• Journal of Ecology and Environment
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• 제40권1호
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• pp.34-44
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• 2016

Background: Little is known about how chemical water quality is associated with ecological stream health in relation to landuse patterns in a watershed. We evaluated spatial characteristics of water quality characteristics and the ecological health of Dongjin-River basin, Korea in relation to regional landuse pattern. The ecological health was assessed by the multi-metric model of Index of Biological Integrity (IBI), and the water chemistry data were compared with values obtained from the health model. Results: Nutrient and organic matter pollution in Dongjin-River basin, Korea was influenced by land use pattern and the major point sources, so nutrients of TN and TP increased abruptly in Site 4 (Jeongeup Stream), which is directly influenced by wastewater treatment plants along with values of electric conductivity (EC), bacterial number, and sestonic chlorophyll-a. Similar results are shown in the downstream (S7) of Dongjin River. The degradation of chemical water quality in the downstream resulted in greater impairment of the ecological health, and these were also closely associated with the landuse pattern. Forest region had low nutrients (N, P), organic matter, and ionic content (as the EC), whereas urban and agricultural regions had opposite in the parameters. Linear regression analysis of the landuse (arable land; $A_L$) on chemicals indicated that values of $A_L$ had positive linear relations with TP ($R^2=0.643$, p < 0.01), TN ($R^2=0.502$, p < 0.05), BOD ($R^2=0.739$, p < 0.01), and suspended solids (SS; ($R^2=0.866$, p < 0.01), and a negative relation with TDN:TDP ratios ($R^2=0.719$, p < 0.01). Conclusions: Chemical factors were closely associated with land use pattern in the watershed, and these factors influenced the ecological health, based on the multimetric fish IBI model. Overall, the impairments of water chemistry and the ecological health in Dongjin-River basin were mainly attributes to point-sources and land-use patterns.

• Ocean and Polar Research
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• 제29권4호
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• pp.339-348
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• 2007

In this work, we compared the characteristics of three benthic biotic indices (BPI, AMBI, BIBI) which indicates the health condition of benthic communities in Masan Bay, Korea where anthropogenic impacts have been concentrated. Also we evaluated the usefulness of these benthic indices and some problems if they were applied to the Korean coastal waters. For this we used the macrozoobenthos data collected using van Veen grab ($0.1\;m^2$) at 21 sites in Masan Bay in February and August 2004. Based on the BPI values, two stations in the inner bay were found in a very hard polluted condition and three stations in the middle bay were also in a highly polluted condition. Only one station located in the bay mouth was in a normal condition. The inner bay stations showed very high AMBI values (${\geq}5.0$), indicating a highly polluted condition. The bay mouth station was assessed in a moderately polluted condition. The overall BIBI values in Masan Bay were in the range between 1.0 and 3.0. The inner bay stations showed low BIBI values (${\leq}2.0$) in the severely degraded condition. The bay mouth station with high BIBI value over 3.0 was assessed as a normal condition. All three benthos indices showed that macrozoobenthic communities in the inner bay were in a seriously polluted condition all year round, and macrobenthic faunas in the bay mouth seemed in a bad healthy condition (slightly polluted) based on AMBI during summer season. These three benthic biotic indices showed the similar assessment result, and thus we consider that each of them is a useful tool for the assessment of coastal benthic ecosystems under the organic enrichment in sediment.

