서울시 취수원수 총조류 조사 보고서

(2014년~2017년)

조은주, 김민정, 최연규, 김새봄, 한지선, 김유나, 정종순, 차영섭, 김복순

1. 서론

조류(algae)는 수생태계의 일차생산자 및 산소 공급자로서 매우 중요한 미생물이다. 그러나 하천 및 호소의 지표수를 취수원으로 사용하는 정수처리시설에서는 조류가 대량번식할 경우 산소고갈로 인한 물고기 폐사, 조류 대사산물인 맛․냄새물질로 인한 물 이용․음용의 불편함, 독소물질로 인한 가축 폐사 및 사람 건강 위해도 증가, 정수처리과정에서 응집침전 및 여과장해, 조류분비물질과 소독제가 반응하여 트리할로메탄과 같은 발암물질을 생성하는 등의 많은 문제점을 야기한다. 또한 하천이나 호소를 기반으로 하는 위락시설에서는 녹조, 적조 등으로 인한 미관 저해 및 악취 발생 등의 문제도 발생한다. 따라서 이러한 문제에 대응하기 위해서는 상수원수계의 조류 분포의 주기적인 모니터링이 필수적이라 하겠다.

이 밖에도 조류는 수질환경변화에 민감하기 때문에 조류 종의 다양도, 우점도 등을 지수화하여 담수 및 해수의 건강성을 판단하는 생물로 이용되고 있다(낙동강수계관리위원회, 2016; 윤 등 2015).

본 조사는 서울시 취수원수에 대하여 총조류 모니터링을 실시하여 분류군별, 시기별 분포를 분석하고, 다양도, 우점도 등의 생태지수를 산정하여 한강 수생태계 건강성평가를 동시에 실시하였다.

2. 조사대상 및 방법

2.1. 조사대상

시료채취 지점은 팔당댐에서 잠실수중보 사이에 위치한 팔당(광암), 강북, 암사, 구의, 자양, 풍납의 6개 취수장이며 구의취수장은 2014년 9월 30일 취수중단하여 2014년 10월부터는 구의를 제외한 5개 취수장에 대해 조사하였다(그림 1). 주기는 2014년 1월부터 2016년 4월까지 주 1회, ′15.7.7.~′15.10.19.까지는 조류주의보 발령으로 주 2회로 강화하여 조사하였고, 2016년 5월부터 2017년까지는 월 2회 조사하였다. 데이터 비교를 위해 사용된 2001년부터 2013년까지 조류 데이터는 2001년부터 2013년까지 연구원에서 발간된 수질조사분석보고서를 참고하였다.

그림 . 시료채취 지점

2.2. 조류 시험방법

조류 세포수는 수질오염공정시험기준의 식물플랑크톤-현미경계수법에 따라 시험하였다. 시험방법은 시료를 충분히 혼합한 후 1 mL를 취하여 세즈윅-라프터 (Sedgwick-Rafter) 챔버에 가한 후 커버글라스를 덮고 15분 정도 방치시킨 후 유해남조류 4속(Microcystis sp., Anabaena sp., Oscillatoria sp., Aphanizomenon sp.)은 현미경 총배율 50배로 챔버의 표면과 바닥면 전체를 관찰하면서 해당 조류가 발견되면 100~400배로 배율을 높여 동정 및 계수를 실시하였다. 나머지 조류에 대하여는 200~400배율로 5개의 스트립을 계수한 후 세포수의 합이 200 세포이하이면 5개 스트립을 더 계수하였다(그림 2).

- 5개 스트립 계수 : ① ~ ⑤본 스트립 계수

- 10개 스트립 계수 : 5개 스트립 계수 후 ⑤번 스트립 옆의 ⑥번부터 ⑩번 까지 계수

그림 . 세즈윅-라프터 챔버의 계수 방법

조류 세포수는 아래의 식에 따라 산출하였다.

세포수 / mL = [eqn: rm {it C rm} over {itL TIMES it D TIMES W TIMES N rm} TIMES 1,000]                   식 (1)

여기서,    C = 계수된 세포수의 합

L = 스트립의 길이 (mm, 세즈윅-라프터 챔버는 20 mm)

W = 스트립의 폭 (mm, 세즈윅-라프터 챔버는 1 mm)

D = 스트립의 깊이 (mm, 세즈윅-라프터 챔버는 1 mm)

N = 계수된 스트립의 개수

조류 동정은 ‘水道藻類分類解說(用北四郞, 1993)’, ‘淡水플랑크톤圖鑑(水野壽彦, 1993)’, ‘淡水藻類寫眞集(山岸高旺, 1984)’, ‘淡水藻圖鑑(黃瀨弘, 1981)’, ‘Freshwater Algae(John W. G. Lund, 1998)’, 한국의 조류 시리즈(담수산 녹조류 / 담수산 돌말류 / 담수산 남조류, 환경부 국립생물자원관 2012~2015), Algaebase 홈페이지(http://www.algaebase.org/) 등을 참고하여 속 수준까지 동정하였다. 분류군은 우리나라의 수질오염공정시험기준과 일본 상수시험방법(1993), 미국 Standard Methods(APHA AWWA, 2005)에 따라 남조류, 규조류, 녹조류, 편모조류(황색편모조류, 갈색편모조류, 착편모조류, 유글레나조류)로 분류하였으며, 편모조류 중 녹조류에 속하는 것은 녹조류로 분류하였고, 황색편모조류는 최신 분류기준을 반영하여 대롱편모조류로, 갈색편모조류는 은편모조류로 분류하였다. 분류체계는 국립생물자원관에서 발간한 ‘미세조류 종목록 검토 및 목록집 발간 최종보고서(2015)’에서 제시한 기준을 따랐으며, 일부 잘못된 분류는 Algaebase 홈페이지를 검색하여 오류를 수정하였다. 본 조사에서 검출된 속을 기준으로 분류체계를 정리하여 [붙임 1]에 정리하였다.

