[논문]우리나라 호소의 영양상태 분류에 관한 제언

공동수; 김범철

doi:10.15681/kswe.2019.35.3.248

우리나라 호소의 영양상태 분류에 관한 제언
Suggestion for Trophic State Classification of Korean Lakes 원문보기

한국물환경학회지 = Journal of Korean Society on Water Environment, v.35 no.3, 2019년, pp.248 - 256

공동수 (경기대학교 바이오융합학부) , 김범철 (강원대학교 환경융합학부)

Abstract ▼ AI-Helper

Most of the lakes in Korea are artificial, and their limnological characteristics are significantly different from those of natural lakes in other countries. In this study, the relationship between trophic state parameters was investigated, based on summer average data of the upper layer, in 81 lakes in Korea, 2013-2017. Compared with trends of foreign natural lakes, chlorophyll a (Chl.a) concentration was slightly lower at the same total phosphorus (TP) concentration, and transparency (Secchi depth, SD) was noticeably lower at the same Chl.a concentration. This is because of excessive allochthonous loading of non-algal material during the monsoon period, and the reduction in phosphorus availability to algal growth, by light limitation and short hydraulic residence time. Considering these characteristics, we suggested site-specific thresholds of trophic state classification for Chl.a, TP and SD, based on annual average data at the upper layer of lakes ($3-10{\mu}g\;L^{-1}$ of Chl.a measured by UNESCO method; $13-33{\mu}g\;L^{-1}$ of TP; 1.6-3.2 m of SD for mesotrophic state class, respectively). The threshold value of TP for each trophic state class, corresponded to the upper value of previously reported range, and that of SD was out of the range. We suggested applying only TP and Chl.a in assessment of trophic state of lakes in Korea, excluding SD.

주제어

표/그림 (8)

그림 Fig. 1. Relationship between total phosphorus, Secchi depth, and Chlorophyll α based on average values during summer, 2013-2017 in 81 Korean lakes. (Solid lines, dotted lines, and thick dotted lines indicate regression, according to this study, Carlson (1977), and Aizaki et al. (1980), respectively; Chl_L means Chl. α transformed from value, by the UNESCO method of this study, to equivalent value by the Lorenzen method).
표 Table 1. Comparison of regression equations between parameters related on trophic state
표 Table 2. Conventional trophic classification systems for lakes
그림 Fig. 2. Regressed power equation line according to data types (original or log-transformed) between (a) total phosphorus and chlorophyll α, (b) chlorophyll α and Secchi-disc depth, based on annual average values at the upper layer, of 81 lakes in Koera ( r indicates correlation coefficient, between observed value and calculated value).
그림 Fig. 3. Regressed power equation line according to ordinary classification, between (a) total phosphorus and chlorophyll α, (b) chlorophyll αand Secchi-disc depth, based on annual average values at the upper layer, of 81 lakes in Koera ( r indicates correlation coefficient between observed value and calculated value).
그림 Fig. 4. Suggestion of classification scheme, for trophic state of Korean lakes.
표 Table 3. Trophic state classification of Korean lakes suggested in this study
표 Table 4. Lake types and water quality of oligotrophic and hypertrophic lakes in Korea

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서 제안된 영양상태 분류기준치에서 총인의 기준치는 기존에 제안된 범위의 상위 값에 해당하고 투명도의 기준치는 범위 밖의 값을 보이는데 이는 비조류성 물질에 의한 탁수 영향이 큰 우리나라의 지역특이성이 반영된 결과이다. 따라서 본고에서는 국내 호소의 영양상태 판정에서 투명도를 제외하고 총인과 Chl.a의 기준만을 적용할 것을 권고한다.
본 연구는 환경부의 물환경측정망 대상의 81개 호소의 2013 ~ 2017년 월간 및 주간의 수층별 수질 자료를 기반으로 영양상태의 지표항목 간 관계를 외국 호소의 경향과 비교 분석하고 영양상태에 대한 우리나라의 분류기준치를 새로이 설정하여 제시한 것이다.