• 한국물환경학회지
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• 제34권2호
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• pp.183-201
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• 2018

The tolerance of Korean benthic macroinvertebrates to organic pollution has been analyzed since the early 1990s. However, considering the fact that there have been related studies carried out in some European countries since the early 20th century, the history of the research in Korea is very short and there is still much knowledge to supplement. We revised the saprobic valency, the saprobic value and the indicator weight value of 190 benthic macroinvertebrates taxa through the data of water quality and individual abundance collected from 7,086 sampling units in Korea from 2008 to 2014. The individual abundance of Uracanthella (Ephemeroptera) as a representative, one of the most common and abundant taxa in Korea, showed a typical lognormal distribution to 5-day biochemical oxygen demand (BOD5) concentration, and a normal distribution to the class interval of BOD5 concentration according to saprobic series. The value combining the mean individual abundance and the relative frequency of occurrence was a more efficient indicator value than that of each property alone. Benthic Macroinertebrates Index (BMI) was newly proposed as a modification of the saprobic index of Zelinka and Marvan (1961). BMI showed extremely significant correlation (determination coefficient $r^2$ > 0.6, n = 569 sites) with the concentration of BOD5, and the coefficient was a little higher than those of the previous indices. Until now, there has been very little research on the assessment of biological integrity of benthic macroinvertebrates community in Korea. While continuing researches into improve the reliability of BMI, it is necessary to develop multimetric indices for evaluating the integrity, including the composition of species and functional guilds, and the richness and diversity of the community.

• 생태와환경
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• 제39권1호통권115호
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• pp.62-72
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• 2006

수환경의 생물학적 건강도는 다양한 생물상을 이용하여 평가가 이루어져 왔으며 특히, 어류는 수환경의 건강성 평가를 위한 가장 좋은 생물종 중의 하나이다. 해부학적 기초에 의한 건강성 평가방법을 시도한 이번 예비실험의 목적은 대전시 갑천에 위치한 하수종맡처리장의 방류수가 수환경의 건강성에 어떤 영향을 미치는지 평가해 보는 것이다. 이러한 영향을 분석하기 위해 어류의 흉선(Thymus), 지느러미 (Fins), 지라 (Spleen), 후장 (Hindgut),신장 (Kidney), 피부 (Skin), 간 (Liver), 눈 (Eyes), 아가미(Gill), 및 헛아가미 (Pseudobranch)의 해부학적인 10개 메트릭을 이용하였다. 각각 2개의 대조군(control)과 처리군 (Treatment)으로 실험용 수조를 분리하여, 처리군에는 하수종말처리장의 방류수를 사용하였고 대조군에는 자연수를 사용하였으며, 각각의 수조에 버들치 (Rhynchocypris oxycephalus)를 5개체 씩 투여하였다. 투여한 버들치는 해부학적 측면의 관찰을 실시하였고, 이후 처리군의 죽은 버들치와 대조군의 개체를 각각 해부하고 10개 기관부위를 분석하여 HAI 건강도지수를 산정하였다. 해부하적 분석결과에 따르면, 3개의 대조군의 HAI지수는 0으로 나타나 최적상태로 판명되었고, 4 대조군은 40 ${\sim}$ 150점으로서 모두 악화상태로 나타났다. 또한, 생물통합지수 분석, 종풍부도분석, 내성도 및 트로픽길드 분석에 의거한 다양한 건강도 분석은 HAI 분석결과를 지지하였다. 본 HAI 기법은 현재 국내에서는 적용 평가된바 없어, 기존의 유수생태계의 건강도 평가에 상호보완적지수로의 활용도 가능할 것으로 사료된다.

• 생태와환경
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• 제45권2호
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• pp.218-231
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• 2012

