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정보·지식산업의 발전으로 제4차 산업혁명이 진전되면서 사회의 문화 수준과 생활의 편의성이 높아지고 있지만 도시 개발과 산업화로 인한 화석연료 사용과 환경오염물질 배출로 인해 대기오염 문제는 꾸준히 증가하고 있다. 대기오염물질 중 아황산가스(SO₂)와 질소산화물은 식물에 심각한 영향을 미친다. 이러한 오염물질이 식물 잎에 부착되면, 식물체 내로 직접 흡수될 수 있으며, 강우를 통해 토양으로 유입되면 토양 산성화를 초래한다. 산성화된 토양에서 자라는 식물은 2차적인 피해를 입으며, 식물의 생리적·대사적 과정에 이상을 초래해 양분 유실, 독성 물질 증가, 인산 흡수 감소, 뿌리 활력 저하, 토양 미생물 활동 둔화 등의 간접적 영향을 겪는다. 또한, 유해 분진이 잎 표면에 부착되면서 큐티클층을 용해하거나 기공을 통해 침투하여 위황증이나 잎마름과 같은 직접적인 피해를 유발할 수 있다(Jung, 2011; Smith, 1980).
다량의 대기오염물질의 지속적인 배출은 배출 지역 인근의 국소적 대기오염 피해를 초래할 뿐만 아니라, 기상 조건에 따라 수십 ㎞ 떨어진 지역에도 영향을 미칠 수 있다. 심한 경우, 식생 층위구조상 수관층의 식물이 고사하고 하층 식생의 환경이 변화해 삼림군집의 천이 계열에까지 영향을 미칠 수 있다. 울산공단지역 내 인간 간섭이 배제된 곰솔 우점 군집을 대상으로 한 연구에 따르면 대기오염으로 인해 종의 다양성이 감소하고, 내성이 강한 특정 식물종으로 군집이 변화하는 양상이 나타났다(Lee et al., 1992).
비관속식물인 선태식물은 단순한 조직 구조를 가지며, 뿌리는 가근으로서 식물체를 고정하는 역할만 한다. 대부분의 선태식물은 주로 뿌리를 통해 수분을 흡수하지 않고, 대기 중의 수분을 잎 표피 등 표면 전체를 통해 직접 흡수하는 독특한 생리적·생태적 특성을 지닌다(During, 1992; Dymytrova, 2009; Harmens et al., 2011; Onianwa, 2001; Pearson et al., 2000; Schröder et al., 2010; Zechmeister et al., 2007, 2008). 이러한 특성으로 인해 선태식물은 대기환경 변화에 민감하게 반응하며, 대기오염 영향을 파악하는 환경지표종으로 매우 유용하게 활용될 수 있다(Agnan et al., 2015; Boquete et al., 2009; Fernández et al., 2005; Oishi, 2013; Schröder et al., 2010; Taoda, 1976; Vuković et al., 2015).
선태식물을 활용한 생물학적 대기오염 평가 방법은 고비용의 측정 장치를 사용하지 않고도 대기오염이 식물에 미치는 복합적·축적적 영향을 평가할 수 있는 장점이 있다(Ko, 1988). 특히, 선태식물 군집 내 피도와 생태적 지수를 활용해 대기청정도지수(Index of Atmospheric Purity: IAP)를 산출함으로써 대기오염 수준을 분석할 수 있다. 대기청정도지수(IAP)와 아황산가스(SO₂) 농도는 높은 상관관계를 가지며, 단기적 오염 상황보다는 장기적 오염 정도를 반영해 종합적인 대기오염 수준을 평가할 수 있다. 이를 통해 등급화된 IAP를 바탕으로 아황산가스 농도와 대기오염 정도를 추정할 수 있다(DeSloover and LeBlanc, 1968; Mathis et al., 1972).
