The objective approach for assessment of stream naturalness is an essential part of the stream restoration project. This study proposes the methodology for the assessment of stream naturalness considering physical, biological and chemical factors. Physical factors consists of riffle and pool, river bed material, bank protection, floodplain vegetation and levee materials; biological factors are benthic macroinvertebrate, KSI (Korean Saprobic Index), and IBI (Index of Biological Integrity) and chemical factors are pH, DO (dissolved oxygen), and TP (total phosphorus). This procedure is applied to the Mokgamcheon. As a result, the downstream of Mokgamcheon (zone I) needs the prompt improvement of stream naturalness, compared to the others (zone II and III). This evaluation technique will be an effective tool to quantify the stream naturalness and can be used to set the target of stream restoration project.
Biological stream environment assessment has been an essential trend of aquatic ecosystems among advanced countries, because the chemical water quality assessment has limitations that only represent temporal water environmental status. Benthic macroinvertebrates are the most popular bioindicator group useful to biological water quality assessment for a long time. In addition, a number of indices using benthic macroinvertebrates have recently been developed not only for water quality assessment but also for ecological health assessment. In this paper Korean Saprobic Index (KSI) based on Zelinka-Marvan's saprobic valency concept is developed by applying DIN 38410 in Germany. The KSI value was widely applicable to most Korean streams with the exception of sand-based large streams, for example main stream of Nakdong River. But as a result of non-linear regression analysis the correlation between KSI and $BOD_5$ concentration was high and KSI reflected water quality alteration for mid and long-term period. In spite of applicability of KSI, it should be supplemented and developed to make it strong by accumulating field data as well as to manage integrated water environment in general through continuous biomonitoring.
This study was to introduce a methodology of ecological health assessment for efficient management and to provide some diagnostic results of the survey. We evaluated ecological health assessment at five sampling locations of Sikjang Mountainous Stream using the index of biological integrity (IBI) and Qualitative Habitat Evaluation Index (QHEI) during May - October 2006. The health condition, based on the IBI model, averaged 32 and varied from 27 to 37 depending on the sampling sites. Thus, the stream health was judged as "good" to "fair" conditions. IBI values showed slight differences between upstream and downstream sites. Whereas, QHEI values varied from 75 (fair condition) to 196 (excellent condition) and QHEI at St. 4~5, indicating the downstream reach had significantly lower than the headwater site (St.1). Regression analyses also showed that QHEI values had a linear decrease from the headwater to downstream. This result indicated that habitat quality was rapidly degradated by human influence. Overall, data of IBI and QHEI suggested that the stream health was maintained well in the present but the habitat and biological quality were partially degradated in the downstream. So, the human interference should be minimized to protect the downstream environment.
Coastal sand dune systems are particularly fragile and threaten the environment. However, these systems provide fundamental ecosystem services to the nearby urban areas, acting, for example, as protective buffers against erosion. In this paper, we attempt to classify the biotope types of coastal sand dune ecosystems and select an index for the assessment of the conservation value. The types of biotopes are categorized based on the vegetation map; floras are examined in order to research the effects of hinterlands on coastal sand dunes. In addition, a naturalization rate and an urbanization index for each biotope type in hinterlands are analyzed. In the ecosystem of coastal sand dunes, the urbanization index and naturalization rate shows a higher value in sand dunes with areas of road, residential, and idle land in farm villages, rice fields, and fields. On the contrary, a lower value in the urbanization index and naturalization rate is present when typical biotope types, such as sand dune vegetation and natural Pinus thunbergii forests, are widely distributed. Based on these results, urbanization index and naturalization rate should be used as critical indices for the assessment of the ecosystem of costal sand dunes.
GPI (Group Pollution Index) using 29 indicator groups of Korean benthic macroinvertebrates was proposed in 1992, a higher category taxa-level index developed for rapid field assessment of organic water pollution. This study was performed to revise the assessment scheme of GPI based on taxonomic performance and ecological information accumulated since 1992. The original GPI was renamed SBMI (Simple Benthic Macroinvertebrates Index), and SBMI was based on saprobic valency of 26 indicator groups composed of higher category taxa (mainly family ~ phylum) excluding some genus or species-level taxa. SBMI revealed highly significant correlation with concentration of 5-day biochemical oxygen demand ($BOD_5$) (correlation coefficient r = 0.78, n = 569 sites), total suspended solids (r = 0.69), and total phosphorus (r = 0.77). Also, SBMI revealed strong correlation with Shannon-Weaver's species diversity (r = -0.85), Margalef's species richness (r = -0.85), and McNaughton's dominance (r = 0.83). Determination coefficient of SBMI to concentration of water quality items and values of community indices such as species diversity was 3 ~ 8 % and approximately 11 ~ 14 % higher than that of GPI, respectively. Correlation between SBMI and water quality factors or community indices such as species diversity did not reveal much difference compared to that of species-level indices, such as BMI (Benthic Macroinvertebrates Index) and ESB (Ecological Score of Benthic Macroinvertebrates). SMBI is a simple-qualitative index with higher category taxa easily identified, and is applicable for rapid field assessment of water environment impairment.