제안 방법

76 배 수준으로 낮다(NIER, 2006). 따라서 기존에 UNESCO법으로 측정된 원 자료를 통해 도출된 회귀식과 아울러 UNESCO-Chl.a (C) 값에 0.76을 곱하여 환산한 Lorenzen-Chl.a (C_L)에 해당하는 회귀식을 함께 제시하였다.
따라서 본 연구에서는 질소를 뺀 총인(total phosphorus, TP), 엽록소a(chlorophyll a, Chl.a), 투명도(Secchi depth, SD)만을 대상으로 항목 간 관계를 분석하였다. Carlson (1977)은 기존에 발표된 북미의 여러 호수(기 발표는 물론 미발표 자료를 포함하여 분석한 것으로 기술하고 있으나 대상 호수의 목록은 제시되지 않음)의 표층수의 여름철 자료로부터 이들 항목 간의 관계를 도출하였고, Aizaki et al.
a에 대한 측정 방법, 비조류성 물질의 영향, 체류시간의 차이로 인해 국내 호소에 그대로 적용할 경우 영양상태를 왜곡하여 진단하게 될 가능성이 크다. 본 연구에서는 조류 현존량의 지표인 Chl.a를 준거로 영양상태의 분류기준치를 정하고, 국내 호소에서 나타나는 항목 간 관계를 통하여 각각 TP와 SD의 기준치를 설정하였다. 분석에 적용된 자료는 호소 상층부의 연평균치 였다.
이러한 모호성에 따라서 TP와 SD의 영양상태 분류기준치를 설정하기 위해 회귀방법을 사용하지 않는 대신, 81개 호소의 평균치에서 Chl.a의 영양상태 분류기준치(빈/중영양의 기준치를 3 μg L-1, 중/부영양의 기준치는 10 μg L-1, 부/과영양의 기준치는 30 μg L-1)의 순위와 등위인 TP 값과 역순으로 등위인 SD 값을 각각의 잠정 기준치로 정하였다.
이러한 배경에서 본 연구는 환경부 물환경측정망의 81개 호소의 상층부의 2013 ~ 2017년 여름철(6 ~ 9월)의 수질자료를 바탕으로 영양상태 지표항목들의 관계를 분석하고 이를 국외의 결과와 비교하였고, 영양상태에 대한 국외의 분류기준치, Chl.a 시험방법의 차이, 항목 간 관계를 반영하여 단위기반(unit-based)의 항목별 영양상태 분류기준치를 제안하였다.
)의 설정 시 채택한 방법이기도 하다. 항목 간 관계식은 빈/중영양, 중/부영양, 부/과영양에 대한 Chl.a의 기준치와 순위로 정한 TP 및 SD의 잠정 기준치에 각각 대수를 취하여 선형의 회귀식(각 영양상태의 경계에 대한 기준치이므로 n = 3)을 구한 후 멱함수로 변환하는 과정을 거쳐 도출하였다. Fig.

대상 데이터

본 연구의 분석대상 호소는 환경부 물환경측정망의 81개 호소였으며, 분석에 사용된 자료는 국립환경과학원의 물환경 정보시스템에서 추출한 2013 ~ 2017년(5개년)의 자료였다(NIER, 2018). 81개 호소 중 조사지점은 191개였다.
본 연구의 분석대상 호소는 환경부 물환경측정망의 81개 호소였으며, 분석에 사용된 자료는 국립환경과학원의 물환경 정보시스템에서 추출한 2013 ~ 2017년(5개년)의 자료였다(NIER, 2018). 81개 호소 중 조사지점은 191개였다.
a를 준거로 영양상태의 분류기준치를 정하고, 국내 호소에서 나타나는 항목 간 관계를 통하여 각각 TP와 SD의 기준치를 설정하였다. 분석에 적용된 자료는 호소 상층부의 연평균치 였다. 국외의 경우 대체로 여름철 자료로 영양상태를 평가하는 경우가 많으나(Aizaki et al.
영양상태 분류기준을 설정하기 위해 분석된 수질자료는 상층부의 연평균치 였다.

이론/모형

Relationship between total phosphorus, Secchi depth, and Chlorophyll a based on average values during summer, 2013-2017 in 81 Korean lakes. (Solid lines, dotted lines, and thick dotted lines indicate regression, according to this study, Carlson (1977), and Aizaki et al. (1980), respectively; ChlL means Chl.a transformed from value, by the UNESCO method of this study, to equivalent value by the Lorenzen method).
Chl.a의 기준치는 Vollenweider and Kerekes (1982)의 값을 따랐다. Vollenweider and Kerekes (1982)의 기준치는 호소 전층의 연평균 값으로 제시된 것이긴 하지만 Table 2에서 볼 수 있듯이 대략적으로 여러 기준치의 중앙값에 가깝다.
a의 관계 등을 자세히 기술하였고 기존의 여러 문헌(Forsberg and Ryding, 1980; JMOE, 1971; Sakamoto, 1966)을 참고하여 총질소/총인의 농도비가 10보다 작으면 질소 제한(0개), 20보다 크면 인 제한(74개), 그 사이면 인·질소 동시 제한(7개)으로 구분하였다. 본 연구에서는 Kong (2019)의 유형화 결과를 그대로 인용하였다.
여기서 Vollenweider and Kerekes(1982)의 Chl.a의 기준치는 Lorenzen 법에 의한 것이므로 그 값을 우리나라 공정시험기준인 UNESCO법의 값으로 환산하고(UNESCO-Chl.a = Lorenzen-Chl.a/0.76) (NIER, 2006) 가독성을 위해 빈/중영양의 기준치를 3 μg L-1, 중/부영양의 기준치는 10 μg L-1, 부/과영양의 기준치는 30 μg L-1로 설정하였다.

