본 연구는 패류양식업이 밀집한 남해 강진만 해역에서 수하식 및 살포식 양식해역과 비양식해역을 구분하여 양식활동으로 인한 유기물 축적과 저서다모류군집 변화를 파악하고, 어장환경평가 기법을 활용하여 건강도를 평가하고자 수행되었다. 남해 강진만 해역의 평균 입도, 수온, 염분농도, 총유기탄소 등의 시·공간 분포는 정점간에 큰 차이가 없었던 반면, 출현 종수, 개체밀도와 종다양도 등은 살포식 양식 해역의 정점이 다른 해역의 정점과 비교해 상대적으로 낮은 경향을 보였다. 한편 집괴분석과 주요좌표분석 결과에서도 살포식 양식해역 정 점의 저서다모류군집이 나머지 정점의 군집과 뚜렷하게 구분되었다. 수하식 양식해역의 정점과 비양식해역 정점에서는 오염지시종인 Scolectoma longifolia와 Sigambra tentaculata가 우점종으로 출현하였으나, 수심과 해수 유통 등의 물리적인 요인에 의한 영향을 받는 일부 정점 을 제외하면 점유율이 높지 않았다. 강진만 해역의 저서생태계 건강도는 1~2등급으로 양호한 상태였다. 그러나, 다모류군집구조의 시·공간 분 포와 저서생태계 건강도지수를 고려하면 살포식 양식해역의 퇴적환경은 양식으로 인한 물리적인 교란에 영향을 받는 것으로 보여진다.

집약적이고 장기적인 양식어업 활동은 많은 양의 유기물을 발생시켜 퇴적환경과 생태계를 악화시켜왔다. 정부에서는 양식어장 의 환경 보전과 관리를 위해서 어장관리법을 제정하였고 이를 근거로 2014년부터 어류 가두리 양식장에 대한 어장환경평가가 실시되었 다. 따라서 어장환경평가를 위해 국내 환경에 적합한 과학적이고 객관적인 평가방법의 개발이 필요하였다. 이를 위해 저서다모류 군집과 양식장의 주 오염원인 유기물의 관계를 이용한 저서생태계 건강도지수(BHI)를 개발하였고, 본 연구에서는 저서생태계 건강도지수의 개발 과정과 계산방법을 소개하고자 한다. 저서생태계 건강도지수는 국내 연안역과 양식장에서 출현한 225종의 다모류를 대상으로 퇴적물 내 총유기탄소량의 농도 구배와 종별 분포특성을 연관지어 4개의 그룹을 나누고, 각 그룹에 가중치를 부여하는 방식으로 계산된다. 저서생 태계 건강도지수를 이용하여 저서동물군집을 4개의 생태등급(Grade 1: Nomal, Grade 2: Slightly polluted, Grade 3: Moderately polluted, Grade 4: Heavily polluted)으로 나누었다. 개발된 지수를 현장에 적용한 결과, 기존의 평가방법인 다양도 지수나 국외에서 개발된 AMBI와 비교해 보 다 정확하고 계절의 영향을 적게 받아 우리나라 환경을 평가하기에 효과적인 것으로 판단된다. 또한 저서생태계 건강도지수를 사용하면 어장환경을 정량화된 수치에 따라 등급화 할 수 있어 양식장 환경관리에 효율적으로 활용할 수 있을 것이다.

본 연구에서는 2009–2019년 기간 동안 대전시 외곽의 도심개발에 따른 인근 하천(관평천)의 상류, 중류, 하류의 구간에서 4회 조사(2009, 2010, 2016, 2019)를 통해 이화학적 수질, 어류 종 조성, 생태 건강성 특성에 대해 장기간 변화추이를 분석하였다. 본 하천지역에서 도심개발은 2008년에 이루어졌고, 2012년에는 하천복원사업이 수행되어 하천복원 전과 후의 특성변화 추이를 모니터링 하였다. 하천 생태건강도 평가를 위해 군집수준의 어류평가지수(Fish Assessment Index, FAI)를 이용하였고, 어류의 기관(Organ) 수준에서 해부학적 건강도(Necropsy-based Health Assessment Index, HAI) 분석을 실시 하였다. 이화학적 수질 분석에서는 중류(St. 2)에서 가장 낮은 탁도와 엽록소(Chl-a)가 측정되었다. 이는 빠른 유속에 의한 물리적 요인 때문으로 나타났다. 어류 조사에서는 총 18종이 채집되었고, 피라미(Zacco platypus)가 가장 우점 하는 종 (40.6%)으로 나타났다. 하천복원 직후(2016)에는 민감종(Sensitive species)과 충식종(Insectivore species)이 우점, 종 다양도 및 종 풍부도 지수 상승, 생태건강도 지수(FAI)가 상승하여 생태 건강도는 “최상상태(A: 87.5)”로 나타났으나 가장 최근 조사인 2019년에는 전 기간에 비해 악화되는 것으로 나타났다. 기관(Organ) 분석에 의거한 해부학적 건강도 지수(HAI) 분석에 따르면, 피부손상(Skin)은 상류에서, 신장 손상(Kidney)은 하류 역에서 나타났고, 간(Liver)과 아가미(Gill)의 손상은 모든 지점에서 나타나 해부학적 측면의 건강도에서도 영향을 받는 것으로 나타났다.