국내외적으로 대기환경 연구에서 환경지표 생물로서 선태식물이 높은 평가를 받고 있으며, 이를 활용한 도심 산림지역의 오염도 조사가 이루어지고 있다(Oishi and Hiura, 2017; Putrika et al., 2023). 국내 연구에서는 Jung (1984)이 선태식물의 분포와 착생 정도를 활용해 대기환경을 조사하였고, Yang et al. (1995)은 전남 지역의 대기오염도를 평가하였다. 또한, Jung (2011)은 선태식물을 활용한 대기오염도 평가의 유용성을 제시하였다. 그러나 선태식물의 동정 및 분석을 위한 국내 자료와 전문 인력이 부족하여 선태식물을 활용한 대기오염 평가 사례는 여전히 미흡한 실정이다. 따라서 선태식물을 활용한 지속적 연구와 기초 자료 구축이 필요하다(Yoo et al., 2024).
본 연구는 우리나라 대표적인 보전 산림지역인 생물권보전지역의 광릉숲과 도심 개발지역 주변 산림을 대상으로 국지적 대기청정도지수를 분석하였다. 이를 통해 대기오염이 미친 영향을 비교하고, 대기청정도지수 평가 결과를 활용한 구체적 방안을 제시하고자 한다.
재료 및 방법
연구대상지
본 연구는 도심 지역 확장과 도시 개발로 인해 대기오염물질 증가의 영향을 받고 있는 의정부시 인근의 저산지 산림과, 대기오염의 영향을 최소화하기 위해 보전 관리가 체계적으로 이루어지고 있는 지역과의 차이를 비교·분석함으로써 국지적 대기오염도를 평가하는 것을 목적으로 하였다. 이를 통해 대기청정도지수 평가 결과를 기반으로 대기오염 관리와 산림 보전을 위한 구체적이고 실질적인 방안을 제시하고자 하였다. 이를 위해 의정부시 주변 도심개발 지역 산림과, 차량 속도 제한, 지역 주민의 탄소 배출 관리 등 지속적인 대기오염 관리 활동으로 숲의 대기오염 영향을 최소화하고 있는 광릉숲을 포함한 용암산 및 수리봉 지역의 생물권보전지역을 조사 대상으로 선정하였다.
연구방법
선태식물 조사방법
본 연구는 의정부 도심 개발 주변지역과 오랜 기간 생물권보전지역으로 지정되어 보전이 잘 이루어져 온 광릉숲, 용암산, 수리봉 일대를 공간적 범위로 정하였으며, 국지적 비교 평가를 위해 1 ㎞ × 1 ㎞ 격자로 조사 범위를 구획하였으며, 보다 체계적인 데이터 확보를 목표로 연구를 설계하였다.
조사 기간은 2021년 3월부터 10월까지 총 12회에 걸쳐 이루어졌으며, 의정부 도심개발 주변지역에 12개 지점, 생물권보전지역에 9개 지점을 포함하여 총 21개 지점을 대상으로 조사하였다(Table 1, Fig. 1). 선태식물 조사지점은 위도 37° 44′ 03.13″ ~ 37° 45′ 51.68″, 경도 128° 06′ 12.90″~127° 09′ 44.36″의 공간적 범위에 분포하였다.
Table 1.
List of survey sites.
조사 범위 내 선태식물의 출현 현황을 파악하기 위해 선태식물 종다양성이 상대적으로 풍부한 참나무류를 조사 대상 수종으로 선정하였다. 특히, 환경 영향의 누적적 결과를 평가하고 생태적 특성을 정확히 반영하기 위해 흉고직경(DBH) 20 ㎝ 이상의 활엽수 대경목을 대상으로 하였으며, 지표면 습도의 영향을 최소화하고 대기오염의 직접적 영향을 반영할 수 있는 지상 1∼2m 높이의 수피에 생육하는 선태식물을 조사 대상으로 설정하였다(Taoda, 1976). 조사 방법으로는 가로 20㎝, 세로 1m 크기의 방형구를 설정하고, 방형구 내 5㎝ × 5㎝ 소방형구 20개를 임의로 배치하여 선태식물의 종별 피도를 분석하였다. 종별 피도는 DeSloover and LeBlanc (1968)의 제안을 참고하여 5단계로 구분하였으며, 이를 통해 각 조사지점의 생태적 특성과 대기오염의 영향을 평가하였다(Table 2).
