농업용저수지의 생물학적 수질정화 및 미생물군집동태 = Biological purification and bacterial community dynamics of an agricultural reservoir
저자
발행사항
부산 : 부산대학교 대학원, 2003
학위논문사항
발행연도
2003
작성언어
한국어
주제어
KDC
472.5263 판사항(4)
DDC
577.6 판사항(21)
발행국(도시)
부산
형태사항
xii, 308 p. : 삽도 ; 26 cm.
일반주기명
참고문헌: p. 289-303
DOI식별코드
소장기관
본 연구에서는 부영양상태에 있는 농업용 저수지, 마산저수지를 대상으로 오염물질과 물리구조적특성을 분석하고, 계절에 따른 생물물리화학적 수질변화와 미생물학적 군집 구조 및 동태 특성을 이해하여 호소의 수환경 변화 특성을 규명하고자 하였으며, 효과적인 수질관리 및 수질개선 대책으로 인공습지, 저류지, 인공식물섬을 제안하고, 각각의 정화시설에 대한 수질정화 효과 및 특성을 살펴보고자 하였다.
중규모 농업용저수지인 마산저수지는 저수용량 3.1×10^(6)㎥, 평균수심 3.5m, 체류시간은 76일∼161일 등으로 저수지의 형태학적 분류특성상 가지형의 저수지형 호소로서 하천형호소나 가지형 호소에 비해 높은 생산성이 유발되는 유역환경을 가지고 있었으며, 부영양화도 지수에 의하면 이미 부영양단계에 접어든 상태였다. 또한, 총세균수의 밀도로 부영양상태를 평가할 때 마산저수지는 중영양∼부영양상태를 나타내고 있다.
생물학적 방법을 이용한 저수지의 수질정화기법으로 인공습지의 경우 미나리, 줄, 애기부들 등의 정수식물을 도입하여 수심을 0.1 ∼ 0.3m로 운영한 결과 전반적으로 애기부들습지와 줄습지는 0.1m 습지에서, 미나리습지는 수심 0.2 m에서 높은 정화효과를 보여주었다. 체류시간을 1 ∼ 6시간의 수리학적 고부하조건으로 운영한 인공습지에서 유기물질 및 영양염류의 수질정화특성을 보면 BOD와 Chl-a, TN, TP는 체류시간이 증가할수록 정화효율이 다소 증가하였으나, 단위면적당 제거량은 현저히 감소하였고, SS의 정화효율은 6시간에서 오히려 감소하였으며, 제거량은 체류시간이 짧은 조건에서 높게 나타났다. 체류시간, 수리학적 부하율, 유입유량 등의 수리학적 조건과 수질항목별 정화효율 및 단위면적당 제거량과의 상관관계를 분석한 결과 수리학적 조건과 정화효율사이에서는 유의성있는 상관관계가 나타나지 않았으며, 수리학적조건과 단위면적당 제거량과는 상당히 유의성있는 중상관∼강상관관계를 보여주었다. 따라서 초기 유입농도가 높지 않은 처리수의 정화효과를 높이기 위해서는 경제적인 처리효율에서 체류시간을 짧게 하여 단위면적당 제거량 즉, 제거속도를 증가시키는 것이 보다 효과적일 것으로 판단된다.
유입 오염물질의 효과적 제거가 이루어지고 있었던 저류지는 영양염류, 특히, 질소의 제거효과가 우수하여 향후 적용가능성이 높음을 알 수 있었다. 수질정화효율은 전기전도도 25.9%, 총질소 44%, 이중 무기질소 78.5%, 질산성질소 84.9%, 총인 6.8%, 무기인 73.2%로 나타낼 수 있으며, 특히 총인의 경우 저류지와 유출수 농도차로 인한 집적효과로서 평균 19.1%, 01년 33.8%를 나타내었다. 저류지에서 부유물질을 비롯한 유기물질과 질소 및 인등의 영양염류의 효과적 제거에 깊이 관련되는 세균군집은 β-group으로서 기여도가 가장 클 것으로 판단되며, 그 다음 γ group, 그리고 HGC group이 기여하고 있는 것으로 사료되었다.
