• 생태와환경
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• 제55권1호
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• pp.60-75
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• 2022

베이지안 알고리즘 모델은 입력된 자료를 기반으로 확률을 계산하는 모델 알고리즘으로써 주로 복합재난 및 수질관리를 위해 사용되었다. 최근에는 생물 간, 혹은 생물-비생물 요인들 사이의 생태학적 구조를 파악하고 이를 이용한 생태 네트워크 분석에 활용되고 있다. 본 연구는 국내 하구수생태계의 부착돌말류 군집 변화와 이화학적 요인들 사이의 베이지안 네트워크 분석을 수행하여 부착돌말류 건강성 변화의 주요 요인들을 파악하였다. 베이지안 분석을 위해 본 연구 자료를 위해 물환경측정망의 생물 측정망을 기준으로 전국 하구 지역에 분포하는 668개 지점을 2008년부터 2019년까지 연간 2회 조사를 수행하였다. 자료는 서식지 요인, 물리적 요인, 화학적 요인, 생물학적 요인으로 분류하였으며 이를 베이지안 네트워크 모델에 입력하여 전국 및 해역별 하구수생태계 네트워크 분석을 수행하였다. 2008년부터 2019년까지 전국 하구수역에서 부착돌말류는 총 625개 분류군이 출현하였으며 2목, 5아목, 18과, 141속, 595종, 29변종, 1품종으로 구성되었다. Nitzschia inconspicua의 누적 세포밀도가 가장 높았으며 Nitzschia palea가 뒤를 이었고, 이외에도 Pseudostaurosira elliptica와 Achnanthidium minutissimum 분류군의 누적 세포밀도가 높았다. 부착돌말류를 이용한 하구수생태계 건강성 평가 결과는 조사 지점이 증가함에 따라서 대체로 보통(C등급)~나쁨(D등급) 등급의 비율이 증가하였으나 조사 시기에 따른 등급별 변화는 매우 미약하였다. 베이지안 네트워크 모델을 이용하여 하구수생태계 부착돌말류 건강성 평가 결과와 서식지 정보 및 이화학적 수질 정보 사이의 관계를 분석한 결과, 건강성 평가 점수에 가장 민감하게 영향을 미치는 요인은 생물 요인이었으며 서식지 및 이화학적 요인은 상대적으로 민감도가 낮았다. 하구수생태계 건강성 평가 점수에 가장 민감하게 영향을 미치는 부착돌말류 분류군은 Nitzschia inconspicua, N. fonticola, Achnanthes convergens, Pseudostaurosira elliptica으로 나타났으며 생물 요인 이외에도 서식지 인근의 공단과 축사의 비율이 건강성 평가 점수에 많은 영향을 미쳤다. 해역에 따라서 부착돌말류 건강성 평가 점수에 민감한 주요 분류군 조성은 다르게 나타났으나 모든 해역에서 부착돌말류의 세포밀도와 AFDM 및 Chl-a는 부착돌말류 건강성 점수에 민감한 영향을 미치지 않았다. 베이지안 네트워크 분석은 하구수생태계와 같이 복잡한 생태구조에서도 건강성에 영향을 미치는 주요 분류군과 요인들을 파악하는데 유용하였으며 이를 통해 향후 훼손된 하구수생태계의 복원을 수행함에 있어서 복원 대상을 보다 정확하게 제시할 수 있을 것으로 판단된다.

• 생태와환경
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• 제45권4호
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• pp.378-391
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• 2012