2.3. 생태지수 조사 방법

생태지수는 다양도(H′), 풍부도(R), 균등도(J), 우점도(D)로 나타내며, 다양도, 풍부도 및 균등도는 수생태계의 안정성과 서식 종의 다양성 및 균일성을 나타내는 지표로써 값이 높을수록 수생태계가 건강함을 나타내고 우점도는 값이 높을수록 특정 종에 의한 우점도가 높아 수생태계가 건강하지 못함을 나타낸다. 각 생태지수의 산출식은 식(2)에서 식(5)와 같다.

다양도지수 [eqn: H` prime `=`- sum _{} ^{} P _{i`} lnP _{i`}]                   식(2)

Pi : i 번째 종의 점유율 (조류 각각의 세포수/총 세포수)

풍부도 [eqn: R`=` {(S`-`1)} over {ln(N)}]                          식(3)

S : 출현 종의 수

N : 총 세포수

균등도  [eqn: J`=` {H`'} over {lnS}]                             식(4)

우점도  [eqn: D`=` {(Y _{1`} `+`Y _{2} )} over {Y}]                       식(5)

Y : 총 세포수

Y1 : 첫 번째 우점종의 세포수

Y2 : 두 번째 우점종의 세포수

2.4. 기후, 수문자료, 여과지속시간

2014년부터 2017년까지 기온, 강수량, 일조시간 등의 기후자료는 기상청 국가기후데이터센터(http://www.kma.go.kr), 팔당댐 방류량은 한강홍수통제소 홈페이지에서 수집하였다. 여과폐색성 규조류와 여과지속시간과의 관계를 살펴보기 위하여 2014년부터 2017년까지 서울워터나우 홈페이지의 정수장 입력자료 중 여과지속시간 자료를 본부 급수운영과에서 제공받았다.

3. 결과 및 고찰

3.1. 기후 및 수문자료 분석 결과

기온은 연평균 13.0~13.6 ℃로 평년값 12.5 ℃보다 0.5~1.1 ℃ 높았다(그림 3). 월별 기온은 7월과 8월에 가장 높았고, 1월과 12월에 가장 낮았다(그림 4).

그림 . 2014년~2017년 연평균 기온 (단위 : ℃)

그림 . 2014년~2017년 월 평균 기온 (단위 : ℃)

2014년부터 2017년까지 서울지역 연 강수량은 808.9~1,233.2 mm였고, 전 기간 동안 평년값인 1,450.5 mm에 못 미쳤으며, 특히 2014년과 2015년에는 평년값의 절반 수준인 54.6 %, 55.7 %로 나타났다(그림 5). 월별 강수량은 7월에 가장 높아 연강수량의 25.7~50.3 %를 차지하였으며, 2014년과 2015년의 경우 평년 7월 강수량인 394.7 mm의 52.7 %, 57.3 %밖에 미치지 못하였고 연중 250 mm 미만을 나타냈다. 가장 낮은 강수량은 1~3월에 나타났으며, 100 mm 이상 강우를 나타낸 시기는 2014년은 7~8월, 2015년은 7월, 11월, 2016년은 5월과 7월, 2017년은 7~8월이었다(그림 6).

그림 . 2014년~2017년 서울지역 연강수량 (단위 : mm/년)

그림 . 2014년~2017년 서울지역 월별 강수량 (단위 : mm/월)

2014년부터 2017년까지 일조시간은 연간 2,432~2,606 시간으로 평년값 2,066시간에 비해 118~126 % 더 길었다(그림 7). 월별 일조시간은 평년과 마찬가지로 5월에 가장 높은 값을 나타냈고, 가장 낮은 값은 2014년은 8월, 2015년은 강수량 104.6 mm를 기록했던 11월, 2016년과 2017년은 평년 추세와 같은 7월로 나타났다(그림 8).

그림 . 2014년~2017년 연간 일조시간 (단위 : 시간/년)

그림 . 2014년~2017년 월별 일조시간 (단위 : 시간/월)

팔당댐 방류량은 평균 방류량이 131~267 CMS였으며, 2014년과 2015년에는 극심한 가뭄으로 댐 방류량도 2016년과 2017년의 절반 정도로 매우 적었고 최대-최소 방류량 간의 차이도 적었다(그림 9). 월별 방류량은 7~8월 가장 많았으며, 최저 방류량은 12월과 1월에 기록하였다(그림 10).

그림 . 2014년~2017년 팔당댐 연평균 방류량 (단위 : CMS)

그림 . 2014년~2017년 팔당댐 월별 방류량 (단위 : CMS/월)

3.2. 총조류 조사 결과

최근 10년간 연도별 총조류 발생량은 2008년부터 2013년까지 평균 9,546 세포/mL에서 5,526 세포/mL로 감소하다가 가뭄이 심하였던 2015년에 9,036 세포/mL를 나타내었고, 2017년에 다시 5,823 세포/mL로 감소하였다(그림 11).

