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문제 정의
- Y1지점의 현존량 비율은 규조류가 전체의 52%, 녹조류가 24%, 남조류가 21%였고, Y2지점은 규조류 65%, 녹조류 18%, 남조류 13%로 상류 지점인 Y1지점의 남조류 현존량 비율이 더 높게 나타난 것을 볼 수 있었다. 본 연구는 식물플랑크톤의 천이 현상 및 수질요인들과의 변화에 따른 원인을 파악하고 영산강 죽산보의 특성에 대해 신뢰성 있는 데이터를 제공하기 위해 수행되었으며, 이후 수생태계 변화를 평가하는 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
- 본 연구의 목적은 영산강 수계에 위치한 죽산보 2개 지점 에서 2010년 4월부터 2015년 12월까지 식물플랑크톤의 생물량과 유기물량 및 이화학적 환경요인을 조사하여 식물플랑크톤의 종 조성과 계절에 따른 출현 종수, 개체수의 변화를 파악하고, 이후 수생태계 변화를 평가하는 기초자료를 제공 하는 데 있다.
제안 방법
- T-N, T-P, BOD, COD, SS, NO3-N, NH3-N, PO4-P 및 Chl-a는 수질오염공정시험기준 (ME 2017)에 준하여 분석하였다. 수질자료는 지점별 변이를 파악하기 위하여 두 지점을 각각 분석하였다. 본 연구에서 식물플랑크톤과 수질요인들 간의 상관관계를 알아보는 통계분석은 SPSS ver.
- 식물플랑크톤의 계수 및 동정을 위해 50 mL tube에 담아 Lugol’s solution 2%를 첨가하여 시료를 고정하였다.
- 혼합된 시료 또는 원수를 혈구계수기 또는 Sedgwick-Rafter chamber를 이용하여 광학현미경 (Nikon Eclipse Ni, Japan)으로 관찰하였으며, 식물플랑크톤은 남조류, 녹조류, 규조류, 편모조류의 4개의 그룹으로 구분하였고 (Parmer 1962), 분류군별 세포수 분석 및 분류군 분석을 시행 하였다 (ME 2017). 현장측정 항목인 수온, pH, DO, 전기전도도는 다항목 수질 측정기(YSI 5700, YSI Inc., USA)를 이용하였으며, 현장에서 획득한 시료는 아이스박스에 냉장 보관하여 가능한 한 빨리 실험실로 옮긴 후 수질 분석을 실시하였다. T-N, T-P, BOD, COD, SS, NO3-N, NH3-N, PO4-P 및 Chl-a는 수질오염공정시험기준 (ME 2017)에 준하여 분석하였다.
- 고정된 시료를 24시간 정치한 후, 상등액을 제거하여 농축하거나 원수 그대로 측정하였다. 혼합된 시료 또는 원수를 혈구계수기 또는 Sedgwick-Rafter chamber를 이용하여 광학현미경 (Nikon Eclipse Ni, Japan)으로 관찰하였으며, 식물플랑크톤은 남조류, 녹조류, 규조류, 편모조류의 4개의 그룹으로 구분하였고 (Parmer 1962), 분류군별 세포수 분석 및 분류군 분석을 시행 하였다 (ME 2017). 현장측정 항목인 수온, pH, DO, 전기전도도는 다항목 수질 측정기(YSI 5700, YSI Inc.
대상 데이터
- 2010년 4월부터 2015년 12월까지 영산강 본류에 위치해 있는 죽산보의 상, 하류의 수질 및 식물플랑크톤 변화 양상을 파악하기 위해 연구를 수행하였다. 동일한 기간 동안에 두지점 모두 평균 수온은 17.
- 0 프로그램을 사용하여 Pearson’s correlation 분석을 실시하였다. 기온, 강우량 등은 국가기후데이터센터의 광주 기상청 (www.kma.go.kr) 자료를 이용하였다.
