부착돌말류를 이용한 하구역의 생물학적 수질평가 연구

Abstract

부착돌말은 하천 생태계의 중요한 1차 생산자로서 화학물질에 대한 내성의 범위가 다양하며 수온, 영양염 등의 환경요인 변화에 대해 빠른 반응성을 나타내어 부착돌말을 이용한 수질평가가 오래 전부터 이루어져 왔다. 세계적으로 광범위하게 분포하는 부착돌말은 지역에 따라 성장에 대한 환경의 최적조건과 내성범위가 기후나 유역환경 조건 등에 따라 다르게 나타날 수 있어 부착돌말을 이용한 생물학적 영향 평가 시스템을 구현하기 위해서는 담수 지수를 그대로 적용하는 것보다 하구의 영양상태에 맞게 지수 값을 조정하여 적용하고 부착돌말 공동체의 역할을 이해하기 위한 연구가 필요하다고 판단된다. 본 연구는 (1) 국내 하구에서 부착돌말의 군집 분포 파악 및 발생에 영향을 미치는 주요 환경요인 파악과 기존 부착돌말 지수의 하구에서 적용 가능성을 평가 하였으며, (2) 국내 하구에서 출현한 부착돌말을 이용하여 Indicator species analysis와 Monte Carlo test를 통해 오염민감도와 지표가중치를 분석하였다. (1) 국내 324개 하구, 660개 지점에서 부착돌말의 출현종과 현존량의 유사성을 이용하여 분석한 결과, 지리적으로 동해와 남해, 서해로 구분되는 특징을 보였다. 부착돌말의 출현에 영향을 주는 요인을 Random forest를 이용하여 예측한 결과, 전기전도도, 염도, 탁도, COD 등으로 나타났으며, 기존의 부착돌말 지수를 이용하여 생태학적 평가를 실시한 결과 하구에서의 적용에는 하구에서 생태학적으로 중요한 종에 대한 부재, 영양염에 대한 역반응 등 몇가지 한계가 있었다. 이러한 한계를 개선하고자 다음과 같은 연구를 진행하였다. (2) 국내 하구에서 출현한 부착돌말을 이용하여 Indicator species analysis와 Monte Carlo test를 통해 오염민감도와 지표가중치를 분석한 결과, 총 197 분류군(55속 및 142종)을 대상으로 적용하였다. 본 연구와 오염민감도 및 지표가중치가 모두 일치하는 분류군은 Kelly(1998) 연구와는 3분류군, Kim(2012)의 연구와는 17 분류군으로 나타났다. 본 연구에서 수정된 오염민감도와 지표가중치를 적용한 ETDI는 총인 농도로 구분한 5개의 모든 그룹에서 유의한 차이를 보였으며 등급의 분포 역시 고르게 분포하였다. 또한 ETDI가 기존의 TDI에 비해 환경요인과 더 높은 상관성을 나타내어 국내 하구의 환경을 보다 적절하게 평가하는 것으로 확인되었다. |Epilithic diatom is an important primary producer of the freshwater (stream and river) ecosystem, and has a wide range of resistance to chemicals and have a rapid response to changes in environmental factors such as water temperature and nutrients, so water quality evaluation has been conducted for a long time. Epilithic diatom, which is widely distributed around the world, varies according to different optimal conditions and the range of tolerance for growth according to climate or watershed environmental conditions. The following conditions are required to apply a biological assessment system using attachment stones in the estuary. First, it is necessary to understand the role of the epilithic diatom community. Secondly, rather than applying the index used in the freshwater area as it is, it should be applied after adjusting the index value to suit the nutritional status of the estuary. This research (1) identified major environmental factors influencing the distribution and occurrence of attachment stone clusters in the estuary and evaluated the applicability of the existing attachment stone index in the estuary, (2) sensitivity and indicator value were analyzed through Indicator species analysis and Monte Carlo test using attached stones that appeared at the estuary of Korea. (1) Cluster analysis using the similarity between the appearance species and the abundance of epilithic diatom appearing at 324 estuaries and 660 sites in Korea, geographically, it was divided into three regions as East sea and South sea, West sea. The important predicting the factors influencing the appearance of epilithic diatom using Random forest model, are electrical conductivity, salinity, turbidity, and COD, respectively. And as a result of ecological evaluation using the existing epilithic diatom index had limitations such as absence of ecologically important species and adverse reactions to nutrients inesuaries. (2) To obtain sensitivity and indicator value through indicator species analysis and Monte Carlo test using appearance epilithic diatom in estuary of Korea, a total of 197 taxa (55 genera and 142 species) were used. The classification with the same sensitivity and indicator value in this study were 3 taxa in Kelly (1998) and 17 taxa in Kim (2012). In this study, EDTI used modified pollution sensitivity and indicator value, and showed significant differences in all groups (5 groups) classified by total phosphorus gradientand, and the class was evenly distributed. In addition, it was confirmed that ETDI showed a higher correlation with environmental factors than TDI, showed significant differences in all five groups classified by total phosphorus concentration, and the distribution of grades was also evenly distributed. In addition, it was confirmed that ETDI showed a higher correlation with environmental factors than Kelly’s TDI, thus more appropriately evaluating the environment of the estuary in Korea.