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문제 정의
- 2009–2010년 이곳 하천 주변에서는 대규모 주거 및 산업 복합단지를 조성하였고, 이후 2012년에 하천 생태 복원 사업을 마친 상태이다. 본 연구의 목적은 도심 개발과 생태복원 사업 두 과정 모두를 거친 하천에서 현재, 과거의 복원 사업 이전과 이후의 수질 및 수생태 현황 등의 비교를 통해 생태 건강도 변화를 분석하고자 하였다. 본 연구에서는 이전의 조사된 자료를 포함한 문헌 자료(An et al.
제안 방법
- HAI 값 산정은 Adams et al.(1993)에 의하여 제시된 14개 매트릭 중 피부(Skin), 지느러미(Fin), 후장(Hindgut), 신장 (Kidney), 간(Liver), 눈(Eye), 아가미(Gill)의 총 7개 매트릭을 채택하여 분석하였다. 모델값은 손상 정도의 차이를 두어 0은 정상상태를 의미하며 손상 정도에 따라 순차적으로 3, 9, 15점을 부여하였다.
- 본 연구에서는 기관에 기반을 둔 해부학적 건강도, HAI 분석을 위해 Adams et al.(1993)에 의하여 제시된 14개 매트릭중 피부, 지느러미, 후장, 신장, 간, 눈, 아가미 총 7개 매트릭 모델 분석을 하였다(Figure 7). 외형적 손상이 없으며, 기관의 비정상성이 관찰되지 않은 개체를 대조군(Reference)으로 지정하였고, 처리군(상류, 중류, 하류)은 각 지점의 채취 시료를 기반으로 하여 6개체씩 비교 분석하였다.
- Figure 8. The analysis of necropsy-based metrics using a target species of Zacco platypus : the controls(reference site) and treatments(sampling sites), based on the organs of skin, kidney, liver and gills.
- 0 미만)로 구분하여 A, B, C, D의 4등급을 평가한다. 또한 과거 자료(2009, 2010, 2016년)를 분석하여 연도별 어류 평가지수에 의한 생태적 건강도를 비교 평가 하였다.
- 수질 자료는 현장에서 어류 조사와 동시에 다목적 수질 측정기(YSI 650 Mds + 6600Sonde, Pro Plus)를 이용하여 수온, 용존 산소량(Dissolved Oxygen, DO), 전기전도도(Electric Conductivity, EC), 수소이온농도(pH), 탁도(Turbidity) 5개 항목을 측정하였다. 또한, 각 지점에서 취수를 하여 실험실 내에서 클로로필 농도(Chlorophyll-a)를 분석하였다. 이는 어류를 이용한 하천 생태 건강도 지수와 비교를 위한 기초자료로 활용하였다.
- 85㎢이다. 본 연구를 위해 소유 역내의 상류에서 하류까지 총 3개 지점을 각각 선정하여 현장 수질을 측정하였고, 어류 현장조사, 군집모델에 기반을 둔 하천 생태 건강도 및 기관(Organ) 모델에 기반을 둔 해부학적 건강도 평가를 시행하였다. 조사지점의 세부 위치는 아래와 같다(Figure.
- 본 연구의 목적은 도심 개발과 생태복원 사업 두 과정 모두를 거친 하천에서 현재, 과거의 복원 사업 이전과 이후의 수질 및 수생태 현황 등의 비교를 통해 생태 건강도 변화를 분석하고자 하였다. 본 연구에서는 이전의 조사된 자료를 포함한 문헌 자료(An et al., 2012) 검토 및 2019년의 수질 측정, 어류 현장조사에 따른 종 분포 특성 및 어류 군집 분석하였다. 이를 통해 하천생태복원 전후(2016년 전/후)의 수질 및 어류 평가지수에 의한 하천 생태건강도 변화를 분석하였다.
