[논문]합천호의 장기간 (2002~2017) 부영양화 특성, 경험적 모델 분석 및 몬순강도에 따른 시공간적 이화학적 수질 변이

강유진; 이상재; 안광국

doi:10.13047/kjee.2019.33.5.605

합천호의 장기간 (2002~2017) 부영양화 특성, 경험적 모델 분석 및 몬순강도에 따른 시공간적 이화학적 수질 변이
Long-term (2002~2017) Eutropication Characteristics, Empirical Model Analysis in Hapcheon Reservoir, and the Spatio-temporal Variabilities Depending on the Intensity of the Monsoon 원문보기

한국환경생태학회지 = Korean journal of environment and ecology, v.33 no.5, 2019년, pp.605 - 619

강유진 (충남대학교 생명시스템과학대학 생물과학과) , 이상재 (전북지방환경청 화학안전관리단) , 안광국 (충남대학교 생명시스템과학대학 생물과학과)

초록
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본 연구는 합천호에서 2002~2017년까지 16년간의 장기간 동안 수질변수를 이용하여 부영양화 특성, 경험적 모델분석 및 몬순강도에 따른 수질변이 특성을 분석하였다. 장기간의 연별 수질 분석에서 합천호는 중영양~부영양 상태로 분석되었고, 계절별 수질분석에서 부영양화 현상은 하절기 이후 심화되는 것으로 나타났다. 장기간의 수질변이 특성은 유역의 점오염원 및 비점 오염원이 크게 변하지 않는 상황 하에서 매년 강우 사상 (집중 강우 vs. 약한 강우) 및 계절적인 강우강도에 의해 조절되는 것으로 분석되었다. 총인(TP), 총질소(TN), 생물학적 산소요구량(BOD) 및 이온 농도변화는 건기해(Dry year)와 홍수해 (Wet year)의 비교분석에서 뚜렷한 차이를 보여 영양염류, 유기물 농도 및 이온농도 변동에 가장 중요한 역할을 하는 것으로 분석되었다. 특히, 수질 변수 중 매년 영양염 지표(TP, TN), 유기물 지표(BOD, COD), 총 부유물질 농도 및 1차생산력의 지표 (Chl-a)는 강수량과 정 상관관계를 보였다. 녹조의 지표인 Chl-a 농도는 총인, 총질소, 및 BOD와 높은 상관관계를 보여, 타 호수처럼 영양염의 과도한 증가시기에 Chl-a농도가 낮아지는 특성과는 차이를 보였다. Log-전환된 총질소, 총인 및 Chl-a에 대한 경험적 모델(Empirical model) 분석에 따르면, Chl-a 농도는 인(phosphorus) 농도에 의해 1차적으로 조절되며, 질소(N)농도는 유의한 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 이는 $Log_{10}TN$, $Log_{10}TP$, $Log_{10}CHL$의 상류, 중류, 하류구간에 대한 공간적 회귀분석에서 총인과 Chl-a는 p <0.005의 유의적인 상관관계를 나타내었으나 총질소와 Chl-a는 p > 0.005의 결과를 보여, 녹조번성에 대해 인(P)이 핵심역할을 하는 것으로 분석 되었다. 또한, 총질소와 총인 모두 Chl-a와 댐에 가까운 하류구간(Lacustrine zone)에 비해 상류구간(Riverine zone)에서 더 유의적인 결과를 보여, 상류역에서 무기성 부유물의 농도의 영향에 의한 광제한 효과(Light limitation)가 거의 나타나지 않는 것으로 분석되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The objective of this study was to analyze eutrophication characteristics, empirical model analysis, and variation of water quality according to monsoon intensity in Hapcheon Reservoir for 16 years from 2002 to 2017. Long-term annual water quality analysis showed that Hapcheon Reservoir was in a meso-nutrition to eutrophic condition, and the eutrophic state intensified after the summer monsoon. Annual rainfall volume (high vs. low rainfall) and the seasonal intensity in each year were the key factors that regulate the long-term water quality variation provided that there is no significant change of the point- and non-point source in the watershed. Dry years and wet years showed significant differences in the concentrations of TP, TN, BOD, and conductivity, indicating that precipitation had the most direct influence on nutrients and organic matter dynamics. Nutrient indicators (TP, TN), organic pollution indicators (BOD, COD), total suspended solids, and chlorophyll-a (Chl-a), which was an estimator of primary productivity, had significant positive relations (p<0.05) with precipitation. The Chl-a concentration, which is an indicator of green algae, was highly correlated with TP, TN, and BOD, which differed from other lakes that showed the lower Chl-a concentration when nutrients increased excessively. Empirical model analysis of log-transformed TN, TP, and Chl-a indicated that the Chl-a concentration was linearly regulated by phosphorus concentration, but not by nitrogen concentration. Spatial regression analysis of the riverine, transition, and lacustrine zones of $log_{10}TN$, $log_{10}TP$, and $log_{10}CHL$ showed that TN and Chl-a had significant relations (p 0.05, indicating that phosphorus had a key role in the algal growth. Moreover, the higher correlation of both $log_{10}TP$ and $log_{10}TN$ to $log_{10}CHL$ in the riverine zone than the lacustrine zone indicated that there was little impact of inorganic suspended solids on the light limitation in the riverine zone.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 합천호에서 장기간의 수질자료를 이용하여 연별･계절별 수질변동 및 부영양화도 변이 특성을 평가하였고, 수질에 영향을 미치는 계절 강우의 영향을 분석하였다. 또한, 부영양화 지수(Trophic State Index, TSI)와 질소, 인, 엽록소의 부영양화 핵심변수를 이용하여 경험적 모델(Empirical model)을 분석하였고, 합천호의 종합적인 영양상태를 진단하고 예측하여 효과적인 수질관리에 기초자료로 활용하고자 하였다.
본 연구에서는 합천호에서 장기간의 수질자료를 이용하여 연별･계절별 수질변동 및 부영양화도 변이 특성을 평가하였고, 수질에 영향을 미치는 계절 강우의 영향을 분석하였다. 또한, 부영양화 지수(Trophic State Index, TSI)와 질소, 인, 엽록소의 부영양화 핵심변수를 이용하여 경험적 모델(Empirical model)을 분석하였고, 합천호의 종합적인 영양상태를 진단하고 예측하여 효과적인 수질관리에 기초자료로 활용하고자 하였다.

