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        • KCI등재후보
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          한국 호소 상층부의 영양상태지수 제안

          공동수,김범철 한국물환경학회 2019 한국물환경학회지 Vol.35 No.4

          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’ TSIC and Aizaki’ TSIm were calculated using the summer (Jun.-Sep.) average data at the upper water layer. The previous Korean trophic state index (TSIKO) and the newly suggested index (TSIKON) 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’ TSI included logarithmic function, we devised newly Monod-type TSIKON(Chl) that is 50 when half-saturation concentration of chlorophyll ? (Chl.?) measured by UNESCO-method is 10 g L-1. MMF-type TSIKON(TP) was derived based on the relationship between TP and Chl.?. A comprehensive TSIKON was decided as the larger one of the two TSIKON 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 TSIKON for oligotrophic, mesotrophic, and eutrophic state were set to 23, 50 and 75, respectively. Classification by TSIC and TSIm showed higher frequency of eutrophic class compared to TSIKO and TSIKON. 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.

        • KCI등재후보
        • KCI등재후보

          생활형 및 생육환경에 따른 대형수생식물의 생산성과 영양물질 제거능

          공동수,정원화,전선옥 한국하천호수학회 1999 생태와 환경 Vol.32 No.3

          국내의 거의 모든 호수는 인공호이며 그 상당수가 부 영양 상태이고 영양염류가 주로 유역의 비점오염원에서 유입되고 있어 기계적 오염원 관리가 어려운 상태이다. 본 연구는 수생관속식물을 이용한 영양물질 제거를 주 목적으로 수행되었다. 팔당호 자연습지의 수생관속식물에 의한 질소와 인의 연간 총흡수량은 연간 외부 총유 입부하량의 1% 내외에 불과하나, 강우가 적은 4~6월의 시기 중 생육지에서 인의 유입대비 흡수비는 약 27%에 달하며, 탈질이나 인의 용출억제 효과를 고려할 때 수질에 미치는 수생관속식물의 역할은 매우 크다. 팔당호에서 재배된 부레옥잠의 생체량 기준 비증식속도는 0.034 ~0.086 /d, 배가시간은 8~19일, 증식의 온도계수는 1.06, 질소흡수율은 0.56~1.67 gNm-2d-1, 인흡수율은 0.10~0.33 gPm-2d-1였으며 대규모 재배지에서의 수질은 현저히 개선되었다. 부레옥잠의 지하부 건물량(U)에 대한 지상부 건물량(A)의 비(U/A)는 수중의 영양물질 농도와 함께 증가하였다. 하수처리시 식물체의 인 함량과 수중의 인농도는 밀접한 관계를 보인 반면 질소는 유의성이 없었는데, 이는 하수의 질소/인 농도비가 높아 질소가 식물성장의 제한요인이 되지 못함을 시사한다. 하수원수에 대한 체류시간 2.2일의 인공늪지 처리시 BOD5 제거효율은 61~68%로 식물종류별로 차이가 적었으나 인제거효율은 부레옥잠조 63%, 기타 정수식물 (애기부들, 미나리, 꽃창포) 처리조는 35% 이하였다. 하수원수와 2차하수처리수에 대한 부레옥잠 인공늪지시스템의 인제거율은 각각 0.22, 0.16 gPm-2d-1이었으며, 기타 정수식물 처리조는 각각 0.06~0.12 gPm-2d-1, 0.03~ 0.06 gPm-2d-1의 범위였다. 유출수의 질소/인 비는 수로 시스템에 비해 늪지시스템에서 낮았는데 늪지 저토에서의 탈질과 인 용출이 큰 것으로 추정된다. 2차 하수처리 수에 대한 질소 제거율(R)과 식물체흡수율(U)의 백분비 (U/R)는 부레옥잠조 31~58%, 미나리조 5~11%, 기타 처리조는 5% 이하였으며, 인에 대한 U/R비는 부레옥잠조 47~54%, 미나리조 11~45%, 기타 처리조는 10% 이하였다. 부수식물 시스템에서는 흡수제거가 크나 정수식 물 시스템에서는 침전과 흡착 및 탈질이 주요 제거기작임을 알 수 있다. Net productivity and nutrient removal potentials of vascular hydrophytes with different life forms were estimated in the natural wetland of the river-reservoir Paldang and the macrophyte-based sewage treatment system. In the reservoir, the annual uptake rates of nitrogen and phosphorus by vascular hydrophytes were only about 1% of the external load. However, the uptake ratio in the macrophyte-growing area during April~June was about 27% of the external load. Culturing water hyacinth (Eichhornia crassipes) within the reservoir, nitrogen and phosphorus uptake rates were in the range 0.56~1.67 gNm-2d-1 and 0.08~0.33 gPm-2d-1, respectively. In the free floating treatment systems for sewage with four macrophytes, water hyacinth (Eichhornia crassipes), iris (Iris ensata var. spontanea), cattail (Typha angustifolia) and water dropwort (Oenanthe javanica), the phosphorus contents of macrophytes were closely related with the phosphorus concentration in water. In the pond systems with the hydraulic retention time (HRT) of 2.2 day, BOD5 removal efficiencies were in the range of 61~68%, and those were not so different among macrophyte species. In the water hyacinth system, the phosphorus removal rates were 0.22 and 0.16 gPm-2d-1 in the raw sewage and in the secondary treated sewage water, respectively, while the other emergent macrophyte systems showed the low range of 0.06~0.12 and 0.03~0.06 gPm-2d-1, respectively. In the secondarytreated sewage, water hyacinth absorbed 31~58% of the removed nitrogen and 47~54% of the removed phosphorus. However, the uptake/removal ratio in the other emergent macrophyte systems were less than 5% for nitrogen and 10% for phosphorus.

