부영양화란?

[태평성대]

부영양화의 정의


부영양화(eutrophication)라는 것은 육수학에서 확립된 개념으로 호소가 수 백년에서 수 천년 이상에 걸쳐 영양상태의 긴 변화과정의 한 측면을 나타낸 것이다. 일반적으로는 수심이 깊고 영양염이 적은 빈영양호가 유역에서의 영향을 받아 중영양호화하여 낮고 영양염이 풍부한 부영양호가 되고 나아가서는 습원, 극상으로서의 삼림으로 비가역적으로 천이 해 가는 자연의 현상을 일컫고 있다. 이에 반해 현재 각지의 호소에서 문제가 되고 있는 것은 본래 긴 역사동안 일어나는 자연적 현상 외에 산업의 발달, 인구의 증가로 인한 오염물질 배출량의 증가 등의 인위활동이 가산되어 현저하게 부영양화 속도가 가속되어 단시간 내에 호소가 부영양화하는 현상으로 利水상의 장해를 초래하게 된다.

부영양화는 일반적으로 수계생태계에서 질소, 인 때로는 실리콘, 칼륨, 칼슘, 철이나 망간 같은 식물 영양의 증가 즉 1차 생산력의 증가를 일으키는 물리 화학적인 영향과 효과를 말하는 데 사용되었다. 그러나 부영양이란 호소, 강이나 하구 등의 영양상태를 중영양(mesotrophic)이나 빈영양(oligotrophic)이라 불리는 낮은 영양상태의 수계에 대한 상대적인 표현이기 때문에 부영양화를 정확히 정의하는 것은 어렵다.

부영양이란 말은 독일 식물학자 Weber(1907)가 이탄습지의 증가 실험에서 초기상태를 결정짓는 영양상태를 나타내는 말로 처음 사용되었다. 이 말은 12년 후에 스웨덴의 식물학자 Naumann(1919)이 담수호를 인, 질소와 칼슘이 높은 농도, 중간 농도 또는 낮은 농도의 세 종류로 분류하면서 다시 사용되었다. 이 분류방법은 각각의 농도는 기술되지 않았으며 오히려 Naumann은 호소의 식물플랑크톤의 양과 투명도에 따라 분류하고 있다. 따라서 빈영양 호소는 파랗고 깨끗하며 식물플랑크톤은 적은 반면 부영양 호소는 좀 더 탁하고 녹색을 띠며 심한 식물성플랑크톤의 증식이 나타난다. 중영양 호소는 이 둘의 중간 상태를 나타낸다. Thienemann(1925)은 독일 Eifel지역에서의 호소를 계절적인 용존산소량과 호소 바닥의 동물상의 차이를 가지고 구분, 분류하였다. 깊고 비생산적인 호소의 저층에서는 상층에서 계속 침강되는 유기물이 부패되어 일어나는 여름철 산소부족현상이 일어나지 않으며 다양한 생물상이 존재한다. 그러나 여름철 유기물 생산량이 큰, 깊지 않은 호소에서는 유기물이 부패되면서 저층에서 산소가 부족하게된다. 이 때는 낮은 산소농도에 견디는 몇몇 종만이 특징적인 생물상을 형성하게 된다. Lindeman(1942)은 부영양화는 호소 발달과정에 있어서 자연적인 과정이며 유역으로부터 풍화, 침식되어 흘러 들어온 유기물은 호소 자체의 생산대사로 생성, 축적되어 간다고 하였다. 낮은 생산성의 빈영양 단계에서 시작되는 빙하시대의 일반적인 얕은 호소는 영양물질이 축적됨에 따라 아주 급격히 생산성이 증가되며 결국 부영양화된 평형상태에 이른다. 이는 아주 긴 기간(수천년)이 걸릴 것이며 호소는 더욱 얕아져서 조류는 잘 자라지 못하고 유기물이 축적되고, 영양물질이 재순환되는 과정이 방해받으며 끝내는 습지나 늪지로 변할 것이다.

과학자들이 20세기 산업활동의 결과로 호소에 유입되고 축적되는 식물 영양원이 과거 자연적으로는 수백년이나 그 이상 걸렸을 변화를 불과 수십년 안에 일으키고 있다는 사실을 깨달으면서 부영양화란 말은 1940년 말부터 좀더 널리 쓰이기 시작되었으며 1970년대부터 미국을 비롯하여 세계각국에서 부영양화 기준에 대한 연구를 시작으로, UN에서는 1980년대를 물의 10년(Water decade)이라고 명명하였고 공식적으로는 국제 용수공급 및 처리의 해라고 정하였고, 최근까지 호소 부영양화의 관리 및 기술에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다.