제안 방법

특히, 2008년과 2017년은 각각 767mm와 780mm로 조사기간 중 가장 적은 강우량을 보였다. 강우강도에 의한 영향을 비교하기 위하여 1,600mm 이상의 강우량을 보인 해를 집중강우의 해(Wet year), 1,000mm 이하의 강우량을 보인 해를 가뭄의 해(Dry year)로 대별하여 년별 평균값을 나타냈다 (Figure 4,5). 강우가 집중된 7 – 9월까지의 강우량은 확연한 차이를 보이지만 장마철을 제외한 다른 달은 크게 차이가 나지 않는다.
수질 변수는 총인(Total phosphorus, TP), 총질소(Total nitrogen, TN), 생물학적 산소 요구량(Biological oxygen demand, BOD), 화학적 산소 요구량(Chemical oxygen demand, COD), 전기전도도(Conductivity), 용존 산소량(Dissolved oxygen, DO), 총 부유물질(Total suspended solids, TSS), 엽록소-a(Chlorophyll-a, Chl-a)의 8개 항목의 상･하류간의 공간 이질성, 장기간의 연간변이 및 계절적 변이 특성을 분석하였다. 또한, 장마철(Monsoon)과 장마철의 전(Premonsoon)과 후(Postmonsoon)의 특성과 함께, 본 조사기간 동안 강수량이 가장 적었던 갈수기 3개해와 강우량이 가장 많았던 풍수기 3개해를 각각 강우집중 해(Wet year), 가뭄의 해(Dry year)로 정하고 비교･분석했다.
본 연구는 합천호에서 2002 ~ 2017년까지 16년간 8개의 수질변수를 이용하여 부영양화 특성, 경험적 모델분석 및 몬순 강도에 따른 수질변이 특성을 분석하였다. TSI를 통한 영양상태 분석에서 합천호는 중영양 ~ 부영양 상태로 나타났으며 하절기에 주로 부영양 상태를 나타냈다.
kr/)의 강수량 데이터를 이용하여 연별, 월별 특성을 분석하였다. 수질 변수는 총인(Total phosphorus, TP), 총질소(Total nitrogen, TN), 생물학적 산소 요구량(Biological oxygen demand, BOD), 화학적 산소 요구량(Chemical oxygen demand, COD), 전기전도도(Conductivity), 용존 산소량(Dissolved oxygen, DO), 총 부유물질(Total suspended solids, TSS), 엽록소-a(Chlorophyll-a, Chl-a)의 8개 항목의 상･하류간의 공간 이질성, 장기간의 연간변이 및 계절적 변이 특성을 분석하였다. 또한, 장마철(Monsoon)과 장마철의 전(Premonsoon)과 후(Postmonsoon)의 특성과 함께, 본 조사기간 동안 강수량이 가장 적었던 갈수기 3개해와 강우량이 가장 많았던 풍수기 3개해를 각각 강우집중 해(Wet year), 가뭄의 해(Dry year)로 정하고 비교･분석했다.
합천호의 유입량과 방류량 또한 같은 기간의 월별 자료를 분석하였다. 합천호 유역의 강수량은 합천댐의 2002년 1월부터 2017년 12월까지의 국가수자원관리종합 시스템(http://www.wamis.go.kr/)의 강수량 데이터를 이용하여 연별, 월별 특성을 분석하였다. 수질 변수는 총인(Total phosphorus, TP), 총질소(Total nitrogen, TN), 생물학적 산소 요구량(Biological oxygen demand, BOD), 화학적 산소 요구량(Chemical oxygen demand, COD), 전기전도도(Conductivity), 용존 산소량(Dissolved oxygen, DO), 총 부유물질(Total suspended solids, TSS), 엽록소-a(Chlorophyll-a, Chl-a)의 8개 항목의 상･하류간의 공간 이질성, 장기간의 연간변이 및 계절적 변이 특성을 분석하였다.
본 연구에서는 수질 데이터분석을 위해 2002년 1월부터 2017년 12월까지 16년 기간 동안 합천호의 3개 지점(S1, S2, S3)에서 측정된 월별자료를 이용하였다. 합천호의 유입량과 방류량 또한 같은 기간의 월별 자료를 분석하였다. 합천호 유역의 강수량은 합천댐의 2002년 1월부터 2017년 12월까지의 국가수자원관리종합 시스템(http://www.
본 연구는 경상남도에 위치한 합천호로서 인근 시민에게 음용수, 농업용수 등을 공급하는 수체를 대상으로 하였다. 호수 지점은 아래와 같이 환경부(http://water.nier.go.kr) 수질 측정망 지점에서 수질변동 특성 자료를 분석하였다(Figure 1.).

대상 데이터

본 연구는 경상남도에 위치한 합천호로서 인근 시민에게 음용수, 농업용수 등을 공급하는 수체를 대상으로 하였다. 호수 지점은 아래와 같이 환경부(http://water.
본 연구에서는 수질 데이터분석을 위해 2002년 1월부터 2017년 12월까지 16년 기간 동안 합천호의 3개 지점(S1, S2, S3)에서 측정된 월별자료를 이용하였다. 합천호의 유입량과 방류량 또한 같은 기간의 월별 자료를 분석하였다.

데이터처리

수질 자료를 공간별로 나누어 측정값을 Log로 전환한 Log₁₀(TN), Log₁₀(TP), Log₁₀(CHL)을 취하여 선형회귀분석(Linear regression analysis)을 실시하였다. Pearson 상관도 분석은 SPSS를 이용하였다
호소에서의 질소·인의 농도와 조류 생산의 상관관계 분석과 수질 변수 간의 상관관계 분석을 위해 log-전환된 TN-CHL, TP-CHL간의 경험적 모델(Empirical Model)을 구축하였고, Pearson의 상관도 분석법을 이용했다. 수질 자료를 공간별로 나누어 측정값을 Log로 전환한 Log₁₀(TN), Log₁₀(TP), Log₁₀(CHL)을 취하여 선형회귀분석(Linear regression analysis)을 실시하였다. Pearson 상관도 분석은 SPSS를 이용하였다