본 연구에서는 2009~2010년 동안 한강 수계 인공댐 호소수 8개 지점 및 한강 본류 수계의 하천수 10개 지점의 총 18개 지점에서 인공댐 및 하류역 하천들에 대한 수질변이특성을 평가하고자 하였다. 이미 건설된 연속적 인공댐들이 상류로부터 하류까지 질소 (N), 인(P), 엽록소-a(CHL-a) 등의 화학적 수질 구배특성(Chemical gradient)에 미치는 영향을 분석하고, 수질 변수간의 경험적 모델(Empirical model)을 적용하여 하절기 몬순강우 특성 및 연별 집중강우 영향을 분석하였다. 한강수계는 상류에서 하류로 갈수록 수질이 악화되는 경향을 보였고 특히, 점오염원에 의한 오염물질의 유입은 수질변이에 가장 크게 작용하였으며, 특히 하류부의 중랑천 유입수는 수질을 급격하게 악화시키는 것으로 나타났다. 또한 하절기의 몬순강우는 하류역에서 총인(TP), 총질소(TN) 및 전기전도도(EC)값을 크게 낮추어 수질향상에 기여하였다. 5개의 인공댐들에서 총질소(TN), 총인(TP) 및 N:P 무게비에 대한 엽록소-a (CHL-a)의 경험적 모델식 평가에 따르면, 로그전환된 총인(TP)은 엽록소-a (CHL-a)농도 변이를 33.8% ($R^2$=0.338, p<0.001, 회귀식 기울기=0.710) 설명하였으나, 총질소 (TN) 변이는 21.4% 설명에 그쳤다 ($R^2$=0.214, p<0.001). 또한 N:P 무게비의 산정에 따르면, 본 인공호들에서는 모두 N:P 비가 29 이상으로 인 제한효과로 나타났으며, 총질소(TN)의 농도는 모든 수체에서 이미 $1000{\mu}g\;L^{-1}$을 상회하여 조류성장에 풍부한 것으로 나타나 엽록소-a (CHL-a)의 증감은 인(P)에 의해 조절되는 인 제한요인(P-limitation)으로 나타났다. 그러나 엽록소-a (CHLa)의 증감은 또한 개별적 인공댐에서 보여주는 바와 같이 부유물 증가에 의한 광투과도 저하, 수체류시간 감소에 의한 세척효과(Washing-out) 등도 부가적으로 영향을 미치는 것으로 나타났다. 결론적으로, 한강수계에서 하천 및 인공댐의 연속선 상에서 하천에 대한 댐의 이화학적 수질 특성에 미치는 영향은 미미한 것으로 나타났다. 반면, 유입 지천과 하천 유역의 점오염원으로부터의 방류수 유입은 이화학적 수질 변이에 크게 영향을 미치는 것으로 나타났다. 향후 연속적 인공댐의 수체에서 대형 무척추동물 및 어류와 같은 생물학적 지표를 이용한 영향평가도 수질과 같은 측면에서 연구될 필요가 잇는 것으로 사료되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권9호
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• pp.911-916
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• 2005

본 연구에서는 하수가 관거를 유하하면서 물리, 화학, 생물학적 반응을 통하여 오염물질이 제거되는 특성을 평가하기 위하여 실제 관거를 대상으로 상, 하류수질변화를 분석하고 관거 퇴적물의 입경변화와 오염물함유량을 평가하였다. 상류와 하류가 2.4 km 떨어진 두 지점에서 24시간 연속 채취된 시료에 대한 DOC 분석결과 상하류의 농도차이는 $-5.8{\sim}18.6\;mg/L$의 범위를 보였다. 상류측 평균 DOC농도를 기준으로 8.4%가 감소하였으며, 관거길이당 감소율은 2.3 mg/L/km, 평균체류시간에 의한 감소율은 0.093 mg/L/min으로 나타났다. SS의 경우 상류와 하류간의 수질차는 $-10.5{\sim}34.6\;mg/L$, 평균 SS 농도차는 13.3 mg/L, 상류수질을 기준으로 10.4%정도 감소하였으며 관거길이당 감소율은 5.5 mg/L/km, 평균체류시간에 의한 감소율은 0.22 mg/L/min으로 DOC에 비하여 약 2배 정도 높은 감소율을 나타내었다. 침입수/유입수를 고려하여 DOC, SS의 누적오염부하를 비교한 결과, DOC의 경우 일누적오염부하를 기준으로 상류 1,230 kg/d, 하류 1,167 kg/d으로 5.2%가 감소하였고, SS의 경우 상류 2,371kg/d, 하류는 2,186 kg/d로 7.8% 감소하였다. 이러한 결과는 하수를 처리장까지 수송하튼 관거시스템내에서 오염부하의 일부가 제거되고 있음을 보여주는 것이며, 하수처리장의 설계 및 운영시 관거를 통한 감소영향을 고려하는 것이 필요함을 알 수 있다.

