• 한국물환경학회지
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• 제35권4호
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• pp.340-351
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• 2019

In this study, the relationship between trophic state indices was analyzed based on the monthly or weekly water quality data of 81 lakes (mostly man-made) in Korea between 2013-2017. Carlson's $TSI_C$ and Aizaki's $TSI_m$ were calculated using the summer (Jun.-Sep.) average data at the upper water layer. The previous Korean trophic state index ($TSI_{KO}$) and the newly suggested index ($TSI_{KON}$) was calculated using the annual average data at the whole layer and at the upper layer, respectively. While previous trophic state index (TSI) such as Carlson's TSI included logarithmic function, we devised newly Monod-type $TSI_{KON}$(Chl) that is 50 when half-saturation concentration of chlorophyll ${\alpha}$ ($Chl.{\alpha}$) measured by UNESCO-method is $10{\mu}gL^{-1}$. MMF-type $TSI_{KON}$(TP) was derived based on the relationship between TP and $Chl.{\alpha}$. A comprehensive $TSI_{KON}$ was decided as the larger one of the two $TSI_{KON}$ values. The range of previous TSI was usually 40-50 for the mesotrophic state, which seemed narrow to discriminate trophic characteristics of the class. The upper limits of $TSI_{KON}$ for oligotrophic, mesotrophic, and eutrophic state were set to 23, 50 and 75, respectively. Classification by $TSI_C$ and $TSI_m$ showed higher frequency of eutrophic class compared to $TSI_{KO}$ and $TSI_{KON}$. This means that the estimation by TSIs developed in foreign natural lakes can lead to distorted results in the classification of the trophic state of Korean lakes. This is due to the decrease of transparency by non-algal material and the reduction in phosphorus availability to algal growth, particularly in Monsoon period.

• 한국환경과학회지
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• 제16권3호
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• pp.357-367
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• 2007

Recently, eutrophication or lake and reservoir has become serious problem to man who want use that water for several purpose. In order to solve the eutrophication problem, the trophic state of that eutrophic lake and reservoir should be measured properly. For the purpose of this, various method to indicate the trophic state of lake and reservoir was developed by many researchers. This research was conducted to evaluate characteristics and eutrophication of water qualitymfor small scale reservoir in Kunsan. On-site investigation to 5 reservoirs and laboratory experiment were carried out during four seasons from November, 2003 to July, 2004. Twelve items measured field ana a laboratory. Measured data was analyzed to quantitative method by multivariate approach and eutrophication index. The result is summarized as following. 1) Showing the characteristics of water quality for reservoir in Kunsan, Okgu reservoir and Oknua reservoir was exceeded 4 grades of agricultural water standard in TP, TN and COD. This means that eutrophication was gone much, therefore, water-purity control of reservoir need. While, Mije reservoir that is used to Kunsan citizens' recreation was good in water quality. But, water quality exceeded 4 grades of agricultural Dater standard sometimes. 2) As a results of correlation analysis between variables of water qualify, Interrelation between variables which is connected with eutrophication was expressed good relationship as above 6.000 in correlation coefficients. The correlation coefficient(r) between COD and chlorophyll-a, total phosphorus and chlorophyll-a, total nitrogen and chlorophyll-a were 0.750, 0.720 and 0.600 respectively. Therefore, Change of water quality can grasp according to eutrophication progress degree. 3) If do evaluate to eutrophication by quantitative method which is proposed by OECD, US-EPA and Forsberg & Ryding, in the case of chlorophyll a, Okgu, Oknua and Daewi reservoir was eutrophic state and Mije and Geumgul reservoir was mesotrophic state. But, estimation by TN and TP showed highly eutrophic state (hypereutrophic) in all reservoirs. 4) If do evaluate by eutrophication index which is Carlson's TSI, revised carlson TSI and Walker's index, in the case of chlorophyll a, TSI values of Okgu, Oknua and Daewi reservoir is eutrophic state more than 50 and Mije and Geumgul reservoir was mesotrophic state as range of $40{\sim}50$ in TSI value. But, in the case of TP as nutrients, all reservoirs showed highly eutrophic state which was exceed to 70 in TSI value. According to above results, the water quality for small scale reservoirs in Kunsan is progressing by trophic state. therefore, for continuous use as agriculture water, we had better do establishment of management plan about water quality.