이론/모형

, 1988), 이를 분석하기 위해 영양상태(Trophic state) 분석은 다양하게 진행되어 왔으며, 판정 기준으로는 크게 정성적 평가, 정량적 평가, 부영양화 지수에 의한 평가법들을 이용해 왔다 (Jeon, 2016). 본 연구에서 적용된 부영양화지수(TSI)에 의한 평가 방법은 투명도(Transparency), 엽록소-a, 총인 등 밀접한 관련을 보이는 부영양화 변수를 이용하여 2차적 지수를 이용하는 것으로 Carlson(1977)에 의해 제안되었다. 이는 전 세계적으로 호수 관리 목적을 위해 사용되고 있으며 우리나라 인공호의 수질 평가에도 이용되고 있다(Baeet al, 2007).
호소에서의 질소·인의 농도와 조류 생산의 상관관계 분석과 수질 변수 간의 상관관계 분석을 위해 log-전환된 TN-CHL, TP-CHL간의 경험적 모델(Empirical Model)을 구축하였고, Pearson의 상관도 분석법을 이용했다.
호소의 영양상태지수를 산정하기 위해 2002 – 2107년 동안 총인, 투명도, 엽록소-a, 총질소를 이용하여 Carlson(1977)에 의해 제시된 계산식을 통해 진단했다.

