• 생태와환경
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• 제43권1호
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• pp.117-128
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• 2010

본 연구는 2008년 5월부터 2009년 2월까지 양양의 남대천, 강릉의 연곡천과 사천천의 이화학적 수질, 영양단계 및 부착규조를 이용한 생물학적 수질평가를 실시하였다. 남대천, 사천천 및 연곡천의 이화학적 수질은 일부 공사구간 및 하류 정점을 제외하고, BOD가 $2mg\;L^{-1}$ 이하의 농도로 대체적으로 양호한 것으로 나타났으며, 하류정점의 경우 남대천과 사천천이 해수에 의한 염도의 영향과 폐쇄하구의 특성상 영양염의 농축 등 오염이 진행되고 있는 것으로 나타났다. 영양단계 판정결과 남대천은 전지점이 대체적으로 중영양단계를 나타내며, 연곡천은 상류에서 하류로 갈수록 부영양화가 진행되고, 사천천은 전체적으로 부영양단계로 나타났다. 영양단계의 판정은 각 정점간의 결과와 영양염의 유엽 정점을 잘 반영하고 있으나, 강우 및 유량의 변화로 계절별 영양단계는 큰 차이를 나타냈다. 생물학적 수질평가 결과, 남대천은 하류 정점을 제외하고 $\beta\sim\alpha$-빈부수성 이고, TDI는 50 이하로 생물학적 수질이 대체로 양호한 것으로 나타났으며, 일부 공사구간과 하류정점은 $\beta$-중부수성이며, TDI는 70 이상으후 생물학적 수질이 다소 오염된 것으로 나타났다. 연곡천은 $\beta\sim\alpha$-빈부수성이며, TDI는 40 이하로 대체적으로 생물학적 수질이 양호한 것으로 나타났으며, 사천천은 2008년 5월과 2009년 2월의 상류정점을 제외하고 $\beta\sim\alpha$-중부수성 이며, TDI는 70 이상으로 오염된 것으로 나타났다. 상관분석 결과, 생물학적 수질평가 지수인 DAIpo와 TDI 간에 높은 상관성을 나타냈다. 또한 규조지수인 DAIpo와 TDI는 BOD보다 수질 영 양단계(TSI)와 상관성이 높은 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.472-477
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• 2017

기름 유출로 인한 피해는 수질환경 및 생태계를 단시간에 파괴할 뿐만 아니라 한번 오염이 되면 회복하는데 상당한 시간이 걸리고 회복이 어려우며, 지속적으로 나타난다. 때문에 해양이나 하천, 담수 등의 기름유출을 모니터링할 수 있는 오일 검출기의 필요성이 매우 높다. 오일을 검출할 수 있는 기술로는 크게 접촉식과 비접촉식으로 구분할 수 있으며, 접촉식으로는 Conductivity, Capacitance, Microwave 등이 있고 비접촉식으로는 Infrared, UV, Laser, Optic, Radar 등으로 구분할 수 있다. 수면 위에 있는 오일을 측정하기 위해서는 파고 및 너울, 빛의 산란, 온도, 염도 등 여러 가지 관측의 장애가 존재하기에 측정하고자 하는 환경에 맞는 오일 검출기를 선택하여 사용해야 한다. 본 논문에서는 접촉식 방식으로 정유회사 및 유화회사, 발전소 등의 오일 관련 업종에서 사용할 수 있는 오일 검출기를 구현하였다. 장비의 구성은 수면 위에 띄워 놓는 센서 모듈과 센서 모듈에서 들어오는 신호를 가공하여 표시하는 제어기로 구분하며, 센서를 통하여 오일의 유무를 판별하고 더 나아가 오일의 양과 오일의 종류에 따른 유전율의 변화를 관측하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.413-413
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• 2019