성능/효과

a에 의한 영양상태에 대한 평가결과는 Appendix 1과 같다. 두 항목 모두 빈영양으로 분류된 4개 호소는 호수형 담수호로서 인 제한으로 분류된 호소였고, 과영양으로 분류된 9개 호소는 하천형이었으며 서호와 신갈호를 제외하곤 석호, 하구호 및 간척지 호수였다(Table 4).
이에 따라 항목 간 원 자료의 비선형 회귀를 통하여 도출된 관계식과 대수변환치의 선형 회귀를 통해 도출된 관계식이 차이를 보였는데 두 식 중 어떤 식이 보다 적합한지를 판단할 수 없었다. 또한 Chl.a의 영양상태 분류기준치를 각각의 관계식에 적용하여 TP 또는 SD의 영양 상태 분류기준치를 도출하고 이를 기준으로 영양상태를 판정한 결과, 이들 항목에 의한 영양상태 유형별 호소 개수는 Chl.a를 기준으로 분류된 유형별 개수와 다소 간의 차이를 보였다.
본 연구에서 제안된 영양상태 분류기준치에서 총인의 기준치는 기존에 제안된 범위의 상위 값에 해당하고 투명도의 기준치는 범위 밖의 값을 보이는데 이는 비조류성 물질에 의한 탁수 영향이 큰 우리나라의 지역특이성이 반영된 결과이다. 따라서 본고에서는 국내 호소의 영양상태 판정에서 투명도를 제외하고 총인과 Chl.

후속연구

현재까지 국내 호소의 상층부 즉 주로 플랑크톤성 조류의 증식이 일어나는 구역에 대한 영양상태 분류기준이 제시된바 없으므로 본 연구에서 제안된 기준은 학술적인 검토의 시작이 될 수 있으며 관련 정책의 수립 또는 평가를 위해 활용될 수 있을 것으로 보인다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	호수의 영양상태를 평가하는데 주로 적용되는 항목은 무엇인가?	호수의 영양상태를 평가하는데 주로 적용되고 있는 항목은 조류증식의 잠재적 요인인 영양물질(인, 질소)과 조류 현존량(Chl.a) 및 그 결과와 관련된 것(투명도)으로 구분된다.
	환경부는 물환경측정망을 통해 무엇을 주관하고 있는가?	환경부는 물환경측정망을 통해 우리나라의 호소 중 규모가 크거나 이수 또는 환경적으로 중요한 81개 호소의 수질에 대한 모니터링을 주관하고 있다. 수질 측정결과는 국립환경과학원의 물환경정보시스템(http://www.
	우리나라의 호소가 외국의 자연호에 비해 같은 인 농도에서 Chl.a 농도가 상대적으로 낮고, 같은 Chl.a농도에서 투명도가 상대적으로 낮게 나타난 이유는?	a 농도에서 투명도가 상대적으로 낮다. 이는 국내 호소의 대부분은 인공호로서 강우 시 비조류성 물질의 유입으로 투명도가 낮고, 현탁물과 함께 인의 농도가 증가하는 반면 짧은 체류시간과 빛 제한으로 조류성장에 대한 인의 이용성이 낮기 때문이다.

