Effects of Acid Mine Drainage from Abandoned Coal Mines on Benthic Macroinvertebrate Communities in the Upper Reaches of the Nakdong River

We investigated the effects of acid mine drainage (AMD) from abandoned coal mines on benthic macroinvertebrate communities in the upper reaches of the Nakdong River from May to October in 2009. Qualitative and quantitative sampling (Surber sampler: $50{\times}50$ cm; mesh size, 0.2 mm) was conducted at 7 study sites and 3 control sites in the study area. We thus sampled 117 species belonging to 53 families, 15 orders, 6 classes, and 5 phyla; the Ephemeroptera, Plecoptera, and Trichoptera group (EPT-group) represented the majority of the benthic macroinvertebrate community (71 species; 64.5%). In the quantitative sampling, a total of 11,575 individuals belonging to 58 species of benthic maroinvertebrates were sampled from the study sites (Sites 1-7), whereas 2,844 individuals belonging to 79 species were sampled from the control sites (Sites A-C). Tolerant species such as oligochaetes, $Epeorus$ $pellucidus$, $Baetis$ $fuscatus$, Hydropsychidae species, and Chironomidae species were predominant in the study sites. The community indices for the study sites, such as MacNaughton's dominance index (DI) (mean${\pm}$SD, $0.52{\pm}0.21$; range, 0.33-0.85) and the Shannon diversity index ($H^{\prime}$) ($2.06{\pm}0.60$; 1.06-2.57), were different from those for the control sites (DI: $0.29{\pm}0.07$, 0.22-0.35; $H^{\prime}$: $3.13{\pm}0.14$; 3.03-3.30). In the study sites, shredders and scrapers were scarce, whereas gathering-collectors (mainly Chironomidae species) were relatively abundant, as were clingers and burrowers. The detrended correspondence analysis (DCA) and similarity analyses showed that benthic macroinvertebrate communities in the study sites were clearly separated from those of the control sites, with the greatest dissimilarity being noted at the uppermost study site (Site 1), which is located close to an abandoned coal mine. The Korean saprobic index (KSI) and the ecological score using benthic macroinvertebrates (ESB) showed that the uppermost study site (Site 1) was ${\alpha}$-mesosaprobic or heavily polluted, whereas other study sites were in a fair or relatively good condition.

낙동강 상류 폐탄광의 산성광산배수가 저서성 대형무척추동물 군집에 미치는 영향

본 연구는 2009년 5월부터 10월까지 태백시에 위치하고 있는 낙동강 상류의 폐탄광으로부터 유입되는 산성광산배수(Acid mine drainage)가 저서성 대형무척추동물의 군집에 미치는 영향을 파악하고자 실시하였다. 폐탄광의 영향을 받는 대상하천의 7개 지점과 대조하천의 3개 지점에서 계류형 정량채집망(Surber sampler $50{\times}50$ cm, 망목 0.2 mm)을 사용하여 정량채집을 하였고, 다양한 미소서식처에서 정성채집을 병행하였다. 조사 결과 전체조사지역에서 총 5문 6강 15목 53과 117종이 출현하였으며, 하천의 주요 분류군인 EPT-group이 71종(64.5%)으로 전체 출현종의 큰 부분을 차지하였다. 정량조사에서 대조하천 지점(St. A~C)의 저서성 대형무척추동물은 총 79종 2,844개체가 출현한 반면, 폐탄광의 영향권에 있는 산성광산배수하천 (Acid mine drainage stream, AMDS) 지점(St. 1~7)에서는 총 58종 11,575개체가 출현하였다. AMDS에서는 오염에 내성이 강한 실지렁이, 부채하루살이, 개똥하루살이, 줄날도래류, 깔따구류 등이 우점하였다. 특히, AMDS의 군집지수(MacNaughton 우점도지수 평균 ${\pm}$표준편차 $0.52{\pm}0.21$, 범위 0.33~0.85; Shannon 다양도지수 $2.06{\pm}0.60$, 1.06~2.57)가 대조하천의 군집지수(우점도지수 $0.29{\pm}0.07$, 0.22~0.35; 다양도지수 $3.13{\pm}0.14$, 3.03~3.30)에 비해 큰 차이가 있었다. AMDS의 섭식기능군은 shredders와 scrapers의 비율이 낮았으며, 깔따구류(Chironomidae spp.)가 많이 출현하여 gathering-collector가 상대적으로 풍부하였다. 서식기능군은 clingers와 burrowers가 AMDS에서 상대적으로 더 풍부하였다. DCA 서열법과 유사도 분석 결과 AMDS와 대조하천의 지점들끼리 각각 묶여서 두 개의 그룹으로 구분되었으며, 폐탄광에 인접한 최상류 지점(St. 1)과 다른 지점들 간의 유사도가 가장 낮게 나타났다. 생물학적 수질평가를 나타내는 한국오수생물지수(KSI)와 저서성 대형무척추동물을 이용한 생태평가점수(ESB)는 대부분의 지점에서 보통 및 양호의 상태를 나타냈으나, 최상류 지점(St. 1)은 매우 불량한 상태인 ${\alpha}$-중부수성으로 분석되었다. 결론적으로, 폐탄광에서 유출되는 산성광산배수의 영향권에 있는 하천의 저서성 대형무척추동물 군집에 악영향을 미쳐서 종풍부도와 군집구조, 기능군의 조성 및 수환경 건강성을 나타내는 생물지수에 있어서 대조하천의 군집과 큰 차이를 나타냈다.