- 본 연구는 영산강 하류에 위치한 죽산보의 상류와 하류 두개의 지점에서 실시하였다 (Fig. 1). 죽산보는 전라남도 나주시 다시면 죽산리에 있는 다기능보로 유역면적 2,359 km3이며, 저수용량은 25,700,000m3이다.
- 4개의 가동보로 구성되어 있으며, 어도는 좌안에 위치한다 (K-water 2012). 조사는 두개의 지점 (Y1: 나주시 왕곡면, Y2: 나주시 다시면)을 대상으로 2010년 4월부터 2015년 12월까지 월 2회 또는 그 이상 실시하였다.
데이터처리
- 본 연구에서 식물플랑크톤과 수질요인들 간의 상관관계를 알아보는 통계분석은 SPSS ver. 12.0 프로그램을 사용하여 Pearson’s correlation 분석을 실시하였다.
이론/모형
- , USA)를 이용하였으며, 현장에서 획득한 시료는 아이스박스에 냉장 보관하여 가능한 한 빨리 실험실로 옮긴 후 수질 분석을 실시하였다. T-N, T-P, BOD, COD, SS, NO3-N, NH3-N, PO4-P 및 Chl-a는 수질오염공정시험기준 (ME 2017)에 준하여 분석하였다. 수질자료는 지점별 변이를 파악하기 위하여 두 지점을 각각 분석하였다.
성능/효과
- 5). 12월부터 4월까지 규조류인 Stephanodiscus 속 또는 Skeletonema속이 높은 현존량을 기록하였으며, 이후 여름에는 녹조류에서 남조류가 늘어나는 것을 확인할 수 있었다. 6년의 조사기간 중 80 mg·m -3 이상의 높은 Chl-a는 Y1 지점에서 22회, Y2지점에서 15회 기록되었으며, 이때 대부분 우점하는 종은 규조류인 Stephanodiscus속과 Cyclotella 속, 남조류인 Anabaena속, Microcystis속, Aphanizomenon속과 Merismopedia속, 은편모조류인 Crytpomonas속이었다.
- 2014년은 총 131 분류군으로 남조류 8 분류군 (6%), 규조류 39 분류군 (30%), 녹조류 65 분류군 (50%) 기타 분류군은 19 분류군 (15%)이 확인되었고, 2015년에는 총 163 분류군으로 남조류 7 분류군 (4%), 규조류 49 분류군 (30%), 녹조류 76 분류군 (47%) 기타 분류군은 31 분류군 (19%)으로 확인되었다. 2010년 이후 2011년 녹조류의 종수가 34종에서 61종으로 약 두배 증가하여 나타났으며, 이후 비슷한 수준을 보이다 2015년에는 2010년에 비해 총 종수가 약 두배 증가하는 등전반적으로 다양한 종 출현양상을 보였으며 이는 조사 횟수 및 계절에 의한 차이로 사료된다.
- SS와 탁도는 2010년과 2011년을 제외하고는 변화가 크게 나타나지 않았다. 2010년과 2011년에는 공사에 의해 평균값이 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었으며, 하류로 갈수록 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었고, 2012년 이후에는 변화가 미미하나 강우에 의해 7, 8월에 증가하는 것을 확인할 수 있었다. NO3-N은 두 지점 평균 2.
- 6년간 우점속은 Cyclotella속, Stephanodiscus속, Aulacoseira속, Skeletonema속, Nitzschia속, Synedra속, Melosira속등의 규조류와 Pandorina속, Micractinium속, Actinastrum속, Pediastrum속, Coelastrum속, Eudorina속, Dityosphaerium 속 등의 녹조류, Aphanizomenon속, Phormidium속, Merismopedia속, Microcystis속 등의 남조류, Cryptomonas속의 은편모조류가 우점하는 것으로 조사되었고 (Table 2), 그 중에 Stephanodiscus속, Aulacoseira속의 우점하는 시기가 가장 많았다. 유해성 남조류의 우점 시기는 해마다 변동되어 나타났으며, 6년간 남조류의 현존량 비율은 13%로 수온이 25°C 이상인 늦여름인 경우에 우점속으로 기록되었고, 현존량 비율은 2015년에 최대 95%로 나타났다.
