호소 부영양화 관리를 위한 식물성플랑크톤과 환경인자와의 관계에 대한 연구

Abstract

우리나라는 수자원의 개발과 활용을 위해 건설된 다양한 댐에 의해 형성된 호소에서 부영양화와 식물성플랑크톤의 대량 번식에 의한 환경문제가 지속적으로 발생되어 왔다. 호소의 부영양화와 식물플랑크톤에 의한 환경문제의 성공적인 관리를 위해서는 호소 수질, 환경요인, 생물군집 등 환경생태계에 대한 복합적인 이해가 필요하다. 호소의 부영양화를 평가하는 방법으로 Carlson’s trophic state index (TSI)가 사용되어 왔으나, 인공호에는 적합하지 않아 국내 상황에 맞는 부영양화지수의 개발이 요구되어 국립환경과학원에서 한국형 부영양화지수(TSIKO)가 개발되어 활용되어 왔다. 또한 호소의 유형화 분석을 통해 현재 상태를 이해하고 호소 수질, 환경요인, 생물군집과의 관계에 대한 평가를 하기 위해서는 다양한 군집분석을 병행할 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 한강 수계 주요 6개 인공 호소에서 수질현황을 파악하고, 한국형 부영양화지수(TSIKO)의 분석을 통해 부영양화 정도를 평가하고, Self organizing map (SOM) 분석을 통해 식물성플랑크톤 군집을 유형화하여 SOM 그룹과 다양한 환경인자와의 관계를 분석하여 호소 부영양화 관리에 활용될 수 있는 정보를 제공하고자 하였다. 수질조사 결과 경안천9(KAC9) 지점과 공지천3(GJC3) 지점에서 Chl-a (Chlorophyll a)농도가 타 호소에 비해 높았으며, 소양강1(SYG1) 지점에서 8월에 TP 농도가 가장 높았으며, 의암(UA) 지점에서 3월에 TN 농도가 가장 높게 나타났다. 한국형 부영양화지수(TSIKO)에 의한 2016년 호소별 영양상태는 소양호는 빈영양상태, 파로호, 춘천호, 의암호 및 청평호는 중영양상태, 팔당호는 중?부영양상태로 평가되었으며, 2008년～2016년 팔당호의 장기적인 TSIKO 역시 44～50 범위를 보이며 중?부영양상태로 평가되었다. 2008년～2016년 여름철 한강 수계 6개 호소에서 출현한 조류는 218종으로 Microcystis sp.가 우점종, Cyclotella sp.가 아우점종으로 나타났으며, 각 호소에 따라 우점종은 다르게 나타났다. Self organizing map (SOM) 군집분석을 통한 6개 호소의 유형화 결과 5개의 그룹으로 분류되었고, 그룹 1, 2에는 주로 소양호와 파로호, 그룹 4, 5에는 의암호, 청평호 및 팔당호 샘플들이 위치하였으며, 그룹 3은 모든 호소에서 공통적으로 확인되었다. SOM 그룹과 다양한 환경인자와의 관계는 수질인자(COD, TN, TP, Chl-a 등), 식물성플랑크톤 군집, 지형학적 인자 및 TSIKO와 통계학적으로 유의한 결과를 보였다. COD, TN, TP 등 대부분의 수질인자와의 관계를 보면 그룹 1에서 그룹 5의 순서로 농도가 점차 증가하였고, 우점도지수(Dominance index)는 그룹 1에서 그룹 5로 갈수록 점차 감소하였고, 다양도지수(Diversity index)는 높아지는 경향을 보였다. 그리고 지형학적으로 볼 때 저수위에서 SOM 그룹들 간의 차이를 보였는데 저수위는 그룹 1에서 가장 높게 나타났고, 그룹 4, 5로 갈수록 낮게 나타났다. SOM 그룹과 한국형 부영양화지수(TSIKO) 와의 관계를 살펴보면 그룹 1에서 가장 낮은 값을 보였고, 그룹 4와 5에서 다른 그룹들에 비해 높은 값을 보였다. 한강 수계의 주요 호소들은 시간이 지남에 따라 특별한 관리가 필요함을 알 수 있었으며, 하류로 갈수록 유입량이 늘어나 호소의 정체가 증가하고, 조류 및 영양염류 등이 증가하여 부영양화의 원인이 될 수 있으므로 비점오염원 등과 함께 관리가 필요하다. 이번 연구는 식물성플랑크톤과 환경인자들의 개별적 비교 평가가 아닌 생물과 무생물 인자에 대해 SOM과 같은 모델링 기법을 도입하고 분석하였으며, 호소의 유형에 따른 종합적인 관리방안 마련을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.