영주댐 식물플랑크톤의 일차생산력과 남조류 유해조류 대발생에 영향을 미치는 환경요인 분석

Abstract

The Nakdong River, the largest river in South Korea, have been a problem with its water resource suitability due to cyanobacterial harmful algal blooms (cyanoHABs). The severity has become an important issue every summer. The Yeongju Dam, located upstream of the Nakdong River, is considered the source of cyanoHABs in the Nakdong River. Nevertheless, studies on the primary production in the upper stream have been lacking. Therefore, it is necessary to identify dominated phytoplankton community and environmental factors influencing primary production to understand the significant causes of cyanoHABs in the interior of Yeongju Dam. Sampling was carried out a total of 10 times from June to October 2021. Primary productivity was determined using a field incubation experiment using a 13C tracer. Phytoplankton community composition was analyzed using microscopy and High-Performance Liquid Chromatography (HPLC). The primary production of Yeongju Dam in the summer of 2021 ranged from 291 to 17200 mgC m-2 d-1, and the eutrophication continued until early October. The primary production was mainly driven by the toxin-producing cyanobacteria (Microcystis novacekii and Aphanizomenon sp.) during the study period. The principal component analysis (PCA) and spearman rank order correlation analysis showed that environmental variables affecting primary production were distinguished according to before and after heavy rainfall. The key factor controlling the primary production was a water temperature during summer, and phosphate concentration was a critical factor as a potential limitation due to excessive consumption by phytoplankton before heavy rainfall. Therefore, it is considered that continuous management of non-point pollution sources is necessary to control cyanoHABs in the Nakdong River effectively. This study offers valuable information for understanding the water quality management and cyanoHABs from the consecutively constructed large weirs in the river as well as the Nakdong River. In addition, it suggests that research on the primary production and cyanoHABs in upper stream of concerned site, is continuously needed. |낙동강은 국내에서 가장 긴 강으로, 매년 심각한 독성을 가진 남조류가 대발생하는 지역이다. 이러한 녹조 현상으로 인해 정수 처리를 비롯한 각종 수자원 이용 등 많은 어려움을 겪고 있다. 녹조의 심각성은 매년 하절기에 중요한 문제로 다뤄지며 사회적으로 쟁점이 되고 있다. 특히, 낙동강 상류에 위치한 영주댐은 낙동강 녹조의 발원지로 여겨짐에도 불구하고 이에 대한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구는 영주댐 내부에서의 일차생산력과 식물플랑크톤 군집을 조사하여 녹조의 원인이 되는 환경 인자를 파악하기 위해 수행되었다. 2021년 6월부터 10월까지 총 10회에 걸쳐 물 시료가 채취되었다. 일차생산력은 13C 추적자를 이용하여 현장 배양을 통해 측정하였다. 식물플랑크톤 군집 조성과 색소는 각각 현미경과 HPLC를 통해 분석되었다. 2021년 영주댐의 여름철 일차생산력은 291 ~ 17200 mgC m-2 d-1로, 10월 초까지 부영양화가 지속되었다. 연구 기간 측정된 일차생산력의 대부분은 남조류에 의해 주도되었으며, 그중 독소를 생성하는 Microcystis novacekii 및 Aphanizomenon sp. 가 매우 높은 기여도를 보였다. 주성분 분석과 Spearman 상관분석을 통해 집중 호우에 따라 일차생산력에 영향을 미치는 환경 인자가 구분되는 것을 확인하였다. 조사기간동안 수온이 주요 인자로 작용하였고, 집중 호우 이전에는 식물플랑크톤의 과도한 소모로 인해 인산염 농도가 제한인자로써 중요한 인자로 작용하였다. 따라서, 낙동강에서 녹조를 효과적으로 관리하기 위해서는 비점오염원으로부터 인계 오염물질의 유입에 대한 지속적인 관리가 필요할 것으로 판단된다. 본 연구는 낙동강뿐만 아니라 하천에 연속적으로 건설된 보와 댐에서의 녹조와 관련된 수질관리를 위한 연구에 유용한 자료로 활용될 것으로 사료된다. 또한, 향후 상류 지역을 포함한 일차생산력 및 유해 조류 대발생에 대한 연구가 지속적으로 필요함을 시사한다.