- 본 조사의 어류 군집 분석을 위해 각 조사지점에서 채집된 어종의 개체 수를 기준으로 아래와 같이 종 풍부도 지수 (Margalef, 1958), 종 균등도 지수(Pielou, 1975), 종 다양도 지수(Shannon and Weaver, 1949) 및 군집 우점도 지수(Simpson, 1949)를 산정하였다.
- 해부학적 건강도 HAI값 분석을 위해 목표종으로 피라미를 이용하였고, 채집 후 아이스박스에 냉동된 상태로 보관하여 실험실에서 해부학적 분석을 하였다. 비교 평가를 위하여 손상이 발견되지 않은 개체를 대조군(Control)으로 지정하고 지점별로 6개체씩 비교 분석하였다. 해부 과정 및 이상 유무 판별은 육안관찰에 의한 분석 및 디지털카메라에 의한 사진 촬영을 통해 수행되었다.
- 수질 자료는 현장에서 어류 조사와 동시에 다목적 수질 측정기(YSI 650 Mds + 6600Sonde, Pro Plus)를 이용하여 수온, 용존 산소량(Dissolved Oxygen, DO), 전기전도도(Electric Conductivity, EC), 수소이온농도(pH), 탁도(Turbidity) 5개 항목을 측정하였다. 또한, 각 지점에서 취수를 하여 실험실 내에서 클로로필 농도(Chlorophyll-a)를 분석하였다.
- (1993)에 의하여 제시된 14개 매트릭중 피부, 지느러미, 후장, 신장, 간, 눈, 아가미 총 7개 매트릭 모델 분석을 하였다(Figure 7). 외형적 손상이 없으며, 기관의 비정상성이 관찰되지 않은 개체를 대조군(Reference)으로 지정하였고, 처리군(상류, 중류, 하류)은 각 지점의 채취 시료를 기반으로 하여 6개체씩 비교 분석하였다. 해부학적 건강도 모델(HAI) 값은 손상 정도의 차이를 두어 0은 정상상태를 의미하며 손상 정도에 따라 순차적으로 3, 9, 15 모델값을 부여하였다.
- , 2012) 검토 및 2019년의 수질 측정, 어류 현장조사에 따른 종 분포 특성 및 어류 군집 분석하였다. 이를 통해 하천생태복원 전후(2016년 전/후)의 수질 및 어류 평가지수에 의한 하천 생태건강도 변화를 분석하였다. 또한, 수체의 목표종으로 피라미(Zacco platypus)를 이용하여 Adams et al.
- 채집 도구로는 투망(망목 7×7mm), 족대(망목 4×4㎜)를 이용하여 조사하였다.
- 채집 도구로는 투망(망목 7×7mm), 족대(망목 4×4㎜)를 이용하여 조사하였다. 채집한 어류는 현장에서 동정 후 바로 풀어주는 것을 원칙으로 하였고 해부를 위한 어류들은 부패를 막기 위해 얼음이 있는 아이스박스에 넣어 냉동상태로 보관 후 실험실에서 해부하였다. 채집된 어류의 개체수 산정은 어류 체장의 길이가 20㎜ 이하의 동정이 불가능한 치어의 경우는 제외하였다.
- 본 연구에서는 Karr(1981)의 어류를 이용한 생물통합지수(Index of Biological Integrity, IBI)를 기반으로 개발되었으며 현재 환경부에서 실시하고 있는 수생태계 건강성 조사의 어류 평가매트릭에 의거하였다. 총 8개의 매트릭으로 구성되어 있으며, 종의 수, 개체수, 민감종의 수, 충식종의 비율, 잡식종의 비율, 내성종의 비율, 여울성 어종의 수, 비정상 개체의 비율이다. 본 조사에서 사용된 어류를 이용한 하천 생태 건강도 모델은 매트릭이 8개이며 계급 구간을 “12.
- 모델값은 손상 정도의 차이를 두어 0은 정상상태를 의미하며 손상 정도에 따라 순차적으로 3, 9, 15점을 부여하였다. 최종 합산된 모델 값으로 각 지점의 해부학적 건강도를 평가하였다.
