물의 부영양화

 가을에는 수중식물의 지상부가 죽어 수중에서 호기성 박테리아에 의해 분해되는데 그 결과 산소가 부족하게 되어 수서동물이 죽는다. 용존산소가 줄어들면 혐기성 박테리아가 분해를 시작하여 유해한 물질이 생선된다. 따라서 무기영양소에 의한 수질오염도 결국 유기물과 동일한 문제를 야기시킨다. 단지 용존산소가 고갈되는 시기가 가을이 올 때까지 지연된다는 것이 다른 점이다. 경작지에서 배출되는 비료는 담수생태계의 무기양분 공급원이다. 용해도가 높은 비료를 과다하게 사용하면 25% 정도가 빗물에 씻겨 하천이나 호소로 흘러든다. 비료르를 사용할 때 좀 더 세심한 주의를 기울일 경우 이러한 문제는 현저히 감소할 수 있다. 합성세제도 중요한 수질오염원이다. 대부분의 세제는 TPP(tripolyphosphates)라고 불리는 합성 인산염을 함유하고 있다. 이 TPP는 무게로 볼 때 세제의 반 정도를 차지하는데, 이것은 물을 연하게 하고 때를 잘 빼지게 한다. 또한 물에 잘 녹아 수중 조류의 생장을 촉진해 조류의 과잉 생장을 유발한다. 수중식물의 과잉 생장을 유발하게 시키지 않는 인산염의 농도는 0.1mg/L이다. 다음으로 언급할 내용은 부영양화이다. 호소나 연못과 같은 정수 생태계에는 이입되는 무기영양소의 양이 적다. 그러나 호소나 연못의 분수역이 벌목이나 경작지 조성 혹은 하수처리 공장과 같은 중요한 오염물질 공급원에 의하여 교란받게 되면 유입되는 영양염류의 양이 많아진다.

물의 부영양화

이처럼 호소의 영양염류 농도가 증가하는 현상을 부영양화라고 한다. 예를 들어 북서 온타리오에 있는 호소의 항공 사진을 살펴본 적이 있다. 위쪽의 호소에는 인, 질소, 탄소가 함유된 비료를 공급하였고 아래쪽에 있는 호소에는 질소와 탄소만 공급하였다. 두 호소 중간에는 비닐로 물의 이동을 차단하였는데 인이 공급된 위쪽의 호소에서만 부영양화가 일어남을 볼 수 있었다. 부영양화는 천이(succession)를 유발하는데 깨끗한 호소가 점차 탁한 호소로 변하며, 늪 단계를 거쳐 결국 건조한 육지로 된다. 정상적인 조건에서 일어나는 이러한 천이, 즉 침전물이 호소에 퇴적되어 육지로 되는 과정은 수백 년이 소요 된다. 그러나 사람의 활동하여 침식이 가속화되면 인위적인 부여양화가 유발되는데 농장이나 가축 사육장, 하수처리장 등에서 방출되는 무기영양소의 유입으로 부영양화 과정이 빨라진다. 모든 호소에서 다 부여양화가 일어나는 것은 아니다. 영양염류의 농도가 낮고 수심이 깊은 호소(빈영양호)는 침전물이나 영양염류에 의해 쉽게 부영양화가 일어나지 않는다. 부영양화가 쉽게 진행되는 경우 수심이 얕은 호소들인데, 침전물에 의해 쉽게 메워진다. 이러한 호소에 영양염류가 축적되면 연안대에 수중식물이 번성하게 되고, 또한 조류가 급격히 증식하며, 용존산소량이 저하되는 정체현상이 자주 발생하게 된다. 담수성 정수 생태계의 부영양화를 방지하기 위한 일차적인 방법은 유입되는 영양염류의 양을 감소시키거나 차단하는 일이다. 이미 부영양화가 진행된 경우에도 영양염류의 유입을 막거나 감소시키면 호소나 연못은 자정 작용을 통해 서서히 원상태로 회복된다. 그 한 예로, 시애틀 근처에 있는 워싱턴 호소는 관리를 소홀히 한 결과 10년 정도 지나 부여양화가 되었다. 부분적으로 처리되었거나 또는 처리가 전혀 되지 않은 수백만 톤에 달하는 오수가 호소로 유입되었고, 그 결과 호소의 물은 더러워지고 조류의 번식으로 물빛이 녹색으로 변했다. 그러나 지역사회 주민들이 합심하여 자신들이 만들어 내는 오수를 다른 곳으로 유입되도록 한 결과 워싱턴 호소는 서서히 회복되기 시작하였다. 부영양화는 오늘날 담수생태계의 가장 큰 문제로 대두되고 있다. 거의 모든 하천이 공장 폐수나 도시의 하수, 또는 경작지로부터 유입되는 영양염류나 침전물 때문에 오염되고 있다. 대부분의 상수원을 하천수에 의존하고 있는 우리나라의 실정을 감안하면 수질오염의 방지나 오염된 하천의 정화 대책이 가장 시급히 해결되어야 할 문제이다. 오염된 하천수는 강의 하구를 통해 연안으로 유입되어 연안수를 부영양화시킨다. 그 결과 해양의 식물성 플랑크톤이 급격히 증가하여 적도(red tied)를 유발하기도 한다. 적조는 적갈색을 띠는 경우가 많기 때문에 붙여진 이름이지만 실제로는 적갈색 이외에도 다른 색도 많다. 영어로는 "brown water", "green water", "yellow water", "baccy juice(담배즙)" 등으로 불린다. 해수의 변색 원인은 특정 플랑크톤의 수가 급증하기 때문인데, 흔히 규조류나 와편조류가 원인생물이 된다. 규조류는 돌말류라고도 하는 해양성 독립영양 원생식물인데 약 100,000여종으로 추정될 정도로 매우 흔한 식물성 플랑크톤이다. 와편조류는 대형 편모충류 원생생물 분류군 중 하나로 대부분 해양 플랑크톤이지만, 담수 환경에서도 종종 발견된다. 적조가 생기는 조건으로는 어떤 해수역이든 풍부한 영양염류와 충분한 광선이다. 그러나 적조를 유발하는 원인생물의 종류에 따라 필요한 영양염류의 질과 양에 차이가 있을 뿐만 아니라 각종 유기화합물이나 금속이온이 적조 원인 생물 증식의 촉진인자로 필요한 것으로 추정한다. 적조현상은 주변 해역의 동물과 식물에 피해를 주는데 피해의 정도는 원인 생물의 종류에 따라 다르고 광합성을 하지 못하는 야간에 산소가 결핍되어 어패류를 죽게 하거나 독소를 분비하여 생물을 죽게 하기도 한다.