그림 . 최근 10년간 총조류 분포 현황

2014~2017년 취수장별 평균 출현량은 풍납이 가장 높았으며, 구리하수처리장이 위치한 왕숙천 유입 이후인 암사취수장부터 조류가 증가하는 것으로 나타났다(그림 12).

그림 . 2014~2017년 취수장별 총조류 평균 출현 농도

월별 평균 검출현황은 2015년부터 2017년에는 3월에, 2014년은 2월에 가장 높은 값을 나타내었고, 2014년 7월, 2015년 11월, 2016년 6월, 2017년 5월에 가장 낮은 출현량을 보였다(그림 13). 2015년은 다른 해와 달리 11월에 100 mm 이상의 많은 강우로 인해 낮은 농도로 출현한 것으로 보인다. 조류의 증식에는 빛, 온도, 질소․인 등의 영양염류가 영향을 미친다고 알려져 있으나, 한강수계에서는 저수온 시기에 조류가 급증하는 것으로 나타나 하천수 중의 영양염류의 농도에 영향을 미치는 강수량이 조류 증식의 주된 인자인 것으로 판단된다.

그림 . 총조류 월별 평균 검출 현황

분류군별 평균 출현비율은 남조류 4~19%, 규조류 67~89%, 녹조류 4~11%, 편모조류 3~4%로 규조류가 우점하는 것으로 나타났다(그림 14). 월별 출현비율은 주로 7~8월에는 남조류가 우점하고, 그 외의 시기는 규조류가 우점하는 것으로 나타났으며, 녹조류는 여름철에 소수 출현하고, 편모조류는 연중 소수 출현하고 있으나 7~8월 이외의 시기에 보다 높은 비율로 출현하는 것으로 나타났다(그림 15).

그림 . 분류군별 평균 출현비율

그림 . 분류군별 출현 비율(100% 기준 누적 영역형 그래프)

월별 우점속은 표 1과 같다. 한강수계에서는 규조류인 Cyclotella sp.와 Aulacoseira sp.가 연중 우점하고 있으며, 8~9월에는 남조류인 Anabaena sp., Pseudanabaena sp., Merismopedia sp., Aphanocapsa sp.등이 우점하였다. 또한 2015년에는 1~4월까지 편모조류인 Pseudokephyrion sp.과 Rhodomonas sp.가 2순위 우점하였고, 2016년 2~3월에는 Rhodomonas sp.가 2순위 우점하였다. 2016년 10월부터 2017년 1월까지 이례적으로 Pseudanabaena sp.가 1~2순위 우점하였다(표 1).

표 1. 2014~2017년 월별 우점 조류 현황

월	2014	2015	2016	2017
1	Cyclotella, Asterionella	Cyclotella, Pseudokephyrion	Cyclotella, Asterionella	Cyclotella, Phormidium(Pseudanabaena)
2	Cyclotella, Asterionella	Cyclotella, Pseudokephyrion	Cyclotella, Rhodomonas	Cyclotella, Asterionella
3	Cyclotella, Asterionella	Cyclotella, Rhodomonas	Cyclotella, Rhodomonas	Cyclotella, Asterionella
4	Cyclotella, Asterionella	Cyclotella, Rhodomonas	Cyclotella, Synedra	Cyclotella, Aulacoseira
5	Cyclotella, Cryptomonas	Cyclotella, Aulacoseira	Cyclotella, Synedra	Fragilaria, Cyclotella
6	Cyclotella, Fragilaria	Cyclotella, Aulacoseira	Aulacoseira, Fragilaria	Aulacoseira, Fragilaria
7	Aulacoseira, Cyclotella	Aulacoseira, Cyclotella	Cyclotella, Aulacoseira	Aulacoseira, Fragilaria
8	Aulacoseira, Anabaena	Phormidium(Pseudanabaena), Aulacoseira	Merismopedia, Aulacoseira	Phormidium(Pseudanabaena), Aphanocapsa
9	Aulacoseira, Cyclotella	Phormidium(Pseudanabaena), Aulacoseira	Merismopedia, Aulacoseira	Cyclotella, Skeletonema
10	Aulacoseira, Cyclotella	Aulacoseira, Aphanocapsa	Aulacoseira, Phormidium(Pseudanabaena)	Aulacoseira, Cyclotella
11	Cyclotella, Fragilaria	Aulacoseira, Fragilaria	Aulacoseira, Phormidium(Pseudanabaena)	Aulacoseira, Cyclotella
12	Cyclotella, Rhodomonas	Cyclotella, Aulacoseira	Phormidium(Pseudanabaena), Aulacoseira	Cyclotella, Phormidium(Pseudanabaena)

검출빈도 상위 5순위는 2014년에 Cyclotella sp., Aulacoseira sp., Cryptomonas sp., Asterionella sp., Synedra sp.였고, 2015년 Cyclotella sp., Aulacoseira sp., Synedra sp., Nitzschia sp., Cryptomonas sp., 2016년 Cyclotella sp., Synedra sp., Aulacoseira sp., Asterionella sp., Fragilaria sp., 2017년은 Cyclotella sp., Aulacoseira sp., Nitzschia sp., Navicula sp., Synedra sp. 였다(그림 16).