- 비교 평가를 위하여 손상이 발견되지 않은 개체를 대조군(Control)으로 지정하고 지점별로 6개체씩 비교 분석하였다. 해부 과정 및 이상 유무 판별은 육안관찰에 의한 분석 및 디지털카메라에 의한 사진 촬영을 통해 수행되었다.
- 해부학적 건강도 HAI값 분석을 위해 목표종으로 피라미를 이용하였고, 채집 후 아이스박스에 냉동된 상태로 보관하여 실험실에서 해부학적 분석을 하였다. 비교 평가를 위하여 손상이 발견되지 않은 개체를 대조군(Control)으로 지정하고 지점별로 6개체씩 비교 분석하였다.
대상 데이터
- 본 연구대상 소하천은 대전광역시 유성구 우성이산 근처에서 발원하여 상류부에 덕진천이 합류되어 갑천으로 흘러나간다. 본 유역에는 일부 과수원, 논, 밭 등이 광범위하게 분포하고 또한 대규모 테크노밸리의 주거단지 영향을 받는 하천이다.
- 본 연구에서 선정된 3개 지점은 모두 1차 하천으로서 하폭이 2∼3m인 소하천이다.
- 본 연구에서는 2009–2019년 기간 동안 본 유역의 상류, 중류, 하류의 구간에서 연 2회 현장조사(2009, 2010, 2016, 2019)를 실시하였다.
이론/모형
- 또한, 수체의 목표종으로 피라미(Zacco platypus)를 이용하여 Adams et al.(1993)에 의해 제시된 매트릭을 기준으로 7개 매트릭을 선정하여 해부학적 건강도 평가(HAI)를 실시하였다.
- 한편 영양단계는 잡식종(Omnivore species, O), 충식종(Insectivore species, I), 육식종(Carnivore species, C) 및 초식종(Herbivore species, H)으로 구분하였다. 본 연구에서는 Karr(1981)의 어류를 이용한 생물통합지수(Index of Biological Integrity, IBI)를 기반으로 개발되었으며 현재 환경부에서 실시하고 있는 수생태계 건강성 조사의 어류 평가매트릭에 의거하였다. 총 8개의 매트릭으로 구성되어 있으며, 종의 수, 개체수, 민감종의 수, 충식종의 비율, 잡식종의 비율, 내성종의 비율, 여울성 어종의 수, 비정상 개체의 비율이다.
- 어류 현장조사는 환경부 생물측정망 조사 및 평가지침을 따랐다. 채집 도구로는 투망(망목 7×7mm), 족대(망목 4×4㎜)를 이용하여 조사하였다.
- 어류를 이용한 하천 건강도 평가를 위해 다변수 평가모델인 어류 건강성 평가지수(Fish Assessment Index, FAI)를 이용 하였고, 어류의 종 특성을 분석하였다. 어류의 내성등급은 오염도에 따라 민감종, 중간종, 그리고 내성종으로 구분하였다(U.
성능/효과
- 반면 2019년 조사한 결과 우점종은 다시 피라미로 아우점종은 버들치로 변화하였다. 내성종 및 잡식종인 피라미의 개체 수가 증가한 것으로 보아 관평천의 수질이 다시금 악화한 것으로 보인다.
- )이다. 내성종과 잡식종의 우점은 대덕 테크노 밸리 도심지역 개발에 따른 토사 및 퇴적물 그리고 이에 따른 하상 유기물이 많은 것으로 사료되었다. 다만 어류 종 분포 검토에 따르면, 하천복원사업을 한 2012년 후 조사된 2016년에는 우점종이 버들치, 아우점종이 돌고기로 우점종의 변화가 있었던 것으로 보인다.
- 또한 전기전도도는 수체 내 이온 농도의 지표로서 389 – 410 uS cm-1 범위로 나타나, 일반적인 상류의 맑은 하천 (100-200 uS cm-1 내외)에 비해 비교적 높게 나타나, 하천 인근 주변의 논, 밭 등의 농경지 및 주거지 등의 영향을 받는 것으로 나타났다.
