조류의 이상증식을 일으키는 새만금호 부영양화를 평가하기 위해 Carlson 지수를 적용하였다. 연구를 위해 2021년 월별로 새만 금호내 총 7개 정점에서 수질조사를 실시하였다. Chl.a의 농도는 동계에는 만경수계가 약간 높았고, 춘계와 하계에는 동진수계가 약간 높 게 나타났으나, 일부 시기를 제외하고는 전체적으로 호소 수질환경기준 3등급과 비슷하거나 낮은 농도를 나타내었다. COD는 만경수계와 동진수계 모두 하계와 추계에 호소 수질환경기준 4등급과 유사하거나 상회하는 수질을 나타내었다. TOC는 모든 지점에서 3등급 이내의 수질을 보였다. 총인 농도는 호수 수질환경기준 4등급을 초과하였고, 월별로는 1월과 강우 후 8월에 높게 나타났다. 수질인자간의 상관성 분석에서 염분 농도에 대한 유기물, 총인, 총질소의 상관성이 상대적으로 높게 나타나 배수갑문을 통한 해수유입과 상류 하천을 통한 담 수 유입에 의한 담수역, 기수역, 해수역의 수질 특징을 반영하고 있었다. 영양상태지수에 의한 새만금호의 부영양화 변동 특성을 보면, Chl.a와 SD, TN의 지수에서 부영양화 초기 단계의 수질을 보였으며, TP 지수의 경우 심각한 부영양화 상태를 나타내고 있었다. 수질인자 간 부영양화 지수의 크기는 모든 수계에서 TSI(TP) > TSI(TN) > TSI(SD) > TSI(CHL)의 순으로 나타났다. TSI(CHL)에 대한 TSI(TP) 및 TSI(SD)와의 편차를 2차원 평면으로 나타낸 사분면 분석 결과를 보면, 조류 성장에 대한 총인이 영향에서는 모든 수계에서 대부분의 총인 (TP)에 의한 제한적 영향은 나타나지 않았으며, 빛 감쇠에 영향을 미치는 인자는 외부로부터 유입되는 적은 입자상 물질에 의한 영향이 크게 나타나는 것으로 평가할 수 있다.

부영양화를 일으키는 대표적인 영양물질인 질소와 인을 제거하기 위하여 많은 연구들이 진행되어오고 있다. 본 연구에서는 질소와 인을 제거하기 위하여 해수 및 해수염에 존재하는 마그네슘과 칼슘을 사용하여 스트루바이트와 수산화인회석을 만들어 침전을 시켰다. 실험의 목적은 해수와 해수염을 사용하여 pH와 농도의 변화에 따른 영양염의 제거율을 비교평가 하였다. 하수의 실험조건에서 해수를 사용한 결과 인의 제거율은 90 %, 질소의 제거율은 50 %로 나타났다. 또한 pH 9, 질소와 인의 농도 10 mM, Mg/PO43-, NH4+의 비율 2의 조건에서 해수염을 사용하여 실험한 결과 질소의 제거율은 90 %, 인의 제거율은 70 %로 나타났다. 상대적으로 인의 제거율이 높은 이유는 해수를 사용한 경우 질소와 인의 몰 농도의 차이에서 비롯되었으며, 해수염을 사용한 경우 해수에 포함된 칼슘이 인과 반응하여 수산화인회석으로 침전 제거되었다고 할 수 있다. 수중의 질소와 인을 제거를 위하여 해수와 해수염을 사용한 결과 높은 제거율을 나타내었다.