전 기간 동안 규조류가 검출빈도 상위 5순위 내에 해당하였고, 2014년과 2015년에 편모조류인 Cryptomonas sp.가 검출빈도 3순위와 5순위를 차지하였다.

그림  . 속별 연간 검출빈도 현황 (검출빈도 10 % 이상)

3.2.1. 남조류 분포 현황

최근 10년간 총남조류 출현 현황은 2008년부터 2014년까지 평균 36~129 세포/mL로 낮게 검출되다가 2015년에 평균 2,207 세포/mL로 급증하였고, 2017년까지 감소추세이나 여전히 높은 농도로 출현하였다(그림 17). 2014년부터 2017년까지 유해남조류(Anabaena sp., Microcystis sp. Oscillatoria sp., Aphanizomenon sp.) 역시 2015년에 가장 높은 값을 나타내었으며, 총남조류에 대한 유해남조류 비율은 2014년은 99.2%, 2015년 32.6%, 2016년 4.6 %, 2017년 15.2 %를 차지하여 2014년 이후에는 총남조류 개체수에 유해남조류보다 기타 남조류의 기여도가 높은 것으로 나타났다(그림 17).

그림 . 최근 10년간 남조류 출현 현황

남조류 월 평균값은 7월에서 10월 사이에 가장 높은 값을 나타냈으나, 2016년과 2017년은 10월 이후의 동절기에도 다소 높은 값을 나타냈다(그림 18). 유해남조류 4속은 7~10월까지 주로 검출되었으며 2015년에 특히 높은 농도(연평균 721 세포/mL, 범위 0~8,830 세포/mL)로 검출되어 무려 4개월 가량 조류주의보가 발령되었다. 총남조류에 대한 유해남조류 비율은 2014년에는 거의 비슷하였으나 2015년 이후 기타 남조류의 비율이 높게 나타났다(그림 18).

유해남조류 속별 검출현황은 2014년에는 Anabaena sp.가, 2015~2017년은 Microcystis sp가 주로 우점하였다(그림 19). 기타 남조류는 2014년에는 거의 검출되지 않았고, 2015년부터 Pseudanabaena sp.가 주를 이루었으며, 2016년에는 군집성 Merismopedia sp.가 8~9월에, 2015년부터 2017년까지 9월에는 군집성 Aphanocapsa sp.가 다소 높은 농도로 검출되었다. 특히 Pseudanabaena sp.의 경우 최근 10년간 겨울철에 높은 농도로 발생하지 않았으나 2016년 가을부터 겨울까지 고농도 검출되었고, 2017년에는 연중 저농도 검출되다가 11월부터 증가추세로 나타났다(그림 20). 그 외 2015년에 Aphanothece sp., Chroococcus sp., Coelosphaerium sp., Nostoc sp., Synechococcus sp., 2017년에 Aphanothece sp., Nodularia sp., Limnothrix sp.가 저농도, 저빈도로 검출되었다.

그림 . 총남조류 및 유해남조류 월별 평균 검출 현황

그림 . 유해남조류 월별 평균 검출 현황

그림 . 기타 남조류 월별 평균 검출 현황

3.2.2. 규조류 분포 현황

규조류는 한강상수원 수계 총조류의 절반 이상을 차지할 정도로 출현 비율이 높아 총조류의 검출현황과 유사하게 1~4월에 높았고, 나머지 기간에는 거의 비슷한 수준으로 검출되었으며(그림 21), 2014년부터 2017년까지 연평균 4,565~6,777 세포/mL 검출되었다(그림 22).

그림 . 규조류 출현 현황

규조류는 무수규산으로 이루어진 딱딱한 껍질과 바늘형태, 많은 개체수, 점액물질 생산 등으로 정수처리시 응집 장해, 침전수 탁도 상승, 여과 폐색 및 누출 등의 장해를 일으키며 일부는 풀냄새, 비린내, 방향취 등의 냄새발생 장해도 일으킨다(환경부 2010, 한국환경공단 2012). 과거에는 장해성 규조류에 Melosira sp., Aulacoseira sp., Synedra sp., Asterionella sp., Fragilaria sp., Diatoma sp.를 포함시켰으나, 본 보고서에서는 응집장해를 일으키는 Cyclotella sp.와 최근 다수 검출되고 있는 여과 폐색성 조류인 Skeletonema sp.를 포함하여 장해성 규조류로 분류하였고, Cyclotella sp.를 제외한 나머지 장해성 규조류를 여과폐색성 규조류로 분류하였다.

총 규조류 중 장해성 규조류가 차지하는 비율은 평균 95~99 %, 여과폐색 장해 규조류는 21~32 %였다(그림 22).

그림 . 총규조류 및 장해성규조류 연평균 현황

장해성 규조류 중 주로 응집 침전 장해를 일으키는 Cyclotella sp.는 한강수계 내에서 연중 우점하는 조류로 총 규조류의 추세와 같이 1~4월에 높았고, Asterionella sp.는 12월부터 3월까지, Fragilaria sp.는 주로 5~7월 사이에 높은 농도로 출현하였으나 2015년 11월부터 2016년 1월까지 추가로 높은 농도를 나타내었다. Aulacoseira sp.는 6월부터 11월까지 높은 농도를 나타내었고, Synedra sp.는 주로 3~5월에 높은 농도로 출현하였으며, 특히 2016년의 경우 4~5월에 500 세포/mL에서 2,000 세포/mL 가까이 발생하였다(그림 23).