하천과 호수에서 남조류의 이상 과잉증식 문제(이하 녹조문제)는 담수생태계의 생물다양성을 감소시키며, 음용수의 이취미 원인물질을 발생시켜 물 이용에 장해가 된다. 또한 독소를 생산하는 유해남조류가 대량 증식할 경우에는 가축이나 인간의 건강에 치명적 해를 끼치기도 한다. 그 동안 국내에서 녹조문제는 댐 저수지와 하구호와 같은 정체수역에서 간헐적으로 문제를 일으켰으나, 4대강사업(2010-2011)으로 16개의 보가 설치된 이후 낙동강, 금강, 영산강 등 대하천에서도 광범위하게 발생되고 있어 중요한 사회적 환경적 이슈로 대두되었다. 한편, 대하천에 설치된 보 구간에서 빈번히 발생하는 녹조현상의 원인에 대해서는 전 지구적 기온상승에 따른 기후변화의 영향이라는 주장과 유역으로부터 영양염류의 과도한 유입, 가뭄에 따른 유량감소, 보 설치에 따른 체류시간 증가 등 다양한 의견이 제시되고 있으나, 대상 유역과 수체의 특성에 따라 녹조 발생의 원인이 상이하거나 또는 다양한 요인이 복합적으로 작용하기 때문에 보편적 해석(universal interpretation)이 어려운 것이 현실이다. 따라서 각 수계별, 보별 녹조현상에 대한 정확한 원인분석과 효과적인 대책 마련을 위해서는 집중된 실험자료와 데이터마이닝 기법에 근거로 한 보다 과학적이고 객관적인 접근이 이루어져야 한다. 본 연구에서는 2012년 보 설치 이후 남조류에 의한 녹조현상이 빈번히 발생하고 있는 낙동강 4개보(강정고령보, 달성보, 합천창녕보, 창녕함안보)를 대상으로 집중적인 현장조사와 실험분석을 수행하고, 수집된 기상, 수문, 수질, 조류 자료에 대해 통계분석과 다양한 데이터모델링 기법을 적용하여 보별 남조류 우점 환경조건과 이를 제어하기 위한 주요 조절변수를 규명하는데 있다. 연구대상 보 별 수질과 식물플랑크톤의 정성 및 정량 실험은 2017년 5월부터 2018년 11월까지 2년에 걸쳐 실시하였으며, 남조류 세포수 밀도와 환경요인과의 상관성 분석을 실시하고, 단계적 다중회귀모델(Step-wise Multiple Linear Regressions, SMLR), 랜덤포레스트(Random Forests, RF) 모델과 재귀적 변수 제거 기법(Recursive Feature Elimination using Random Forest, RFE-RF)을 이용한 변수중요도 평가, 의사결정나무(Decision Tree, DT), 주성분분석(Principal Component Analysis, PCA) 기법 등 다양한 모수적 및 비모수적 데이터마이닝 결과를 바탕으로 각 보별 남 조류 우점 환경요인을 종합적으로 해석하였다.

• 한국습지학회지
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• 제23권4호
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• pp.296-306
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• 2021

탄성도는 하나의 변수 변화에 따른 다른 변수의 변화되는 양상을 정량적인 수치로 해석하는 통계적 기법으로 상관성 분석 이상의 정보를 제공하여 기후변화 연구에 다양하게 활용하고 있다. 본 연구에서는 낙동강 주요 지류를 대상으로 기온과 수질 자료를 이용하여 탄성도를 산정하고 기온에 대한 수질의 민감도 분석을 수행하였다. 또한, T-Test 결과를 이용하여 탄성도에 대한 신뢰구간을 산정하고 탄성도의 유효성을 검토하였다. 탄성도의 강도는 여름 > 가을 > 봄> 겨울 순으로 높은 강도를 나타내고 있으며 방향은 음과 양의 탄성도가 함께 있는 지역적 특성을 나타내고 있다. 월별 관측자료를 대상으로 계층적 군집 분석을 수행 후 5개 군집으로 분류하였으며 평행좌표 그래프를 이용하여 군집 별 특성을 시각적으로 분석하였다. 주요 지류의 경우 인구밀도가 상대적으로 높고 주변에 하수처리장, 소규모 축사, 농업 활동 등의 복잡한 영향 인자로 인해 기온 탄성도의 방향과 강도는 지역적 특성을 나타내고 있다. 특히, TP의 경우 기온변화에 따른 조류성장과 사멸로 발생하는 생태계의 영양물질 순환에 따라 큰 지역적 변동성을 나타내고 있다. 낙동강 주요 지류의 기온 탄성도는 약 이상이고 유의수준 5%에서 타당하므로 기온변화에 따른 수질 변동이 존재하는 것으로 분석되었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권2호
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• pp.295-307
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• 2021