성능/효과

1차 생산력의 지표인 Chl-a농도는 호수 부영양화 평가 지표로 대표적으로 활용한다 합천호의 상하류간 부영양화 지수 분석에 따르면, 하절기에 Chl-a가 증가하는 것으로 나타났는데, 이는 수온상승 효과 및 영양염류 농도의 증가에 의한 것으로 사료되었다 수질 변이 간의 상관관계를 알아보기 위해 호수의 상하류간 공간 특성 분석에 따르면, 세 지점 모두에서 총인과 Chl-a의 경우에는 유의한 상관관계를 나타내는 (p0.05)으로 나타났다. 이는 TSI(TN)에서 나타났던 것과 마찬가지로 총질소의 농도가 호소 내 충분함을 나타낸다.
또한 이는 가뭄의 해에 속하는 2008년과 2015년 5월에 비해서도 작은 값이다. 그래프를 통해 가뭄의 해에서는 12월까지 꾸준히 전기전도도가 올라가는데 비해 장마의 해는 전기전도도가 급격히 감소하는 것을 알 수 있다. 가뭄의 해와 장마의 해의 겨울철 강우량은 19.
특히, 수질 변수 중 매년 영양염 지표(TP, TN), 유기물지표(BOD, COD), 총 부유물질 농도 및 1차생산력의 지표(Chl-a)는 강수량과 정 상관관계를 보였다. 녹조의 지표인 Chl-a 농도는 총인, 총질소, 및 생물학적 산소요구량와 높은 상관관계를 보여, 타 호수처럼 영양염의 과도한 증가시기에 Chl-a농도가 낮아지는 특성과는 차이를 보였다. Log 전환된 총질소, 총인 및 Chl-a에 대한 경험적 모델(Empirical model)분석에 따르면, 인(Phosphorus) 농도에 의해 Chl-a 농도가 1차적으로 조절되며, 질소(N)농도는 유의한 영향을 주지 않는 것으로 나타났다(Figure 8).
호수 수체내의 BOD 농도는 강우량의 증가/감소에 의해 인과 질소처럼 직접적으로 변동하지 않는 것으로 나타났고 COD 농도는 강수량의 증감 추세와 비슷한 형태를 보였다. 따라서 많은 강우로 인해 외부기원 유기 오염물질들이 호수 내로 유입은 되었지만, 미생물에 의해 분해와 이용이 가능한 유기물의 양은 2015년까지 꾸준히 감소되었다가, 2016년부터 다시 증가하는 것으로 나타났다. 한편, 2016 – 2017년 사이에 유수대 (S3)에서 급격한 BOD의 증가를 보였고, 2010 – 2013년 사이 BOD의 값은 낮은데 비해 COD의 값은 크게 증가한 것으로 나타나 COD:BOD 값이 커져 미생물이 분해하기 어려운 난분해성 유기물 유입이 일어난 것으로 사료되었다.
반면에 총질소는 상류와 하류사이의 구간별 차이가 거의 없었으며, 또한 강우에 의한 증가도 높지 않았다. 따라서 합천호에서 장기간 질소의 변동패턴 역동성은 인의 변동패턴 역동성 보다 작은 것으로 나타났다.
강우가 집중된 7 – 9월까지의 강우량은 확연한 차이를 보이지만 장마철을 제외한 다른 달은 크게 차이가 나지 않는다. 따라서 합천호의 경우 우리나라의 타 호수들과 마찬가지로 강우는 여름에 집중되어 있으며 총 강우량, 가뭄의 해와 장마의 해또한 하절기에 결정되는 것으로 나타났다. 유입량과 방류량은 장마철인 7월과 8월에 크게 증가하고, 이는 강우량의 증감에의해 조절되었다 (Figure 4).
한편, TSI(TP)와 TSI(CHL)의 관계 분석에 따르면 (Figure 7), 상류로부터 하류에 이르기까지 공간구간 별로 기울기 값(slope)에 따라 S1과 S2에 비해서 S3에서 더 빠르게 증가하였다. 또한 부영양화 지수의 경우 44이상의 같은 TSI(TP) 지수값에 따른 TSI(CHL)이 S1, S3, S2 순으로 높은 것을 확인할 수 있었다. 이는 S2와 S3에 비해 S1에서 더 부영양화가 진행 되었다 사료된다.
또한 상류, 중류, 하류에 따른 공간적 회귀분석에서 Log10TP와 Log10CHL는 p <0.005의 유의적인 상관관계를 나타내었으나 Log10TN과 Log10CHL는 p>0.005의 결과를 나타내며, 인(P)이 녹조번성에 핵심 역할을 하는 것으로 분석되었다.