        • KCI등재후보

          인공수로내 사상성 부착조류의 증식속도 및 영양물질 제거능

          공동수,천세억 한국하천호수학회 1999 생태와 환경 Vol.32 No.3

          유기오염 및 부영양화 제어를 위한 생태공학적 오염 하천 정화기술의 하나로서 사상성 부착조류(Filamentous periphyton, FP)의 적용성 및 이용가능성을 검토하였다. FP의 증식도는 매질의 종류, 설치방법, 공극, 유속, 수온 및 수중 영양염의 농도에 따라 큰 차이를 보였다. 가장 높은 FP의 증식도를 보이는 조건은 유속 10 cm/s 내외, 수류방향에 수직으로 수직으로 설치된 4 mm 망목의 그믈망 매질이었으며 같은 물리적 조건에서는 유입수의 인농도에 따라 증식도가 커졌다. 유입수 인산염 인농도가 0.025~0.075 mgP/L, 유속이 5~15 cm/s의 조건에서 Pilot 인공수로(40 cm폭×25 cm깊이×20m길이)내 FP의 순생산성은 74~125 mgChl-am-2d-1, 비증식속도는 0.42 ~0.46/d, 인제거율은 19~103 mgPm-2hr-1, 조체당 비제 거율은 62~196 mgPgChl-a-1hr-1였으며 유입수의 인농도와 유속의 증가시 인제거율은 함께 증가하였다. FP가 정상적으로 착상된 상태에서 유입수의 농도대비 인제거 효율은 약 45% 내외였다. 과영양 하천인 경안천의 현장수로내 부착조류량은 최고 1,168 mgChl-a/m2에 달하였으며 접종 후 2주간 부착물의 증가속도는 20gDWm-2d-1, FP의 순생산성은 83mgChl-am-2d-1, FP의 비증식속도는 0.36/d였다. 접종한지 1주일 이후의 평균 용존산소 증가율은 7.7 gO2m-2 hr-1였으며 물질제거율은 BOD5가 4.4 gO2m-2hr-1, 총질소는 1.7 gNm-2hr-1, 총인과 인산염인은 각각 278, 85 mgPm-2hr-1였다. 부착물의 건조중량 당 비제거율은 총 인이 1,252 μgPgDW-1hr-1, 인산염인이 376 μgPgDW-1hr-1 였다. 인제거율은 FP의 양에 따라 함께 증가하였으며 FP 시스템에서의 인의 제거는 인산염인의 흡수, 유기성 인의 침전과 흡착 및 분해, 재흡수의 복합과정에 의한 것임을 시사하였다. FP 성장시 인이 조류생장에 대한 제 한요인으로 작용하여 유출수의 질소/인 비는 유입수에 비해 현저히 높았다. 이는 FP 시스템이 영양물질의 제거 뿐만 아니라 그 조성비를 변화시키므로써 수환경의 변화를 유발할 수 있음을 시사하는 것이다. 이상의 결과에서 FP 시스템은 수생관속식물에 비해 20~40배의 영양염류 제거율을 가지므로 하천수의 직접정화에 매우 효율일 것으로 판단된다. 그러나 FP는 증식속도가 빠르므로 매질의 폐쇄를 억제하기 위한 노화 식물체의 관리, 효율증대를 위한 매질의 선별과 설치 방법, 시스템내 미소생태계의 변화 등 지속적인 연구가 계속되어야 할 것이다. 유기물과 영양염이 모두 고농도 인 오염하천의 경우 유기물 제거를 위한 생물막과 영양 염 제거를 위한 FP 시스템을 연결한 복합시스템도 고안 할 수 있을 것이다. The applicability of filamentous periphyton (FP) to control of eutrophication and organic pollution was scrutinized in a eutrophic lake (Paldang) and a hypertrophic stream (Kyeongan). Growth rates of FP were highest at water velocity about 10 cm/s and net media with 4 mm mesh size, and increased with the phosphorus concentration of influent. When phosphate (PO4-P) concentration of lake water was in the range of 0.025~0.075 mgP/L, and water velocity was in the range of 5~15 cm/s, FP showed net productivity of 74~125 mgChl-a m-2d-1; specific growth rate of 0.42~0.46 /d; phosphorus removal rate of 19~103 mgPm-2hr-1; specific removal rate