인공식물섬에서는 총질소의 농도가 저수지와 비교하여 감소하였던 반면, BOD, SS 등의 유기성 물질과 총인의 농도가 증가하였으며, 특히, 유기질소 및 유기인의 증가가 뚜렷하였다. 그러나, 무기질소는 현저히 감소하였으며, 무기인 역시 식물성장기인 5월∼7월에 농도가 감소하였다. 이는 인공식물섬이 식물플랑크톤 및 미생물 등의 미소생물의 생장활성을 증가시켜 주변의 물질을 분해하고, 다시 유기화하여 집적하는 역할을 하고 있음을 보여주는 것으로 인공식물섬이 저수지의 수질을 악화시키는 부정적인 요인으로 간주할 수도 있으나, 무기영양염류 등의 감소 및 생물서식공간으로의 충분한 활용 등을 감안한다면 인공식물섬은 호소내 유기물질 및 영양물질을 집적하여 분해, 전환시키는 Bioreactor로서의 기능을 가지고 있는 것으로 사료된다. 저수지와 인공식물섬에서 나타난 세균군집 그룹 중 β-group이 우점군으로 나타나 질소순환을 활발하게 함을 추정할 수 있었다.
이상의 결과들로 농업용저수지는 물리구조적 및 형태적 특성을 달리하는 소양호, 팔당호 등의 인공댐호에 비해 수질오염 및 부영양화에 취약한 특성을 가지고 있으며, 계절별로 나타나는 수질환경의 변화 및 미생물학적 군집동태 역시 다름을 알 수 있었다. 따라서, 오염된 농업용저수지의 수질관리 및 개선을 위한 노력은 이들의 수환경 특성에 대한 충분한 이해와 더불어 이루어져야 할 것으로 사료되어졌다.
또한 오염물질의 농도가 비교적 높지 않고, 처리수량이 많은 농업용저수지의 수질개선을 위해 인공습지, 저류지, 인공식물섬 등의 생물학적 정화방법을 이용한 수질정화효과 및 미생물군집동태 연구 결과 인공습지는 낮은 수심과 짧은 체류시간에서 단위면적당 제거량을 증진시키는 방안이 효과적일 것으로 판단되었으며, 저류지는 영양염류, 특히, 질소의 제거효과가 우수하여 향후 적용가능성이 높음을 알 수 있었다. 저수지 수표면에 적용하는 인공식물섬은 생물서식공간으로서 생물집적 등은 무기물의 유기화를 높이고, 물질의 분해 및 합성 등 물질전환율이 높게 나타나는 등 수질이화학적 효과는 크게 나타나지 않지만, 생물학적 정화효과가 있음을 알 수 있었다.
본 연구는 생물학적 수질정화에 관한 많은 기초자료를 제공할 것으로 기대되며, 수질정화기작과 관련된 좀더 세부적인 연구가 향후 이루어져야 할 것으로 사료된다.
The purpose of this research is to analyse physical characteristics and pollutants of Masan Reservoir that is in a eutrophic state, to study seasonal water quality variation, biological community structure and dynamics, and to identify variations of water environment in the reservoir. It also aims at the evaluation of water purification in facilities such as artificial wetland, retention pond, and artificial floating island as alternatives for the improvement of water quality.
Masan Reservoir for irrigation has the capacity of 3.1 million tons, the depth of 3.5 m, the retention time of 76 to 161 days. The reservoir can be classified as reservoir lake rather than river-run lake in terms of productivity. The reservoir is in eutrophic state according to Eutrophication Index (Calson, 1977). It can be classified mesotrophic or eutrophic state in terms of bacterial density index(Wetzel, 1983, Rheinheimer, 1985).