- 2019년 조사에서 채집된 어종은 총 7종 134개체로 다른 해에 비해 종수 및 개체 수가 현저히 줄었다. 또한, 우점종인 피라미가 90개체로 전체어종의 약 67%를 차지하고 있어 특정 종에 의한 매우 높은 우점현상을 보여 군집우점지수가 높고 종 다양도와 종균등도는 낮게 나타났다. 연도별로 군집 분석 특성은 2009년과 2019년, 2010년과 2016년이 서로 비슷한 양상이 나타나는 것으로 보인다.
- 모든 항목의 모델 값을 종합한 결과 2009년과 2010년은 각각 31.25, 37.5으로 생태적 건강도는 “보통상태(C)”로 나타났다.
- 25가 부여되었다(Figure 5c). 본 연구 기간 동안 출연한 민감종은 버들치 1종이 유일하였으며, 특히 상류 지점에서 매해 출현하는 것으로 확인되었다. 한편 잡식종과 내성종 비율 메트릭 값에 따르면 2016년 조사결과만 유일하게 12.
- 본 연구가 수행된 10년 동안 모든 지점에서 채집된 어종은 18종 1,099개체로서 소하천 임에도 불구하고 다양한 어종이 출현한 것으로 나타났다(Table 1). 본 조사에서 우점종은 피라미 (40.
- 8로 “보통상태(C)”의 생태 건강도로 진단되었다(Figure 6). 본 연구결과 도심지역 하천의 생태복원사업 결과 생태 건강도가 일시적으로 회복하지만, 이후 다양한 요인으로 인해 다시 복원사업 이전으로 돌아 간 것으로 나타났다. 따라서 하천복원 사업이후 지속적인 관리가 필요한 것으로 나타났다.
- 일반적으로 하천 생태 건강성 및 어류 서식환경 좋지 않은 곳에서 주로 우점하는 내성종과 잡식종 비율의 연별 변화 분석은 하천의 부영양화 및 유기물 오염특성 파악에 중요한 지표로 활용된다. 본 연구기간 동안 연별 어류의 내성, 섭식 길드 분석 결과에 따르면, 내성종과 잡식종의 비율은 2009, 2010, 2019년에는 70~80%의 높은 비율이 나타났으나 2016년에는 약 20%로 4개 연도 중 가장 낮은 비율이 나타났다(Figure 3). 이와 반대로 민감종과 충식종의 비율은 2016년에 가장 높은 비율이 나타났으며 나머지 3개 연도에서는 낮은 비율이 나타났다.
- 본 연구가 수행된 10년 동안 모든 지점에서 채집된 어종은 18종 1,099개체로서 소하천 임에도 불구하고 다양한 어종이 출현한 것으로 나타났다(Table 1). 본 조사에서 우점종은 피라미 (40.6%), 아우점종은 붕어(Carassius auratus, 16.8%)로 나타났으며, 그 외에도 버들치(Rhynchocypris oxycephalus, 12.3%), 모래무지(Pseudogobio esocinus, 11.5%), 돌고기(Pungtungia herzi, 5.2%) 순으로 나타났다. 우점종인 피라미와 아우점종인 붕어의 내성, 섭식 길드는 각각 내성종(Tolerance sp.
- 상기 분석을 기반으로 상류, 중류, 하류의 HAI 매트릭 모델값을 최종적으로 합산한 결과에 따르면, 상류에서 모델값은 93, St. 2 지점은 45점, St. 3 지점은 96점으로 St. 2 지점의 해부학적 건강도가 상대적으로 좋은 것으로 나타났다(Figure 9). 하지만 간과 아가미가 비정상적인 개체는 모든 지점에서 관찰되었으므로(Figure 7) 이에 따른 대책 마련과 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
- 수소이온농도(pH)는 모든 지점에서 각각 7.45 – 7.58로 유사하게 나타났으며, 산성화는 일어나지 않은 것으로 평가되었다(Figure 2).