• 생태와환경
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• 제33권3호통권91호
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• pp.187-196
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• 2000

호수 내 seston조성 및 식물플랑크톤 성장을 제한하는 요인들을 평가하기 위해서는 일반적으로 시료가 담긴 용기 내에 영양물질을 투입하는 생물검정 (bioassay) 방법이나, 섭식 (grazing) 실험, seston의 size분석 등과 같은 직접적이고 시간적 노력이 필요한 방법을 이용한다. 그러나 이 논문에서는 동일한 목적을 위하여, 총인 (TP), 엽록소 (CHL), 투명도 (Secchi depth, SD) 자료에 의해 계산한 Carlson의 영양상태지수 (TSI)들의 상호편차(deviation)를 이용하는 보다 간편한 방법을 소개하였다. 본 연구에서 TSI 편차분석을 위하여 아열대지역의 대형호수 (Lake Okeechobee, 미국 플로리다)의 수질자료와 다른 많은 호수들로부터 수집된 자료를 이용하였다. 일단 연구자가 일상적인 수질자료를 수집하여 총인, Chl-a, 투명도 값을 기초로 TSI값을 얻었다면, 이로부터 여러 가지 해석이 도출될 수 있다 한편, 총질소의 자료도 총인과 마찬가지로 영양물질에 대한 자료로 중요하게 이용될 수 있다. TSI (CHL)값이 TSI (TP)값보다 훨씬 작다면, 인 (P)이 아닌 다른 요인이 조류의 성장을 제한한다고 유추할 수 있다. 만약 TSI (CHL)값이 TSI (SD) 값보다 훨씬 작다면 호수 내 seston중 아주 작은 무생물적 입자들의 구성비가 높다고 추정할 수 있으며,이 경우 빛이 제한 요소가 될 것이다. 반대로, TSI (CHL) 값이 TSI (TP) 값보다는 작지만 TSI (SD) 값보다 크다면, 수중의 빛을 산란시키는 입자들이 크기가 크다고 (예를 들면, 큰 사상성 또는 군체성 조류) 추정할 수 있고, 이 경우 조류의 성장은 동물플랑크톤의 섭식에 의해 제한을 받을 가능성이 크다. 이러한 분석의 결과는 신뢰성과 일관성이 매우 높으며, 일반적으로 상기한 다른 직접적인 방법들에 의해 얻어진 결과들과도 잘 일치한다. TSI의 편차를 이용한 방법으로부터 도출된 결과를 위의 직접적인 방법을 통해 주기적으로 검증할 필요는 있지만, 호수관리를 위해 수질과 생태학적 반응 요인들을 모니터링하고, 나아가 장기적으로 호수의 변화를 이해하는데 보다 효율적이고 경제적인 방법을 제공할 수 있어 이용가치가 매우 높다고 사료된다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권11호
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• pp.2025-2036
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• 2000

부영양화 호소의 수질관리를 위한 물리화학적 처리공정-초고속응집침전(URC) 공정의 적용가능성을 확인하기 위해 인하대학교내에 있는 위락용 소형호소인 인경호를 대상으로 pilot plant 규모의 실험이 수행되었다. URC 공정은 부영양화를 억제할 수 있는 주요인자인 총인을 95%이상 제거할 수 있도록 특별하게 설계되어졌다. 실험기간 중 총인과 클로로필-a를 기준으로 하는 Carlson의 호소영양상태지수는 운전 전 각각 70과 73에서 운전 후 약 55로 개선되었다. 또한 응집처리에 의해 유출수내에 존재할 수 있는 잔류 알루미늄과 추가적으로 주입되는 가중응집제와 고분지응집제에 의한 Photobacterium phosphoreum의 잠재적인 독성영향이 명가되었으며 실험결과 응집 유출수는 형광 미생물에게 어떠한 영향($EC_{50}$-15min)도 미치지 않음을 확인할 수 있었다. URC 공정의 운전 이후 인경호는 국내 호소 수질환경기준 II등급으로 투명도를 회복할 수 있었으며, 보다 큰 호소의 수질관리를 위한 URC 공정의 적용이 기대된다.