한국환경공단(2012)의 보고서에 따르면 원수 중 Synedra sp. 농도가 50 세포/mL 이상일 때 여과폐색이 발생한다고 알려져 있고, 환경부(2006)는 S. acus 농도가 100~200 세포/mL에서 여과지 폐색이 시작되고 200~400 세포/mL에서 역세척 주기가 평균 4~7배 증가한다고 보고하였다. 또한 Kim 등(2014)이 보고한 원수 중 S. acus의 농도에 따른 여과지속시간 계산식에 의하면 원수 중 S. acus가 1,000 세포/mL 이상일 경우 여과지속시간은 32시간, 500세포일 경우 52시간이 되어 원수 중 S. acus의 출현량이 500 세포/mL 이상일 경우 여과폐색 장해가 나타나는 것을 알 수 있다.

2014년부터 2017년까지 6개 정수센터의 Synedra sp. 농도에 대한 여과지속시간 현황을 보면 전체 여과지속시간은 16~168시간이었으며, Synedra sp.의 세포수가 800세포/mL 이하에서는 여과지속시간이 16~168시간, 800세포/mL 이상에서는 32~80시간으로 나타났다(그림 24).

여과폐색성 규조류와 여과지속시간 월평균 데이터를 보면 여과폐색성 규조류의 농도가 높을 때 특히 Synedra sp. 및 Aulacoseira sp.의 세포수가 높을 때 여과지속시간이 낮게 나타났으며, 3~5월에는 Synedra sp.가, 7~11월에 Aulacoseira sp.가 높은 농도로 출현할 때 여과폐색 장해를 일으키는 것으로 추정되었다(그림 23).

여과폐색성규조류 총세포수, Synedra sp., Aulacoseira sp.의 월평균 농도와 여과지속시간과의 관계에서 여과지속시간을 70시간 이상 유지하기 위해서는 Aulacoseira sp. 또는 여과폐색성규조류 총세포수는 1,000세포/mL 이하, Synedra sp.는 500 세포/mL 이하를 유지하여야 하는 것으로 나타나 여과폐색성 규조류 농도가 높을 경우 전염소처리 및 응집․침전 강화 등으로 여과 공정 이전에 이들을 제거해야 하는 것으로 나타났다(그림 25).

기타 여과폐색성 규조류인 Melosira sp.는 0~240 세포/mL, Diatoma sp.는 0~360 세포/mL, Skeletonema sp.는 0~1,930 세포/mL 검출되었으며 출현빈도가 매우 낮았다. Skeletonema sp.는 2016년부터 2017년까지 주로 9~11월에 주로 검출되었다.

장해성 규조류 이외에는 Achnanthes sp., Amphora sp., Attheya sp., Cocconeis sp., Cymatopleura sp., Cymbella sp., Diploneis sp., Gomphonema sp.,	Gyrosigma sp., Hantzschia sp., Navicula sp., Neidium sp., Nitzschia sp., Pinnularia sp., Urosolenia (Rhizosolenia) sp., Stauroneis sp., Surirella sp., Tabellaria sp., Thalassiosira sp. 가 검출되었다.

그림 . 장해성규조류 및 여과지속시간 월 평균값

그림 . 시네드라속 출현 현황 (단위 : 세포/mL)

그림 . 여과폐색성 규조류와 여과지속시간과의 관계

3.2.3. 녹조류 분포 현황

녹조류는 녹조식물문과 윤조식물문이 포함되어있고, 출현 농도는 낮으나 가장 많은 종류의 속이 검출되어 2014년 28속, 2015년 56속, 2016년 36속, 2017년 46속이었으며 4년간 61속의 녹조류가 검출되었다. 연평균은 2014년 135 세포/mL, 2015년 530 세포/mL, 2016년 366 세포/mL, 2017년 449 세포/mL로 2015년에 가장 높게 검출되었다. 월별 출현 현황은 주로 7~9월에 개체수가 높게 나타났으며, 출현빈도가 높고 검출 세포수도 높은 녹조류로는 녹조식물문의 Scenedesmus sp., Micractinium  sp., Pediastrum sp., Dictyosphaerium sp.와 윤조식물문의 Actinastrum sp., Mougeotia sp.이었으며, 이들 역시 여름철에 높게 검출되었다(그림 26).

그림 . 주요 녹조류 월평균 검출 현황

녹조식물문의 Chlamidomonas sp.는 출현량은 적으나 연중 꾸준히 검출되었고, 다른 녹조류와 달리 타 시기보다 저수온시기에 보다 높은 농도로 나타났다(그림 27).

그림 . 클라미도모나스속 검출 현황

그 외 검출된 속은 녹조식물문의 Ankistrodesmus sp., Asterococcus sp., Botryococcus sp., Carteria sp., Chlorella sp., Chodatella sp., Closteriopsis sp., Coccomyxa sp., Coelastrum sp., Crucigenia sp., Dimorphococcus sp., Errerella sp.,  Eudorina sp., Gloeocystis sp., Golenkinia sp., Gonium sp., Haematococcus sp., Hormidium sp., Kichneriella sp., Lobomonas sp., Monoraphidium sp., Nephrocytium sp., Oedogonium sp., Oocystidium sp., Oocystis sp., Pandorina sp., Paradoxia sp., Paulschulzia sp., Polyedriopsis sp., Pteromonas sp., Schroederia sp., Selenastrum sp., Sphaerocystis sp., Tetradesmus sp., Tetraedron sp., Tetrallantos sp., Tetraspora sp., Tetrastrum sp., Treubaria sp., Ulothrix sp., Volvox sp., Westella sp.와 윤조식물문의 Arthrodesmus sp., Closterium sp., Cosmarium sp., Cosmocladium sp., Elakatothrix sp., Euastrum sp., Mesostigma sp., Sphaerozosma sp., Spirogyra sp., Spirotaenia sp., Spondylosium sp., Staurastrum sp.이었다.