005의 결과를 나타내며, 인(P)이 녹조번성에 핵심 역할을 하는 것으로 분석되었다. 또한, 총질소와 총인 모두 Chl-a와 댐에 가까운 하류구간(Lacustrine zone)에 비해 상류구간(Riverine zone)에서 더 유의적인 결과를 나타내며 무기성 부유물의 농도의 영향에 의한 광제한 효과(Light limitation)가 상류역에서 거의 나타나지 않는 것으로 분석되었다.
합천호에서 1 ~ 12월 기간 동안 수질변이 특성은 강우의 증감에 의해 직접적으로 조절되는 것으로 나타났다. 몬순강우기인 7월과 8월의 집중강우는 호수 전역에서 (S1, S2, S3) 전기전도도의 값을 급격하게 감소시키는 것으로 나타났고, 특히 초기강우는 상류역인 유수대에서 급격한 속도로 감소되는 현상을 보였다. 이는 합천호 상류역에서 7 – 8월의 내린 이온농도가 낮은 빗물이 합천호의 댐 근처에 도달하여 이온을 희석시키는 Time-lag 현상에 의해 9월 전기전도도가 감소한 것으로 나타났다.
보통 7mg L^-1 이상의 용존산소일 경우 생물생장 및 서식에 제약조건으로 작용하지 않기 때문에 호수표층에서 측정된 산소농도는 생물에영향을 주지 않을 것으로 사료된다. 본 연구에서는 수층별 용존산소를 측정하지 않았기 때문에 심수층(Hypolimnion)의 산소농도는 알 수 없으나, 하절기 혹은 6월말 심층의 산소농도는 급격히 낮아져 저서동물(담수패류)에 영향을 줄 수도 있을 것으로 사료되었다.
따라서 데이터 추세를 이용한 일차식 그래프를 통해 이를 보완할 수 있다. 분석된 TSI(TP)와TSI(TN)와 TSI(CHL), TSI(TP)와 TSI(CHL)이 비례하여 증가한다는 상관관계에 대해서 알 수 있었다.
생물학적 산소요구량(BOD)은 4~ 6월까지 낮은 상태를 유지했고, 강수량이 많은 7 – 8월 이후 9월에 호수전역 모두 최고치를 보였다.
세 지점의 비교를 통해 댐 가까이에 위치한 S1에 비해(R²=0.5861, p=0.0037) 상류에 위치한 S3 (R²=0.8397,p<0.0001)에서 Chl-a의 변이 총인의 변이를 더 높게 설명하는 것으로 나타났다 (Figure 8).
본 연구에서 적용된 경험적 모델결과는 호소 내 어떤 영양염류가 1차 생산력에 직접적으로 관여하는 조류의 증감을 설명하는데 중요한 자료로 이용 될 것으로 사료된다. 수질변수간의 상관도 분석에 따르면 Chl-a 농도는 유기물 및 인(P) 농도와 아주 높은 상관관계를 갖는 것으로 나타났다. BOD와 총인은 강우량에 영향을 직접적으로 받기 때문에 연간의 농도 증감은 연 강수량 차이에 의해 조절되는 것을 알 수 있다 (Table 1).
수체에서 영영염류의 지표인 총인과 총질소의 농도는 전기전도도 값과는 반대로 강우에 의해 증가하는 것으로 나타났다. 즉, 강우량이 높은 해에는 증가하고, 강우량이 적은 해에는 영양염류가 같이 감소하는 경향을 보였는데 (Figure 2) 이곳은 유역에서의 강우는 점오염원 및 비점 오염원의 토양에 존재하는 영양염을 끌고 들어와 상승하는 것으로 분석되었다.
8mm의 절반 이하의 강우량을 가졌고 유입량 또한 5,585CMS로 7월의 26,415 CMS에 비해 적은 유입량을 가졌음에도 불구하고 방류량이 408 CMS로 월별 방류량 중 가장 높은값을 보였다. 실제 저수위는 6월에 15,064 CMS로 가장 낮고 장마 이후 급격하게 수위가 올라가 16,417 CMS로 연중 가장 높은 저수위를 보였다.
TSI를 통한 영양상태 분석에서 합천호는 중영양 ~ 부영양 상태로 나타났으며 하절기에 주로 부영양 상태를 나타냈다. 오염원이 크게 변하지 않는 상황에서 강우 사상과 계절적 강우 특성에 의해 수질이 조절되는 것으로 분석되었다. 총인, 총질소, 생물학적 산소요구량 및 이온 농도변화는 건기해(Dry year)와 홍수해 (Wet year)의 비교분석에서 뚜렷한 차이를 보여 강수가 영양염류, 유기물 농도 및 이온농도 변동에 가장 중요한 역할을 하는 것으로 분석되었다.