• 생태와환경
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• 제40권1호
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• pp.82-92
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• 2007

본 연구는 2003년 영산강 수계내 12개 조사지점에서 어류 군집분석, 개체 특성분석 및 생태 건강성 지수(IBI) 산정을 통해 하천의 생물학적 수질을 비교 분석하였다. 12개 조사정점 중 4개 지점은 오염의 영향이 없는 대조군 지점이었고, 나머지 8개 지점은 농공폐수 및 하수처리장 배출수의 영향을 받는 지점이었다. 본 조사수역 12개 지점에서 산정된 평균 생태 건강성 지수(IBI)는 28(n=12, 범위: $18{\sim}44$)로서 U.S. EPA(1993)의 기준에 의거할 때 악화${\sim}$보통상태$(Fair{\sim}poor)$를 보였다. 한편, 대조군 지점(S3, S5, S6, S11)의 평균 생태 건강성 지수는 42(n=4, 변이폭: $38{\sim}44$)로서 양호상태(Good)를 보인 반면, 농공 폐수 및 하수처리장 배출수의 영향을 받는 나머지 8개 지점에서 평균 건강성 지수는 21(n=8, $18{\sim}24$)로서 악화상태(Poor)를 보여 2배 정도의 뚜렷한 차이를 보였다. 이런 건강도 지수의 지점별 변이는 종 풍부도 지수 및 종 다양도 지수와 거의 일치하였으나,1차 하천인 S11은 불일치하였다. 즉, 하천차수가 낮은 상류의 1차 하천은 종 다양도 혹은 군집 풍부도 지수에 의해 생태건강도가 평가될 경우 하천의 크기를 고려하지 않아 상대적으로 과소평가 되는 것으로 나타났다. 군집 유사도 분석 결과에 따르면, 유사도 수준 80%(p<0.05)에서 지점은 3개 그룹으로 대별되었다. 하나의 그룹은 폐수에 의해 영향을 받는 지점이었고, 나머지 2개의 그룹은 오염에 의해 영향 받지 않는 2개 대조군 그룹으로 대별되었다. 상관도 분석에 따르면, 생물학적 건강성 지수는 내성종의 상대빈도와 역상관 관계(r=-0.899, p<0.001)를 보였으며, 민감종과는 정상관 관계(r=0.890, p<0.001)를 보였다. 이런 결과는 본 수역에서 농공폐수 및 하수처리장 배출수 방류는 하천의 생물학적 수질 악화에 직접적인 영향을 주며, 수자원의 보호를 위해서는 이러한 배출수와 같은 오염원의 관리를 강화해야 한다는 것을 제시한다.

• 생태와환경
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• 제41권3호
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• pp.283-293
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• 2008

본 연구는 울산광역시의 오염총량관리계획을 수립하기 위한 기초자료를 제시하고자 소하천을 중심으로 이화학적 수질조사와 더불어 어류조사를 병행하여 각 수질항목별 대표어종의 수질 내성범위를 확인하여 어류를 이용한 하천의 건강성 평가 기초자료로 활용하고자 하였다. 현장조사는 태화강, 회야강, 동천 및 청량천에서 총 44개 지점을 선정하여 수질조사는 계절별로, 어류는 8월에 실시하였으며 수질항목 중 생물의 호흡과 관련된 BOD와 DO, 영양염 및 부영양화와 관련된 T-N, T-P, 기타 TSS와 $NH_4$-N 등을 출현율이 높은 8개 대표어종별로 vertical box plot을 활용하여 비교하였다. 어류조사 결과, 태화강은 9과 24종, 회야강은 5과 14종, 동천은 4과 12종, 청량천은 6과 12종으로서 전체적으로 멸종위기종인 잔가시고기와 외래도입종인 블루길, 배스를 포함한 총 13과 33종이 확인되었으며 태화강이 가장 높은 한국고유종 출현율(29.2%)을 보였다. 출현율이 높은 8개 어종별 서식이 확인된 지점의 수질을 기본으로 내성범위를 살펴본 결과, 참갈겨니, 버들치, 왕종개, 긴몰개는 각 항목별로 제한적인 내성범위를 보이며 양호한 수환경을 선호하는 것으로 나타난 반면 참붕어와 붕어는 오염물질 유입이 빈번한 하류지역 및 도심형하천에도 서식이 가능한 것으로 확인되었다. 이를 통해 어류를 이용한 생물학적 평가 시 사용되는 항목 중 하나인 내성도를 살펴볼 때 좀 더 객관적인 자료를 토대로 민감종과 중간종, 내성종으로 구별하여 하천의 건강성 평가 및 수생태계 보전 및 복원을 위한 기초자료로 활용되리라 사료된다.