3.2.4. 편모조류 분포 현황

편모조류는 은편모조식물문, 대롱편모조식물문, 와편모조식물문, 유글레나식물문, 착편모식물문이 해당되며, 한강수계에서는 편모조류중 은편모조식물문 67.4%, 대롱편모조식물문 29.6%, 와편모조식물문 1.8%, 착편모조식물문 1.0%, 유글레나식물문 0.2%의 순으로 비율을 차지하였다.

연도별 출현현황은 2015년에 평균 287 세포/mL, 최대 6,420 세포/mL가 검출되어 가장 높았고 2017년에 평균 95 세포/mL로 가장 낮았다(그림 28). 출현시기는 2014~2016년까지는 3~5월에 주로 높게 검출되었으며, 2017년에는 10월~12월에 다소 높은 농도로 검출되었다(그림 29).

그림 . 편모조류 연평균 출현 현황 (단위: 세포/mL)

주요 검출 속은 은편모조식물문의 Cryptomonas sp. 45 세포/mL (범위 0~850 세포/mL), Rhodomonas sp. 93 세포/mL(범위 0~6,420 세포/mL), 대롱편모조식물문의 Dinobryon sp. 27 세포/mL(범위 0~1,470 세포/mL), Pseudokephyrion sp. 16 세포/mL(범위 0~440 세포/mL)였으며, 대롱편모식물문의 Ochromonas sp.가 2016년 이전에 검출되지 않다가 2017년 9월~12월까지 4~87 세포/mL 검출되었다. 대롱편모식물문의 Synura sp.는 2015년부터 2017년까지 주로 10월~1월에 8~102 세포/mL가 검출되었다. 그 외 대롱편모식물문의 Mallomonas sp., Uroglenopsis sp., Uroglena sp., 와편모조식물문의 Ceratium sp., Glenodinium sp., Gymnodinium sp., Peridinium sp., 유글레나식물문의 Euglena sp., Trachelomonas sp., Phacus sp., 착편모조식물문의 Chrysochromulina sp.가 소수 검출되었다.

그림 . 주요 출현 편모조류 월평균 출현 현황 (단위: 세포/mL)

3.3. 생태지수 조사 결과

5개 취수원수의 생태지수 평균값은 다양도 1.98(범위 1.84~2.14), 균등도 0.48(범위 0.45~0.50), 풍부도 4.99(범위 4.70~5.41), 우점도 0.53(범위 0.49~0.57)이었다. 암사와 풍납취수장에서 다양도, 균등도, 풍부도가 가장 높았으며, 광암과 강북취수장은 낮은 값을 나타냈다. 또한 총조류 중 1, 2순위 우점속의 개체수가 차지하는 비율을 나타내는 우점도의 경우 풍납이 가장 낮은 값을 나타냈고, 강북이 가장 높은 값을 나타냈다(그림 30). 그러나 4가지 생태지수 모두 5개 취수장 간의 차이는 크지 않았다.

그림 . 5개 취수장 생태지수 조사 결과 (구의 취수장 제외)

연도별 생태지수는 다양도와 균등도가 각각 1.11~1.92, 0.32~0.52로 연차적으로 증가하는 추세였으며, 풍부도는 2.44~4.29로 검출 속의 수가 74~90개에 달했던 2015년에 가장 높게 나타났다. 우점도는 0.62~0.82로 2014년부터 2017년까지 낮아지는 추세였다(그림 31).

월별 검출 조류 속의 수는 7~9월에 평균 53속(범위 34~76)으로 가장 높았고, 1~3월에 평균 27속(범위 21~42)으로 가장 낮았다(그림 32). 생태지수 중 다양도, 균등도, 풍부도 역시 검출 조류 속의 수가 많았던 7~9월에 높았고, 검출 조류의 종류가 적었던 1~3월에 가장 낮았다. 우점도는 다양도, 균등도, 풍부도와 반대로 7~9월에 낮았고, Cyclotella sp.가 극우점하는 1~3월에 가장 높았다(그림 33~36).

그림 . 연도별 생태지수 조사 결과

그림 . 월별 검출 조류 속의 수

그림 . 월별 다양도 지수 현황

그림 . 월별 균등도 지수 현황

그림 . 월별 풍부도 지수 현황

그림 . 월별 우점도 지수 현황

4. 결 론

서울시 취수원수의 총조류 및 생태지수 조사결과는 다음과 같다.

1) 기후 및 수문자료 분석 결과

◦ 기온은 연평균 13.0~13.6 ℃로 평년값 12.5 ℃보다 0.5~1.1 ℃ 높았으며, 연간 일조시간은 2,432~2,606 시간으로 평년값 2,066 시간에 비해 118~126% 더 길었다.

