Study on the Long-term Changes in Water Quality and Benthic Ecology and Evaluation on Effect of the Barrage in Nakdong River Estuary

(1)

1. 서 론

¹⁾

하구는 하천과 해양이 만나는 전이 생태계로 담수와 해수

†To whom correspondence should be addressed.

Department of Oceanography, Pusan National University E-mail: [email protected]

가 혼합되어 염분 구배가 발생되는 지역이다. 하천에서 유 입되는 유기물로 인해 생산성이 매우 높으며, 인간 활동의 중심 공간이자 많은 동식물의 산란 및 서식처로 이용된다 (An, 2005; Elliott and McLusky, 2002; Teal 1962). 또한 하구는 토양침식이나 해일과 같은 자연재해 피해저감기능, 오염물질 제거기능, 수산물 생산이나 해상운송과 같은 경제

낙동강 하구 수질 및 저서 생태의 장기 변화와 하굿둑의 영향 평가

박소현･이지영･최재웅･허낙원･안순모

^†

부산대학교 해양학과

Study on the Long-term Changes in Water Quality and Benthic Ecology and Evaluation on Effect of the Barrage in Nakdong River Estuary

Sohyun Park･Jiyoung Lee･Jae Ung Choi･Nakwon Heo･Soonmo An

^†

Department of Oceanography, Pusan National University

(Received: 09 November 2015, Revised: 05 Janurary 2016, Accepted: 29 Janurary 2016)

요 약

본 연구에서는 낙동강 하구 인근의 장기 수질 및 저서 생태변화를 파악하였고, 동시에 하굿둑이 수질 및 저서생태계에 미친 영향을 알아보았다. 수질 자료는 2013년과 2014년에 현장 조사를 통해 획득한 실측자료와 수질 측정망 자료(환경부, 1989~2013)를 취합하여 해석하였다. 대형저서동물 자료는 2014년 현장 조사 자료와 문헌자료(1985~2013년) 분석을 통해 장기 변화를 파악하였 다. 낙동강 하구 장기 수질변화는 전반적으로 유량 감소시 영양염이 증가하는 경향이 보였으나, 하굿둑 건설로 인한 급격한 변화는 관찰되지 않았다. 하지만 낙동강 하굿둑 내측의 수질은 하굿둑에 의해 해수와 담수간의 혼합이 제한되어 내측의 영양염 및 유기물의 농도가 외측보다 뚜렷하게 높게 나타났다. 특히 겨울철 유량감소로 인해 체류시간이 증가한 시기에는 하굿둑의 효과가 나타나 하류로 갈수록 클로로필 증가가 뚜렷하였다. 즉, 하굿둑으로 인한 정체효과는 갈수기에 수질악화로 나타났다.

저서생태계는 하굿둑 완공 이후 내측은 기수역 소실로 인해 재첩 등의 연체동물과 기수 갑각류들이 사라졌으며 종 다양성이 매우 낮은 환경이 조성되었다. 하굿둑 외측은 유기물 유입에 영향을 받는 소형 오염지시종(Prionospio membranacea, Pseudopolydora kempi, Sinocorophium sinensis)이 높은 밀도로 출현하여 저서환경의 악화를 나타내었으며, 이것은 하굿둑 건설과 건설 이후 명지대교, 신공항 건설 및 공단조성 등과 같은 다양한 공사로 인해 서식환경이 악화되었기 때문으로 판단된다.

핵심용어 : 낙동강, 수질평가, 저서생태, 하굿둑

Abstract

This study was performed to investigate the long-term changes in water quality and benthic ecology around the Nakdong River Estuary. The effect of the estuarine barrage on the ecosystem was also evaluated. The water quality was interpreted using the field survey (2013 and 2014) and monitoring data (MOE, 1989~2013) and the macrobenthic-fauna was investigated through analysis of the field survey data (2014) and literatures review (1985~2013). The long-term variation of water quality of Nakdong River generally showed increased nutrient concentration with decreased discharge, while abrupt influence of the barrage construction was not observed. However, the nutrient and organic matter concentration inside the barrage distinctly was higher than the concentration outside the barrage because the mixing of fresh and seawater was limited by the barrage. Especially, in the period of low discharge during winter, the Chlorophyll-a concentration clearly increased more in the downstream inside the barrage, showing the barrage effect. In other words, stagnant effect caused by barrage construction had an effect on the water quality degradation in dry seasons. As for the benthic ecology inside barrage after barrage construction, molluscans and brackish-water crustaceans disappeared. Outside the barrage, benthic ecosystem has deteriorated and the small-sized organic indicative species like Prionospio membranacea, Pseudopolydora kempi, Sinocorophium sinensis became dominant due to several construction such as Myeong-Gi Bridge, Airport construction, industrial complex after the Nakdong barrage construction.

Key words : The Nakdong river, Water quality assessment, Benthic community, Barrage

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적 기능, 경관과 역사가 만들어 내는 문화적 기능과 같은 다양한 생태적･사회경제적 가치를 지닌다(MOE, 2015).