수자원을 확보하는 댐의 역할에 맞게 유입량은 평균 10,141 CMS지만 방류량은 그에 못 미쳐 평균 220 CMS를 보인다. 유입량과 강우량이 많으면 방류량이 많아질 것이라 예측되지만, 6월의 강우량은 126.8mm로 7월 322.8mm의 절반 이하의 강우량을 가졌고 유입량 또한 5,585CMS로 7월의 26,415 CMS에 비해 적은 유입량을 가졌음에도 불구하고 방류량이 408 CMS로 월별 방류량 중 가장 높은값을 보였다. 실제 저수위는 6월에 15,064 CMS로 가장 낮고 장마 이후 급격하게 수위가 올라가 16,417 CMS로 연중 가장 높은 저수위를 보였다.
7mg L^-1로 최저치를 보였다. 장마기인 7월과 8월에 평균 6.7mg L^-1로 갈수기에 비해 약 4배정도 높은 것으로 나타나, 총 부유물질 농도는 강우사상에 의해 직접 증가하는 것으로 나타났다. 수온이 높은 여름에 DO 농도가 높아질 경우 일반적으로 부영양호(Eutrophic lake)에서 일시적인 조류의 발생에 따라 산소가 과포화 됐을 경우를 생각해 볼 수 있지만 본 합천호에서는 이런 현상이 나타나지 않았다.
수체에서 영영염류의 지표인 총인과 총질소의 농도는 전기전도도 값과는 반대로 강우에 의해 증가하는 것으로 나타났다. 즉, 강우량이 높은 해에는 증가하고, 강우량이 적은 해에는 영양염류가 같이 감소하는 경향을 보였는데 (Figure 2) 이곳은 유역에서의 강우는 점오염원 및 비점 오염원의 토양에 존재하는 영양염을 끌고 들어와 상승하는 것으로 분석되었다. 지난 16년 동안 일부 기간을 제외 하고 (2007, 2012, 2017년) 합천호의 상류역인 유수대 지역(S3, Riverine zone)이 정수대 지역(S1, Lacustrine zone)에 비해 총인의 농도가 높게 나타났다.
합천호의 계절별 영양상태 지수는 총질소(TN), 투명도(Secchi depth; SD), 총인(TP), 클로로필-a (Chl-a) 순으로 높게 나타났다. 즉, 총 질소는 계절 및 지점에 상관없이 가장 높은 것으로 나타나 합천호에서는 질소의 농도가 아주 풍부한 것으로 나타났다. TSI 값에 의한 합천호의 영양상태 분석에 따르면, 빈영양(Oligotrophy) 상태에서 부영양(Eutrophy) 상태까지 다양하게 나타났다 (Figure 6).
지점별 이온 농도 비교분석 (전기전도도)에 따르면, 댐근처의 정수대보다는 전이대(Transition zone)에서, 그리고 전이대보다는 최상류역인 유수대(Riverine zone)에서 전기전도도가 높게 나타났다. 거창군과 합천군에 걸쳐있는 합천호 위치를 고려했을 때, 새터 1마을 하수도 등의 점오염원 및 인근 비점오염원으로부터의 이온을 포함한 물질이 상류역에 영향을 미친 것으로 사료되었다.
한편, 2016 – 2017년 사이에 유수대 (S3)에서 급격한 BOD의 증가를 보였고, 2010 – 2013년 사이 BOD의 값은 낮은데 비해 COD의 값은 크게 증가한 것으로 나타나 COD:BOD 값이 커져 미생물이 분해하기 어려운 난분해성 유기물 유입이 일어난 것으로 사료되었다. 총 부유물질의 농도는 강수량이 가장 많았던 2003년과 2006년을 제외하고 큰 변이를 보이지 않는 것으로 나타났다. 총 부유물질 농도는 크게 유기성 부유물(Organic suspended solid)과 무기성 부유물(Inorganic suspended solid)의 합으로 나타나는데 (Kong et al.
오염원이 크게 변하지 않는 상황에서 강우 사상과 계절적 강우 특성에 의해 수질이 조절되는 것으로 분석되었다. 총인, 총질소, 생물학적 산소요구량 및 이온 농도변화는 건기해(Dry year)와 홍수해 (Wet year)의 비교분석에서 뚜렷한 차이를 보여 강수가 영양염류, 유기물 농도 및 이온농도 변동에 가장 중요한 역할을 하는 것으로 분석되었다. 특히, 수질 변수 중 매년 영양염 지표(TP, TN), 유기물지표(BOD, COD), 총 부유물질 농도 및 1차생산력의 지표(Chl-a)는 강수량과 정 상관관계를 보였다.
