AQUATOX 모델을 이용한 낙동강 하구역 생태계 모델 구축연구

• Published in: Daehan hwan'gyeong gonghag hoeji Vol. 43; no. 1; pp. 51 - 65
• Main Authors: 호앙티란안(Thilananh Hoang), 응우엔트린(Duytrinh Nguyen), 이준엽(Junhyup Lee), 한경수(Kyungsoo Han), 이태윤(Taeyoon Lee)
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 대한환경공학회 2021
• Subjects: 환경공학; Nakdong Estuary; Chlorophyll-a; 클로로필-a; 영양물질; 모델 검량; Nutrients; AQUATOX; Calibration; 낙동강 하구역
• ISSN: 1225-5025; 2383-7810
• DOI: 10.4491/KSEE.2021.43.1.51

목적:본 연구에서는 AQUATOX 모델을 이용하여 낙동강 하구역의 생태계를 표현하는 모델을 구축하고 측정 데이터를 이용하여 생태계 모델을 검량하였으며, 검량된 모델을 이용하여 환경변화에 대한 낙동강 하구역 생태계 변동을 예측하고자 하였다. 방법:US EPA에서 제공한 AQUATOX 모델을 이용하여 낙동강 하구역 생태계 모델을 구축한 후 낙동강 하구역에 대한 측정 데이터를 이용하여 모델을 검량하였다. 모델 검량은 측정된 클로로필-a에 대해 수행하였으며 DO, 총질소, 총인, 게, 새우, 어류 측정데이더를 검량된 모델에서 도출된 값과 비교하여 검증하였다. 최종 검증된 모델을 이용하여 낙동강 상류에서 살충제 성분(0.4 ug/L)이 일시적 그리고 지속적으로 하구역으로 유입되었을 때 발생하는 생태계 변화를 예측하였다. 결과 및 토의:측정된 클로로필-a에 대한 생태계 모델의 검량결과는 RB (0.029), F (1.35), RSME (0.489), MAE (0.105)였다. 하구역의 식물성 플랑크톤은 은편모조류, 돌말, 녹조, 남조류로 구성되었으며, 은편모조류의 경우에는 하구역을 서식지로 하여 성장하였지만 나머지 식물성 플랑크톤은 하굿둑 방류수를 통해 하구역으로 유입이 되었다. 동물성 플랑크톤의 경우 요각류가 우점종이지만 방류수 유입 시 모두 해양으로 유출되는 것으로 밝혀졌다. 갑각류의 경우 게와 새우가 우점종이었고 이들 모델값들은 기존 선행연구 결과와 유사하였으며, 어류의 경우에는 황아귀와 달고기가 우점종으로 밝혀졌다. 검증된 모델을 이용하여 하굿둑 방류수로부터 제초제 성분이 일시적 혹은 지속적으로 유입이 되었을 경우를 예측하였는데, 식물성 플랑크톤과 무척추동물은 두가지 유입상황에서 모두 감소하였다. 예외적으로 요각류는 두 유입상황에서 영향을 받지 않았고 게는 일시적 유입 상황에서는 초기 정체기를 제외하고는 지속적으로 증가하였다. 물고기는 지속적 유입상황에서는 모두 사멸하였으나, 일시적 유입상황에서는 Croaker는 증가하고 Toadfish는 감소하였다. 결론:낙동강 하구역 생태계를 AQUATOX 모델로 구현한 것은 국내에서 처음으로 시도가 된 것으로 본 연구를 통해 향후 발생 가능성이 있는 다양한 환경변화에 대해 미리 예측할 수 있는 방안을 마련하였다. 환경변화의 일례로 제시한 제초제의 유입은 적은 양이라도 하구역 생태계에 치명적 영향을 줄 수 있다는 것을 확인하였고 향후 다양한 환경변화에 대한 생태계 변화 및 향후 대응방안을 마련할 수 있는 기반이 조성되었다. Objectives:In this study, a model representing the ecosystem of the Nakdong River Estuary was constructed using the AQUATOX model, and the ecosystem model was calibrated using the measured data, and the Nakdong River Estuary ecosystem was predicted by using the calibrated model. Methods:After constructing the Nakdong River Estuary Ecosystem Model using the AQUATOX model provided by the US EPA, the model was calibrated using the measurement data for the Nakdong River Estuary. The model calibration was performed on the measured chlorophyll-a, and the DO, total nitrogen, total phosphorus, crab, shrimp, and fish measurement data were compared with the values ​​derived from the calibrated model and verified. Using the final verified model, we predicted the ecosystem change that occurs when the pesticide component (0.4 ug/L) is temporarily and continuously introduced into the Nakdong estuary area from the upper stream of the Nakdong River. Results and Discussion:The calibration results of the ecosystem model for the measured chlorophyll-a were RB (0.029), F (1.35), RSME (0.489), and MAE (0.105). The phytoplankton in the estuary consisted of cryptomonas, greens, diatoms, blue-green algae, and the cryptomonas grew in the estuary as a habitat, but the rest of the phytoplankton were introduced into the estuary through the effluent of Nakdong river. In the case of zooplankton, copepods are the dominant species, but all of them are found to be released into the ocean when the effluent from Nakdong river is introduced. In the case of crustaceans, crab and shrimp were the dominant species, and the values ​​of these models were similar to the results of previous studies, and in the case of fish, the dominant species were found to be Toadfish and Croaker. Using the validated model, we predicted the transient or continuous inflow of herbicide components from the effluent of Hagut-duk, but phytoplankton and invertebrates decreased in both inflow situations. Exceptionally, copepods were not affected by the two inflow situations, and crabs continued to increase during temporary inflow conditions except for the initial stagnation period. All fish died in the continuous inflow situation, but in the temporary inflow situation, the Croaker increased and the Toadfish decreased. Conclusions:The implementation of the Nakdong River Estuary ecosystem as an AQUATOX model was the first attempt in Korea. Through this study, a plan to predict various environmental changes that may occur in the future was prepared. It was confirmed that the introduction of herbicides suggested as an example of environmental change can have a fatal effect on the estuary ecosystem even in small amounts, and the foundation for ecosystem changes and future countermeasures to various environmental changes in the future was established. KCI Citation Count: 0