부영양호 신갈지의 수질개선을 위하여 이미 개발된 천 연물질 혼합제(PMC)의 수질개선능(WQI)에 수온변화가 어떠한 영향을 미치는지 현장실험을 실시하였다. 실험결 과 식물플랑크톤, BOD, 총인 등은 20􀆆C 이하에서는 70% WQI 이상을 보였으나 25􀆆C 이상에서는 40% WQI 이하로 오히려 감소하였다. 한편 수온의 증가에 따라 남조류에 대해서는 WQI는 감소하였고, 규조류는 수온변화에 상관 없이 90% 이상 높은 WQI를 나타냈으며, 박테리아와 총 질소는 수온과 상관없이 매우 낮은 WQI를 보였다. 이상 의 결과들은 PMC의 수질개선능이 수온과 밀접한 관계를 가지며, 25􀆆C 이상의 고온기에 Microcystis aeruginosa가 우점하는 남조대발생보다 겨울철 저온기에 우점하는 규 조류에 더 효과적일 것으로 판단되었다.

본 연구는 청정수역으로 알려져 있던 북한강 수계에서 저수온기에 우점한 남조류 Anabaena spiroides 현존량과 이취미 물질인 지오스민 (geosmin)에 대해 조사하고 환 경인자와의 통계적 분석을 통하여 A. spiroides의 증식 특성을 알아보고자 하였다. 2011년 11월 말에 A. spiroides가 과다증식하였는데 출현지역은 의암호 내의 공 지천 유입부 부터 하류의 팔당호까지 그 범위가 넓고 하 류로 확산되는 특성을 보였다. 저수온기에 수온 상승과 체류시간 증가 등의 물리학적 수환경 변화가 남조류 A. spiroides의 과다증식에 영향을 미쳤다. A. spiroides 현존 량은 팔당호에서 11,325 cells mL-1로 최대증식을 보였으 며, 수온이 4􀆆C 이하로 내려가면서 A. spiroides 현존량이 급격히 감소하였다. 수환경 요인 중에서 수온 하강이 A. spiroides 현존량 감소에 가장 큰 영향을 준 인자였다. 남 조류의 대사물질로 이취미의 원인물질인 Geosmin은 팔 당호에서 최대 1,640 ng L-1 농도를 나타냈다. 북한강 수 계에서 Geosmin 농도는 A. spiroides와 매우 유의한 상 관관계를 보여 A. spiroides에 의해 이취미가 유발되었음 을 시사하였다.

본 연구는 2011년 3월부터 2012년 5월까지 부영양수 계에 네 가지 여재(스펀지, 화산석, 활성탄, 수산화마그네 슘)를 사용한 부유습지를 설치하여 장기적인 수질변화를 조사하였다. 또한 부유습지에 유입되는 유입수와 네 가지 여재를 거쳐 최종적으로 통과된 유출수내의 식물플랑크 톤과 동물플랑크톤 군집을 분석하였다. 실험기간 동안 탁 도(66%), SS (79%), Chl-a (80%), COD (24%)의 농도는 유 입수에 비해 유출수에서 뚜렷하게 높은 감소율을 나타냈 다(p⁄0.001). NO2-N와 NH3-N은 각각 24%, 20%로 유 의한 감소를 나타냈으나(p⁄0.05), NO3-N와 TN은 평균 10% 미만의 제거율을 나타내었다(p¤0.05). 한편 PO4-P 와 TP는 모두 평균 65% 이상의 제거율을 나타냈다(p⁄ 0.01). 또한 식물플랑크톤밀도는 유출수에서 유입수보다 2.6배 정도 낮게 나타낸 반면, 동물플랑크톤은 유입수보 다 유출수에서 평균 3.5배 이상 높은 밀도를 나타내었다. 본 연구에서 네 가지 여재를 이용한 수질개선용 부유습 지는 특히, 입자성 물질(SS, Chl-a, COD, TP)과 용존성 영양염(NO2-N, NH3-N, PO4-P)에 대하여 높은 제거율을 나타내어, 결과적으로 부영양 호소에서 수질개선 및 조류 저감에 대한 적용가능성을 보여주었다.