본 연구는 2005~2007년까지 3년에 걸쳐 폐광산 수계의 유출수에 의해 직접적으로 영향 받는 하천 및 대조군(Control, $C_o$) 하천에서 이 화학적 수질특성, 수질 내성도 및 트로픽 길드 특성, 다변수 생태모형(Multimetric Health Model)을 이용한 생태 건강도 평가 및 물리적 건강도 평가 모형(QHEI model)을 이용한 생물 서식지 평가를 실시하였다. 또한, 폐광산의 유출수에 대한 생태독성 평가를 위해 버들치(Rhynchocypris oxycephalus)를 이용하여 현장 Enclosure 노출시험(In situ Enclosure Bioassay)을 실시하였고, 해부학적 장기 조직의 평가지수 모형(Necropy-based Health Assessment Index, $N_b$-HAI)을 이용하여 대조군($C_o$)과 처리군(T)의 광산폐수의 영향을 평가하였다. 이들에 대한 장기 조직의 영향평가는 각 Enclosure에 10 개체씩 투입하여 지라(Spleen), 신장(Kidney), 아가미(Gill), 간(Liver), 눈(Eyes), 지느러미(Fins)의 조직분석(Tissue analysis)을 실시하였다. 대조군과의 비교평가에 따르면, 폐광산의 유출수는 하천수를 pH 3.2까지 떨어뜨려 강한 산성폐수와 유사한 특성을 보였고, 급격한 수소이온 증가 및 총용존물질(Total Dissolved Solid, TDS)의 증가를 가져왔다. 서식지 평가의 QHEI 모델 값은 지점별 유의한 차이(p>0.05)를 보이지 않은 반면, 다변수 생태모형(Multimetric Health Model)을 이용한 생태 건강도는 3년 동안 대조군($C_o$)에서 $M_m$-EH 모델 값은 16~20, 처리군($M_w$)에서는 0으로 폐광 유출수의 영향을 받는 지점에서는 "악화상태(P)"로 나타났다. 또한, Enclosure 노출평가 따르면, $N_b$-HAI 모델값은 3년 기간 동안 대조군에서 0~3으로 나타나 "최적~양호상태" (Ex~G)로 나타난 반면, 폐광 유출수의 Enclosure에 포함된 처리군(Treatment)에서 모델값은 모두 100 이상(범위: 100~137)을 상회하여 "악화상태(P)"로 평가되었으며, 크게 손상된 장기조직은 간(Liver), 신장(Kidney), 아가미(Gill)로 나타나 향후 폐광산 유출지역의 수질 및 생태관리가 시급한 것으로 사료되었다.

• 환경생물
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• 제31권2호
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• pp.96-104
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• 2013

본 연구에서는 2007년의 금강 중 하류부의 백마강의 상류에서 하류에 이르는 5개 지점에서 이 화학적 수질특성을 분석하였고, 그 곳에 서식하는 어류군집의 어종분포 및 길드분석을 통해 군집구조 및 생태건강도 특성을 평가하였다. 전형적인 하류하천인 백마강의 BOD, COD농도는 각각 평균 $2.8mg\;L^{-1}$, $4.0mg\;L^{-1}$였고, TN, TP의 농도는 각각 $5.0mg\;L^{-1}$, $158{\mu}g\;L^{-1}$로서 이미 부영양 상태로 판정되었으며, 특히 하류 지점에서는 유기물오염 및 부영양화 현상이 뚜렷했다. 5개 지점에서 출현한 어종은 총 19종으로 나타났고, 내성종인 끄리는 가장높은 상대 풍부도(48%)를 보였다. 백마강에서 민감종의 비율(2.3%)은 낮은 반면 내성종 비율(71.8%)은 높게 나타나 중.하류 하천에서의 전형적인 길드 변화 현상이 확연히 나타났다. 하천 생태건강도 평가 (IBI)에 따르면, 백마강에서 생물보전지수는 14.8로서 악화상태인 것으로 나타났고, 수질에서 보여준 바와 같이 하류부에서는 극명하게 악화된 것으로 나타났다. 특히 하류구간 (S3~S5)의 낮은 건강도 지수값은 하수종말처리장으로부터 나온 배출수의 화학적 영향이 큰 것으로 사료되었다. 이는 생태건강도 모델값이 수질 특성을 잘 반영하는 객관성 있는 평가기법으로 활용 될 수 있음을 제시하였다. 따라서 백마강의 생태계 보존을 위해서는 향후 이 구간에 대한 하천복원 및 지속적인 생태모니터링이 중요하다고 판단된다.