한반도는 삼면이 바다로 둘러싸여 있으며, 많은 강과 하천이 바다와 연결되어 있기 때문에 육상에서의 쓰레기 유입이 되기 쉽다. 또한 해상에서는 활발한 수산업 활동과 다양한 레저 활동으로 인해 쓰레기 유입이 많다. 바다에 유입된 쓰레기는 시간이 지남에 따라 무게가 가해져 가라앉아 해저에 침적하게 되며, 해저에 산재되어 있기 때문에 직접 확인이 불가능하고 수거에 어려움이 있다. 수거되지 못한 해양침적쓰레기는 해저 생태계 및 수질에 영향을 미치게 되며, 특히 폐그물로프와 폐어구로 인한 유령어업과 선박사고가 발생할 수 있다는 점이 있다. 따라서 해당 성상의 쓰레기들(폐그물로프와 폐어구)은 우선적으로 수거가 이루어져야하기 때문에 분포 특성을 파악할 필요가 있다. 그 일환으로 본 연구에서는 국내 39개 항을 대상으로 해양에 침적되어 있는 쓰레기 조사를 실시했다. 그 중 동해에 대해서 GIS 기반의 공간 분석을 통해 해양침적쓰레기 성상별 분포 지도를 작성하고, 분포 특성을 파악하였다. 결과적으로 동해에서 폐타이어가 58 %로 구성되었고, 방파제 및 선박 접안 시설에 분포가 밀집되었다. 그리고 폐합성수지가 26 %로 구성되어 항외에도 분포가 있었다. 각 성상별 뚜렷한 분포 특성을 파악하기는 어려웠지만 폐합성수지가 다른 성상들과 비교해 항외에 분포되는 특성이 있었다. 본 연구는 이와 같은 분포 특성을 통해서 해양침적쓰레기 수거에 도움이 될 기초 자료로 제공될 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.50-50
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• 2022

