A Diagnosis of Ecological Health Using a Physical Habitat Assessment and Multimetric Fish Model in Daejeon Stream

The objective of study was to diagnose integrative ecological health of Daejeon Stream, one of the tributaries of Guem River, during May 2004 ${\sim}$ April 2005. The research approach was primarily based on a Qualitative Habitat Evaluation Index (QHEI) and the Index of Biological Integrity (IBI) using fish assemblage. These outcomes were compared with conventional chemical dataset. For the experiment, four sampling sites were chosen from Daejeon Stream and long-term water quality data during 1995 ${\sim}$ 2004 (obtained from the Ministry of Environment) were analyzed in the spatial and temporal aspects. For the biological health assessment, we developed a stream health assessment model (SHA model) far regional applications. We found that current water quality conditions, based on the COD, BOD, TN and TP, were enhanced by 1.6 ${\sim}$ 5.3 fold over the period of 1995 ${\sim}$ 2004 and that the parameters showed a typical longitudinal decline from the upstream to downstream reach. The differences of water quality between the two reaches were more than 4.4 times, indicating a large spatial variations within the stream. The health conditions, based on the SHA model, averaged 23 and varied from 20 to 26 depending on the sampling stations. Values of the QHEI varied from 39 (Poor condition) to 124 (Cood condition)and values of QHEI in the reach of S2 ${\sim}$ S4 had significantly lower than in the headwater site (S1). Also, biological stream health, based on the criteria of US EPA (1993), was judged as 'Poor condition', in the S4 where TN, TP, BOD and COD were highest. In the meantime, maximum value of SHA (26) was found in the upstream reach (S1) where the water quality and QHEI were best. We also found that compositions of sensitive species showed a linear function with water quality conditions and this pattern was evident in the tolerant species. Thus, the biological stream health, based on the SHA model, matched well water chemistry. Overall outcomes suggest that the biological health impact was a function of chemical degradation and physical habitat quality in the stream.

물리적 서식지평가기법 및 어류 다변수 평가모델에 의거한 대전천의 생태학적 건강도 진단

본 연구는 금강의 지천인 대전천에서 도심하천에서의 생태학적 건강성 평가를 위해 2004년 8월부터 2005년 4월까지 어류를 이용한 생물학적 건강도지수 (IBI), 대전천의 수질 모니터링 자료 및 물리적 서식지 평가 지수 (QHEI)를 비교하여 총체적 하천생태계 건강도를 진단하였다. 상기 변수의 시공간적인 분석을 위해 대전천의 상류부에서 하류까지 4개의 지점을 선정하였다. 대전천의 생물학적 건강도 지수산정 및 적용을 위해 하천 건강도 평가모델(SHA model)을 개발하였고, 건강도 평가모델은 안 등 (2003)에 의해 국내 환경에 맞게 적용된 IBI (Karr, 1981: Barbour et al., 1999)모델을 이용하였다. 대전천의 이화학적 수질자료 분석에 따르면, 1995년부터 2004년까지 10년 동안 화학적 산소요구량 (COD), 생물학적 산소요구량 (BOD), 총질소 (TN), 총인 (TP)은 1.6 ${\sim}$ 5.3배까지 감소하였고, 상류부터 하류까지 4배 이상의 공간적인 수질 차이를 보였다. 생물학적 건강도지수를 나타내는 SHA모델 값은 평균 23였고, 지점에 따라 20 ${\sim}$ 26까지 변이를 보여 건강도는 ‘보통(Fair)-악화' 상태 (poor)로 나타났다. 서식지 건강도를 나타내는 물리적 서식지 평가지수는 상류부터 하류까지 39(악화상태) ${\sim}$ 124(양호상태)의 범위로 상류역에 위치한 지점 1을 제외하고는 나머지 3개 지점에서 모두 낮은 값을 보였다. US EPA (1993)의 기준에 의거할 때, 생물학적 건강도는 TN, TP, BOD 및 COD 값이 최고치를 보인 지점 4에서 ’악화상태‘로 나타났으며, 화학적 수질 및 서식지 건강도가 타 조사지점들보다 높은 최상류의 지점 1에서 생물학적 건강도는 양호한 것으로 나타났다. 또한 민감종의 상대빈도는 수질과 직접적인 함수관계에 있었으며, 이런 양상은 내성종의 구성비에서도 나타났다. 이 같은 결과는 어류를 이용한 생물학적 건강도는 이화학적 수질 및 물리적서식지 특성을 잘 반영하는 것으로 나타났다.