부착조류를 이용한 생물지수
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부착조류를 이용한 생물지수. 부착조류의 생태학적 중요성. 생활사가 짧아 생태 지표종으로서 중요 환경변화에 매우 민감 많은 분류군은 풍부한 정보를 제공 . 부착조류 유기물지수. 유기물오염에 대한 부착조류 군집지수 Diatom Assemblage Index to Organic Pollution: DAIpo)  일본에서 개발 오염 민감종과 내성종의 정보를 이용 지수의 범위는 0 ~ 100 ( 오탁성 ) 0<==========  100 ( 청수성 ). 부착조류 영양염지수.

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부착조류를 이용한 생물지수

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Presentation Transcript


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부착조류를 이용한 생물지수


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부착조류의 생태학적 중요성

  • 생활사가 짧아 생태 지표종으로서 중요

  • 환경변화에 매우 민감

  • 많은 분류군은 풍부한 정보를 제공


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부착조류 유기물지수

  • 유기물오염에 대한 부착조류 군집지수

    • Diatom Assemblage Index to Organic Pollution: DAIpo)일본에서 개발

  • 오염 민감종과 내성종의 정보를 이용

  • 지수의 범위는 0~100

    • (오탁성) 0<========== 100 (청수성)


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부착조류 영양염지수

  • 수체의 부영양 정도를 평가하는 지수

    • Trophic Diatom Index (TDI)

    • 규조류종의 오염민감도와 지표값을 국내하천에 적용

    • 종의 민감도와 가중치 이용 측면에서 유기물지수와 비슷(DAIpo) 그러나 영양염류와 유기물오염을 반영

  • 지수의 범위는 0~100

    • (청수성) 0<========== 100 (오수성)


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Taxon Count(A)* S V ASV AVTolerant

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Cocconeis placentula 54 3 2 324 108

Cocconeis pediculus 38 4 2 304 76

Cyclotella meneghiniana 34 5 1 170 34

Amphora pediculus 23 5 2 230 46

Rhoicosphenia abbreviata 15 4 1 60 15

Navicula lanceolata 11 5 2 110 22 ●

Nitzschia incospicua 10 4 1 40 10 ●

Achnanthes minutissima 8 2 2 32 16

Nitzschia dissipata 7 42 56 14

Reimeria sinuata 7 43 84 21

Navicula gregaria 5 5 1 25 5 ●

Diatoma moniliformis 4 2 1 8 4

Achnanthes lanceolata 4 5 2 40 8

Gomphonema parvulum 4 5 3 60 12 ●

Diatoma vulgare 3 5 3 45 9

Navicula cryptotenella 2 5 2 20 4

Cymbella silesiaca 1 3 2 6 3

Ctenophora pulchella 1 3 2 6 3

Ctenophora spp. 1 2 1 2 1

Gomphonema olivaceum 1 5 2 105

Navicula minima 1 5 1 5 1 ●

Navicula muralis 1 5 1 5 1 ●

Navicula tripunctata 1 4 2 8 2

Nitzschia amphibia 1 43 123

Stauroneis alpina 1 5 2 102

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Total 237 1666 42232

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주) * count 값은 전체의 밀도에 대한 부분(%)를 이용할 수도 있다.

TDI = (WMS × 25) - 25

WMS : weighted mean sensitivity

WMS = ∑Aj·Sj·Vj / ∑Aj·Vj

WMS = ∑asv/∑av = 1666/422 = 3.95

TDI = (3.95 x 25) - 25 = 73.75

% pollution tolerant taxa = (32/237) × 100 = 13.5%

(검경된 표본 중에서 오염내성종의 상대비율)


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Taxon RA(%) Indicator ∑X ∑S

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Melosira varians 5.0 I

Achnanthes convergens30.0 X

Cocconeis placentula var. lineata9.0 X

Cymbella silesiaca8.0 X

Navicula gregaria3.0I

Navicula minima7.0P

Navicula saprophila9.0P

Navicula cryptocephala9.0I

Nitzschia fonticola10.0I

Nitzschia palea6.0P

Nitzschia paleaceae4.0I

----------------------------------------------------

Total 100.0 47 22

----------------------------------------------------

주) X: 호청수성종, P: 호오탁성종, I: 광적응성종

DAIpo = 50 + 0.5(∑Xi-∑Sj)

∑Xi : 민감종의 %상대풍부도 합

∑Sj : 내성종의 %상대풍부도 합

따라서, 최종적으로 DAIpo 지수는 다음과 같이 계산된다.

DAIpo = 50+1/2(∑X-∑P) = 50+1/2(47-22) = 62.5


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등급구분

최종 4단계로 확정


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국내 4대강을 중심으로

DIApo, 와 TDI간의 상관성을 중심으로 4개 등급으로 구분


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부착조류 생물지수와 수질의 비교

  • TDI가 DAIpo보다 상관성이 더 좋다

  • BOD 보다 영양염류와 상관성이 높다

  • 부착조류지표는 BOD보다는 영양염류에 의해서 좌우된다


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조사방법

  • 하천의 대표성을 고려해야함

  • 하천의 물리화학적 특성(기후, 강수량, 유황, 오염도 등)을 고려할 때 채집은 계절성을 반영하여 3~5월과 9~11월 사이

  • 봄과 가을을 포함하여 최소한 2회 이상조사


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조사지점

  • 방수장화의 착용으로 접근이 가능한 장소이어야 한다.