한국농어촌공사 산하의 농업용저수지 중 3786개소에 대한 수질조사를 '19년도에 실시한 결과, TOC 기준 4등급 초과 저수지 비율은 약 20%로써, 도심 근교 저수지에서 녹조현상 빈발로 인해 수질, 악취, 미관 등의 환경문제 개선 민원이 다수 발생하고 있다. 현재 녹조 발생 사후관리를 위해 주로 사용되고 있는 대형 조류제거선은 저수심 수변부에서의 적용성에 한계가 있고, Al 기반의 응집제를 사용하여 조류를 수거해서 폐기하고 있는 실정이다. (주)이엔이티는 농어촌연구원, (주)코레드, (주)삼호인넷과 함께 호소나 정체하천의 수변지역에 적용될 수 있는 저에너지형 유해조류 포집시스템 개발과, 수거된 조류부산물을 무독화하여 농업재료로 재활용하는 방안을 연구하고 있다. 저수지나 정체수역의 녹조는 바람, 수면유동 등에 의해 수변에 집적되는 특성이 있어, 인공지능 기술로 녹조현상을 감시하여 조류 밀집구간에 접근할 수 있는 자율이동식 수상이동장치를 개발 중이다. 수상이동장치는 조류포집장치를 탑재하기 위한 부력체, 원격 운전이 가능한 무인항법장치, 수변식생대 및 저수심지역 이동을 고려한 수차방식 추진체, 전체 장치의 전원 공급을 위한 고성능 배터리 등으로 구성하여 상세 도면 설계를 진행하고 있다. 조류포집장치에는 표층에 주로 분포하는 남조류를 선택 흡입하는 포집 부표를 적용하였고, Al계 응집제 사용을 배제한 분리막 실험을 통해 침지형 막분리조 및 가압형 농축조를 설계하였다. 유해조류 포집 및 농축은 수상에서 이동체에 탑재하여 이뤄지고, 육상에서는 자원 회수가 가능하도록 회분식 응집공정으로 구분하였다. 조류 밀집지역에서 수거된 조류의 무독화 및 농업재료 자원화 타당성 평가를 위해 특용 버섯균주를 활용한 시료별 분석항목을 선정하고 실험 매트릭스에 따라 실증실험을 수행하였다. 수거조류를 전처리하여 성분 및 발열량을 분석하고 버섯재배 전후의 마이크로시스틴 독소(LR, RR, LR)를 포함한 성분 분석을 수행하여, 고체연료, 비료 및 사료로 활용방안을 검토하였다. 무인자율이동 조류포집장치는 실증화 규모로 제작하여 기선정된 테스트베드에서 현장적용성 평가를 수행할 예정이다. 본 연구를 통해 개발된 유해조류 포집 시스템은 기존의 녹조제거 방안을 보완하여 정체수역의 생태계 복원 및 친수공간의 환경개선 등에 적용되며, 무독화가 입증된 유해조류의 농업재료 자원화 기술은 고부가 상품 개발 및 환경폐기물 감축에 활용될 것이다.

• 한국습지학회지
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• 제25권4호
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• pp.267-273
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• 2023

조류는 생태계를 구성하는 중요한 요소이다. 그러나 남조류의 과도한 성장은 하천환경에 다양한 악영향을 발생시키고 규조류는 상수원과 정수장 공정관리에 영향을 미친다. 지속적이고 효율적인 조류 관리를 위해 조류 모니터링이 중요하다. 본 연구에서는 You Only Look Once (YOLO)의 최신 알고리즘 YOLO v8을 사용하여 조류경보제 기준에 사용하는 유해 남조류 4종과 정수처리공정에 영향이 큰 규조류 1종 총 5종의 이미지를 분류하는 이미지 분류모형을 구축하였다. 기본모형의 mAP는 64.4로 분석되었다. 모형의 학습에 사용된 원본 이미지에 회전, 확대, 축소를 수행하여 이미지의 다양성을 높인 5가지 모형을 구축하여 입력자료로 사용된 이미지의 구성에 따른 모형 성능의 변화를 비교하였다. 분석결과 회전, 확대, 축소를 모두 적용한 모형이 mAP 86.5로 가장 좋은 성능을 보이는 것을 확인하였다. 이미지의 회전만을 적용한 모형, 회전과 확대를 적용한 모형, 이미지의 회전과 축소만를 적용한 모형의 mAP는 각각 85.3, 82.3, 83.8로 분석되었다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제28권4호
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• pp.158-177
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• 2023

