한강기수역에서의 암모늄 제거율 변화 및 질산화의 잠재적 역할

Abstract

부영양화된 한강기수역에서의 용존산소 및 NH 제거에 있어 조석의 영향 및 질산화의 중요성을 이해하고자 1995년 7월에 강화도 남단에서 만조, 중조 및 소조 시에 해수시료를 채취하였다. 수온과 DO를 제외한 하계 한강 기수역의 생물, 화학적 환경을 결정짓는 요인들이 담수의 유입과 수역 내의 심한 조석 변화에 의해 조절되는 것 으로 나타났다. 조석상태에 따른 용존산소 및 NH의 제거율은 만조 시 각각 2.76 M O2 d' 및 1.76 M N d' 이며, 간조 시 각각 5.66 LM O, d' 및 3.36 uM N d'로 최대로 나타나 간조 시 담수와 함께 유입되는 다량의 각 종 유기물 및 무기영양염에 대한 미생물의 분해 및 흡수가 활발히 진행되고 있음을 알 수 있다. NH-질산화는 간조 시 총 DO 소모량의 약 24%를 차지하며 NH, 질산화에 의한 NH의 회전율도 0.18 d'로 만조 때에 비해 각각 3.7배 및 3배 높게 나타나, 담수성 NH-질산화 박테리아가 간조 시 한강기수역으로 유입되면서 DO 및 NH의 소모에 중요한 역할을 담당하고 있는 것으로 사료된다. 만조 시 NH+ 감소율 및 NH+질산화가 낮은 것 은 염분증가에 따른 담수성 NH-질산화 박테리아의 활성이 위축되어 나타난 결과로 보이며, 이상의 결과들은 한강기수역에서 NH'의 효율적인 생물학적 제거를 위해서는 NH'를 포함하는 각종 오·폐수가 기수역으로 유입 되기 이전에 처리됨이 바람직함을 의미한다. 향후 한강기수역과 같은 대규모 담수의 유입이 일어나는 부영양화 된 기수역에서 질소계 원소의 순환을 보다 잘 이해하기 위해서는 NH 및 NO,'를 유일한 화학에너지원으로 이 용하는 자가영양 질산화 박테리아에 대한 생태적 연구가 병행되어야 한다.

In order to understand the importance of tidal action and NH-nitrification in the removal of dissolved oxygen (DO) and NH, concentrations of DO, NH, NO, and NO, were measured with time for water samples collected at different tidal state in the eutrophic macrotidal Han River estuary. Field measurements indicated that most environmental parameters, except for the water temperature and DO concentration, were tightly controlled by the eutrophic freshwater runoff and large-scale tidal action. Dark incubation of the water sample at 25°C showed that the removal rates of DO and NH4+ in high tide sample were 2.76 uM O, d' and 1.76 uM N d', respectively, and increased to 5.66 uMO, d'and 3.36 μM N d1, respectively, in low tide sample. These changes indicated that microbial degradation and uptake of organic matter and inorganic nutrients were more active during low tide. NH-nitrification responsible for total DO removal in low tide (23.81%) and NH, turnover rates due to NH-nitrification in low tide (0.18 d') were approximately 3.7 times and 3 times, respectively, higher than those in high tide. These results indicated that NH-nitrifying bacteria introduced into the Han River estuary during low tide played a significant role in the removal of DO and NH4+. The decreasing removal rates in DO and NH with the increasing tidal level seemed to be associated with the salinity impact on the halophobic freshwater NH-nitrifying bacteria. The results implied that anthropogenic NH4+ sources should be treated prior to the freshwater runoff into the estuary for the effective control of NH4+ in the Han River estuary. These results also suggest that parallel ecological studies on the chemoautotrophic nitrifying bacteria are essential for the elucidation of nitrogen cycles in the eutrophic Han River estuary.