팔당호에서의 동물플랑크톤 군집 구조와 천이는 몬순 기후에 의한 강우사상의 변화와 수리∙수문학적 요인의 영향을 크게 받았다. 봄과 가을, 겨울 동안에는 강우량이 적은 평수기 혹은 갈수기로 팔당호의 수리학적 체류시간 이 길어짐에 따라 수체가 안정되어 동물플랑크톤 군집 변 화는 온대호수에서의 계절적인 천이 과정을 그대로 반영 하였다. 봄철에 크기가 작고 세대교번이 빠른 윤충류가 급 속히 증가하여 연중 최대 개체수를 나타냈으며, 이후 몸체가 큰 요각류와 지각류로 천이되었다. 봄에는 윤충류가 우점하여 점유율이 90% 이상으로 나타났으며 제1우점종 은 Keratella cochlearis였다. 요각류는 주로 유생(Copepodid, Nauplius)의 형태로 존재하였으며 지각류는 Bosmina longirostris가 주로 출현하였다. 여름에는 집중호우 의 영향으로 수체가 교란되고 팔당댐의 수문조작에 따른 방류량 증가로 동물플랑크톤이 하류로 떠내려가 동물플 랑크톤 개체수는 급감하였다. 집중호우 이후 수체가 안정 화됨에 따라 동물플랑크톤 군집 회복은 성장이 빠른 윤충 류를 위주로 이루어졌으며 가을 이후 수온 변화에 따라 동물플랑크톤 군집 밀도가 점차 감소하고 겨울에는 요각 류 유생(Copepodid, Nauplius)의 우점 비율이 증가하였 다. 불완전한 개방형 생태계를 이루고 있는 팔당호의 특 성상 동물플랑크톤 군집 변화는 기상 변화와 수리∙수문학적 요인에 크게 영향을 받고 있었으며, 특히 여름에는 국지성 집중호우의 빈도와 수량에 따라 동물플랑크톤의 군집 변화가 크게 좌우되었다.

본 연구는 하천에서 가뭄으로 인해 나타나는 갈수현상 을 단기간의 유량의 감소로 모사하여 수질 및 부착돌말류 군집에 미치는 생태학적 영향을 인공수로에서 분석하였 다. 아크릴로 제작한 실내 인공수로에 부착돌말 인공기질 로는 슬라이드글라스를 설치하고, 부영양 저수지의 표층 수를 유입시켜 실험수로 이용하였다. 실험기간 중 부착돌 말 군체형성기 동안 모든 실험군의 유량은 6 L min-1, 이 후 유량감소기 동안 각 실험군의 유량은 NDF(No depletion of flow rate (Control): 6 L min-1), LDF (Low depletion of flow rate: 3 L min-1), 그리고 HDF (High depletion of flow rate: 1 L min-1)로 설정하였다. 유량감소의 영향을 비교하기 위하여 16일간의 실험기간 동안 유입수와 배출 수의 수온, 전기전도도, 용존산소, pH, 탁도, 부유물질, 영 양염 및 Chl-a 농도를 분석하였으며, 또한 부착기질의 Chl-a와 AFDM(ash free dry matter), 그리고 부착돌말류 의 조성과 세포밀도를 1일 간격으로 분석하였다. 광도는 처리 유량이 적어질수록 유의하게 증가했다(F=229.5, p= 0.000). NH4-N는 NDF보다 HDF에서 현저하게 높은 농 도를 유지하였다. 유입수의 SS 농도(100%) 대비 배출수의 SS 농도는 HDF에서 88%로 감소하였으며 LDF (97%)와 NDF (99%)에 비하여 높은 감소율을 보였다. 기질의 Chla는 NDF에 비하여 유량감소 처리군에서 약 2배 이상 유의하게 증가하였다(F=8.399, p=0.001). 또한 기질의 AFDM과 부착돌말류 총밀도는 NDF에 비하여 두 처리군 에서 유의하게 증가하였다(F=9.390, p=0.001; F=6.088, p=0.007). 실험기간 동안 대조군과 처리군 모두에서 Aulacoseira ambigua, Achnanthes minutissima, Aulacoseira granulata 등 총 3종의 부착규조류가 총 밀도의 10% 이 상을 보인 우점종으로 나타났고, 제1 우점종인 A. ambigua 는 LDF에서 가장 높은 밀도를 보였으며 HDF, NDF순 으로 생물량이 낮았다(F=8.551, p=0.001). 본 연구 결과, 인공 하천생태계에서 가뭄(갈수) 효과는 수질과 부착돌말 류 현존량에 유의한 변화를 야기하였으며, 특히 부착돌말 류 현존량이 유의하게 증가하였다. 이는 실제 하천에서 가뭄에 의한 생태계의 변화를 이해하는데 유용한 기초자 료를 제공할 것으로 사료된다.