제주연안선 부근에 밀집된 육상양식장 배출구 주변 4개 해역(애월리, 행원리, 표선리, 일과리)에서 수질환경의 시공간적 변화에 영향을 미치는 요인을 파악하기 위해 2010년 2월부터 2011년 12월까지 격월로 총 12회 조사하였다. 주성분 분석 결과 조사해역에서 연중 영양염의 분포는 염분과의 관련성 없이 배출구로부터 공급되는 물질에 의해 영양염의 농도가 조절되어, 연안에서 외해역으로 갈수록 농도구배가 감소하는 특징을 나타냈다. 특히 용존무기질소의 경우는 배출구와 인접한 해역에서는 부영양상태로 인에 비해 질소가 과잉되고 있었다. 유기물의 분포는 담수유입량이 증가하는 고수온기에 증가하는 경향을 보였다. 식물플랑크톤의 생물량 변화는 애월 및 행원해역은 담수유입과 관련된 기상요인(기온 및 강우), 표선 및 일과는 영양염의 인위적 공급요인(양식장 배출수)에 의한 영향을 주로 받는 것으로 나타났다. 특히, 배출구로부터 직선거리 약 300 m 및 수심 10 m이내 해역의 표ㆍ저층에서는 고영양염 농도 분포가 지속되고 있어, 부영양화 과정에서 발생하는 문제를 직ㆍ간접적으로 받을 수 있는 가능성을 나타냈다. 육상양식장의 운영 시 취수지점이 배출수의 영향을 받는 지점에 위치할 경우 사육수질의 문제가 발생할 수 있다.

본 연구에서는 국내 소규모 인공호수의 수질예측을 위한 부영양화 모형을 개발하였다. 모형의 상태변수로는 식물플랑크톤 (chl-a), PO4-P, 동물플랑크톤, 어류, 퇴적층내 PO4-P, 유기성 잔재물 (detritus)로 구성되어 있다. 식물플랑크톤(chl-a)관련 상태변수는 PHYT (식물플랑크톤의 건조중량), chl-a, PC (식물플랑크톤내 인농도)의 3종류이다. 본 모형의 민감도분석시 chl-a를 예측하는 두 종류의 부모형을 각기 본 모형에 결합시킴으로서 chl-a와 PO4-P 농도의 예측력을 각기 평가 하였다. 두 종류의 부모형은 식물플랑크톤 성장 모형으로 Monod 반응식을 이용한 모형과 인의 섭취와 조류성장을 구분한 이단계 부모형이다. 이 두 부모형을 각기 본 모형에 결합하여 예측한 결과 회동호 식물플랑크톤의 생태계를 적절히 반영할 수 있는 모형은 이단계 성장 부모형임이 밝혀졌다.

동해안의 경포호를 비롯한 6개 석호를 조사한 결과 모든 호수가 부영양화가 매우 심한 것으로 나타났다. 투명도는 1.0 m 내외의 낮은 값을 보였으며 청초호를 제외한 모든 호수에서 남조류인 Oscillatoria sp.가 우점종이었다. 염분의 경우 청초호와 화진포호의 북호는 각각 18~30‰와 10~25‰이었으며, 다른 호수는 10‰ 내외 로 호수별로 큰 차이를 보였다. 또한 모든 호수의 Chl. a, TN 및 TP도 각각 11.4~97.3 mg/m3, 0.77~2.36mgN/L 및 0.056~0.292 mgP/m3의 범위로 보여 차이가 큰 것으로 나타났다. 표층의 TN/TP 무게비는 6~14 정 도로 매호가 가장 적었으며, TSI는 56~79의 범위로 영랑호가 가장 컸다.

전형적인 도시근교 하천(潮滿江)에서 수질의 오염양상을 93년 6월부터 94년 9월까지 조사하였다. 연평균 BOD 농도는 9.3 mg O2/ l로 5급수였고, TN, TP 및 chl-a 는 각각 4.6 mg N/ l, 239 μg P/ l 및 104 μg/l로 과영양상 태였으며, alkalinity, DO, 투명도, TSS 등 다른 수질인자도 부영양화 특성이 잘 나타났다. 연평균 TN/TP의 비는 19로서 P가 조류의 생장을 제한하는 요인으로 작용 할 수 있음을 시사한다. 연평균 질소화합물 농도에서 무기질소가 66%, 유기질소는 34% 차지하였고 무기질소 중에서 암모니아가 63%, 질산염이 37%였다. 지류 중에서 해반천의 질소와 인부하량이 가장 컸으며 해반천의 NH4는 본류보다 3.5배 이상 높게, TP 농도는 본류보다 2.5배 높은 농도로 유입되었다. 생활하수가 유입되는 해 반천에서 무기질소 또는 인이 차지하는 비율이 매우 높았다. 담수조류는 여름에 남조류 Microcystis, 겨울에 규조류 Stephanodiscus가 번무하는 등 오염지표성 조류가 대발생하는 수계였다. Chl-a량은 계절에 따른 전형적인 변동을 찾아볼 수 없었고 봄∙가을보다 겨울에 현존량이 더 높았다.