The artificial wetland system was composed of nine plant beds with three species of macrophytes: Oenanthe javanica, Zizania latifolia, and Typha angustifolia. The system was operated on free water surface system (FWS), and the depth range of the operation conditions were 0.1m∼0.3m. The removal efficiencies of the artificial wetland were high on the condition of 0.1m water depth, particularly on Typha angustifolia bed. The removal amount per day (removal amount) was high on the condition of 0.1m depth. In case of 1 ∼ 6 hr of HRT, the efficiency of BOD, Chl-a, TN, and TP showed high in 6hr, and the removal rate high in 1hr. Efficiency of SS, however, was the highest in 3hr, and removal amount in 1hr. It was estimated that the removal amount as the HRT lengthens increased as the HRT shortens, while removal efficiency increased.
However, the removal efficiency of nutrient with relatively low influent concentration may not be increased by long HRT because the ambient (background) concentrations in FWS wetland effluents were 1 ∼ 3 ㎎/L (Ave. 2 ㎎/L) in TN and 0.1 ∼ 0.5 ㎎/L (Ave. 0.3 ㎎/L) in TP. Therefore, an emphasis should be put on the purification amounts per day with high hydraulic loadings for the improvement of eutrophic reservoir with relatively low nutrient influents and large quantity to be treated.
The average removal efficiencies of detention pond were 25.9% in electric conductivity, 44% in TN with 84.9% in nitrate, and 6.8% in TP (73.2% in DIP). Bacterial communities which contributed the most to the removal of organic materials and nutrient, such as N and P were β-Proteobacteria group and the next γ-Proteobacteria group.
Artificial floating island (AFI) decreased TN, but increased organic materials (BOD, SS) and TP as compared with the control site in the reservoir. In particular, increase of the organic nitrogen and organic phosphorus in the water under the AFI was remarkable. It was indicated that the AFI as a biosphere enriched organic materials and nutrients as well as living organisms, and had a role of the bioreactor with biodegradation and bioconversion activity. The dominance of β-Proteobacteria group in the bacterial community of the AFI indicates the active recycling of nitrogen.
As results, it can be stated that Masan Reservoir is vulnerable in terms of water pollution and eutrophication in comparison with man-made reservoirs such as Lake Soyang and Lake Paldang. In particular, it seems that Masan Reservoir is different from those reservoirs with regard to the variations of water environment and biological characteristics of water improvement in polluted reservoirs. In conclusion, it can be stated that an artificial wetland system enhances removal efficiency with shallow depth and long retention time. Retention pond may contribute to the purification of reservoirs with high removal rate of nitrogen. It is shown that biological purification can be enhanced, though the artificial floating island does not increase much the assimilation and decomposition of materials.
분석정보
서지정보 내보내기(Export)
닫기소장기관 정보
닫기권호소장정보
닫기오류접수
닫기오류 접수 확인
닫기음성서비스 신청
닫기음성서비스 신청 확인
닫기이용약관
닫기학술연구정보서비스 이용약관 (2017년 1월 1일 ~ 현재 적용)
| 주요 개정내역 | 변경 사유 |
|---|---|
| · 수탁업체 콘소시엄 기관명 및 위탁기간 명시 | · 제6조(개인정보 처리업무의 위탁) 구체화 |
한국교육학술정보원은 정보주체의 자유와 권리 보호를 위해 「개인정보 보호법」 및 관계 법령이 정한 바를 준수하여, 적법하게 개인정보를 처리하고 안전하게 관리하고 있습니다. 이에 「개인정보 보호법」 제30조에 따라 정보주체에게 개인정보 처리에 관한 절차 및 기준을 안내하고, 이와 관련한 고충을 신속하고 원활하게 처리할 수 있도록 하기 위하여 다음과 같이 개인정보 처리방침을 수립·공개합니다.