◦ 서울지역 연강수량은 808~1,233 mm로 평년 값인 1,405 mm에 못 미쳤으며, 특히 ′14년~′15년은 평년값의 절반 수준을 기록하였고, 연중 250mm 미만을 나타내었다.

◦ 팔당댐 연평균 방류량은 131~267 CMS였으며, ′14~′15년은 ′16~′17년의 절반 정도로 매우 적었고, 최대-최소 방류량 차이도 적었다.

2) 총조류 조사결과

◦ 최근 10년간 조류 발생량은 ′08년부터 ′13년까지 평균 9,546 세포/mL에서 5,526 세포/mL로 감소하다가 가뭄이 심하였던 ′15년에 9,036 세포/mL를 나타내었고, ′17년에 다시 5,823 세포/mL로 감소하였다.

◦ 분류군별 출현비율은 남조류 4~19%, 규조류 67~89%, 녹조류 4~11%, 편모조류 3~4%였고, 7~8월에는 주로 남조류가, 그 외의 시기는 규조류가 우점하는 것으로 나타났다.

◦ 남조류는 ′08년부터 ′14년까지 평균 36~129 세포/mL로 낮게 검출되다가 ′15년에 평균 2,207 세포/mL로 급증하였고, ′17년까지 감소추세이나 여전히 높은 농도로 출현하였다. 특히 ′15년에 높은 농도로 검출되어 7월부터 10월까지 4개월가량 조류 주의보가 발령되었다. 유해남조류는 ′14년에 Anabaena sp., ′15~′17년은 Microcystis sp.가 주로 우점하였고, 기타 남조류는 ′15년부터 Pseudanabaena sp.가 주를 이루었으며 특히 최근 10년간 겨울철에 높은 농도로 발생하지 않았으나 ′16년 가을부터 겨울까지 고농도로 검출되었다.

◦ 규조류는 ′14년부터 ′17년까지 연평균 4,565~6,777 세포/mL 검출되었고, 1~4월에 가장 높은 출현량을 나타내었다. 총규조류 중 장해성 규조류가 차지하는 비율은 평균 95~99 %, 여과폐색 장해 규조류는 21~32 %였다.

◦ ′14년부터 ′17년까지 정수센터의 여과지속시간은 16~168시간이었으며, 여과폐색성 규조류의 농도가 높을 때 여과지속시간이 낮게 나타났다. 3~5월에는 Synedra sp.가, 7~11월에 Aulacoseira sp.가 높은 농도로 출현할 때 여과폐색 장해를 일으키는 것으로 추정되었다.

◦ 여과지속시간을 70시간 이상 유지하기 위해서는 여과폐색성규조류 총세포수 또는 Aulacoseira sp.는 1,000세포/mL 이하, Synedra sp.는 500 세포/mL 이하를 유지하여야 하는 것으로 나타났다.

◦ 녹조류는 ′14년부터 ′17년까지 연평균 135~530 세포/mL 검출되었고, ′15년에 가장 높게 검출되었다. 출현농도는 낮으나 가장 많은 종류의 속이 검출되어 4년간 61속의 녹조류가 검출되었고, 7~9월에 가장 높은 농도를 나타냈다.

◦ 편모조류는 ′14년부터 ′17년까지 연평균 95~286 세포/mL 검출되었고, ′15년에 가장 높게 검출되었다. 출현 시기는 3~5월과 10~12월에 다소 높은 농도로 검출되었다

3) 생태지수

◦ 5개 취수원수의 생태지수 평균값은 다양도 1.98(범위 1.84~2.14), 균등도 0.48(범위 0.45~0.50), 풍부도 4.99(범위 4.70~5.41), 우점도 0.53(범위 0.49~0.57)로 나타났고, 지점별 차이는 크지 않았다.

◦ ′14년부터 ′17년까지 다양도와 균등도는 각각 1.11~1.92, 0.32~0.52로 연차적으로 증가하는 추세였으며, 풍부도는 2.44~4.29로 검출 속의 수가 가장 많았던 ′15년에 가장 높게 나타났고, 우점도는 0.62~0.82로 ′14년부터 ′17년까지 점차 낮아지는 추세였다.

◦ 한강 상수원수계의 다양도와 균등도가 연차적으로 높아지고, 우점도는 낮아지고 있어 생태계 건강성이 회복되고 있다고 판단된다.

본 보고서는 분류군별 조류의 검출현황을 분석하여 녹조 대응 및 정수처리 참고자료로 활용하고자 하였으며, 지점별 연도별 생태지수를 조사하여 향후 한강생태계 복원의 기초자료로 활용하고자 하였다.

참고문헌

1. 김민채, 김지훈, 서규태, 2014. 낙동강 유역 상수원의 규조류 발생에 따른 정수장에서 제거율 향상방안, J. Kor. Soc. Environ. Eng., 36(1), 29-34.

2.   낙동강수계관리위원회, (2016). 창녕함안보 구간 수질통합 모형의 구축과 조류 예측 최종보고서, p 21

3. 서울시 서울물연구원, 2001~2013. (아리수)수질조사분석보고서

4. 윤양호, (2015). 제주 바다목장 해역 식물플랑크톤 군집의 시․공간적 변동 특성, Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, 16(11), pp. 7761-7772.