The in situ observations and the seawater analyses were conducted in July and Auguse, 1996 for the purpose of evaluating the characteristics of seawater quality centered about eutrophication in Mokpo harbour. By applying the OECD standards of trophic classification to the parameters such as secchi depth, total inorganic nitrogen, phosphate phosphorus and chlorophyll-a, the trophic level of seawater in Mokpo harbour was evaluated to be in eutrophic state in summer. The estimation of pollution index by eutrophication showed the seawater quality of Mokpo harbour to deteriorate and fall under the regular grades. The results of eutrophic index estimation showed the high otentiality of red tide occurrence in Mokpo harbour.

the observations in situ and the seawater analyses were conducted in July and August, 1996 for the purpose of evaluating the characteristics of seawater quality centered on eutrophication in Mokpo harbour. By applying the OECD standards of trophic classification to the parameters such as secchi depth, total inorganic nitrogen, phosphate phosphorus and chlorophyll-a, the trophic level of seawater in Mokpo harbour was evaluated to be in eutrophic state in summer. By the estimation of pollution index with relation to eutrophication, the seawater quality of Mokpo harbour was evaluated to be under the regular grades and this evaluation was found to be different from the results of evaluation obtained by the environmental index of single parameter, chemical oxygen demand. By the estimation of eutrophication index, the seawaters of Mokpo harbour were shown to have the high potentiality of red tide occurrence.

The study of lake pollution problems is often related to the dynamic behavior of phosphorus. Several phosphorus models are available that may be suitable to study these problems. Depending on the the management objectives and data availability, some models may be more appropriate than others. Criteria are defined to help modelers choose the most appropriate total phosphorus models for different lakes. These criteria consider in-lake processes such as sediment feedback, stratification, and algal uptake and recycle.

Contaminated marine sediment is a secondary pollution source in the coastal areas, which can result in increased nutrients concentrations in the overlying water. We analyzed the nutrients release characteristics into overlying water from sediments and the interaction among benthic circulation of nitrogen, phosphorus, iron, and sulfur were investigated in a preset sediment/water column. Profiles of pH, ORP, sulfur, iron, nitrogen, phosphorus pools were determined in the sediment and three different layers of overlying water. Variety types of sulfur in the sediments plays a significant role on nutrients transfer into overlying water. Dissimilatory nitrate reduction and various sulfur species interaction are predominantly embodied by the enhancing effects of sulfide on nitrogen reduction. Contaminant sediment take on high organic matter, which is decomposed by bacteria, as a result promote bacterial sulfate reduction and generate sulfide in the sediment. The sulfur and iron interactions had also influence on phosphorus cycling and released from sediment into overlying water may ensue over the dissolution of ferric iron intercede by iron-reducing bacteria. The nutrients release rate was calculated followed by release rate equation. The results showed that the sediments released large-scale quantity of ammonium nitrogen and phosphate, which are main inner source of overlying water pollution. A mechanical migration of key nutrients such as ammonia and inorganic phosphate was depicted numerically with Fick’s diffusion law, which showed a fair agreement to most of the experimental data.

The objectives of this study were to analyze reservoir trophic state, based on Trophic State Index (TSI), spatial variation patterns of three zones (riverine, transition, and lacustrine zone), and empirical models through 20-years long-term data analysis. Trophic variables of TP and CHL-a were highest during the summer monsoon, and decreased along the main axis from the riverine to lacustrine zone. In the mean time, TN did not show the trend. Ratios of N:P and Secchi disc transparency (SD) increased from the riverine to lacustrine zone. The analysis of trophic state index (TSI) showed that mean TSI (TP) and TSI (CHL-a) were 62 and 57, respectively, and these values were highest in the transition zone during the summer. This zone should be managed well due to highest lake water pollution. The analysis of Trophic State Index Deviation (TSID) showed that algal growth was primarily limited by light penetration, and this was most pronounced in the monsoon season. The analysis of empirical models showed that the value of R2, based on CHL-SD model, was 0.30 (p < 0.0001) in the transition zone and the R2, based on TP-SD model, was 0.41 (p < 0.0001) in the transition zone.