하구역은 강과 하천을 통해 육상과 해양을 연결하는 전이수역으로 해양으로 공급되는 많은 물질들은 연안환경의 일차 생산성을 결정하는 중요한 역할을 담당하며, 이러한 연안생태계는 생물량에 의해 제거되는 탄소인 블루카본의 탄소 저장소로서 기후변화를 완화시키는 역할을 한다. 우리나라의 서-남해 하구역(한강, 금강, 영산강, 섬진강, 낙동강)과 동해 용승해역에서 지난 6년간 표층퇴적물의 평균입도와 유기탄소 함량의 변화와 두 인자들 사이의 상관관계를 분석하였다. 조사기간(2015-2020년) 동안 서-남해 하구역과 동해 용승해역 표층퇴적물의 평균입도와 유기탄소 함량은 계절적 변화가 관찰되지 않았으며, 전반적으로 각 해역의 다양한 해양환경 및 수리역학적 조건에 의해 두 인자들이 조절되는 것으로 해석된다. 조사된 모든 시료채취의 동시성이 없는 문제점에도 불구하고 연구지역에서 분석된 모든 퇴적물 평균입도들의 평균값과 유기탄소 함량의 평균값은 양의 상관관계를 보이며 각 하구역과 동해 용승해역을 구분한다. 동일한 양의 상관관계를 보이는 각 하구역에서는 아마도 같은 과정에 의한 퇴적물 점토입자의 퇴적이 유기탄소 축적에 중요한 역할을 담당한다. 그러나 동해 용승해역은 하구역과 다르게 추가적인 유기탄소 축적의 요인이 나타난다. 국내 주요 하구역들이 연안환경에서 중요한 탄소저장소로서 평가되기 위해서는 탄소 저장량 계산을 위한 추가적인 자료(퇴적률, 전밀도 등)가 요구된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제39권5호
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• pp.321-327
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• 2006

농업환경지표가 OECD 회원국간의 농업환경 비교와 이를 통한 농업환경 개선과 농업정책 수립에 대한 권고의 수단으로만 작용을 하지만 이것이 향후 통상 무역과 연계될 것은 추측 가능한 사실이다. OECD 농업환경지표를 우리나라에 그대로 적용했을 때 얻어진 지표 값이 우리나라의 농업환경을 사실대로 반영하지 못한다면 우리가 받을 피해는 미래에도 작용할 것이므로 이에 대한 새로운 제안을 통해 우리나라에 적합한 지표를 설정해야 한다. OECD에 의해 제안된 농업용수 사용 강도 지표는 논이나 밭에서 이용되거나 배수 유출되는 물의 특성을 모두 반영한 방법이 아니므로 몬순 기후지대에 속하는 한국에 적당하지 않다. 특히, 여름철 집중호우시기에 년 강우량의 2/3가 내리는 강우 특성은 이를 담수해 저장하는 능력을 가진 농경지의 수자원 보유능과 기타의 농업적 특성을 고려한 계산방법으로 농업용수를 산정해야 한다. 논의 경우 강우가 내리거나 관개가 되었을 때 담수나 침투를 통해 물을 지하로 배수해 지하수를 형성하거나 지표의 배수로나 하천을 통해 강이나 저수지로 상당량의 물을 흘려보내 다시 이용할 수 있도록 해준다. 즉, 농업용수로 계산되어 있는 물의 상당량은 다른 농경지나 생활용수 또는 공업용수나 하천 유지용수로 다시 이용된다. 따라서, 물 사용강도에 이용되는 농업용수는 농경지에서 소모되지 않고 지하수로 흘러 들어가거나 하천으로 유입되는 배출수를 고려하여 계산하는 것이 합리적이다. 이렇게 계산하면 22.9%(2001년)로 OECD 계산방법으로 얻어진 47%보다 24.1%가 낮아진다. 합리적인 농업용수 스트레스 지표를 산출하기 위해서는 각 나라마다 다른 나라와 강을 공유하고 있는지의 여부와 농업을 위한 주 취수원이 무엇인지를 살펴보아 그 나라에 적합한 스트레스 지표를 산출하도록 유도하는 것이 바람직할 것이다. 그러나, 실제 물에 대한 스트레스는 강우량, 수계별 수자원 부존량, 사용가능량, 농업용수 총공급수량, 환경 유지용수를 위한 기준 갈수량 확보 가능성, 농업용수 관리현황 및 저수율 분석, 수계별 농업용수 사용 가능량 및 기상 등이 복잡하게 작용할 것이므로 이 모든 인자들을 포함한 지표를 만들기는 쉬운 일이 아니다. 따라서, 우리나라는 OECD의 스트레스 지표와는 달리 환경 위해성 판단이 필요 없고, 계산이 복잡하지 않으며 우리의 환경에 적합하도록 주 취수원인 농업용 저수지의 저수율로 농업용수 스트레스 지표를 산정 했다. 농업용수 사용 기술적 효율지표는 작물의 재배 생리특성 및 이용특성과 지역마다 차이가 나는 기후의 특성을 반영하지 않은 계산의 결과이다. 그러므로 이러한 특성들을 반영하는 기술적 물 이용효율 지표를 만들기 위해서는 각 지역 또는 나라마다 작물별로 기준이 되는 물 소요량을 산정한 후 그 소요량에 대한 공급된 양의 비율로 WUTE를 결정하는 것이 합리적이다. 지역별, 작물별 특성을 포함해야 하는 농업용수 사용 경제적 효율 지표는 소비된 물을 분모로 삼아 계산에 이용하는 대신에 농업용수 사용 기술적 효율에서 제안한 각 지역 또는 나라마다 작물별로 기준이 되는 물 소요량을 산정한 후 그 소요량에 대한 공급된 양의 비율을 계산식의 분모에 적용하고, 벼의 경우는 생산물의 가격 대신에 지하수가 되는 양과 하천수가 되는 양에 대한 경제적 평가에 더해 논에 많은 양의 물이 관개됨으로서 발생하는 수변 생태계에 의한 환경유지 기능과 온도와 습도가 높은 한국의 기후 특성에서 전체 에너지 밸런스를 유지하는데 기여하는 관개수의 가치에 대한 평가와 더불어 생산물의 가격을 포함하는 것이 합리적일 것이다.