5. 환경부, 2006. 양질의 상수원수 확보 및 유지관리 기술

6. 환경부. 2010. 상수도시설기준

7. 한국환경공단, 2012. 수생태 안전성 향상을 위한 조류 저감 기술

붙임 1. 한강상수원수계 검출 조류 분류 목록 (총 119속)

분류군	분류체계
	문	강	목	주요 속
남조류	남조식물문 (Cyanophyta)	남조강 (Cyanophyceae)	남구슬말목 (Chroococcales)	Aphanothece, Aphanocapsa, Chroococcus, Coelosphaerium, Merismopedia, Microcystis, Synechococcus
			흔들말목 (Oscillatoriales)	Limnothrix, Oscillatoria, Pseudanabaena(Phormidium),
			구슬말목 (Nostocales)	Anabaena, Aphanizomenon, Nodularia, Nostoc
규조류	황갈조 식물문 (Chryso -phyta)	돌말강 (Bacillario -phyceae)	중심돌말목 (Centrales)	Acanthoceras(Atteya), Aulacoseira, Melosira, Cyclotella(Staphanodiscus), Skeletonema, Thalassiosira, Urosolenia(Rhizosolenia)
			깃돌말목 (Pennales)	Achnanthes, Amphora, Asterionella, Cocconeis, Cymatopleura, Cymbella, Diatoma, Diploneis, Fragilaria, Gomphonema, Gyrosigma, Hanzschia, Meridion, Navicula, Nitzschia, Neidium, Pinnularia, Stauroneis, Surirella, Synedra, Tabellaria
녹조류	녹조식물문 (Chloro -phyta)	녹조강 (Chlorophyceae)	Chlamydo -monadales	Asterococcus, Chlamydomonas, Carteria, Coccomyxa, Gonium, Haematococcus, Lobomonas, Pteromonas, Sphaerocystis, Tetaraspora, Paulschulzia, Treubaria, Eudorina, Pandorina, Volvox
			Oedogoniales	Oedogonium,
			Prasiolales	Hormidium
			Sphaeropleales	Ankistrodesmus, Coelastrum, Dimorphococcus, Pediastrum, Golenkinia, Gloeocystis, Kirchneriella, Monoraphidium, Polyedriopsis, Scenedesmus, Schroederia, Tetradesmus, Tetrastrum, Tetrallantos, Selenastrum, Tetraedron, Westella
		갈파래강 (Ulvophyceae)	Ulotrichales	Ulothrix
		트레오보욱시아강 (Trebouxio -phyceae)	Chlorellales	Chlorella, Closteriopsis, Dictyosphaerium, Errerella, Micractinium, Oocystis, Oocystidium, Chodatella, Nephrocytium,
			Trebouxiales	Botryococcus, Crucigenia, Paradoxia

분류군	분류체계
	문	강	목	주요 속
녹조류	윤조식물문 (Charo -phyta)	접합조강 (Conjugato -phyceae)	데스미디움목 (Desmidiales)	Actinastrum, Arthrodesmus, Closterium, Cosmarium, Euastrum, Sphaerozosma, Spondylosium, Staurastrum,
			Zygnematales (별해캄목)	Cosmocladium, Mougeotia, Spirogyra, Spirotaenia, Zygnema,
			Mesotigmat ales	Mesostigma
		Klebsormidio -phyceae	Elakatotricha ceae	Elaktothrix
편모 조류	대롱편모 조식물문 (Ochrophyta)	황갈조강 (Chryophyceae)	돋보기말목 (Chromulinales)	Ochromonas, Uroglena, Uroglenopsis, Dinobryon
		시누라조강 (Synurophyceae)	시누라목 (Synurales)	Synura, Mallomonas
	은편모조 식물문 (Cryptophyta)	은편모조강 (Cryptophyceae)	Cryptomonadales	Cryptomonas
			Pyrenomonadales	Rhodomonas
	유글레나 식물문 (Eugleno -phyta)	유글레나조강 (Euglenophyceae)	유글레나목 (Euglenales)	Euglena, Trachelomonas, Phacus
	착편모조 식물문 (Haptophyta)	원석조강 (Coccolitho -phyceae)	후각편모조목 (Prymnesiales)	Chrysochromulina
	와편모조 식물문 (Dinophyta)	와편모조강 (Dinophyceae)	Gonyaulacales	Ceratium
			Gymnodiniales	Gymnodinium
			Peridiniales	Glenodinium, Peridinium

분류군	분류체계
	문	강	목	주요 속
편모 조류	대롱편모 조식물문 (Ochrophyta)	황갈조강 (Chryophyceae)	돋보기말목 (Chromulinales)	Chromulina, Ochromonas, Uroglena, Uroglenopsis, Dinobryon
		시누라조강 (Synurophyceae)	시누라목 (Synurales)	Synura, Mallomonas
	은편모조 식물문 (Cryptophyta)	은편모조강 (Cryptophyceae)	Cryptomonadales	Cryptomonas
			Pyrenomonadales	Rhodomonas
	유글레나 식물문 (Eugleno -phyta)	유글레나조강 (Euglenophyceae)	유글레나목 (Euglenales)	Euglena, Trachelomonas, Phacus
	착편모조 식물문 (Haptophyta)	원석조강 (Coccolitho -phyceae)	후각편모조목 (Prymnesiales)	Chrysochromulina
	와편모조 식물문 (Dinophyta)	와편모조강 (Dinophyceae)	Gonyaulacales	Ceratium
			Gymnodiniales	Gymnodinium
			Peridiniales	Glenodinium, Peridinium