- 6년간 종수는 겨울과 봄에는 규조류의 우점도의 증가로 종수가 적게 나타나다가 4월 이후 녹조류와 기타조류가 우점 하며 우점도가 낮아지며 종수가 증가하며, 종수의 변화는 우점도에 따라 달리 나타났다. 여름이 되면 남조류의 우점으로 종의 수가 적게 조사되다가 이후 가을 다시 종수가 많아지는 것을 확인할 수 있다.
- 6년의 조사기간 중 80 mg·m -3 이상의 높은 Chl-a는 Y1 지점에서 22회, Y2지점에서 15회 기록되었으며, 이때 대부분 우점하는 종은 규조류인 Stephanodiscus속과 Cyclotella 속, 남조류인 Anabaena속, Microcystis속, Aphanizomenon속과 Merismopedia속, 은편모조류인 Crytpomonas속이었다.
- 수온은 남조류 및 녹조 류와 유의한 양의 상관성을 보였으며, pH는 규조류와 가장큰 유의한 상관성을 보였다. Chl-a와 수온의 상관성 결과로 Y2지점은 규조류가 대부분 우점한다는 것을 추측할 수 있었다. 수온은 두 지점에서 남조류, 녹조류와 유의한 양의 상관 성을 보였으나 규조류와는 음의 상관성을 보였으며, 낙동강의 수온과의 상관성 결과인 남조류는 수온과 양의 상관성을 보이며, 규조류는 음의 상관성을 보이는 결과와 유사하였다 (Yu et al.
- 이는 남조류와 녹조류는 수온이 높아지는 시기에 나타나며, 규조류는 수온이 낮아지는 겨울에 높게 나타나는 것을 추측할 수 있다. SS와 탁도는 두 지점 모두 거의 음의 상관성을 보였으며 규조류는 두 지점 모두 대부분의 수질과 양의 상관성을 보였으며 수온과 SS, 탁도만 음의 상관관계를 보였다. 질산염, 암모늄, 인산염은 규조류와 유의한 양의 상관성을 보였으며, 녹조류와 남조류는 음의 상관성을 보였다.
- 2014). Stephanodiscus 속의 우점시 Chl-a 농도도 높게 증가하였으며, 우점비율은 최저 31%에서 최고 96%까지 크게 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
- pH는 남조류 및 규조류와 양의 상관성을 보였으며, 이는 규조류와 남조류의 대발생이 pH에 영향을 미친다는 것을 알 수 있다. T-N, NO3-N, NH3-N, PO4-P는 남조류, 녹조류와 음의 상관성을 보였으나, 규조류와는 유의한 양의 상관성을 보였다. 일반적으로 NO3-N은 규조류의 세포밀도와 유사한 증감패턴으로 높은 양의 상관성을 보이는 것 (Berg et al.
- 그 중에 Microcystis속의 우점 빈도가 6%였고, Y1지점이 7% 로 하류인 Y2지점보다 2% 높게 나타난 것을 확인할 수 있었다. Y1지점의 현존량 비율은 규조류가 전체의 52%, 녹조류가 24%, 남조류가 21%였고, Y2지점은 규조류 65%, 녹조류 18%, 남조류 13%로 상류 지점인 Y1지점의 남조류 현존량 비율이 더 높게 나타난 것을 볼 수 있었다. 본 연구는 식물플랑크톤의 천이 현상 및 수질요인들과의 변화에 따른 원인을 파악하고 영산강 죽산보의 특성에 대해 신뢰성 있는 데이터를 제공하기 위해 수행되었으며, 이후 수생태계 변화를 평가하는 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
- 5월에는 녹조류가 우점하였고, 7월과 8월에는 녹조류와 남조류가 우점하였으며, 9월에는 남조류인 Anabaena속, Microcystis속과 Aphanizomenon속 등의 남조류가 우점하였다. Y2지점에서는 총 조사기간 중 43개월 (63%)이 규조류가 우점하나 대부분 Stephanodiscus속과 Aulacoseira속으로 기록되었다. 2010년은 남조류의 우점기간이 다른 해에 비해 길게 나타났지만, 2015년은 은편모조류인 Cryptomonas 속이 우점하는 4월을 제외하고 모두 규조류가 우점하였다.