• 환경영향평가
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• 제25권2호
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• pp.124-140
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• 2016

본 연구는 한국노동패널(Korea Labor and Income Panel Study, KLIPS) 제1차~제15차년도 자료와 환경부에서 제공하는 수질자료를 이용하여, 개인의 전반적인 생활만족도(life satisfaction)가 수질오염으로 대표되는 환경오염에 의해 어떻게 영향을 받는가를 실증적으로 분석한 것이다. 서수적 순서를 가진 종속변수의 특성과 패널자료의 이질성을 감안하여 패널 확률효과 순서형 프로빗(panel random-effects ordered probit) 모형으로 추정하였다. 수질오염도를 반영하는 지표로는 생물화학적 산소요구량(biochemical oxygen demand, BOD), 총인(total phosphorus, TP) 농도를 사용하였다. 또한 기존의 연구에서와 같이 개인의 경제적 특성, 사회 인구학적 특성을 동시에 고려하였다. 분석 결과 BOD, TP 모두 개인의 생활만족도에 부정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 그 외 다른 변수들은 선행연구에서 나타난 결과와 유사하다. 자신의 소득 증가, 연령, 기혼, 자가주택 보유, 건강, 여성, 높은 교육수준은 생활만족도에 긍정적인 영향을 미치며, 타인의 소득 증가, 실업자, 도시거주, 자영업자인 경우는 부정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 한국환경생태학회지
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• 제31권6호
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• pp.508-519
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• 2017

광릉숲 생물권보전지역은 오랜 기간 보전 관리된 희귀 생태계로서 생물다양성 변화 모니터링 및 보전 연구가 활발하게 수행되고 있다. 그러나 하천 건강성 평가 지표로서 저서성 대형무척추동물의 다양성과 군집 특성에 대한 연구는 찾아보기 어렵다. 본 연구는 2016년 4월부터 9월까지 광릉숲을 관통하는 봉선사천 및 인근 계류에 대한 하천평가를 위해 저서성 대형무척추동물의 군집분석을 수행하였다. 조사 결과, 저서성 대형무척추동물은 총 5문 8강 17목 56과 114종이 출현하였으며, 유수 지역에서 서식하는 하루살이목과 날도래목이 각각 30종(32.3%), 16종(17.2%)으로 다양성이 높았고, 오염된 하천에서 일반적으로 정착하는 실지렁이류(Tubificidae sp.), 개똥하루살이(Baetis fuscatus), 명주각다귀 KUa (Antocha KUa), 꼬마줄날도래(Cheumatopsyche brevilineata)의 출현빈도가 높게 나타났다. 섭식기능군에서는 모아먹는무리와 잡아먹는무리가 비교적 높게 출현하였고, 계류지역에서는 썰어먹는무리와 긁어먹는무리가 높게 나타났다. 서식기능군에서는 붙는무리와 굴파는무리가 우세하게 출현하였으며, 여울지역의 미소서식처 다양성을 대변하였다. 군집분석 결과, 우점도지수는 평균 $0.48{\pm}0.10$으로 분석되었으며, 광릉숲 계류의 GS 8에서 0.33으로 가장 낮게 나타났으며, 봉선사천 BS 1에서 가장 높게 나타났다. 다양도와 풍부도지수는 우점도지수와 반비례하여 나타났으며, 우점도가 낮은 GS 8의 다양도와 풍부도지수는 각각 2.53, 4.22로 나타났다. 하천의 군집안정성 분석 결과, 봉선사천은 저항력과 회복력이 높은 I특성군, 광릉숲 수계는 저항력과 회복력이 낮은 III특성군이 높은 것으로 나타나 광릉숲의 수계가 교란에 민감한 종들이 많이 분포하고 있는 것으로 분석되었다. 생물학적 수질평가에서는 저서성 대형무척추동물생태점수 $50.88{\pm}17.69$, 한국오수생물지수 $1.11{\pm}0.57$, 저서동물지수 $78.55{\pm}11.05$로 평가되었으며, 광릉숲 계류 GS 8에서 ESB (63점), KSI (0.55), BMI (89.9)로 가장 좋은 수환경과 수질 I등급인 최우선보호수역으로 나타났다. 그에 반에 봉선사천 BS 1에서는 ESB (25점), KSI (2.13), BMI (62.7)로 수질등급이 가장 낮은 III등급인 최우선개선수역으로 평가되었다. 전체적으로 광릉숲 내의 수계보다는 주변에 위치한 봉선사천의 수계에서 수서곤충의 다양성은 증가하는 것으로 나타났으나 과거 연도별 종구성의 군집구조는 뚜렷한 차이가 있는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.203-203
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• 2019