국내 대표적인 하구인 낙동강 하구는 “철새의 낙원”으로 상징되듯이, 중요하고 풍부한 생태계임에도 불구하고 하굿 둑건설, 신항만 건설, 4대강 사업, 공단 및 주거단지조성 등 으로 인한 환경악화와 생태계 훼손 압력에 꾸준히 시달리 고 있다(Song et al, 2000, Williams et al., 2013). 하굿둑 건설과 같은 대형토목공사는 물의 교환율 감소, 염분 감소 등을 발생시켜 수계환경에 큰 영향을 미치는데(Leentvaar and Nijboer, 1986), 낙동강 하구의 경우 하굿둑 건설(공사 기간: 1983년 9월-1987년 11월) 이후 내측 기수역이 사라 졌으며, 낙동강 상류에서 배출된 오염물질이 내측에 집중되 어 부영양화 또는 식물플랑크톤 대번성이 발생하는 등 수 질이 빈번히 악화되고 있다(Jeong et al., 2007). 낙동강 하 굿둑 외측은 공사기간동안 다량의 하상 준설토가 하구 밖 으로 유출되면서 사주 말단 부분에 지형변화가 크게 나타 났으며(Busan Development institute, BDI, 2001, 2002, 2003, 2004), 간헐적으로 유출되는 내측의 담수의 영향으 로 수질 및 생태계의 교란이 나타나고 있다.

낙동강 유역 수질에 영향을 미치는 인자로는 상류지역의 비점오염원 유입, 축산폐수 유입, 중류지역의 폐수처리장 방류 수 유입, 하류 지역의 녹조발생, 하구언 해수유입 등이 있다 (Kwak, 2014). 집수역의 하수처리장 증설로 인한 수처리 역시 수질에 영향을 미치는데, 낙동강에서는 1987년에 금호강 유역 에 건설된 달서천 하수처리장 가동을 시작하여 2001년 말까지 낙동강에 총 35개의 하수처리장이 건설되었고 일간 2,895 천 톤의 하수를 처리하고 있고 있어 전반적인 수질 개선이 이루어졌다(BDI, 2001, 2002, 2003, 2004).

낙동강 하구는 낙동강 유역의 하단부로 낙동강 본류 수질의 영향을 받고 있으나, 하굿둑 건설 이후 내 외측의 단절로 인해 하굿둑 내측은 영양염 농도와 체류시간이 증가하였고(Jeong et al., 2007), 겨울철 체류시간과 무기 영양염의 증가로 인한 클로로필 증가(Song et al., 2000)로 인해 수질이 악화되었다.

또한 담수와 해수의 혼합이 단절되어 희석확산에 의한 오염물 질 농도의 감소가 저해되고, 중금속과 같은 유해 오염물질이 하굿둑 내의 퇴적물에 축적되고 있으며 그 결과 생물 다양성 감소가 알려져 있다(KIMST, 2011).

본 연구의 목적은 낙동강 하구 지역에서 수질 및 저서생태계 의 장기 변화를 파악하는 것이며 특히, 하굿둑 건설이 수질 및 저서생태계에 미친 영향을 파악하고자 하였다. 지금까지 낙동강 하구에서 수행된 연구에는 수질 및 오염물질의 농도와 이에 영향을 미치는 연구(Shin et al., 1998), 부영양화의 지시자 인 Chl-a의 농도에 관한 연구(Shin et al., 2002), 장마기 탁도의 증가와 체류시간의 감소로 인해 Chl-a, TP, TN의 농도 감소 및 수질 향상을 제시한 연구(BDI, 2004), 낙동강 플랑크톤 군집 동태에 관한 연구(Chung et al., 2013), 조류 분포에 관한 연구(Hong, 2003; Hong, 2004; Oh et al, 2008), 식생분포에 관한 연구(Lee and An, 2012; BDI 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006), 지형변화에 관한 연구(Lee et al., 2008; Oh

et al, 2010) 등이 있다. 이러한 여러 연구에서의 변화경향을 보면, 전반적으로 하굿둑 건설로 인해 수질이 악화되고 종다양 성이 감소됨을 보고하였으나, 철새나 식생의 변화는 뚜렷하지 않은 것으로 나타났다. 수질에 관한 연구는 1-2년 내외의 단기 연구로 하굿둑 건설로 인한 장기 변동을 파악하기 어려웠다.

저서생태계 관련 연구는 하굿둑 완공 이전에는 조사가 거의 수행되지 않았으며, 하굿둑 완공 이후 여러 연구기관에서 대형 저서동물의 군집 조사를 수행하였으나 장기 변화 및 비교 연구 는 부족하였다. 본 연구에서는 분석 가능한 자료를 최대한 확보하여 문헌 조사를 수행하였으며, 더불어 현장 조사를 통하 여 자료의 신뢰성을 확보하였다. 이들 자료의 비교를 통해 장기간의 수질 및 저서 생태 변화를 분석하고, 그 결과를 바탕으 로 낙동강 하굿둑의 영향을 평가해 보고자 하였다.