이는 토양과의 흡착, 인 침적 순환(P-sedimentation process), 생물의 이용을 통해 점차적으로 인이 침전되었기 때문이라 사료된다. 총인/용존총인(TP/TDP)는 계절적 차이가 크지 않은 것으로 나타났다. 총인/용존총인의 비율이 크다는 것은 용존성 인에 비해 상대적으로 입자성 인(Particulate phosphorus)이 증가했음을 의미하므로, 상대적으로 합천호에서는 강우강도 크기는 총인/용존총인에 크게 영향을 주지 않는 것으로 나타났다.
총인/용존총인(TP/TDP)는 계절적 차이가 크지 않은 것으로 나타났다. 총인/용존총인의 비율이 크다는 것은 용존성 인에 비해 상대적으로 입자성 인(Particulate phosphorus)이 증가했음을 의미하므로, 상대적으로 합천호에서는 강우강도 크기는 총인/용존총인에 크게 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 용존총인 측정자료가 없는 2002년 1월부터 7월까지의 세 지점 분석은 제외되었다.
총인, 총질소, 생물학적 산소요구량 및 이온 농도변화는 건기해(Dry year)와 홍수해 (Wet year)의 비교분석에서 뚜렷한 차이를 보여 강수가 영양염류, 유기물 농도 및 이온농도 변동에 가장 중요한 역할을 하는 것으로 분석되었다. 특히, 수질 변수 중 매년 영양염 지표(TP, TN), 유기물지표(BOD, COD), 총 부유물질 농도 및 1차생산력의 지표(Chl-a)는 강수량과 정 상관관계를 보였다. 녹조의 지표인 Chl-a 농도는 총인, 총질소, 및 생물학적 산소요구량와 높은 상관관계를 보여, 타 호수처럼 영양염의 과도한 증가시기에 Chl-a농도가 낮아지는 특성과는 차이를 보였다.
한편, 2016 – 2017년 사이에 유수대 (S3)에서 급격한 BOD의 증가를 보였고, 2010 – 2013년 사이 BOD의 값은 낮은데 비해 COD의 값은 크게 증가한 것으로 나타나 COD:BOD 값이 커져 미생물이 분해하기 어려운 난분해성 유기물 유입이 일어난 것으로 사료되었다.
2007년 말 기준 합천댐 중권역내 환경기초 시설은 공공하수 처리 시설이 2개소, 소규모 하수처리시설이 10개소, 분뇨 처리시설이 1개소, 매립 시설이 2개소 설치되어 있다. 합천댐 상류 수계 지역을 6개의 오염원 그룹별로 구분했을 때 가장 많은 오염원 총 발생 부하량은 축산계가 차지하며, 그 다음으로 생활계와 토지계 부하량이 영향을 주는 것으로 분석되었다.
합천호의 계절별 영양상태 지수는 총질소(TN), 투명도(Secchi depth; SD), 총인(TP), 클로로필-a (Chl-a) 순으로 높게 나타났다. 즉, 총 질소는 계절 및 지점에 상관없이 가장 높은 것으로 나타나 합천호에서는 질소의 농도가 아주 풍부한 것으로 나타났다.
그 외의 타 이화학적 수질 지표특성은 조사지점에 따라 크게 다르지 않았으나, 대부분 상류역인 유수대(S3)에서 BOD와 COD는 높게 나타나, 유기물 오염도를 잘 반영하였다. 호수 수체내의 BOD 농도는 강우량의 증가/감소에 의해 인과 질소처럼 직접적으로 변동하지 않는 것으로 나타났고 COD 농도는 강수량의 증감 추세와 비슷한 형태를 보였다. 따라서 많은 강우로 인해 외부기원 유기 오염물질들이 호수 내로 유입은 되었지만, 미생물에 의해 분해와 이용이 가능한 유기물의 양은 2015년까지 꾸준히 감소되었다가, 2016년부터 다시 증가하는 것으로 나타났다.
호수전역에서 7 – 9월까지 1차 생산력의 지표인 Chl-a의 농도는 값이 증가하는 것으로 나타나, 하절기 수온상승 및 유역으로부터의 인과 같은 영양염류의 증가는 1차생산력 증가에 직접적인 역할을 하는 것으로 사료되었다.

