부영양화와 성층현상

호소나 댐은 시간이 지나면서 자연적인 퇴적 과정과 인위적인 요인으로 인해 영양염류(질소와 인 등)가 축적되며 빈영양호에서 부영양호로 변화합니다. 이러한 부영양화는 생물 생산량이 증가를 초래하지만, 동시에 수질 저하와 생태계 변화를 유발합니다.

이번 포스팅에서는 부영양화와 성층현상에 대해 자세히 살펴보겠습니다.

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부영향화란 무엇인가?

부영양화는 호소나 댐에 질소(N)와 인(P)과 같은 영양염류가 축적되어 조류(algae)와 같은 생물의 과잉 증식을 유발하는 현상입니다. 이는 자연적인 요인뿐 아니라, 농업배수, 도시폐수 등 인위적인 요인으로도 가속화됩니다. 

부영양화의 주요 영향은 다음과 같습니다.

• 물의 투명도 저하 : 조류와 미생물의 증식으로 물이 탁해지고 시각적으로 불쾌하게 변합니다.
• 조류의 과도한 번식 : 특정 조류가 폭발적으로 증가하며 물고기와 같은 생물의 서식 환경에 영향을 미칩니다.
• 수질 악화 : 용존산소(DO) 감소와 화학적 산소 요구량(COD) 증가로 인해 물의 품질이 낮아집니다.

부영양화의 원인

• 유입하천 : 유입되는 하천의 수량과 수질은 호소와 댐의 수질에 결정적인 영향을 미치며, 영양염류가 포함된 강수, 농지 배출수, 지하수 등도 중요한 원인이 됩니다.
• 퇴적물 : 호소나 댐 바닥에 쌓이 퇴적물에서 철, 망간, 암모니아성 질소 등의 성분이 용출되어 부영양화를 촉진합니다.
• 기후 및 계절 변화 : 여름철에는 성층현상으로 인해 저층의 혐기성 상태가 나타나며, 이로 인해 영양염류의 순환이 가속화됩니다.

부영양화로 인한 문제점

부영양화는 단순히 생물 생산량 증가로 끝나지 않고, 다양한 문제를 유발합니다.

• 정수처리 장애 : 암모니아성 질소로 인해 염소 소독 과정이 어려워지고, 조류로 인해 여과지가 막히는 문제가 발생합니다.
• 냄새 및 미관 악화 : 조류 번식으로 물에서 악취가 나며 물의 색갈이 불쾌하게 변합니다.
• 철과 망간 용출 : 퇴적물에서 용출된 금속이온은 무루을 검게 만들거나 정수처리를 방해합니다.

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성층현상이란?

성층현상은 여름철과 같은 특정 계절에 호소나 댐의 수온이 깊이에 따라 크게 달라지는 현상을 말합니다. 상층의 따뜻한 물과 하층의 차가운 물이 층을 이루며 혼합되지 않는 상태가 지속되며, 성층현상이 수질에 미치는 영향은 다음과 같습니다.

• DO 감소 : 하층에서는 산소가 부족한 혐기성 상태가 발생하며, 이는 유기물 분해를 억제하고 영양염류의 용출을 촉진합니다.
• 영양염류의 순환 : 성층기 이후 순환기가 도래하면 하층에 축적된 영양염류가 상층으로 이도아여 조류 증식을 유발합니다.
• pH 변화 : 조류의 대사 활동으로 인해 낮과 밤의 pH 차이가 커지며, 이는 정수 처리에 영향을 미칠 수 있습니다.