도시화로 인한 불투수면의 증가는 물순환 왜곡, 비점오염원 발생 및 수생태계 건상성 훼손 등을 야기시키며, 이를 해결하기 위하여 다양한 LID 기법을 적용하고 있다. 일반적으로 LID 내 적용 되는 여재들은 무기성여재로 중량이 크고 미세공극의 부재로 물리화학적 및 생물학적 저감기능이 제한적이다. 따라서 본 연구에서는 중량성이 낮은 생물폐자원을 선정하여 LID 시설 적용성평가를 수행하고자 한다. 생물폐자원은 발생량, 경량성 및 용이성을 고려하여 꼬막껍질(CS)과 호두껍질(WS)을 선정하였다. 생물폐자원의 산화부식을 고려하여 무기성 여재인 화산석과 혼합하여 Bioretention 시설에 적용하였으며, 여재 혼합비율에 따라 총 3가지의 Case 로 구성하였다. 식생은 구절초와 꽃댕강나무를 식재하였으며, 여재의 물리적 특성 분석을 위하여 적용 전과 후의 SEM(Scanning Electronic Microscope)을 수행하였다. 모니터링은 도로퇴적물 100g과 물 110L를 제조하여 인공강우유출수를 이용하여 수행하였으며, $0.0003{\sim}0.007m^3/sec$의 유속으로 주입하였다. 시설의 유입 및 유출부에서 유량 측정 및 수질 시료를 채취하였으며, 채취된 시료는 수질오염공정 시험법에 준하여 입자상 물질, 유기물, 영양물질 및 중금속 등을 분석하였다. Bioretention 시설의 모니터링 결과를 이용하여 물수지 및 TSS 저감 효율을 산정하였으며. 물수지 분석결과 시설의 저류율은 Case 1(soil) > Case 3(WS+RV) > Case 2(CS+RV) 순으로 나타났다. 시설 내 공극률이 가장 낮았던 Case 1에서 저류율이 약 55%로 가장 높게 것으로 분석되었다. Case 3(WS+RV)은 Case 2(WS+RV)와 시설 내 공극률이 유사함에도 불구하고 저류율이 약 10% 높은 것으로 분석되었다. 오염물질 저감효율 분석 결과, TSS와 TP의 제거효율은 모든 Case에서 약 75% 이상으로 높게 나타났으며, COD의 경우 모래를 적용한 Case 1에 비해 생물폐자원인 꼬막껍질과 호두껍질을 적용한 Case에서 약 1.3배 이상 높게 나타났다. 호두껍질과 꼬막껍질의 SEM 분석 결과 표면에 다공성이 형성되어 있는 것으로 조사되었다. 이는 여과 및 저류기작으로 인한 물순환 효과증대와 다공성과 돌기사이로 인한 입자상의 물질 여과 및 흡착으로 인하여 오염물질의 제거효율이 증대 된 것으로 평가된다. LID시설 내 생물폐자원과 무기성여재를 적절히 배합하여 복합여재로 조성할 경우 침하현상을 방지할 뿐만 아니라 저류 및 침투기능 향상과 미생물의 서식환경을 제공하기에 물순환 회복 및 비점오염물질 저감에 기여할 것으로 평가된다.