주요 개인정보 처리 표시(라벨링)
목 차
제1조(개인정보의 처리 목적)
제2조(개인정보의 처리 및 보유 기간)
제3조(처리하는 개인정보의 항목)
제4조(개인정보파일 등록 현황)
제5조(개인정보의 제3자 제공)
제6조(개인정보 처리업무의 위탁)
제7조(개인정보의 파기 절차 및 방법)
제8조(정보주체와 법정대리인의 권리·의무 및 그 행사 방법)
제9조(개인정보의 안전성 확보조치)
제10조(개인정보 자동 수집 장치의 설치·운영 및 거부)
제11조(개인정보 보호책임자)
제12조(개인정보의 열람청구를 접수·처리하는 부서)
제13조(정보주체의 권익침해에 대한 구제방법)
제14조(추가적 이용·제공 판단기준)
제15조(개인정보 처리방침의 변경)
제1조(개인정보의 처리 목적)
제2조(개인정보의 처리 및 보유 기간)
3년
또는 회원탈퇴시까지5년
(「전자상거래 등에서의 소비자보호에 관한3년
(「전자상거래 등에서의 소비자보호에 관한2년
이상(개인정보보호위원회 : 개인정보의 안전성 확보조치 기준)
제3조(처리하는 개인정보의 항목)
제4조(개인정보파일 등록 현황)
개인정보파일 검색(privacy.go.kr)| 개인정보파일의 명칭 | 운영근거 / 처리목적 | 개인정보파일에 기록되는 개인정보의 항목 |
보유기간 | |
|---|---|---|---|---|
| 학술연구정보서비스 이용자 가입정보 | 한국교육학술정보원법 정보추제 동의 | 필수 | ID, 비밀번호, 성명, 생년월일, 신분(직업구분), 이메일, 소속분야, 웹진메일 수신동의 여부 | 3년 또는 탈퇴시 |
| 선택 | 소속기관명, 소속도서관명, 학과/부서명, 학번/직원번호, 휴대전화, 주소 | |||
제5조(개인정보의 제3자 제공)
제6조(개인정보 처리업무의 위탁)
제7조(개인정보의 파기 절차 및 방법)
제8조(정보주체와 법정대리인의 권리·의무 및 그 행사 방법)
제9조(개인정보의 안전성 확보조치)
제10조(개인정보 자동 수집 장치의 설치·운영 및 거부)
제11조(개인정보 보호책임자)
| 구분 | 담당자 | 연락처 |
|---|---|---|
| KERIS 개인정보 보호책임자 | 정보보호본부 안재호 |
- 이메일 : jinuk@keris.or.kr - 전화번호 : 053-714-0158 - 팩스번호 : 053-714-0195 |
| KERIS 개인정보 보호담당자 | 개인정보보호부 송진욱 | |
| RISS 개인정보 보호책임자 | 교육학술데이터본부 정광훈 |
- 이메일 : giltizen@keris.or.kr - 전화번호 : 053-714-0149 - 팩스번호 : 053-714-0194 |
| RISS 개인정보 보호담당자 | 학술진흥부 길원진 |
제12조(개인정보의 열람청구를 접수·처리하는 부서)
제13조(정보주체의 권익침해에 대한 구제방법)
제14조(추가적인 이용ㆍ제공 판단기준)
제15조(개인정보 처리방침의 변경)
자동로그아웃 안내
닫기인증오류 안내
닫기귀하께서는 휴면계정 전환 후 1년동안 회원정보 수집 및 이용에 대한
재동의를 하지 않으신 관계로 개인정보가 삭제되었습니다.
(참조 : RISS 이용약관 및 개인정보처리방침)
신규회원으로 가입하여 이용 부탁 드리며, 추가 문의는 고객센터로 연락 바랍니다.
- 기존 아이디 재사용 불가
휴면계정 안내
RISS는 [표준개인정보 보호지침]에 따라 2년을 주기로 개인정보 수집·이용에 관하여 (재)동의를 받고 있으며, (재)동의를 하지 않을 경우, 휴면계정으로 전환됩니다.
(※ 휴면계정은 원문이용 및 복사/대출 서비스를 이용할 수 없습니다.)
휴면계정으로 전환된 후 1년간 회원정보 수집·이용에 대한 재동의를 하지 않을 경우, RISS에서 자동탈퇴 및 개인정보가 삭제처리 됩니다.
고객센터 1599-3122
ARS번호+1번(회원가입 및 정보수정)