• 생태와환경
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• 제41권spc호
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• pp.11-20
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• 2008

본 연구에서는 농림부와 환경부의 전국수질측정망 자료를 이용하여 2002년 9월 전후에 조사된 전국 290개 농업용 저수지의 Chl-${\alpha}$ 농도를 예측하였다. 우리나라 290개 농업용 저수지의 9월 전후 영양상태를 분류한 결과, 부영양 상태 이상을 나타내는 저수지가 $TSI_{CHL}\;64.1%,\;TSI_{TP}\;75.5%$로 대부분의 저수지가 높은 부영양화 상태를 보였다. 이렇게 분류된 저수지의 영양 상태를 환경특성에 따라 판별분석을 실시하였다. 그 결과 전체 판별적중률은 약 60%를 보였다. 판별분석의 결과에 정준분석을 실시한 결과, 각 그룹은 영양상태에 따라 구분이 되었으며, COD, DO, TP등이 중요한 인자로 나타났다. 또한 MLP-PSO 모델을 이용하여 부영양화에 따른 저수지 수질을 예측한 결과 높은 예측력을 보였으며 (r=0.831, p<0.05), 민감도 분석 결과 COD와 TP가 상대적으로 가장 중요한 요인으로 작용하였으며, 고도 및 제방 높이는 음의 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 생태와환경
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• 제47권3호
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• pp.146-159
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• 2014

In this study, we evaluated the temporal changes of water quality in the 90 reservoirs in Korea and the relationships between water quality and their environmental factors in the reservoirs for effective management of reservoirs. The majority of study reservoirs were categorized as the eutrophic state based on Carlson's trophic index. Among 90 reservoirs, more than 55.0% were nutrient-rich based on $TSI_{TP}$ in each month, where more than 50.0% were nutrient-rich based on $TSI_{Chl-a}$ from June to November. Seasonal Mann-Kendall test was used to analyze temporal variation of water quality in the selected 60 reservoirs using monthly data from 2004 to 2008. The results showed that 27 (45.0%) reservoirs showed the improvement of water quality based on TP and Chl-a concentrations, while 14 (23.3%) and 11 (18.3%) reservoirs displayed the degradation of water quality based on TP and Chl-a concentrations, respectively. Meanwhile, a self-organizing map classified the study reservoirs into five groups based on differences of hydrogeomorphology (altitude, catchment area, bank height, lake age, etc.). Physicochemical factors and land use/cover types showed clear differences among groups. Finally, hydrogeomorphology of reservoirs were related to water quality, indicating that the hydrogeomorphological characters strongly affect water quality of reservoirs.

• 생태와환경
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• 제50권1호
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• pp.169-185
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• 2017