2. 연구방법

2.1 연구지역

낙동강은 총 유로연장이 약 521.5 km이며 유역면적은 23,656 km²로 국내에서 두 번째로 긴 하천이다(Park et al., 2001; MOCT, 2006). 1900년대 초 낙동강의 주수로 는 현재 서낙동강에 있었지만, 1937년 건설된 녹산댐과 대 저댐으로 인해 현재 을숙도가 위치한 수로가 주수로가 되 었다. 1960년대 산업단지 조성 및 간척사업이 진행되었으 며 1983년부터 1987년에는 상류의 염수 침입을 억제하기 위해 하굿둑이 건설되었다. 1990년대에는 녹산 및 명지지 구의 간척이 이루어졌으며, 2005년부터 2009년까지 을숙 도대교 건설 공사가 진행되었다(MOE, 2015).

낙동강 하굿둑은 4개의 조절수문과 6개의 주수문으로 구 성되어 있으며, 배수갑문 상부와 하부의 수위차가 일정 수 준보다 적을 때 수문을 폐쇄하고 그렇지 않은 경우에 수문 을 통해 담수를 하구역으로 배출하여 염분의 유입을 방지 하고 있다. 하굿둑 건설 이전에는 염분이 삼랑진 부근(창조 시)까지 침입하였으나 현재는 하굿둑을 기준으로 염분의 침입이 차단되었다. 하굿둑 건설은 낙동강 하구 조간대 지 역의 퇴적상 및 지형변화에 영향을 주었는데 하굿둑 건설 기간 동안 물막이 공사와 하상 준설토 방출 등으로 인해 도 요등, 맹금머리등 등의 새로운 사주가 형성되었다. 낙동강 하구 사주지역의 퇴적물 평균 입도는 2.6~3.9 Φ로 사니질 이고 실트 및 펄 함량은 10~40% 정도이다(MOE, 2007).

2.2 수질자료 조사 및 분석

낙동강 하구 및 하굿둑 내측에서 영양염류의 공간적 분포를 파악하기 위하여 2013년 6월, 8월, 2014년 9월, 11월에 하굿둑 내측에 6개 정점(E1, E2, E3, E5, E9, E11), 외측의 10개 정점 (E13, E14, E15, E16, E17, E18, E19, E20, E21, E22)에서 현장 조사를 수행하였다(Fig. 1). 각 조사 정점은 낙동강 하구 수질의 장기간 변동을 파악하기 위하여, 이전에 수행된 문헌자 료나 수질 측정망 자료가 있는 정점 인근으로 선정하였으며,

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Fig. 1. Location map of the study area with sampling stations in Nakdong River. Site for the historical water quality analysis was

also shown in the upper box.

각 정점에서 표층수와 저층수를 채수하였다.

선상에서 니스킨 병으로 해수를 채취한 후, 필터(GF/F whatman)하여 즉시 시료를 냉동보관 하였다. 질산염(NO3-), 암모늄(NH4+), 인산염(PO43-)을 Strickland and Parsons (1972)에 따라 분석하였다.

낙동강 하굿둑의 영향이 있을 것으로 예상되는 낙동강 하 류 및 낙동강 하굿둑 외측 하구역을 대상으로 장기 수질 변 동 및 공간적 분포 경향을 분석하였다. 낙동강 하류의 고령 (35°45’0.2”, 128°23’22.84”), 남지(35°22’38.23”, 128°28’33.7“), 삼랑진(35°22’26.59”, 128°49’1.32”), 물금(35°18’44.77”, 128°58’28.26”), 구포(35°12’9.55”, 128°59’35.98”) 지점(Fig. 1) 및 하굿둑 외측의 3지점의 문헌 자료를 분석하였다. 분석에 이용된 문헌자료는 환경부 물환경 정보시스템의 수질측정 망(http://water.nier.go.kr) 자료 중 1989년 1월부터 2013년 5월까지의 자료와 명지대교 건설 민간투자사업 환경영향조사 결과보고서(Myeong Gi Bridge Corporation, 2007, 2008, 2009), 지속가능한 낙동강 하구역 관리 방안(BDI, 2007), Park et al.(2001), Song et al.(2000), Shin et al.(1995, 1996, 1998, 2002), BDI(2001, 2002, 2003, 2004), MOE (2007)이다. 분석에 이용된 수질 분석 항목은 생화학적 산 소요구량(BOD), 화학적 산소요구량(COD), 총질소(TN), 총인(TP), 클로로필-a(Chl-a) 이다.

2.3 저서 생태계 조사 및 분석

하굿둑 건설로 인한 낙동강 하구 저서 생태계를 파악하기

위하여 2014년 9월, 11월에 내측의 6개 정점(E1, E2, E3, E5, E9, E11)과 외측의 3개 정점(E13, E14, E15)에서 현장 조사를 수행하였다. 조사 정점은 수질 조사 정점과 문헌자 료가 존재하는 지역을 선정하였다(Fig. 1).