• 생명과학회지
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• 제29권5호
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• pp.580-587
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• 2019

저서성대형무척추동물은 수질 평가를 위해 다년간 이용되었다. 본 연구는 한국 송지천에서 저서성대형무척추동물을 이용하여 이 하천의 수질을 평가하고자 수행되었다. 동정된 동물은 3문 5강 12목 18과 20종 447개체였다. 집모기류(Culicini sp.)가 가장 우점종이었고(203개체), 두번째 우점종은 집파리(Musca do­mestica)였다. 다양한 생태학적 척도로 수질의 상태를 평가하였다. 전체 생태 점수(total ecological score of benthic macroinvertebrate community, TESB)은 17(St. D)에서 41(St. A)으로 평균은 29였다. St. A에서 부수성 지수와 저서성 대형무척추동물생태 점수(ESB)는 II 등급으로 빈부수성, 수질은 약간 만족이며 보호가 요청되는 수질에 해당되었다. 저서성동물지수(benthic macroinvertebrate index, BMI)은 25.207(St. C)에서 39.348(St. A)까지 이며 평균은 31.810였다. St. C와 St. D의 하천 상태 평가는 강부수성이며 민감종이 결여되어 있었다. 다양도를 나타내는 Shannon-Weaver index (H')는 1.288(St. D)에서 2.250(St. A)였다. H'에 근거한 부수성 정도는 St. A에서는 ${\beta}$-중부수성이었으며 나머지 지점은 ${\alpha}$-중부수성이었다. 지리적 밀도는 1.229(St. A)에서 2.071(St. D)으로 평균은 1.582였다. 송지천에서 사용한 무척추동물을 이용한 여러 수질의 척도는 한국 내 다른 하천에서도 적용할 수 있을 것이다.

• 환경생물
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• 제40권2호
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• pp.172-186
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• 2022

본 연구에서는 2019년~2020년 2년 동안 양재천과 여의천을 대상으로, 이화학적 수질항목(17항목)과 함께 저서동물지수와 우점도지수 및 다양도지수 등의 군집지수와 연계하여 두 하천의 생태건강성을 평가하였다. 또한 저서동물 생물지수의 현장 적용성 평가 및 및 두 하천 간 저서동물 분포특성을 통계적으로 비교하기 위하여 각각 상관분석(correlation analysis)과 비계량적 다차원척도법(nMDS, nonmetric multidimensional scaling)을 활용하였고, 이를 통해 도심하천의 하천생태계 현황을 진단하는 기초자료를 제공하고자 하였다. 조사 결과, 양재천(주암교, 보도교, 대치교)은 총 39종, 3,787개체가 출현하였으며, 양재천 수질(BOD, TOC, TP 기준)은 II등급(약간 좋음) 이상이며, 저서동물을 이용한 BMI는 모든 지점에서 C등급(보통)으로 나타났다. 여의천(상류, 새원교, 여의교)은 총 51종, 4,199개체가 출현하였으며, 여의천 수질(BOD, TOC, TP 기준)은 양재천과 유사하게 II등급(약간 좋음) 이상으로, BMI는 상류 및 새원교 모두 B등급(좋음), 여의교는 C등급(보통)으로 나타나는 등 전반적으로 양재천과 여의천 모두 수질 및 하천 환경상태는 유사한 것으로 확인되었다. 특히 저서동물 분포상태를 비계량적 다차원척도법으로 분석한 결과에서도 두 하천 간의 유의미한 차이를 볼 수 없었으며(p=0.1491), 이때 수온과 DO 환경인자가 두 하천에서의 저서동물 분포와 상관성이 높은 것으로 나타났다. 저서동물 생물지수와 주요 수질항목과의 상관분석 결과, 풍부도지수와 저서동물지수가 현장 수질평가에 활용될 수 있을 것으로 확인되었다.