of 62~196 mgPgChl-a-1hr-1. Phosphorus removal rates increased with phosphorus concentration of influent and water velocity. Average removal efficiency of phosphorus was about 45% in the normal growth period. In the FP channel system at the hypertrophic stream, the maximum standing crop of FP was over 1,200 mgChl-a/m2, and the net productivity was about 20gDWm-2d-1 and 83 mgChl-am-2d-1, and specific growth rate was 0.36/d. In the normal growth condition, FP showed high oxygen production rate of 7.7 gO2m-2hr-1. Removal rate was 4.4 gO2m-2hr-1 for BOD5; 1.7 gNm-2hr-1 for total nitrogen (TN); 278mgPm-2hr-1 for total phosphorus (TP); 85mgPm-2hr-1 for PO4- P, respectively. Specific phosphorus removal rate was 1,252 μgPgDW-1hr-1 in TP and 376 μgPgDW-1hr-1 in PO4-P. Phosphorus removal rate increased with standing crops of FP. The N/P ratio of effluent in the FP system was high compared with that of influent. It seemed to be attributed to the phosphorus limitation for the growth of FP.

        • KCI등재

          기후변화의 생물학적 평가를 위한 한국온수생물지수(KTI)의 개발 및 적용

          공동수,김진영,손세환,오민우,최아름,변명섭 한국물환경학회 2013 한국물환경학회지 Vol.29 No.1

          The purpose of this study was to develop a Korean thermality index based on the distribution patterns of benthic macroinvertebrates according to altitude and latitude. Analyzing seasonal data (4,583 sampling units) surveyed and collected during 2007~2011 at 846 sites in South Korea we estimated thermal valency thermal value and indicator weight value of 208 species. Among them 40 species in 6 orders (Decapoda 1 species Collembola I species Ephemeroptera 5 species Plecoptera 17 species Diptera 3 species Trichoptera 13 species) were selected as the candidate indicator species sensitive and vulnerable to warmth along with climate change. KTI and Benthic macroinvertebrate index were tested at three clean streams (Hangye stream Buk stream and Bangtae stream). KTI showed significant differences according to altitude and water temperature whereas the saprobity index BMI showed little differences. This result means that KTI can be applicable to assess the impact of water temperature independently of organic of pollutants.