Physicochemical properties of water quality were analyzed to understand the long-term variations in Lake Youngrang from 1998 to 2015. Nonparametric statistical methods were applied to deduct correlation among water quality parameters and water quality trend. In total observations(N=64), the Secchi depth (SD) transparency showed significant positive correlation with salinity (r=0.458) and highly significant negative correlation with chlorophyll-a (r= -0.649) for p<0.0001 in two-tailed test of Spearman's rank correlation. Significant negative correlations of SD were observed with chemical oxygen demand (COD), total phosphorus (TP) and total nitrogen (TN). These correlation patterns were very similar in rainy (N=25) and non-rainy (N=39) periods too. Chlorophyll-a (Chl-a) had significant correlation with COD. Sen's slope test was performed along with Mann-Kendall trend test (significance ${\alpha}=0.05$, two-tailed) to find water quality trend. Positive trends were observed for SD and salinity with Sen's slopes 0.012 and 0.385, respectively (p<0.0001). Negative significant trends were observed for total nitrogen (TN) and Chl-a with Sen's slopes -0.02 (p<0.0001) and -0.346 (p=0.0010), respectively. Temperature, COD and phosphorus components had no trends. Carlson's trophic state index (TSI) for SD, TP and Chl-a were obtained in the ranges of 46~80, 37~82 and 39~82, respectively. Trophic index values suggest that Lake Youngrang was mesoeutrophic to eutrophic and there could be possibility of anoxia during the summer and dominance of blue-green algae. Excess nutrient inputs from external and internal sources were the causes of eutrophication in this lake. The findings of this study would be helpful to recognize water quality variables to manage the water body.

• 한국환경농학회지
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• 제22권1호
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• pp.16-25
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• 2003

농촌지역의 도시화와 산업화에 따라 농촌 수질환경의 오염이 심화되고 있다. 경북 안동의 중산간지대에 위치한 만운저수지는 유역면적 $23.8\;km^2$, 수표면적 $0.4\;km^2$, 저수량 $2.0{\times}10^6\;m^3$의 부영양화 된 중규모 농업용저수지로서 1999년 수질환경특성조사를 실시하여 오염된 유사 농업용 저수지의 수질특성이해에 중요한 자료로 활용하고자 하였다. 만운저수지의 수질에 영향을 미치는 유역면적값(DA)/호수면적값(SA)의 비가 56.1로 국내 다른 농업용 저수지보다 높게 나타나 유역의 오염물질 부하가 높은 편이며, 평균 수심과 관련된 유효저수량(ST, $m^3$)/수표면적(SA, $m^2$)비는 4.79로서 안동호, 팔당호보다 낮고 삽교담수호 등과 비슷한 값을 보여주어 부영양화의 잠재성이 높은 것으로 나타났다. 만운저수지의 수질조사결과 COD는 11.1 mg/L, 총질소 1.426 mg/L로 환경기준 중 생활환경 IV등급인 농업용수 수질기준을 초과하였으며, 총인은 0.093 mg/L로 IV등급의 수질을 나타내고 있었다. 유입하천은 총질소($1.426{\sim}3.809\;mg/L$)가 비교적 높게 나타나고 있어 총질소에 기준한 수질개선 방안이 요구되었다. 식물성플랑크톤 조사결과 Oscillatoria와 근연종인 Lyngbya가 우점하였으며, 동물성플랑크톤은 대부분의 지역에서 적조현상을 일으키는 와편모충인 Gymnodinium spp., Peridinium spp., 암색편모충인 Cryptomonas spp.이 우점하였다. 부영양화도지수(TSI)를 이용한 1999년도의 시기별 영양상태 변화는 9월에 과부영양상태를 보였으며, 연도별 $TSI_M$지수는 '96년, '97년에 부영양, '98년의 과영양으로 영양상태가 증가하였으나, 강우가 다소 많았던 '99년에는 강우의 영향으로 다소 개선되어 나타났다. 결론적으로, 저수지의 물리구조적 유역특성 및 수리학적 특성상 만운저수지는 부영양화에 취약한 특성을 가지고 있으며, 강우량에 영향을 받고는 있으나 전반적으로 부영양화도가 증가하는 추세를 보인다. 따라서, 이와 같은 추세변화를 정확히 인식하고, 그에 적절한 대책을 마련하기 위해 농업용수 수질측정망 운영이 상당히 중요하게 인식되어지며, 수질환경 특성을 감안한 합리적 운영이 이루어져야 할 것으로 사료된다.