• 생태와환경
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• 제45권1호
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• pp.42-51
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• 2012

본 연구는 영산강 수계의 일반적인 수질 특성(pH, DO, 전기전도도, BOD, COD, TN, TP, Chl-$a$, DOC, $UV_{254}$, SUVA)과 3D fluorescence excitation-emission matrix (FEEM) 분석을 통한 자연유기물질(NOM)의 특성을 조사하였다. FEEM은 여기 파장과 방출 파장에서의 형광세기를 이용하여 단백질계 (protein-like), 펄빅계 (fulvic-like) 및 휴믹계(humic-like) 물질을 분류하는데 사용된다. 일반수질 항목(BOD, COD, TN, 전기전도도 및 DOC)는 영산강 수계의 중류에 위치한 광주하수처리장(GJS), 광주천(GJC), 광주2 (GJ2) 등 광주광역시 지역에서 상류 및 하류 지역보다 상대적으로 높게 나타났다. 대부분의 지점에서 SUVA값은 3 L $mg^{-1}\;m^{-1}$보다 낮게 나타나 친수성 경향을 보이나, 영산강 상류지역인 담양(DY)에서는 겨울과 가을에 3 L $mg^{-1}\;m^{-1}$ 이상으로 소수성 경향을 보이고 있다. FEEM 조사결과, 대부분의 지점은 펄빅계와 휴믹계 물질이 검출되었으며, 다만 겨울에 광주지역(GJS, GJC, GJ2), 여름에 GJC 지점에서는 단백질계 물질이 검출되었다. 영산강 상류부터 하류지역까지 대부분의 지점에서 형광세기는 일반 수질항목(BOD, COD, TN, DOC) 농도와 유사한 경향을 보이고 있으며, 광주시 지역(GJS, GJC, GJ2)에서 상대적으로 높게 나타났다. 이 결과는 대부분의 지점에서 형광지표(Flourescence index, FI)의 경향과도 일치하며, 광주시에서 FI가 높게 나타난 것은 규모가 큰 광주시 하수처리장에서 방류되는 자연유기물질(EfOM)로 인한 미생물 기원 물질이 많기 때문으로 보여진다.