        • KCI등재

          하천 내 물리적 서식처의 생물학적 평가를 위한 저서동물 하천하상지수(BMSI)의 개발

          공동수,김진영 한국물환경학회 2016 한국물환경학회지 Vol.33 No.2

          This study was conducted to develop a Benthic macroinvertebrates streambed index (BMSI) based on the response of the community to the substrate type of streambed. Analyzing the seasonal (Spring and Fall) data (11,367 sampling units) surveyed and collected during 2008~2014 at 960 sites in South Korea, we estimated the lithophility of 191 taxa. BMSI was composed of the lithophilic value, indicator weight value and individual abundance frequency. It showed an extremely significant correlation ( =-0.8, p<0.001) with the mean grain size (in phi-value) of the streambed.

        • KCI등재

          생물학적 수질기준 설정 필요성 및 접근방안

          공동수 한국환경생물학회 2002 환경생물 : 환경생물학회지 Vol.20 No.-

          수질오염의 기준과 모니터링을 위하여 폭 넓고 다양한 수질조사가 필요하다. 그러나, 현재의 수질평가는 대부분이 화학적 분석에 기초를 두고 있으며, 생물학적인 수질조사 방법의 도입은 소홀히 다루어지고 있다. 생물학적 조사의 장점은 화학적 조사에서 검출이 불가능한 오염원의 검출이 가능하고, 다양한 오염원으로부터의 시너지 효과를 파악할 수 있으며, 소량의 오염원에 장기간 노출되었을 때의 환경변화 혹은 생물의 반응을 검출할 수 있는 장점을 갖는다. 본 논문에서는 외국의 수질환경기준에 대한 비교고찰과 함께 국내 수질환경기준의 현황과 문제점을 분석하였다. 특히, 수질 환경 평가를 위한 생물학적 수질환경기준의 설정 필요성과 그 접근 방안을 제시하였다. 생물지수를 이용한 모니터링을 위해서는 지표생물의 각종 혹은 각 개체군의 내성치에 대한 체계적인 조사와 아울러 지표 군집지수의 표준화 및 보급이 필요하다. 이와 아울러 조기경보시스템이나 퇴적물에 대한 독성 시험에의 활용 등 응용범위를 넓혀 나가 선진 수질 관리를 위한 방법과 노력의 중요성을 논의하였다.

        • KCI등재

          가평천의 물리적 환경요인과 어류 군집구조 분석

          공동수,손세환,김진영,김아름,권용주,김정우,김예지,민정기,김필재,Kong, Dongsoo,Son, Se-Hwan,Kim, Jin-Young,Kim, Ah Reum,Kwon, Yongju,Kim, Jungwoo,Kim, Ye Ji,Min, Jeong Ki,Kim, Piljae 한국물환경학회 2017 한국물환경학회지 Vol.33 No.5

          Physical environmental factors (water depth, current velocity and substrate) and fish community were surveyed in the Gapyeong stream, Korea. The fish group of Gapyeong Stream was divided into three types. Lithophilic fish, Koreocobitis rotundicaudata and Pseudopungtungia tenuicorpa preferred shallow depth, low-velocity current, and coarse bed condition, whereas Coreoleuciscus splendidus and Microphysogobio longidorsalis were adapted to high-velocity current and bed materials. Nektonic fish, Zacco koreanus and Zacco platypus appeared in a wide range of physical conditions. Intermediate fish, Hemibarbus longirostris, Pungtungia herzi and Coreoperca herzi adapted to moderate water depths and current velocities. Among them, H. longirostris and C. herzi were adapt to various bed materials. C. splendidus, M. longidorsalis and P. herzi showed high niche overlap for current velocity, water depth and substrate with Z. koreanus and Z. platypus. The occurrence of M. longidorsalis in a relatively low-velocity current compared to Z. koreanus and Z. platypus suggests that the current velocity act as a isolation factor for these species. The competition, isolation and character displacement among these species investigated detail in the future. Based on canonical correspondence analysis, the relative importance of each environmental factor was determined as substrate > water depth > current velocity.

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