Reservoir Trophic State and Empirical Model Analysis, Based on Nutrients, Transparency, and Chlorophyll- Along with Their Relations Among the Parameters

The purpose of this study was to determine trophic state, based on nutrients (TN, TP), transparency (SD), and chlorophyll-${\alpha}$ (Chl) and identify their empirical relations of TN-Chl, TP-Chl and Chl-SD depending on the dataset used along with dynamics of conductivity and suspended solids. Analysis of trophic states showed that more than half of 36 reservoirs were judged as eutrophic-hypertrophic conditions depending on the trophic variables. Seasonal values of TP varied by nearly 500% and showed greater in August than any other months. In contrast, TN varied within less than 90% and all monthly mean values of TN were never fall less than 1.2 mg L$^{-1}$ indicating low seasonal variations and high ambient concentrations (eutrophic-hypertrophic state). Analysis of empirical relations in the trophic variables showed that transparency had greater functional relations with Chl (R$^2$=0.31, p<0.001) than TP (R$^2$=0.15, p<0.001) and TN (R$^2$=0.20, p<0.001). Ratios of TN : TP in the ambient water indicated that most reservoirs showed a potential phosphorous limitation on the algal growth. Thus, algal biomass, based on Chl values, was more regulated by phosphorous than nitrogen. Analysis of linear regression model, based on log-transformed annual mean values, showed that only 30% in the variation of Chl was explained by TP (R$^2$=0.295, p=0.001, n=36) and 15% by TN (R$^2$=0.151, p=0.019, n=36). However, linear regression model, based on individual system, showed that Chl-TP model had strong positive relations (R$^2$=0.62, p=0.002, n=12), whereas the model had no any relations (p=0.892, n=12). Overall, our data suggested that averaging effect in the empirical model developments may influence the significance in the statistical analysis.

영양염류, 투명도 및 엽록소를 이용한 인공호 영양상태, 경험적 모델 분석 및 변수들 간의 상호관계

본 연구는 연구의 목적은 총질소(TN), 총인(TP), 엽록소(Chl), 투명도(SD)의 변수를 이용하여 호수의 영양상태(Trophic state)를 평가하였고, 전기전도도에 따르면 부유물질(SS)의 역동성을 비교 평가하여 총질소-엽록소(TN-Chl), 총인-엽록소(TP-Chl), 엽록소-투명도(Chl-SD)의 경험적 모델을 분석하였다. 호소의 영양상태 분석에 따르면, 36개 인공호 중 절반이상이 부영양-과영양화 상태 (Eutrophy-Hypertrophy)로 나타났다. 총인의 월 변이(% Variation)가 최고 500%까지 상회하였으며 특히 8월에는 연중 최고치를 보였다. 한편 총질소의 월 변이는 90% 이하로 나타났으며, 모든 호수에서 평균 총질소 농도는 1.2 mg L$^{-1}$ 이상을 상회하여, 배경 농도가 높은 것으로 나타났다(부영양-과명양화상태). 경험적 모델 분석에 따르면 투명도의 변이는 총인(R$^2$=0.15, p<0.001) 및 총질소 (R$^2$=0.20, p<0.001)보다 주로 엽록소 (R$^2$=0.31, p<0.001)에 의해 설명되는 것으로 나타났다 총인, 총 질소의 비 (TN : TP ratio)의 분석에 따르면, 대부부의 인공호는 조류 생장에 있어 잠재적인 인(P)의 영향을 시사하였다. 따라서 식물성 플랑크톤 성장은 질소보다 인에 의하여 조절 되는 것으로 나타났다. 수질 변수의 연 평균값에 로그-전환(Log$_{10}$ transformation)한 후 실시한 선형 회귀분석에 따르면 엽록소는 총인 및 총질소에 의해 각각 30%, 15% 설명되어, 연관성이 극히 낮은 것으로 나타났다. 그러나 개별 호소에 대한 선형 회귀분석 일부 총인-엽록소가 강한 정 상관관계 (R$^2$=0.62, p=0.002, n=12)를 총질소-엽록소에서는 유의성이 없는 것으로 나타났다(p=0.892, n=12). 상기 연구를 종합해보면 경험적 모델 분석 시 자료의 평균효과(Averaging effect)는 모델의 변이성을 설명하는 데 중요한 것으로 나타났다.