참고문헌 (25)

Aizaki, M., Otsuki, A., Fukushima, T., Kawai, T., Hosomi, M., and Muraoka, K. (1981). Application of modified Carlson's trophic state index to Japanese lakes and its relationships to other parameters related to trophic state, Research Report from the National Institute for Environmental Studies, 23, 13-31. [in Japanese].
An, K. G. (2000). Monsoon inflow as a major source of in-lake phosphorus, Korean Journal of Limnology, 33(3), 222-229.
Carlson, R. E. (1977). A trophic state index for lakes, Limnology and Oceanography, 22(2), 361-369.
Carlson, R. E. (1991). Expanding the trophic state concept to identify non-nutrient limited lakes and reservoirs, Enhancing the States' Lake Management Programs, 59-71.
Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO). (1992). The use of saline waters for crop production, FAO Irrigation and Drainage Parer 48, 1-133.
Forsberg, C. and Ryding, S. O. (1980). Eutrophication parameters and trophic state indices in 30 Swedish waste-receiving lakes, Archiv fur Hydrobiologie, 89(1/2), 189-207.
Japanese Ministry of the Environment (JMOE). (1971). Enforcement regulations, water pollution control law, http://elaws.e-gov.go.jp/search/elawsSearch/elaws_search/lsg0500/detail?lawId346M50000402002 (accessed on Feb. 2019). [Japanese Literature]
Kim, B. and Jung, S. (2007). Turbid storm runoffs in lake Soyang and their environmental effect, Journal of Korean Society Environmental Engineers, 29(11), 1185-1190. [Korean Literature]
Kim, B. and Kim, Y. (2004). Phosphorus cycle in a deep reservoir in Asian monsoon area (lake Soyang, Korea) and the modeling with a 2-D hydrodynamic water quality model [CE-QUAL-W2], Korean Journal of Limnology, 37(2), 205-212. [Korean Literature]
Kim, B., Ahn, T. S., and Cho, K. S. (1988). A comparative study of the eutrophication in reservoirs of the Han river, Korean Journal of Limnology, 21(3), 151-163. [Korean Literature]
Kim, B., Park, J. H., Choe, K., and Hwang, G. (2001). Eutrophication of reservoirs in South Korea, Limnology, 2(3), 223-229.

상세보기
Kim, H. S. and Hwang, S. J. (2004). Seasonal variation of water quality in a shallow eutrophic reservoir, Korean Journal of Limnology, 37(2), 180-192. [Korean Literature]
Kong, D. (1997a). Limnological and ecological characteristics of a river-reservoir (Paldang), Korea, Korean Journal of Limnology, 30(Supplement), 524-535.
Kong, D. (1997b). Review on trophic state standards of Korean lakes, Joint Seminar of Korea and Japan on Water Quality Preservation and Watershed Management of Streams and Lakes, 251-266. [Korean Literature]
Kong, D. (2019). Statistical analysis on water quality characteristics of large lakes in Korea, Journal of Korean Society on Water Environment, 35(2), 165-180. [Korean Literature]
Kwon, Y. H., Seo, J. K., Park, S. W., and Yang, S. Y. (2006). Evaluation of diatom growth potential in midstream and downstream Nakdong river, Algae, 21(2), 229-234. [Korean Literature]
Lorenzen, C. J. (1967). Determination of chlorophyll and phaeophytin; spectrophotometric equations, Limnology and Oceanography, 12(2), 343-346.
National Institute of Environmental Research (NIER). (2006). A study on the comprehensive assessment methods of water environment - Eutrophication -, NIER, 1-282. [Korean Literature]
National Institute of Environmental Research (NIER). (2018). Water environment information system, http://water.nier.go.kr (accessed May. 2018). [Korean Literature]
Park, H. K., Lee, M. H., and Ryu, J. K. (1992). Identification of algal growth limiting nutrient in some artificial lakes of Korea by algal growth potential spike test, Journal of Korean Society on Water Environment, 8(3), 159-166. [Korean Literature]
Rast, W. and Lee, G. F. (1978). Summary analysis of the North American (US Portion) OECD eutrophication project: Nutrient loading - lake response relationship and trophic state indices, EPA-600/3-78-008, US EPA, Corvallis Environmental Research Laboratory, Corvallis, OR. 1-455.
Sakamoto, M. (1966). Primary production by phytoplankton community in some Japanese lakes and its dependence on lake depth, Archiv fur Hydrobiologie, 62, 1-28.
United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization (UNESCO). (1966). Determination of photosynthetic pigments in sea-water, UNESCO, Paris, 1-69.
US EPA. (1974). The relationships of phosphorus and nitrogen to the trophic state of Northeast and North-Central lakes and reservoirs, National Eutrophication Survey Working Paper no 23, US EPA, 1-28, Appendix A and B.
Vollenweider, R. A. and Kerekes, J. (1982). Eutrophication of waters. monitoring, assessment and control, OECD Cooperative Programme on Monitoring of Inland Waters, OECD, 1-154.

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