- 2016년 조사에 따르면 총 14종 283개체가 출연하여 다른 해에 비해 다양한 종이 나타났다. 우점종은 버들치, 아우점종은 돌고기로 내성도가 각각 민감종 중간종이며, 섭식도는 두 종 모두 충식성으로 내성, 섭식도 길드 측면에서 모두 건강한 종 구성을 보였다. 또한 밀어, 가시납지리 등 다른 해에 출현 하지 않았던 종들이 채집되어 종다양성에도 긍정적인 영향을 미친 것으로 사료된다.
- 본 연구기간 동안 연별 어류의 내성, 섭식 길드 분석 결과에 따르면, 내성종과 잡식종의 비율은 2009, 2010, 2019년에는 70~80%의 높은 비율이 나타났으나 2016년에는 약 20%로 4개 연도 중 가장 낮은 비율이 나타났다(Figure 3). 이와 반대로 민감종과 충식종의 비율은 2016년에 가장 높은 비율이 나타났으며 나머지 3개 연도에서는 낮은 비율이 나타났다. 이는 2009~2010년 도심개발에 따른 수질 악화의 이유로 내성종과 잡식종이 비율이 높았는데 2016년 하천복원사업 이후 수질이 개선됨으로써 내성종과 잡식종의 비율이 감소하고 민감종과 충식종의 비율이 증가한 것으로 보인다.
- 지느러미 매트릭, 후장 매트릭과 눈 매트릭에서는 상류, 중류, 하류 지점 모두 손상된 개체가 발견되지 않았다(Figure 7b, c, f). 이처럼 피부, 지느러미, 눈매트릭에서 손상된 개체가 없거나 1개체만이 손상된 채로 발견된 것으로 보아 어류의 외형적인 부분의 손상을 일으킬 만한 물리적 화학적 요인은 거의 없을 것으로 평가되었다.
- 간(Liver)매트릭에서는 상류 지점에서 처리군 2, 4, 6(T2, T4, T6), 중류 지점에서는 처리군 1, 2(T1, T2), 하류 지점에서는 처리군 1, 3, 6(T1, T3, T6)에서 비정상적인 간이 관찰되었다(Figure 7e). 정상적인 개체의 간은 선홍색을 띠지만 비정상적이라고 생각되는 개체들의 간은 색 바란 노란색(Pale yellow)을 띠거나, 짓무름 등이 보여 정상적인 간과는 다른 것으로 나타났다(Figure 8).
- 또한 밀어, 가시납지리 등 다른 해에 출현 하지 않았던 종들이 채집되어 종다양성에도 긍정적인 영향을 미친 것으로 사료된다. 특히 상류 지점(St. 1)에서 확인한 밀어 2개체는 본 연구기간 중 출연한 유일한 여울성저서종으로 확인되었다(Figure 5g). 한편 비정상 개체 비율 메트릭은 관평천복원사업 이전보다 복원사업 이후에 더 악화한 수치를 확인할 수 있었다(Figure 5h).
후속연구
- 정상적인 개체의 아가미는 짙은 붉은색을 띠며 매끄러운 표면을 가진 구조를 나타내는 데 반해 비정상적으로 관찰된 아가미들은 옅은 분홍색을 띠거나 아가미의 구조 변화가 관찰되었다(Figure 8). 모든 결과를 관찰한 결과, 어류의 외적인 부분의 손상 정도와 달리 내적인 부분의 손상이 훨씬 많이 관찰된 것으로 보아 관평천 내부에 어류의 내적인 손상을 일으키는 오염물질이 많이 포함된 것으로 나타나 보다 추가적인 실험과 분석이 필요한 것으로 사료된다.
- 2 지점의 해부학적 건강도가 상대적으로 좋은 것으로 나타났다(Figure 9). 하지만 간과 아가미가 비정상적인 개체는 모든 지점에서 관찰되었으므로(Figure 7) 이에 따른 대책 마련과 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
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