본 연구에서는 충주댐을 대상으로 유역모델인 SWAT과 저수지모델인 CE-QUAL-W2를 연계 적용하여 기후변화에 따라 저수지로 유입되는 하천의 유량 및 탁수발생량을 모의하고, 저수지내의 탁수변화 및 부영양화 영향평가를 통한 저수지 수환경 변화를 전망하였다. 먼저 SWAT을 적용하여 강우시 저수지 유입하천의 유량 및 수질을 모의하여 모델의 재현성을 검토하였으며, 모형의 보정(2000～2005)과 검증(2006～2010) 결과 모델 예측값과 실측값이 적절하게 일치하는 것으로 나타났다. SWAT의 결과를 CE-QUAL-W2의 하천유량 및 유입수 수질 경계조건 입력 자료로 활용하고, 보정(2010년)과 검증(2008년)을 통하여 저수지 내 시간에 따른 물수지, 수온 변화, 부유물질(SS), T-N, T-P 및 부영양화(Chl-a) 양상 등을 분석하고 모델의 재현성을 검토하였다. 이후 기후변화 시나리오 적용에 따른 저수지 내 수환경 변화를 모의하기 위한 기후변화 자료로 IPCC AR4 GCM(ECHO-G)을 고해상도 지역기후시나리오로 개선시킨 RCM(MM5)의 A1B 시나리오를 다시 태풍사상을 고려한 인공신경망 기법에 의해 상세화하여 이용하였다. 기후변화 시나리오에 따른 기온증가의 영향으로 미래로 갈수록 상층수온은 증가하는 반면 심층수온은 감소하는 경향을 보였다. SS 최고유입농도는 평수년에 비해 풍수년에 17%, 갈수년에 0.2% 가량 증가하는 것으로 나타났다. 호소내 SS 10mg/L 이상 점유일수는 평수년에 비해 풍수년이 6일, 갈수년이 17일 증가하였고, 점유율 역시 풍수년에 24%, 갈수년에 26% 가량 증가하는 것으로 분석되었다. 미래로 갈수록 기후변화가 충주댐 탁수 장기화에 영향을 미치는 것으로 분석되었다. Chl-a의 최고농도는 평수년에 비해 풍수년에 19%, 갈수년에 3% 가량 조류의 농도가 증가되는 것으로 나타나 조류의 영향이 커지는 것을 알 수 있었다.

본 연구의 목적은 충주호 유역을 대상으로 2차원 횡방향 평균 수리 및 수질모형인 CE-QUAL-W2를 이용하여 호소내 수온분포, 부유물질및부영양화과정의변화특성을모의하고모형의적용성을평가하는것이다. 지형및단면자료구축을 위해 충주호를 남한강 본류(branch 1)와 유입 경계부(branch 2∼7)로 구분하여 격자를 구성하였다. 호소 수질모델링을 위한 주요 입력 자료로 기상자료, 호소의 수온과 탁도 초기조건, 하천의 유량과 수온, 수질 경계조건 자료를 구축하였다. 이후실측된수온, 부유물질(SS), 총질소(TN), 총인(TP), 조류(Chl-a)에대하여모형의보정(2010) 및검증(2008)을수행하여모형의적용가능성을평가하였다. 충주호의수온은4월부터표층수온이증가하여7월초에성층현상이발생되고12월에는연직수온분포가일정하게유지되었다. 집중호우발생후에는성층구조가교란되어수온약층이약10 m가량하강하였다. SS는수온과동일한패턴으로집중호우발생후에증가하다가12월에안정화되었으며, 2008년7월에발생된중층밀도류의 분포 현상을 잘 재현하였다. TN, TP의 경우 농도의 범위를 잘 재현하였지만, 모형 내에서 질소성분의 침강속도 및 인의 흡착-침전과정이 적절히 모의되지 않아 오차가 발생하였다. Chl-a의 경우 2010년과 2008년 여름의 조류의 성장패턴을 잘 반영하였지만, 모형이 횡방향 평균 유속과 농도를 사용함에 따른 모형의 한계점이 나타났다.