The integrative approach for ecological stream health assessments was applied to a stream ecosystem using a multi-level organization from molecular level of biomarkers to community levels of bioindicators along with analysis of physical and chemical stressors. Water quality parameters of BOD, COD, TN, and TP etc were measured and physical habitat health, based on Qualitative habitat Evaluation Index (QHEI) model were analyzed. Also, Ecological stream health model, based on index of biological integrity (IBI) by fish assemblage, was developed for regional assessments and then applied to the stream. Six metric attributes of original 11 metrics were modified for a development of the model. Biomarkers of comet assay, blood chemistry, physiological parameters, and bioindicators such as organismal-, population-, community- level parameters were evaluated in this study along with eco-toxicity tests. Some stations impaired (stressed) in terms of stream health were identified by the IBI approach and also major key stressors affecting the health were identified using BOD, TN, TP, physical habitat evaluation, and eco-toxicity tests. The assessment approach of integrative ecological stream health would be used as a key tool for ecological restorations and species conservations in the degraded stream ecosystems and applied for elucidating major causes of ecological disturbances. Ultimately, this approach provides us an effective management strategy of stream ecosystems through establishments of ecological networks in various watersheds. This research was supported by Basic Science Research Program through the National Research Foundation of Korea (NRF) funded by the Ministry of Education (No. 2013R1A1A4A01012939).

The objective of this study was to develop an index of biological integrity (IBI) for national-level monitoring of watersheds as an ecosystem health assessment methodology for the South Korean government. A 10-metric IBI model (IBIKW) was developed for watershed management and then applied to 76 streams in four major watersheds in Korea. The model assessments showed that 32.9% of all streams were judged to be in ‘excellent-good’ condition, whereas 67.1% were in ‘fair-poor’ condition, indicating severely impaired ecological health. Nutrient analyses of stream water revealed a two- to fivefold increase in nutrient and biological oxygen demand (BOD) levels in urban- and cropland-dominant streams compared to forest- dominant streams. The guild structure within the watersheds indicated that tolerant species were predominant in severely degraded regions (BOD>6 mg/L), and sensitive species were distributed in regions with BOD<2 mg/L. Factors affecting ecosystem health (IBIKW scores) included chemical water quality parameters, physical habitat parameters and land use around the stream. In particular, land use was one of the major factors influencing ecosystem health, as indicated by the strong relationships between the percentages of urban and forest streams and the IBIKW scores. The integrated ecosystem health assessment technique developed here can be applied for both regular bioassessments and post-restoration assessments.

본 연구에서는 남한강 상류수계의 10개 지점에서 생 물보전지수 (Index of Biological Integrity, IBI) 및 물리적 서식지 평가 지수 (Qualitative Habitat Evaluation Index, QHEI)를 이용하여 생태건강도 특성을 평가하였다. 생물 보전지수 조사는 Karr (1981)가 제시한 12개 항목 중 11개 메트릭에 대하여 평가하였다. 생물보전지수 등급은 “양호상태”였고, 지점별 IBI 값의 범위는 33 (악화상태)~47 (양호상태)로 나타났다. 물리적 서식지측면에서는 Plafkinet al. (1989)에 의해 도입된 서식지 평가 지수(QHEI)의 12항목 중 9개 항목에 대해 평가를 실시했으며, QHEI 값의 범위는 75~109로 나타났으며, 전체 서식지 건강도 평균치는 부분 지지상태(Partially supporting)로 나타났다. 연구지점내의 하천 비교평가에 따르면, Gj 하천의 IBI 모델 값 및 QHEI 모델 값은 타 하천들 (Ig, Dn 하천)에 비해 양호한 상태로 평가되었다. 어류의 영양단계 종 성분 분석에 따르면, 식충종, 잡식종 및 육식종은 61.9%, 19.0% 및 9.5%를 차지하는 것으로 나타났다. 어류의 내성도 길드분석에 따르면, 민감종 (76.1%)은 내성종 (4.7%)보다 우점하여 생태계가 건전한 것으로 평가되었다. 서식지 길드 분석에 따르면, 여울성 저서종(57.1%)은 수층종(28.5%)보다 우점하는 것으로 나타났다. 연구기간 동안, 외래종 및 질병에 걸리거나 비정상적인 증상을 나타내는 개체는 관측되지 않았다. 전체적으로 생태건강도 모델값(IBI) 및 서식지평가지수 모델값의 분석에 따르면 본 상류 하천지역은 생태학적으로 양호한 상태로 잘 유지되는 것으로 평가되었다.