  • 수심이 얕은 하천에서는 주요 하상의 중심에서 채집해야 한다. 또한 제한된 지점에서의 채집 오류를 피하기 위하여 가능한 가장자리는 피해야 한다.

  • 수중보가 위치해 있는 경우 상류지역보다는 오히려 수문 또는 웨어(weir)의 하류부가 적당하다. 규조류는 대부분 산소를 발생하며, 햇빛이 충분하다면 호안에서 더 잘 나타난다.

  • 수변식생이나 녹음이 우거진 지역은 피해야 한다.

  • 가장자리의 영향 하에 있는 지역 내에서의 채집은 보다 깊은 수심(30cm~ 50cm)에서 수행되어야 한다.


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결론

  • 생물지수는 유기물지수(DAIpo)와 영양염지수(TDI) 두 가지로 선정

    • 지수계산을 위해 호청수성종과 호오탁성종을 구분

    • 민감도값과 지표값을 설정

  • 생물지수 4 등급으로 체제로 확정


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호수의 부영양화 평가

  • 부영양화 판정

    • TP, Chl-a, SD

      • OECD(1982)

      • Forsberg & Ryding (1980)

    • 상관관계를 이용 TSI 지수 (Carlson, 1977)

      • SD를 중심으로 TSI 지수개발(호수내 투명도는 식물PK에 의해 좌우된다 라는 가정)

      • 최대 투명도를 64m(26)으로 하여 투명도가 ½씩 감소 할 때 마다 지수가 10씩 증가

        부영양-빈영양의 경계는 50-55

    • 그외 심층산소소비, 세균밀도, 식물PK, 지표생물

      • 남조류 번성, 깔따구류 번성등


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대입

TSI (SD) = 10*(6-(ln(SD)/ln 2))

SD = 7.69(chl-a)-0.68 =

SD와 chl-a 간의 경험식(미국 및 자연호)

TSI (chl-a) = 10*(6- (2.04-0.68ln(chl-a)/ln2))

대입

ln(chl-a) = 1.449ln(TP)-2.442

Chl-a과 TP간의 경험식

TSI(TP) = 10*(6-(ln48/lnTP)/ln2))

국내주요호수

SD =4.90(chl-a) -0.45

Chl-a = 0.26 TP 1.01

SD =16.2TP -0.65

ln(SD)=ln7.69-0.68ln(chl-a)  ln(SD)=2.04-0.68ln(chl-a)


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생물군의 수질 지표성 검토

  • 부영양화된 호소에서 조류세포의 밀도 증가는 부영양화 지표로서 활용가치가 매우 크다. 그러나 조류세포의 크기는 종에 따라 생물량의 차이가 크기 때문에 지표로서 부정확하고 조류밀도는 계절적 변동, 체류시간등 수문학적 특성에 따라 영향 등으로 아직까지 널리 이용되는 지표는 없는 상태이다.


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조류예보제

  • 엽록소 a 농도와 남조류 세포수가 2회 이상 일정기준을 초과하면 구간별로 경보 발령하는 체제

  • 1998년 팔당호, 대청호, 충주호, 주암호 등 4개 지역을 대상으로 시행하고 있으며, 2005년 운문, 용담, 동북, 영천, 남강, 안계호등 10개 지역으로 확대시행


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육안관찰에 의한 부영양화 평가

  • 일본에서 개발된 육안관찰에 의한 부영양화도 평가방법은 수질지표로서 과학적인 근거는 부족하지만 일반인들이 쉽게 호소의 수질을 평가 할 수 있는 방법으로 남조류의 발생에 따라 7단계 (0~6단계)로 구분


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<그림 6-1> 육안관찰에 따른 호소 부영양화 정도


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부영양화 지수(TSIko) 개발

TSIKO(COD) = 5.8 +64.4 log(COD, ㎎/L)

TSIKO(Chl.a) = 12.2 + 38.6 log(Chl-a, ㎎/㎥)

 TSIKO(TP) = 114.6 + 43.3 log(TP, ㎎/L)

종합 TSIKO = 0.5 TSIKO(COD) + 0.25 TSIKO(Chl-a) + 0.25 TSIKO(TP)

<보조지표>

TSIKO(SD) = 56 - 49.6 log(SD, m)

 TSIKO(TUR) = 29.7 + 28.1 log(TUR, NTU)


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부영양화지수(TSIKO)에 대응하는 각 수질농도


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  • 국내 부영양화 실태

  • 부영양화 방지를 위한 유역오염원 관리

    • 도시생활하수처리

    • 도시비점처리

    • 축산분뇨

    • 농경지 시비량 저감및 유출저감대책

    • 호수별 총량규제


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오염원 형태에 따른 구분

  • 점오염원(Point source) – 제어가 용이

    - 관을 따라 처리장으로 이동하는 것과 같이

          오염물질의 배출원이 뚜렷한 것

    - 가정하수, 공장폐수, 가축폐수 등

  • 비점오염원(Nonpoint source)

         - 배출원이 광범위하게 흩어져 있기 때문에

           문제해결의 접근 어려움

    - 처리시설에 의해 처리되지 않고 있기 때문에

           오염원의 확인이 불분명하고 관리 難

    - 강우시 도시지역과 농경지, 축산농가,

    산림지역의 유출수, 공사현장 등


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호수 부영양화 방지대책

화학적 응집침전

전처리댐

먹이연쇄조절

호수내 수초대복원

중층방류

저질의 산환환경조성

인공폭기에 따른 성층의 파괴

준설


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