본 연구는 섬강 수계 하천에서 하천의 형태복잡도와 부착규조류 군집 분포와의 관계를 자연지리, 토지이용도, 수리, 수질요인들과의 관계를 통해 분석하였다. 하천의 형태복잡도는 하천의 입지(고도)와 하폭 그리고 주변의 토지이용도와 밀접한 관계를 나타냈으며, 동시에 하천의 수질과도 유의한 관계를 보여주었다. 즉, 형태복잡도가 높 은 하천은 숲과 농경지의 이용도가 높았으며, 반면 형태 복잡도가 낮은 하천에서는 도시 이용도가 높게 나타났다. 한편, 형태복잡도가 높을수록 하천의 영양염의 농도가 낮 은 결과를 나타냈다. 섬강 수계에서 출현한 부착규조는 총 145 분류군(2목 3아목 8과 26속 125종 15변종 2품종 3아종)이 출현하였다. 하천의 형태복잡도 차이에 관계없 하천 형태복잡도와 부착규조류 군집 분포 119 이 부착규조류 군집의 종조성과 우점종의 차이는 크지 않 았으나 밀도와 지표종의 차이는 뚜렷하게 나타났다. 부착 규조류 지표종은 낮은 형태복잡도를 가진 지점들에서 호 오탁성종의 상대밀도가 높았던 반면, 복잡도가 높은 지점 들에서는 호청수성종의 종수와 상대밀도가 더욱 높았다. 부착규조류 생물지수(TDI, DAIpo)를 이용해 생물학적 수 질을 평가한 결과 형태복잡도가 낮은 지점들에서의 수질 이 상대적으로 불량하게 나타났다. 특히, BOD, TP, PO4-P 농도는 DAIpo와 높은 상관관계를 나타냈다. 결론적으로, 섬강 수계 하천의 형태복잡도는 부착조류 군집의 분포와 밀접한 관계를 보여주었으며, 보다 직접적으로 이들의 관 계는 형태복잡도의 차이를 결정짓는 주변 토지이용의 형 태가 하천수질에 영향을 미쳐 나타난 것으로 이해되었다.

국내산 담수 이매패 펄조개를 이용하여 부영양 저수지 의 표층수를 실험실로 유입∙처리하고 처리수는 다시 저 수지로 환원하는 이른바 ‘흐름형 유기물 제어’ (CROM: continuous removal of organic matters) 기술을 개발하고 하천에서 채취한 모래퇴적물의 첨가가 유기물 제어와 수질에 어떠한 영향을 주는지 조사하였다. CROM은 크게 저류조, 조정조, 처리조, 분석조 등으로 이루어졌으며, 실험은 처리조에 현장수, 현장수+모래, 현장수+패류, 현장수+모래+패류 등을 각각 구성하여 유입속도는 18~25 Lh-1, 패류밀도는 486.1 indiv. m-2, 수온은 15~22􀆆C 범위에서 13일간 실시하였다. 유기물 및 수질 변화를 확인하기 위하여 매일 동일한 시간에 수온, pH, DO, 전도도, 탁도, 염분도, 엽록소 a, 부유물질, TN, TP, NO2, NO3, NH3, PO4 등을 측정하거나 채수하여 곧바로 분석하였다. 연구결과, 미처리수의 반송이 패류의 유기물 제어에 큰 영향을 미치지 않았으며 퇴적물의 첨가에 상관없이 실험기간 동안 80% 이상 유기물(부유물질 및 Chl-a)을 감소시켰으나 높은 농도의 암모니아와 인산 등을 배출하였다. 결국 한국산 이매패 펄조개를 이용한 CROM 운영효과는 매우 뚜렷하였으나 장기간 운영시 유기물 제어능 및 패류 생존율에 미치는 다른 요인들-수온, 미생물, 세정주기 등의 변화가 예상되며, 처리수에 대한 처리 및 활용에 대한 다각적인 연구가 뒤따라야 할 것으로 사료되었다.

소양호 식물플랑크톤 우점종의 계절적 천이는 1996년 에 Asterionella → Peridinium → Anabaena의 순서이었고 1997년과 1998년에는 Asterionella → Cryptomonas → Anabaena로 천이양상이 바뀌었다. 면적당 식물플랑크톤의 현존량은 규조류의 spring bloom시에 가 장 많았으며 늦여름에는 Anabaena가 대부분을 차지하였다. 그러나 1996년에서 1998년으로 해가 지날수록 식물플랑크톤의 현존량은 감소하였다. 동물플랑크톤은 요각류의 Eodiaptomus, Cyclops, Diacyclops, 지각류의 Bosmina, Daphnia, 윤충류의 Polyarthra, Keratella 속의 종들이 계절에 따라 우점종으로 나타났으며, 요각류의 현존량이 가장 크게 나타났다. 봄에 규조류의 생체량이 높은 시기보다 2~3개월 후인 6월말부터 7월에 걸쳐 동물플랑크톤 현존량이 높았고 이때 식물플랑크톤의 증가를 억제한 것으로 보인다. 그러나 9월 전후에도 동물플랑크톤 현존량이 높아졌는데 이 때는 남조류의 우점 시기와 거의 일치한 것으로 보아 남조류는 동물플랑크톤에 의해 효율적으로 포식되지 않는 것으로 보인다. 따라서 봄의 규조류 증식 초기에는 bottom-up 효과가 우세하였고 이후에는 동물플랑크톤이 증가하여 식물플랑크톤의 양을 억제하는 top-down 효과가 우세하였으며, 남조류 번성기에는 식물플랑크톤과 동물플랑크톤의 먹이 연쇄의 기능적 연결이 크지 않은 것으로 보이며, 이 시기에는 미생물먹이망의 기능이 중요한 것으로 추정된다.