• 환경생물
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• 제31권4호
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• pp.419-428
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• 2013

본 연구에서는 미꾸리과 어류인 두 개체군($M_a$, $K_r$)의 생태지표 특성 및 화학적 수질구배를 분석하였고 이를 근거로 기존의 내성도 분류의 타당성을 검토하였다. 각 개체군의 화학적 특성에 따른 분포를 분석한 결과, 모든 수질변수에서 $K_r$-개체군이 좁은 분포 범위를 보였고 $M_a$-개체군이 넓은 분포 범위를 보여 $K_r$-개체군은 깨끗한 수 환경을 선호하며 $M_a$-개체군은 악화된 수환경에 잘 적응하는 것으로 분석되었다. $M_a$-개체군은 공서어종 중 잡식종, 내성종이 우점하는 것으로 나타났지만, $K_r$-개체군은 충식종, 민감종이 우점하는 것으로 나타났다. 서식지에 대한 생태적, 물리적 평가를 실시한 결과, $M_a$-개체군이 낮은 값을 나타내 $M_a$-개체군 분포지점이 비교적 생물학적 교란이 심하며 물리적 서식지가 악화되어 있는 것으로 나타났다. 이에 따라 $M_a$-개체군은 수생태계의 변화에 대한 적응력이 뛰어나며 Kr-개체군은 이러한 변화에 예민하게 반응하는 것으로 판단되어 기존 문헌의 내성도 분류가 타당하다는 것을 시사하였다. 본 연구에서 분석한 각 개체군의 분포특성은 어류를 이용하여 수생태계를 평가하는데 있어 중요한 자료가 될 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권6호
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• pp.481-491
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• 2009

금강수계중 용담댐하류 앞섬 지점에서 생태유량을 산정하기 위한 생태 모니터링을 실시하여 어류종별 서식환경 특성조사를 포괄적으로 실시하였다. 이를 바탕으로 어류상, 상대풍부도 및 생물다양도 분석 등을 포함한 하천의 건강성 평가를 실시하고, 쉬리, 피라미 및 감돌고기 등에 대하여 작성한 서식처적합도 지수(HSI)와 물리적 서식처 모의시스템(PHABSIM)을 이용한 최적 생태유량을 산정하였다. 본 지점에서 채집된 종수는 20종이였으며, 우점종은 쉬리(22.4%), 아우점종은 피라미(22.0%)였다. 생태적 건강성은 50점 만점의 평가점수에서 $34{\sim}42$점으로 양호에서 좋은 상태로 나타났다. 3종의 대표어종에 대한 수심, 유속 및 하상재료에 대한 서식지적합도 지수를 물리적서식처 모의시스템에 적용한 결과 계절별로 유량의 차이를 보였으며, 3종에 대한 최적 생태유량은 9.0 cms로 추정하였다.

• 생태와환경
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• 제51권1호
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• pp.86-95
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• 2018