각 정점에서 소형 Pony grab(0.05 m²)을 이용하여 저층 의 퇴적물을 2회씩 채집하였으며, 채집된 퇴적물은 망목크 기 0.5 mm의 체에 거른 후 체에 남은 잔존물을 10%의 중 성포르말린으로 고정 하였다. 현장에서 고정된 시료는 실험 실로 운반한 다음 잔존물로부터 생물체를 분리하였으며, 분 류군에 따라 선별한 후 현미경하에서 종수준까지 동정하고 계수하였다. 환형동물의 동정은 백(1989)의 분류체계를 중 심으로 동정하였으며, 게와 새우류에 대해서는 김(1973)의 분류체계를 중심으로 하여 동정하였다.

하굿둑 건설이 낙동강 하구지역의 저서 생태계에 미친 장기 간의 영향을 파악하고자, 하굿둑 건설 이전부터 하굿둑 완공 이후까지 조사된 연구 자료 분석하였고, 본 연구에서 실시된 현장조사 결과를 포함하여 장기 변화를 파악하였다. 하굿둑 완공 이전에 낙동강 하구에서 수행된 저서 생태계 연구는 매우 부족하여 1985-1987년 낙동강 하구 생태계 조사(Yoon et al., 1986)가 유일 하였다. 하굿둑 완공 이후에는 하굿둑 외측에 서 저서 생태계에 대한 조사가 주로 수행되었으며, 낙동강 하구역 건설에 의한 연체동물상 및 갑각류상의 변화에 관한 연구(Jang and Kim, 1992), 낙동강 하구역 습지 생태계 훼손지 역 복원 및 관리기술(MOE, 2007), 낙동강 하구 생태계 모니터 링(BMC, 2005, 2006), 명지대교 건설 민간투자사업 환경영향 조사 결과보고서(Myeong Gi Bridge Corporation, 2007, 2008, 2009), 하구역 종합관리시스템 개발연구(Korea Institute of Marine Science and Technology Promotion, 2010, 2011) 등의 자료를 분석하였다. 각 연구기관에서 수행된 저서동물의 연구는 조사시기와 조사정점위치 그리고 채집방 법이 달라 비교에 어려움이 있으며 일부는 원자료(raw data)가 없어 개체수준에서의 비교는 불가능하였다. 따라서 가능한 유사한 계절에 가까운 거리에서 분석된 결과를 모아 장기변동 을 파악하였다.

3. 결과 및 고찰

3.1 수질 변화의 경향성 3.1.2 장기 수질 변동

환경부에서 운영하고 있는 국가수질측정망자료와 기존의 문헌을 참조하여 물금 지역(Fig. 1, 정점 E1)의 수질장기변동 을 살펴보았다. 수질을 대표할 수 있는 7가지 항목을 선정 (BOD, COD, NO3, NH4, TN, TP, Chl-a)하여 이들의 장기 변동 경향을 분석하였다(Fig. 2). 기존의 문헌에서 인용한 수질 자료들의 범위 및 변동 경향은 수질 측정망 자료와 대체로 일치하 였다.

물금지역의 BOD는 하굿둑 건설 전 1981년에서 1986년 평균 3.6 mg/l으로 일정한 편이었다. 하굿둑 건설 이후, 1994년에서 1997년까지 높은 값을 제외하고 최근 10년 동

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안(2003~2013년) BOD는 평균 2.4 mg/l으로 일정한 농도 를 보이며 하굿둑 건설 전에 비해 상대적으로 낮은 값을 나 타내었다. 이는 하수의 처리 시설 증대와 처리시설의 고도 화로 인하여 육상으로부터 하천으로 들어오는 분해가 쉬운 유기물양이 줄어들었기 때문으로 판단된다(BDI, 2001, 2002, 2003, 2004). 반면, COD는 하굿둑 건설 전(4.2 mg/l)보다 후(5.9 mg/l)에 증가하였는데, 이것은 과거에 비 해 현재 육상에서 하천으로 유입되는 난분해성 유기물이 증가한 것으로 추정된다. TN, TP는 하굿둑 건설 이후 1994-1997년을 제외하고 일정하게 나타났으며, TN, TP의 농도 범위는 각각 1.5~7.0 mg/l, 0.0-0.5 mg/l 였다. NO3

와 NH4는 TN과 유사한 변동 경향을 나타냈다. Chl-a의 농도 범위는 4.6~193.1 μg/L였고, 계절변동이 매우 뚜렷 하게 나타났다. Chl-a의 농도는 겨울에서 초봄(12월~3월) 에 높게 나타났고 늦봄에서 가을(5월~10월)까지 낮은 값을

