호소 성층현상의 원리는?

호소의 성층현상에 대해 알아보겠습니다.

여름철이나 겨울츨은 수심에 따른 온도변화로 인해 물의 밀도차로서 호소에서 몇개의 층이 분리되는 현상이 발생하는데, 이를 성층현상이라 한다.

성층현상의 원리

호소의 성층현상은 수심에 따른 온도변화로 발생하는데, 수직방향의 물의 운동이 없다면 수온약층을 중심으로 상부의 표층과 하부의 저층으로 구분되며 수면에 가까운 표층에는 공기중의 산소가 재포기되기 때문에 용존산소농도가 높아, 호기성 상태가되며, 하부의 저층에서는 용존산소가 거의 없기 때문에 혐기성상태가 된다.

그 결과는 층이 생기게 되는데, 표층, 수온약층, 저층을 열밀도층 또는 열층이라고 한다.

성층현상의 물의 특성

성층현상이 일어나는 경우엔 호소바닥의 침전된 유기물이 혐기성 미생물에 의해 분해되기에 수질은 크게 악화되게 된다. 깊은 저수지의 경우엔 표층과 수온약층이 보통 7m정도 이기에 이런 현상은 물의 수직운동이 거의 없는 겨울 또는 여름철에 발생하며 특히 여름철이 심합니다.

호소의 계절적 변화

1. 봄과 가을에는 저수지의 수직혼합이 활발히 진행되어 분명한 열밀도층의 구분은 없어진다. 즉, 겨울에는 대기 중의 온도가 낮아서 수면이 얼게 되는데, 표면부근이 0℃보다 낮아도 얼음 밑의 물은 0℃부터 깊은곳은 4℃정도까지며 물은 4℃에서 최대밀도를 가지게된다. 이런 상태에서는 하부밀도가 상부보다 크기에 수직적인 혼합은 일어나지 않고 물이 평행상태에 있게된다.

2. 봄이 되면 얼음이 녹으면서 표면부근의 수온이 높아지기 시작해 4℃가 되면 최대밀도가 되기때문에 물이 밑으로 이동하고 반면에 밑부분의 물은 상부로 이동하게 되어 물의 수직혼합이 일어나게된다.

3. 봄에서 여름이되면 물은 수온이 올라가서 가벼운 물이 상부에 있고 하부의 물은 차갑기때문에 밀도차에 의해 수직혼합은 일어나지않고 정체가된다. 가을이되어 수면의 온도가 내려가면 수직적인 정체현상은 없어지고 상부의 무거운 물이 하부로 이동하게 되는 수직혼합이 일어난다.

4. 봄과 가을철의 수직운동은 대기 중의 바람에 의해 더욱 커지게되며, 저수자의 물을 급수원으로 이용할 경우 전도현상은 취수시 저층의 오염된 물이 상부로 이동되어 취수될 가능성이 크기때문에 원수의 수질이 악화될 위험이 있다.

수심에 따른 수질변화

1. 표층

수온이 높으며 대기중의 산소가 재포기되어 DO가 풍부하다.

난류성어종이 서식하며, 철 망간이 이온의 형태로 존재한다.

조류의 광합성으로 CO2가 소모되어 pH가 높다.

2. 수온약층

수온약층은 온도가 급격히 변하는 특징을 가지고 있다.

DO, CO2의 농도변화가 심하다.

난류성, 한류성 어종이 서식한다.

3. 저층

수온이 낮으며 산소가 거의 없어 혐기성 상태이다.

유기물 분해로 CO2가 생성되어 pH가 낮다.

철 망간이 이온형태로 존재하고 pH가 낮아 철과 망간이 용출되어 농도가 높다.