본 연구의 목적은 국가하천의 생태건강도 평가, 보존 및 관리를 위해 현재 국가에서 이용되는 확립된 하천다변수 모델이 개발되기 이전의 초기에 개발된 어류를 이용한 생물통합지수에 기반을 둔 생태건강도 평가모델을 소개하는 것이다. 초기의 어류를 이용한 IBI 모델은 2004~2006년 사이에 개발되었고, 연구 초기에 건강성 평가모델은 10개 메트릭 모델로 구성되었고, 이후에 현재 국가에서 어류에 의거한 생태건강성 평가를 위한 8개 메트릭 모델로서 4대강 수계의 하천 및 강들에 적용하기 위해 최종적으로 확립되었다. 본 논문에서는 어류조사법이 어떻게 확립되었고, 어떻게 메트릭 속성이 선정되었는지를 설명하며, 어류메트릭 모델 개발과 함께 내성도 길드 및 트로픽 길드가 어떻게 분류체계를 대별하게 되었는지를 제시한다. 초기에 제시된 10개의 메트릭 모델은 현재 쓰는 8개의 메트릭 모델로 전환되었고, 이 모델에서는 초기모델에서 포함된 M2 및 M7 메트릭이 제거되었다. 또한 초기에는 건강도의 기준이 6개 범주로 나누었으나, 현재는 4개 범주 (최상, 양호, 보통, 불량)로 대별하여 이용하고 있다. 이런 초기의 모델은 4대강의 여러 강 및 하천에 적용평가 되었다. 2000년대 초반에 모델 개발을 위해 어류 IBI 값들은 화학적 변수(BOD, COD: 유기물 오염 지표) 및 물리적 서식지 변수들과의 값들과 비교평가 한 후, 화학적 지표를 이용한 수질과 물리적 서식지 변수를 이용한 서식지 건강성을 비교 평가하여 왜 차이가 나타나는지를 설명하였다. 이런 초기의 IBI 모델 개발 프로세스는 적용된 IBI 모델 및 메트릭 속성의 확립을 이해하는 데 도움이 될 것이다. 따라서, 이런 노력은 하천 및 수계 관리자들에게 뿐만 아니라 육수학자 및 어류 생태학자들에게 효율적인 생태계 보존 및 관리전략을 제공할 것으로 사료된다.

• 생태와환경
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• 제40권2호
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• pp.184-192
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• 2007

본 연구는 국내 5대강 수계 중 하나인 섬진강 수계의 6개 지점을 선정하여 수체 안정기인 2005년 4월과 6월, 2회에 걸친 조사를 실시하여 섬진강의 생태 건강성을 진단하였다. 생물통합지수(Index of Biological Integrity, IBI)모델 분석은 국내 특성에 맞게 수정 보완된 10개 다변수 메트릭 모델(Multimetric model)을 이용하였고, 정성적 서식지 평가 지수(Qualitative Habitat Evaluation Index, QHEI) 분석은 국내 하천 특성에 맞게 변형한 11개의 다변수 메트릭 모델을 적용하였으며, 이 화학적 수질 분석은 섬진강 수계의 환경부 측정망 지점 자료 중, 2002년부터 2005년까지 4년간 측정된 자료를 이용하였다. 섬진강의 생물통합지수는 33(n=12)로서 "보통${\sim}$양호상태" (Fair${\sim}$Good)로 나타났다. 지점별 모델값은 지점 5에서 40 "양호상태" (Good)로 생물통합지수가 가장 양호한 지점으로 나타난 반면에 지점 3은 23 "악화${\sim}$보통상태" (Poor${\sim}$Fair)로 생물통합지수가 가장 악화된 지점으로 나타났다. 서식지 건강성 지수는 평균 109(n=6)으로 "일부훼손상태"(Marginal)로 나타났으며, 지점별 모델값은 지점 6에서 136으로 "양호상태" (Suboptimal), 지점 3은 54로서 "악화${\sim}$일부훼손상태" (Poor${\sim}$Marginal)로 나타났다. 이 화학적 수질자료의 지점별 분석에 따르면, 지난 4년간 평균 BOD와 COD값은 각각 1.3 mg $L^{-1}$(범위: $0.9{\sim}1.8$ mg $L^{-1}$)과 3.3 mg $L^{-1}$ (범위: $2.8{\sim}4.0$ mg $L^{-1}$)로 나타나 유기물에 의한 화학적 오염은 적은 것으로 나타났다. TN과 TP의 평균값은 각각 2.5 mg $L^{-1}$과 0.067 mg $L^{-1}$로 나타나 영양염류는 상 하류간 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 본 연구에서 산정된 생물통합지수와 정성적 서식지 평가, 이 화학적 수질 분석에 따르면, 섬진강의 수환경은 5대강 수계 중 어류가 서식함에 있어 가장 적합한 상태인 것으로 나타나, 서식지 교란과 화학적 오염으로부터 계속적으로 보호되어야 할 것으로 사료되었다.