보였다. Chl-a를 제외한 수질 측정항목들은 1994~1997년 사이에 이례적으로 높은 값을 보였다. 이는 1994~1995년 동안 영･호남지역 및 중부 일부지역에서 발생한 장기가뭄 이 원인으로 추정된다. 1994년의 강수량은 중부 이북 지 방과 남부 해안 지방을 제외하고는 1,000 mm에 못 미쳤 고, 1994년에 이어 1995년에 계속된 강수량 부족에 의한 가뭄을 기록하였다. 결국, 유량 감소로 인하여 낙동강 하류 지역에 수질악화를 초래한 것으로 추정된다. 2007년부터 2013년까지 갈수기동안 측정된 유량과 BOD, COD사이의 관계를 살펴보면 유량이 적을수록 높은 BOD와 COD농도 를 확인할 수 있었다(Fig. 3). 결과적으로, 유량의 변화가 낙 동강 하류지역의 수질변동에 영향을 미치는 주요 요인으로 추정된다. 낙동강 하굿둑은 1987년에 완공되었는데, 하굿둑 건설로 인한 급작스런 수질악화(BOD 및 COD)는 관찰되지 않았다(Fig. 2)

Fig. 2. Long-term variation of BOD, COD, NO

3

, NH

4

, TN, TP, PO

4

and Chl-a concentration in Mulgeum. Line: Water Information

System, MOE; ●: Song et al.(2000); ■: Shin(1996); ▲: Park et al.(2001); ◆: Shin(2002).

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3.1.2 수질 공간 변동

낙동강 수질의 공간 변동을 알아보기 위해 낙동강 본류의 상류부터 하류까지 총 5개 정점(고령, 남지, 삼랑진, 물금, 구포; Fig. 1)을 선정하여 2001년부터 2013년까지의 계절 별 Chl-a 농도를 살펴보았다(Fig. 4). 계절별로 공간분포 경향이 서로 다르게 나타났다. 봄의 경우, 공간적인 변동이 뚜렷하게 나타나지 않았고 여름과 가을철의 경우, 상류에서 하류로 갈수록 Chl-a의 농도가 감소하는 경향을 보였다. 겨 울에는 상류에서 하류로 갈수록 Chl-a 농도가 뚜렷하게 증 가하는 경향이 나타났다. 이러한 경향은 고령의 경우 인구 가 매우 밀집한 대구 달성구 하류 부분이고 남지의 경우 아 직도 주변 지역이 개발되지 않는 지역이라, 이들 지역에서 의 토지 이용이 수질에 영향을 미쳤을 가능성도 배제 할 수 없다. 본 연구결과와 동일한 경향이 Song et al.(2000), Shin et al.(1996)의 연구에서 보고되었다. Song et al.(2000)은 낙동강 하류역인 물금 지역의 겨울철 Chl-a 증가로 인한 수질 악화를 보고하였으며 겨울철 유량 감소 로 인한 체류시간 증가가 Chl-a 증가의 원인으로 보고하 였다. 하굿둑 건설로 인한 하굿둑 인근 흐름 정체에 따른 영양염 농도 증가 및 체류시간 증가는 하구역 수질을 악화 시킬 수 있다(Jeong et al 2007). 이 같은 Chl-a 농도의 증 가 경향은 하굿둑의 영향을 잘 보여주고 있다. 즉 하굿둑 으로 인한 외해와의 교환이 저해되면서 그 정체효과가 나 타난 것이다.

낙동강 하류지역(물금 이하)에서 하굿둑 외측 수질의 공 간적 분포 및 경향을 알아보기 위하여 2003년에서 2013년 까지 수질을 대표할 수 있는 4가지 항목(COD, TN, TP, Chl-a)을 선정하여 Fig. 5에 나타내었다. 하굿둑 내측(E1, E2, E3, E5, E9, E11)은 정점들 간에 큰 차이가 관찰되지 않았다. 하굿둑 외측(E13, E14, E15)과 내측을 비교했을 때, COD, TN, Chl-a 농도가 내측보다 외측에서 현저히 낮게 나타났다. 이러한 불연속적인 농도구배 역시 하굿둑의 영향으로 추정된다. 하굿둑에 의해 해수와 담수의 교환이 원활하게 이루어지지 않게 됨으로써, COD, TN, Chl-a 농 도가 높은 담수가 상대적으로 농도가 낮은 해수에 의해 희 석이 저해 된 것으로 판단된다.

Fig. 4. Seasonal and spatial distribution of Chlorophyll-a concentration at Goryeong(GR), Namji(NJ). Samrangjin(SRJ), Mulgeum(MG) and Gupo(GP) from 1997 to 2013. (a: Spring, b:

summer, c: Fall, d: Winter, box: from 25th percentile to 75th percentile of concentration, bar in box: median concentration,

dot: outlier). Data : MOE, Water Information System.

Fig. 3. Relation ship between flow rate(CMS) and BOD, COD in Mulgeum in the dry season(December, January and February) from

2007 to 2013. Data : MOE, Water Information System.