후속연구

0001)에서 Chl-a의 변이 총인의 변이를 더 높게 설명하는 것으로 나타났다 (Figure 8). 본 연구에서 적용된 경험적 모델결과는 호소 내 어떤 영양염류가 1차 생산력에 직접적으로 관여하는 조류의 증감을 설명하는데 중요한 자료로 이용 될 것으로 사료된다. 수질변수간의 상관도 분석에 따르면 Chl-a 농도는 유기물 및 인(P) 농도와 아주 높은 상관관계를 갖는 것으로 나타났다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	우리나라 인공호의 수질 변동에영향을 끼치는 요인은?	우리나라와 같은 지리적 인 상황에서 인공호의 수질 변동에영향을 끼치는 요인으로는 비점·점오염원 뿐만 아니라 계절에따른 강수량과 같은 기상학적 작용과 댐으로의 유입·방류량에의한 수위 증감 등 수문학적 특성이 중요한 요인으로 제안되고있다(Hwang et al., 2017).
	부영양화지수에 의한 평가방법이란 무엇인가?	, 1988), 이를 분석하기 위해영양상태(Trophic state) 분석은 다양하게 진행되어 왔으며, 판정 기준으로는 크게 정성적 평가, 정량적 평가, 부영양화 지수에의한 평가법들을 이용해 왔다 (Jeon, 2016). 본 연구에서 적용된부영양화지수(TSI)에 의한 평가 방법은 투명도(Transparency),엽록소-a, 총인 등 밀접한 관련을 보이는 부영양화 변수를 이용하여 2차적 지수를 이용하는 것으로 Carlson(1977)에 의해 제안되었다. 이는 전 세계적으로 호수 관리 목적을 위해 사용되고있으며 우리나라 인공호의 수질 평가에도 이용되고 있다(Baeet al, 2007).
	인공댐 건설이 인공호에 미치는 영향은?	즉, 인공댐 건설은 강수량과 유입량의 상관관계를 보다 낮게 나타나게 하며, 영양염류(Nutrient) 유입 특성, 유속, 호수내의 수체류 시간에 중요한영향을 미친다. 이는 상류로부터의 유입량 감소에 따른 총인과총질소의 감소를 나타내지만, 호수 내 수체류 시간을 증가시켜1차생산력을 상대적으로 증가시킨다는 연구가 보고된 바 있다(Lee et al., 2008).

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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