The genus-level biotic index of benthic macroinvertebrates (Benthic Macroinvertebrates Genus Index, BMGI) was developed and applicated based on the data collected from 13,347 sampling units of 814 sites from 2010 to 2021 in Korea. Tolerant values of 274 indicator taxa were established by analyzing the relationship between the relative frequency and abundance of indicator taxa and the water quality index considering biochemical oxygen demand (BOD5), total suspended solids (TSS), and total phosphorus (T-P). BMGI showed a slightly higher correlation with water quality than the species-level biotic index (Benthic Macroinvertebrates Index, BMI) that was developed and applied in Korea. Although the BMGI does not contain species-level information, the reason why BMGI shows higher applicability than BMI seems to be due to the increase in the number of indicator taxa and the decrease in the misidentification of immature aquatic insects. The coefficient of determination in multiple regression with BOD5, TSS, and TP for BMGI was 0.62 in the long-term averaged data of 814 sites, and the standardized coefficient of BOD5 was -0.46, TSS was -0.17 and T-P was -0.21, respectively. As a result of the evaluation by BMGI, of the 814 sites, 38% were in good, 25% in fair, and 37% in poor condition.
The present study was carried out to develop biological criteria for water quality assessment using benthic diatoms. Selecting of the indicator diatoms, three parameters were considered: broad distribution (180 taxa occurred over 3% at upper level), species abundance (158 taxa occurred over $1.5{\times}10^5cells/cm^2$), and sensitivity (184 taxa occurred more than once as 1st and 2nd dominant species). Overall, total 208 taxa were selected, including 38 varieties, 170 species, 34 genera, 9 families, 3 orders, and 1 phylum. The most dominant taxonomic group (family) was Naviculaceae (52%), followed by Diatomaceae (15%), Nitzschiaceae (12%) and Achnantaceae (11%). COD and TP were proposed as new water quality standards (draft) to improve the existing BOD standard and to manage and control efficiently non-biodegradable organic pollutants. With this regard, we used TP standard (draft) in developing biological water quality criteria for diatoms. TP standards (draft) proposed as Ia = 0.02 mg/L or less, Ib = 0.05 mg/L or less, II = 0.1 mg/L or less, III = 0.2 mg/L or less, IV = 0.4 mg/L or less, V = 0.6 mg/L or less and VI = above 0.6 mg/L. Biological assessment system (4 class system) was developed and proposed for diatom using modified Tropic Diatom Index (TDI). Biological assessment of TDI appear B grade (Good).
Integrated stream naturalness based on abiotic and biotic factors were developed. Abiotic factors considered in this study were types of land use in the riparian area, river bank and high water bed streamside, revetment, bed substrate and artificial construction of streamside. Biotic factors included types of vegetation, assemblages of fish, macroinvertebrate, bird and mammal(Otter) in streams. The presence/absence of legal species and biological assessment index were also weighted as important parameters in this study. Scoring criteria selected for each matrix was five rating system; 1=poor, 2=moderate, 3=fair, 4=good, 5=excellent. Numerical ratings for the matrix were then summed. This resulted in a minimum score of 13 if all matrix at a site were poor, and a maximum score of 65 if all matrix were excellent. Five grade system from poor(I) to excellent condition(V) was employed. To verify its validity in natural environment, the evaluation system was applied to the Gapchun stream which is a test bed selected. Our result showed that stream naturalness of each reach was clearly distinguished by biotic and abiotic characteristics. Determination of correlation coefficient between abiotic and biotic factors was also high ($R^2=0.96$, p<0.05). In conclusion, assessment for stream naturalness reflecting abiotic and biotic factors was useful method representing stream integrated.
본 연구는 서해로 유입되는 전남과 전북의 24개 독립하천들을 대상으로 2016년 3월부터 10월까지 어류상을 조사하고, 생물 및 비생물 평가지수(BAc index)를 선정하여 수생태계 건강성 평가를 실시하였다. 출현 어류는 총 18과 44속 59종 4,127개체가 확인되었다. 우점종은 피라미 (Zacco platypus)로 확인되었다. 한국고유종은 각시붕어 (Rhodeus uyekii) 등 12종이었다. BAc index는 통계적으로 유의한(p<0.01 또는 0.05) 상관관계가 확인되었다. 수생태계 건강성 평가의 단계별 분포는 보통 단계(Fair)가 41.7%로 가장 높은 비율을 나타냈다. 양호 단계(Good)와 불량 단계(Poor)는 20.8%, 최적 단계(Excellent)는 16.7%로 각각 나타났다. 독립하천의 수생태계 건강성은 생물학적 평가지수보다 지형적 특성, 인위적 자연적 제한 요소에 따른 비생물학적 평가지수의 영향을 더 받는 것으로 확인되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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