Study on Introduction to Predicting Indicator of Cyanobacteria Dominance in Algae Bloom Warning System of Hangang Basin

Abstract

The chlorophyll-a concentration in algae bloom warning system of Hangang basin did not predict the cyanobacteria dominance. In this study, suggest the predicting indicator of cyanobacteria dominance through analyzing the environmental factors affecting on the cell count of cyanobacteria. Firstly, the dominance of algae was analyzed with seasonal variation during Jan. 2012~ Sep. 2013. The diatom dominated phytoplankton communities during the period of January~April. In the May~June, the green algae dominated. And, the dominance of algae was changed to cyanobacteria in the July~August. Also, the environmental factors affecting to cyanobacteria blooms ; nutrients (TN, TP), temperature, precipitation, dam-discharge were evaluated during the study period. Rather than temperature factor, relatively low dam discharge causes cyanobacteria to grow rapidly and create a blooms. The low dam-discharge may increase the water retention time. Finally, it is proved that a low ratio of TN to TP (<29:1) can favour the development of cyanobacteria blooms. Thus, the predicting indicator (TN:TP) have need to apply to the alarm bloom warning system of Hangang basin. 요약 : 한강유역 조류경보제의 클로로필-a 농도는 남조류의 우점을 예측할 수 없어 본 연구에서는 남조류 개체수에 영향을 미치는 환경인자를 분석하여 남조류 우점 예측인자를 제시하였다. 2012년 1월~2013년 9월까지 하천의 계절변화에 따른 조류 의 우점종을 분석한 결과, 저수온기인 1~4월에는 규조류, 5~6월에는 녹조류, 7~8월에는 남조류가 우점하는 것으로 나타났다. 또한, 남조류 개체수 증감에 영향을 미치는 영양염류(TN, TP), 기온, 강수량, 댐 방류량과의 상관성을 분석한 결과, 기온보다 는 낮은 댐 방류량으로 댐 내의 체류시간이 길어져 남조류 개체수가 급속히 증가한 것으로 나타났다. 마지막으로 남조류 개 체수와 TN:TP 농도 비를 분석한 결과 TN:TP 농도 비가 29 이하로 낮아질 때 남조류가 우점하는 것으로 분석되어 한강유역 조류경보제에 남조류 우점 예측인자인 TN:TP 농도 비를 도입할 필요가 있다. 주제어 : 조류경보제, 남조류, 지오스민, 총질소, 총인 1. 서 론 남조류는 클로로필-a를 가지고 광합성을 통해 산소를 만 드는 세균이며, 1) 2-MIB(곰팡이냄새)와 Geosmin(흙냄새) 등 과 같은 맛․냄새 물질을 발생시킨다. 2012년 여름철 팔당 호 Geosmin은 795 ppt까지 증가하였으며, 암사 취수원도 379 ppt까지 상승하여 수질관리에 많은 어려움이 발생하였다. 기 상예보처럼 남조류 발생을 예측해 주는 수질예측시스템이 존재하였다면, 수질관리에 많은 도움이 될 수 있었을 것이 다. 환경부에서도 수질예보시스템을 도입하여 내부적으로 운영 중에 있으나, 한강에서 남조류를 예측하는 시스템은 아 직까지 존재하지 않는다. 현재 조류경보제 2) 가 발령되는데, 조류경보제는 클로로필-a와 남조류 세포수에 의해 결정된다 (Table 1). 조류경보제는 팔당댐 상류의 경우 환경부, 한강구 간은 서울시에서 발령하고 있으며 발령기준은 클로로필-a와 남조류 세포수가 1회 초과하면 발령하고 있다. Table 1. Standard of cyanobacteria bloom warning system in the Hangang basin Item Attention Warning Bloom Chlorophyll-a (mg/m 3) over 15 over 25 over 10 2 Cyanobacteria (cells/mL) over 500 over 5,000 over 10 6 한편, 클로로필-a는 규조류, 녹조류, 남조류를 포함하고 있 기 때문에 남조류만 발생하는 것을 예측할 수 없으며, 연중 90% 이상이 규조류로 구성되어 있어 남조류 보다는 규조류 와 높은 상관성을 가진다. 3) 일반적으로 광합성을 통하여 유기물을 합성하는 식물성 플랑크톤 즉 조류의 세포구성비는 탄소 : 질소 : 인이 106 : 16 : 1이기 때문에 주로 질소와 인이 식물성 플랑크톤 번식을 결정하는 제한 요소가 되며, 이를 레드필드 비(redfield ratio) 라고 한다. 4) 질소와 인은 폐쇄 수역인 호소나 해역에서 부영양화의 원