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질산염 농도의 범위는 2013년 6월, 8월과 2014년 9월, 11월에 각각 19.9~135.4, 2.3~83.2, 3.3~175.3, 6.8~

161.3 μM로 나타났다(Fig. 6). 2014년 9월 내측에서 질산 염 농도가 가장 높게 나타났고, 2013년 8월 외측 저층수에 서 가장 낮은 값을 보였다. 조사 시기 동안 내측이 외측보

다 질산염이 높게 나타났다. 이러한 경향은 표층수 보다는 저층수에서 뚜렷하게 나타났으며, 갈수기인 11월경에 저층 수에서 가장 뚜렷하였다. 하굿둑으로 인해 영양염 농도가 낮은 해수에 의한 희석효과가 저해되어 내부 수질이 악화 됨을 알 수 있었다.

Fig. 5. Spatial variation of average concentration of COD, TN, TP and Chl-a over a Ten-Year period(2003-2013). (E1~E11: inside the Nakdong River barrage, E13~E15: outside the Nakdong River barrage). Data : MOE, Water Information System.

Fig. 6. Distribution of water NO

3

concentration in the Nakdong River estuary in June, August in 2013 and September and November in

2014 (E1~E11: inside the Nakdong River barrage, E13~E22: outside the Nakdong River barrage, nd: no data).

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3.2 저서생태계 변화의 경향성 3.2.1 낙동강 하구 인근 저서생태계 현황

하구 생물은 특정 환경에 따라 잘 구분된 분포를 보이는데, 대형저서동물의 공간 분포는 전통적으로 염분과 퇴적상에 따라 달라진다고 알려져 있다(e.g. Beukema, 1976; Boesch, 1977;

Carriker, 1967; Gray, 1974; Holland et al., 1987; Mannino and Montagna, 1997; Sanders et al., 1965; Teske and Wooldridge, 2003). 그 중에서 많은 연구에서 염분이 하구에서 대형저서동물군집에 더 중요한 환경 요인으로 작용한다는 것을 확인하였다(Carriker, 1967; Holland et al., 1987; Wolff, 1983). 그 이유는 염분의 구배에 따라 대형저서동물 종이 혐염 성 담수종, 혐염성 해산종, 그리고 광염성 해수종과 같은 생리학 적 장벽에 따라 서식하기 때문이다. 낙동강 하구지역은 하굿둑 건설로 인해 내측의 담수환경과 외측의 해양 환경으로 구분되 어 있으며, 출현한 내 외측의 대형저서동물 우점종 역시 내측의 담수종과 외측의 해수종으로 구분되어 나타났다.

2014년 9월 낙동강 하구에서는 총 20종의 대형저서동물이 나타났으며, 출현종의 단위면적당 서식밀도는 평균 1,794 개체 /m² 였다(Table 1). 현장 조사 정점 중 가장 상류에 위치한 E1에서는 생물이 전혀 출현하지 않았으며, 하굿둑 내측에서 E1을 제외한 정점(E2~E11)에서는 총 4종의 대형저서동물이 출현하였다(Table 1). 하굿둑 내측에서 출현한 대형저서동물 의 평균 서식밀도는 446 개체/m² 였다. 내측 대부분의 정점에서 는 빈모류의 실갯지렁이가 우점하였으나, 하굿둑과 가장 가까 운 정점인 E11에서는 다모류의

Proionospio menbranacea

가 높은 밀도로 우점하였다. 하굿둑 외측에서는 총 17종의 대형저 서동물이 출현하였으며, 서식밀도는 평균 4,040 개체/m² 였다.

9월 외측에서는 다모류의

Heteromastus filiformis, P.

membranacea

가 우점하였다. 2014년 11월 낙동강 하구에서 출현한 대형저서동물은 총 20종 이었으며, 서식밀도는 평균 1,867 개체/m² 였다. 하굿둑 내측에서는 5종의 대형저서동물 이 출현하였으며, 평균 서식밀도는 336 개체/m² 였다. E1~E3 은

Chironomus

sp. 유생만 출현하여 매우 빈약한 종조성과 서식밀도를 보였으며, E5와 E9 에서는

Limnodrillus

sp.가 높은 밀도로 출현하였다. E11에서는 다모류

P. membranacea

가 출현하여 9월과 유사한 경향을 나타내었다. 11월 하굿둑 외측에서는 총 16종의 대형저서동물이 출현하였으며 이들 종 의 평균 서식밀도는 4,926 개체/m² 였다. 외측에서 우점한 종은 다모류의

P. membranacea, Pseudopolydora kempi, H.

filiformis

였다. 하굿둑 건설로 인해 기수역이 존재하지 않는 낙동강 하구의 저서군집은 하굿둑 내측의 담수종과 하굿둑 외측의 해수종으로 구분되었다. 하굿둑 내측은 낮은 종조성과 종 다양성

을 나타내는 군집의 특징을 보였으며, 하굿둑 외측은 내측에 비해 높은 종조성과 종 다양성의 군집 특성을 나타내었다.

