비점오염물질 저감을 위한 저류형 인공습지에서 침수식물의 기능과 도입에 관한 연구

Abstract

습지의 다양한 기능과 이점으로 인하여 습지의 복원과 조성이 많은 관심을 받고 있는 현시점에서 습지설계의 중요한 영향인자인 식생의 도입에 대한 적합한 방법을 제시하고자 본 연구가 이루어졌다. 습지에 식생을 도입하는 경우에 특정 한 종에 국한하는 것 보다 생활형에 따른 다양한 식물종을 도입할 필요가 있으며 그 방법으로는 수생식물의 구조적 특이성과 서식특성으로 토양종자은행을 이용하는 것이 효과적으로 사료된다. 서낙동강 조사지점에서 발견된 식물종과 반응조에서의 발아 실험에서 나타난 식물종을 비교한 결과 습지토양채취지역에서 발견된 7종 중에서 5종이 일치하는 것으로 나타나 다양하고 풍부한 토양종자은행을 얻기 위해서는 사전조사로서 대상지역에 대해서 식생현황 조사가 이루어져야 함을 보여주었다. 수심에 따라서 나타나는 식물종과 식물출현수, 생장정도가 현저하게 다른 것으로 나타나 식생의 효과적인 발아와 활착을 위해서 대상지역의 저질특성이나 수심과 같은 식물의 서식환경을 조사함으로서 습지에 식물을 도입하고자 할 때, 최대한 유사한 환경조건을 조성해 주어야 한다. 또한 온도는 발아에 있어서 크게 영향을 미치므로 다양한 식물종의 도입을 위해서 그 도입 시기를 봄철로 하는 것이 적합한 것으로 보인다. 토양종자은행 도입시 그 양에 있어서 제한된 환경에서는 토양종자은행과 조성지역의 토양을 1:1 로 섞는 방법을 사용하는 것이 효과적으로 보인다. 토양종자은행 포함량에 따른 식물성장실험에서, 50% 토양종자은행에서 가장 높은 결과가 나타난 것으로 미루어보아 안정된 식물의 활착을 위해서 그 비율을 1:1로 섞어서 도입하는 방법을 고려해 볼 필요가 있다. 또한 광합성 실험에서는 침수식물이 밀생한 반응조에서 광주기에 따라서 일정한 산소농도변화의 주기성을 보여주었다. 또한 그 변화의 폭도 대조군에 비해서 월등하게 크게 나타남으로서 호기성 조건에서 질산화가, 혐기성 조건에서 탈질화가 이루어질 가능성을 보여주며, 주기성을 가짐으로서 자연적인 동시 질산, 탈질 시스템 기능의 가능성을 보여주었다. 그리고 정화능 실험을 통해서 침수식물이 우점한 습지 반응기에서 24시간의 체류시간내에 대상 비점오염물질의 높은 제거 효율을 보임으로서 침수식물이 우점하는 저류형 습지를 활용하여 비점오염물질을 효과적으로 저감할 수 있음을 보여주었다. 영양염류별 제거효율 비교 결과에서는 TN을 제외한 NH4-N, DIN, TP, PO4-P의 모든 항목에서 70% 이상의 높은 제거효율을 보였다. 따라서, 우리 나라의 여름에 강우가 집중되는 계절적 특성상 식물의 최대 성장을 보이는 여름철에 침수식물이 우점한 저류형 습지에서 2 ~ 3일의 체류시간을 통해서 비점오염물질을 충분히 저감할 수 있을 것으로 판단되며 침수식물이 우점한 저류형 습지의 조성시 본 자료가 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다.

We conducted photosynthesis ? nutrients removal ? germination experiment to provide information on detention type wetland. In this study, we monitored DO, pH, nutrients removal capacity. And effects of water depth and mixture ratio of soil seed bank on aquatic plant occurrence and growth rate were monitored at the artificially constructed microcosm in order to find an effective way to introduce submerged plants to detention type wetlands. As the results show that variation of DO, pH is high at wetland microcosm, we can confirm a possibility of natural SBR. Nutrients were better removed in wetland mirocosm(TN 38.88%; DIN 84.70%, NH4-N 91.21%; TP 70.75%; PO4-P 75.30%). And it is observed from the results that 15 and 2 numbers of plant were occurred at the submerged and waterlogged conditions, respectively. According to the soil seed bank mixture ratio, submerged plant occurrence were the highest at the 100% soil seed bank, and the order of 50%, 75% and 25%. The highest growth ratio was observed at 50% of soil seed bank mixture for Hydrilla verticillata and 100% of mixture for Ceratophyllum demersum. From the results, the 1:1 mix ratio were suggested for secure rooting for submerged plant at constructed wetlands.