- 상류인 Y1지점의각 식물문은 Chl-a와 유의한 양의 상관성을 보였다. pH는 남조류 및 규조류와 양의 상관성을 보였으며, 이는 규조류와 남조류의 대발생이 pH에 영향을 미친다는 것을 알 수 있다. T-N, NO3-N, NH3-N, PO4-P는 남조류, 녹조류와 음의 상관성을 보였으나, 규조류와는 유의한 양의 상관성을 보였다.
- 남조류의 전체속의 우점빈도는 17%였고, Y1지점이 19%로 Y2지점보다 2% 높게 나타났다. 그 중에 Microcystis속의 우점 빈도가 6%였고, Y1지점이 7% 로 하류인 Y2지점보다 2% 높게 나타난 것을 확인할 수 있었다. Y1지점의 현존량 비율은 규조류가 전체의 52%, 녹조류가 24%, 남조류가 21%였고, Y2지점은 규조류 65%, 녹조류 18%, 남조류 13%로 상류 지점인 Y1지점의 남조류 현존량 비율이 더 높게 나타난 것을 볼 수 있었다.
- 우점 종은 규조류인 Stephanodiscus속, Aulacoseira속이 높게 나타 났으며, Stephanodiscus의 우점 빈도는 59%였고, Aulaocseira 속의 우점빈도는 22%였다. 남조류의 전체속의 우점빈도는 17%였고, Y1지점이 19%로 Y2지점보다 2% 높게 나타났다. 그 중에 Microcystis속의 우점 빈도가 6%였고, Y1지점이 7% 로 하류인 Y2지점보다 2% 높게 나타난 것을 확인할 수 있었다.
- 두 지점의 평균 개체군 밀도는 Y1지점이 8,180 cells·mL-1 , Y2지점이 7,530 cells· mL-1 으로 상류지점의 평균 밀도가 더 높게 조사되었다.
- Y2 지점의 각 식물문은 Chl-a와 거의 상관성이 없이 나왔으며, 규조 류만이 유의한 양의 상관성을 보였다. 수온은 남조류 및 녹조 류와 유의한 양의 상관성을 보였으며, pH는 규조류와 가장큰 유의한 상관성을 보였다. Chl-a와 수온의 상관성 결과로 Y2지점은 규조류가 대부분 우점한다는 것을 추측할 수 있었다.
- Chl-a와 수온의 상관성 결과로 Y2지점은 규조류가 대부분 우점한다는 것을 추측할 수 있었다. 수온은 두 지점에서 남조류, 녹조류와 유의한 양의 상관 성을 보였으나 규조류와는 음의 상관성을 보였으며, 낙동강의 수온과의 상관성 결과인 남조류는 수온과 양의 상관성을 보이며, 규조류는 음의 상관성을 보이는 결과와 유사하였다 (Yu et al. 2014). 이는 남조류와 녹조류는 수온이 높아지는 시기에 나타나며, 규조류는 수온이 낮아지는 겨울에 높게 나타나는 것을 추측할 수 있다.
