 하구로 유입되어 조석작용을 통해 생산적인 해양환경을 조성한다.
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