본 연구에서는 2007년의 금강 중∙하류부의 백마강의 상류에서 하류에 이르는 5개 지점에서 이∙화학적 수질특성을 분석하였고, 그 곳에 서식하는 어류군집의 어종분포 및 길드분석을 통해 군집구조 및 생태건강도 특성을 평가하였다. 전형적인 하류하천인 백마강의 BOD, COD농도는 각각 평균 2.8 mg L-1, 4.0 mg L-1였고, TN, TP의 농도는 각각 5.0 mg L-1, 158 μg L-1로서 이미 부영양 상태로 판정되었으며, 특히 하류 지점에서는 유기물오염 및 부영양화 현상이 뚜렷했다. 5개 지점에서 출현한 어종은 총 19종으로 나타났고, 내성종인 끄리는 가장 높은 상대 풍부도(48%)를 보였다. 백마강에서 민감종의 비율(2.3%)은 낮은 반면 내성종 비율(71.8%)은 높게 나타나 중∙하류 하천에서의 전형적인 길드 변화 현상이 확연히 나타났다. 하천 생태건강도 평가 (IBI)에 따르면, 백마강에서 생물보전지수는 14.8로서 악화상태인 것으로 나타났고, 수질에서 보여준 바와 같이 하류부에서는 극명하게 악화된 것으로 나타났다. 특히 하류구간 (S3~S5)의 낮은 건강도 지수값은 하수종말처리장으로부터 나온 배출수의 화학적 영향이 큰 것으로 사료되었다. 이는 생태건강도 모델값이 수질 특성을 잘 반영하는 객관성 있는 평가기법으로 활용 될 수 있음을 제시하였다. 따라서 백마강의 생태계 보존을 위해서는 향후 이 구간에 대한 하천복원 및 지속적인 생태모니터링이 중요하다고 판단된다.

본 연구는 생물학적 보전지수(IBI, Index of Biotic Integrity) 평가와 이화학적 수질 분석, 물리적 서식지 평가(QHEI, Qualitative habitate evaluation index)를 이용하여 하천 건강성을 평가하고자 남천의 10개 지점을 대상으로 2006년 8월과 2006년 11월, 2007년 2월, 2007년 4월까지 총 4회에 걸쳐 부착규조 조사를 실시하였다. IBI, QHEI값을 산정하기 위하여 USEPA(1999) 가 제시한 항목 중 우리나라의 환경적 특성에 맞게 수정 보안하여 사용하여 평가하였다. 남천의 하천 생태 건강도 평가 결과, IBI 등급은 '보통', QHEI등급은 '열악', BOD값에 의거한 이화학적 수질등급은 II등급 기준인 '약간좋음'으로 나타나 총체적인 하천생태계 건강도는 '보통'상태로 나타났다. 이는 수 환경에 대한 교란은 적고 생물들이 서식하기에 비교적 양호한 수질임을 시사한다. 정점별로는 St. 6과 St. 7, St. 8, St. 9는 물리적 서식지 지수가 가장 '열악'한 상태로 대부분이 하천의 흐름을 방해하는 교각이나 인공보가 곳곳에 설치되어 있으며, 하상구조가 대부분 단순화되어 있어 수생태계 심각한 교란이 예상되는 정점이다. 또한 St. 10은 전체적으로 서식 환경은 좋으나 생활하수 유입과 함께 하수종말처리장으로부터 배출되는 영양염으로 인한 수생태계의 교란을 초래할 것으로 예상되므로 추후 영양염 유입에 대한 관리가 필요한 것으로 판단된다.

본 연구는 2004년 5월부터 2004년 11월까지 총 4회 조사를 실시하였으며, 수서곤충은 과별 생물지수(FBI)와 물리적 서식환경(PHA)을 이용하여 원주천의 건강도를 평가하였다. 원주천 9개 지점을 통해 출현한 수서곤충은 총 8목 37과 62속 92종이었다. 과별생물지수의 경우 지점 1, 2, 3에서 4.55~4.82로 가장 건강한 하천생태계를 유지하고 있는 것으로 확인되었다. 물리적 서식환경과 과별생물지수 간의 상관관계는 지점 2가 각각 100, 4.82의 값으로 가장 좋은 서식환경을 나타내었다. 그러나 지점 7과 9는 45, 6.17과 6.97로 가장 낮은 서식환경을 나타내어 물리적 서식환경의 개선이 필요한 것으로 나타났다. 또한 물리적 서식환경과 과별생물지수는 서로 역의 상관성을 나타내었다.