3.2.2 저서생태계의 장기 변동

낙동강은 녹산댐, 대저댐, 하굿둑 건설, 그리고 하굿둑 건 설 이후 준설사업과 산업시설의 건설 등으로 인해 하구 지 형의 변화가 크게 발생하였다(Kim and Lee, 2005). 하굿둑 의 건설은 여름철 강우나 태풍의 발생 이후 대량으로 담수 를 하구로 방출하고, 외측에 유기물을 유출시킨다(Yoon et al., 2011). 이러한 지형 변화와 담수유입, 유기물 유입은 저서동물의 종조성에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다(Yoon et al., 2011). 하굿둑 건설 이전부터 하굿둑 완 공 이후까지 대형저서동물 자료와 현장 분석 결과를 통해 낙동강 하구의 대형저서동물 장기 변동을 살펴보고 하굿둑 이 저서 생태계에 미친 영향을 파악하였다.

낙동강 하구에서 출현한 대형저서동물의 출현 종수는 하굿둑 완공 이후 크게 감소하였다(Fig. 7; 2003년 이후 자료). 이것은 하굿둑 건설 이후 물금에서 을숙도 사이의 기수 환경이 담수 환경으로 변화되어 기수종이 급격히 소실되었기 때문이다. 1992 년에 실시한 부산지방환경청의 연구에서도 하굿둑 완공 직후 염분의 차단으로 기수 갑각류가 사라졌으며, 연체동물의 종수와 서식밀도의 급격한 감소로 낙동강 하굿둑 건설을 그 원인으로 해석하였다. 하굿둑 완공 직후 급격히 감소한 대형저서동물 출현 종수는 이후 2005년 이후 계절적인 차이를 보이며 증가하는 경향 을 나타내었으며 이러한 경향은 2010년까지 지속되었다(Fig. 7).

서식밀도 역시 이시기동안 급격히 증가하는 경향을 보였다. 종수 와 서식밀도가 급격히 증가한 이 시기에 낙동강하구지역에서는 녹산 및 명지지구의 간척 및 을숙도 대교 건설공사, 신공항건설, 공단 및 주거단지의 건설 등의 여러 개발공사들이 진행되었으며, 이러한 개발로 인한 환경 압력들이 외측의 저서군집의 종수 및 서식밀도의 증가에 직접적인 영향을 미친 것으로 보인다. 하굿둑 건설 이전부터 본 연구 현장 조사까지 낙동강 하구에서 우점종 으로 출현한 종을 대상으로 우점한 시기를 나타내었다(Table 2). 다모류의

H. filiformis

는 계절적으로 서식밀도의 변화를 보였으나, 조사한 모든 문헌과 현장조사에서 상위 우점종으로 출현하여 하굿둑 완공 이전부터 현재까지 낙동강 하구에 서식하 는 고유종으로 판단된다. 이 종을 제외하고는 낙동강 하구에서 출현한 상위 우점종은 하굿둑 완공을 기점으로 변화하였다. 하굿둑 완공 이전인 1985년에는 연체동물문인

Nuttallia olivacea, Mya arenaria oonogai, Sinnovacula constricta

가 상위 우점종으로 출현하였지만 하굿둑 완공 이후에는 낙동강 하구지역에서 전혀 출현하지 않았다. 하굿둑 완공 이후에는

P. membranacea

와

Table 1. Number of species and density of macrobenthic fauna collected on the study area in August and November, 2014.

Sep. 2014 Nov. 2014

Inside Outside Inside Outside

No. species (spp./0.1m²)

4 (Avg.=2.2)

17 (Avg.=8.3)

5 (Avg.=2)

16 (Avg.=9) Density

(ind./m²)

446 (std.=573)

4,040 (std.=2,790)

336 (std.=686)

4,926 (std.=3,146)

(8)

Fig. 7. Long-term variation of macrobenthic fauna community(number of species and density) in the Nakdong River estuary. DATA: 1985(Yoon et al., 1986), 2003~2004(BMC,

2005~2006), 2005(MOE, 2007), 2006~2009(Myeong Gi Bridge Corporation, 2007~2009), 2010(Korea Institute of Marine

Science and Technology Promotion, 2010~2011).

P. kempi

등의 소형 다모류가 우점종으로 출현하였으며 2010 년 이후에는 시화호 및 새만금 방조제 건설 이후 내측에 우점한 유기물 오염지시종으로 출현한

Sinocorophium sinensis

가 우 점종으로 출현하였다. 2005~2008년 동안 조사된 명지대교 환경영향평가에서는 단각류(Amphipoda)를 속 수준까지 분석 하였기 때문에

S. sinensis

가 2010년 이후 새롭게 출현한 종인지 2005년 분석된 단각류 속에 포함되어 있던 종인지 확신할

수 없으나 하굿둑 건설 이후 새롭게 출현한 종으로 확인된다.