- 2015). 영산강은 유역면적이 다른 수계에 비해 비교적 작아, 강우의 영향을 크게 받는 것을 확인할 수 있었으며, 점 오염원이 본류 인근에 위치하여, 이화학적 변화가 빠르게 일어나는 것을 알 수 있다. 이와 같은 결과로 유추해 볼 때 영산강 수계의 조류는 물리적인 요인보다 이화학적인 수질환경요인 변화에 의해 조류의 군집 구조와 현존량이 변하는 것을 추측할 수 있다.
- 두 지점의 평균 개체군 밀도는 Y1지점이 8,180 cells·mL-1 , Y2지점이 7,530 cells· mL-1 으로 상류지점의 평균 밀도가 더 높게 조사되었다. 우점 종은 규조류인 Stephanodiscus속, Aulacoseira속이 높게 나타 났으며, Stephanodiscus의 우점 빈도는 59%였고, Aulaocseira 속의 우점빈도는 22%였다. 남조류의 전체속의 우점빈도는 17%였고, Y1지점이 19%로 Y2지점보다 2% 높게 나타났다.
- 유해성 남조류의 우점 시기는 해마다 변동되어 나타났으며, 6년간 남조류의 현존량 비율은 13%로 수온이 25°C 이상인 늦여름인 경우에 우점속으로 기록되었고, 현존량 비율은 2015년에 최대 95%로 나타났다.
- 7°C 상승되었다. 조사기간 동안 식물플랑크톤의 종 조성은총 288 분류군으로 남조류 17 분류군, 규조류 74 분류군, 녹조류 154 분류군 및 기타조류 15 분류군으로 조사되었다. 두지점의 개체군 밀도는 500~29,950 cells·mL-1 으로 조사되었으며, Y1지점은 850~29,725 cells·mL-1 , Y2지점은 500~ 29,950 cells·mL-1 으로 조사되었다.
- 두 개의 지점에서는 여름을 제외하고 대부분 규조류가 우점하였고, 6~8월 사이에 규조류, 녹조류, 남조류가 혼재하여 우점하였다. 주요 우점종을 보면 1월과 2월에는 주로 Stephanodiscus속 이었으며, 1월에는 최저 52%, 최고 96%의 비율로 우점하였다. 겨울과 봄에는 규조류인 Stephanodiscus속과 Cyclotella속, Skeletonema속이 우점하였으며 그 이후에는 은편모조류인 Cryptomonas속이 우점하였다.
- 죽산보의 두 개의 지점 자료에 대한 상관분석 결과 두 지점의 식물플랑크톤 현존량은 Chl-a, pH, DO, 전기전도도, BOD, COD, T-N, T-P와 유의한 양의 상관성을 보였으며, 수온과 탁도는 음의 상관관계를 나타냈다 (Table 3). 상류인 Y1지점의각 식물문은 Chl-a와 유의한 양의 상관성을 보였다.
- SS와 탁도는 두 지점 모두 거의 음의 상관성을 보였으며 규조류는 두 지점 모두 대부분의 수질과 양의 상관성을 보였으며 수온과 SS, 탁도만 음의 상관관계를 보였다. 질산염, 암모늄, 인산염은 규조류와 유의한 양의 상관성을 보였으며, 녹조류와 남조류는 음의 상관성을 보였다.
- 평균 용존산소는 10.0 mg · L-1로 기록되었으며, 6년간의 연평균은 환경부 수질환경기준 Ia 등급을 유지하였다.
- 현존량의 비율을 보면 Y1지점은 6년간 164회 조사 중에 규조류 97회 (59%), 녹조류 41회 (25%), 남조류 17회 (10%), 기타 9회 (6%)로 비율로 높았으며, Y2지점은 총 137회 조사중 규조류 86회 (63%), 녹조류 28회 (20%), 남조류 19회 (14%), 기타 4회 (3%)의 비율로 기록되었고, 두 지점이 규조류와 남조류의 현존량이 높게 나타나는 시기는 전체 기간 중 80% 이상을 차지하는 것으로 나타났다.
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