P. membranacea

와

P. kempi, S sinensis

등은 대표적인 유기물 오염지시종으로 이들종의 출현은 하굿둑 완공이후 낙동강 저서 환경이 오염되고 있음을 나타낸다. 하굿둑 공사로 인한 퇴적상 및 지형변화는 사주 형성을 발달시켰으며, 형성된 사주는 수류 의 흐름을 방해하여 울타리섬 내측의 해수를 부분적으로 고립 시킨다. 앞서 언급한 낙동강 하굿둑의 대규모 공사(을숙도 대 교, 신공항, 공단 및 주거단지, 사대강공사) 등으로 오염원의 증가와 정체된 해수는 하구내 오염부하를 증가시킬 수 있으며 그 결과 유기물 오염지시종들의 출현과 서식밀도의 급격한 증가가 나타난 것으로 보인다. 낙동강 하구에서 오염지시종이 우점하는 경향은 현재까지 지속되고 있으며, 여전히 하굿둑 외측이 오염에 의해 교란된 상태로 판단된다.

하굿둑 건설 이전에 낙동강 하구에서 높은 서식밀도를 보였 던 유용패류 중의 하나인

Corbicula

sp.의 경우에는 하굿둑 건설 이후 그 밀도가 크게 감소하여 우점종에 포함되지 않았지 만, 2013년 일부정점에서 밀도가 증가하였다. 그러나 하굿둑 외측에서 최근

Corbicula

sp.의 양식이 이루어지고 있어, 자연 적인 종의 서식밀도의 회복인지는 확실하지 않다.

낙동강 하구의 대형저서동물은 하굿둑 건설 이후 일부 연 체동물의 서식밀도가 크게 감소하며 종이 사라졌고 소형 다모류 군집이 새롭게 우점종으로 출현한 것을 확인하였으 며 일부 단각류의 우점종 출현도 살펴볼 수 있었다. 하굿둑 완공 이후 이러한 저서군집의 변화는 저서생태계의 서식환 경이 악화됨을 나타내며, 그 원인으로 하굿둑 건설과 건설 이후 명지대교, 신공항 건설 및 공단조성과 같은 다양한 개 발 압력의 집중 등으로 판단된다.

4. 결 론

낙동강 하구 장기 수질변동을 분석한 결과, BOD는 점차 감소하였고 COD는 증가하는 경향을 보였다. 하굿둑 건설 이후

Table 2. Changes of dominant macrobenthic fauna in subtidal zone of the Nakdong River estuary. Each species was divided into three classification based on the salinity gradation(S: Euryhaline Seawater species, B: Euryhaline Brackishwater species, F:

Stenohaline Freshwater species).

Dominant species Classification Period

1985 2004~2008 2010~2014

Amphipoda

spp. (단각류) S

Assiminea japonica

(기수우렁이) B

Corbicula

sp. (재첩과) B

Heteromastus filiformis

(버들갯지렁이류) S

Neanthes japonica

(참갯지렁이) B

Prionospio membranacea

(매끈예쁜얼굴갯지렁이류) S

Musculista senhousia

(종밋) B

Nuttallia olivacea

(빛조개) B

Mya arenaria oonogai

(우럭) B

Paranthura japonica

(큰바디벌레) F

Pseudopolydora kempi

(얼굴갯지렁이류) S

Sinonovacula constricta

(가리맛조개) B

Sinocorophium sinensis

(육질꼬리옆새우류) S

Tylorrhynchus heterochaetus

(실참갯지렁이) F

(9)

증설된 하수처리장의 시설 증대와 처리시설의 고도화로 BOD 가 감소하였고, 난분해성 유기물의 점진적인 증가로 COD가 증가한 것으로 보인다. 장기간의 수질 분석 결과, 유량 감소와 함께 급격한 염양염의 증가가 나타났는데, 이는 유량 감소로 인한 체류시간 증가에 기인한 것으로 추정된다. 특히 유량이 적은 갈수기인 겨울철은 하굿둑에서 외해로의 방류가 줄어들어 서 체류시간이 증가하였고 그 결과 물금 지역에서 Chl-a 가 증가하였다. 이와 더불어, 영양염의 농도가 높은 담수와 영양염 의 농도가 낮은 해수와의 희석이 제한되어 하굿둑 내측의 영양 염 농도의 감소 효과가 나타나지 않았다. 대형저서동물의 경우, 낙동강 하굿둑 내측에 위치한 물금-을숙도 상부는 과거 기수지 역으로 기수 연체동물의 서식밀도가 높았으나 하굿둑 완공 이후 담수지역으로 바뀌어 기수종의 소실 및 낮은 종 다양성의 군집 을 나타내었다. 하굿둑 외측의 경우에는 하굿둑 완공이후 종수 와 서식밀도가 증가하는 경향을 보였으며, 이는 소형 다모류 및 단각류 군집이 새롭게 출현하여 높은 밀도를 나타내었기 때문이다. 특히 이러한 소형 다모류 및 갑각류 군집은 오염지시 종이 높은 비율을 차지하였는데, 하굿둑 외측이 하굿둑 건설과 이후 진행된 명지대교, 신공항 건설 및 공단조성과 같은 다양한 개발 압력으로 서식환경이 악화되었기 때문으로 판단된다.

사 사

이 논문은 부산대학교 자유과제 학술연구비(2년)에 의하 여 연구된 과제입니다.

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