조사 과정에서 채집된 선태식물은 건조 표본으로 제작하여 자연환경복원연구원(NERI)에 보관하고 있으며, 선태식물의 동정 작업은 국내 문헌과 함께 중국 및 일본 문헌을 참고하여 수행하였다(Choe, 1980; Hu et al., 2008; Iwatsuki, 2001; Li et al, 2001; Noguchi, 1987, 1988, 1989, 1991, 1994; Wu et al., 2002, 2005, 2011). 선태식물의 학명과 국명은 국가생물종목록(National Institute of Biological Resources, 2019)을 기준으로 작성하여 정확성을 확보하였다.
Table 2.
Grade by frequency and coverage of species.
| Grade | Frequency | Coverage |
| 5 | >70% | >60% |
| 4 | 40~70% | 40~60% |
| 3 | 20~40% | 20~40% |
| 2 | 10~20% | <20% |
| 1 | <10% | <10% |
대기청정도지수
대기청정도지수(IAP)는 DeSloover and LeBlanc (1968)가 제안한 생태적지수(Ecological Index: Q)와 피도(Cover Scale: f)를 곱한 값의 합으로 나타낸다. 대기청정도지수(IAP)를 분석하기 위해 생태적 지수(Ecological Index: Q)를 다음 식으로 계산하였다.
: 특정종의 출현 지점에서의 공존 종수(Number of Species)
: 특정종의 출현 지점 수(Number of Site)
생태적지수(Ecological Index: Q)와 피도(Cover Scale: f)를 곱한 값들의 합으로 계산되는 대기청정도지수(IAP) 산출식은 아래와 같으며, IAP를 통해 추정한 SO2의 환경 대기질 등급은 LeBlanc et al. (1974)가 제시한 자료를 기준으로 구분하였다.
결 과
선태식물의 분포
조사지역의 총 21개 조사지점에서 확인된 선태식물은 총 11과 12속 16분류군으로 나타났다. 조사된 선태식물은 작은봉황이끼(Fissidens gymnogynus Besch.), 주목봉황이끼(F. taxifolius Hedw.), 나무연지이끼[Venturiella sinensis (Venturi) Müll. Hal.], 가는실방울이끼(Forsstroemia cryphaeoides Cardot), 개털이끼[Schwetschkeopsis fabronia (Schwagr.) Broth.], 깃털바위실이끼[Haplohymenium sieboldii (Dozy & Molk.) Dozy & Molk.], 바위실이끼[H. triste (Ces.) Kindb.], 곱슬세모양털이끼[Bryhnia novae-angliae (Sull. et Lesq.) Grout], 넓은잎윤이끼[Entodon challengeri (Paris) Cardot], 참지네이끼(Frullania muscicola Steph.) 등으로 총 16분류군이 출현하였다(Fig. 2).
과별로는 윤이끼과(Entodontaceae), 깃털이끼과(Thuidiaceae) 3분류군으로 가장 많이 출현하였으며, 봉황이끼과(Fissidentaceae)는 2분류군, 나무연지이끼과(Erpodiaceae), 방울이끼과(Cryphaeaceae), 가시꼬마이끼과(Fabroniaceae), 양털이끼과(Brachytheciaceae), 무성아실이끼과(Sematophyllaceae), 털깃털이끼과(Hypnaceae), 세줄이끼과(Porellaceae), 지네이끼과(Frullaniaceae)는 각각 1분류군씩 확인되었다(Table 4).
조사지점별로 살펴보면 St.1, St.2, St.6, St.7, St.8, St.9, St.10, St.11, St.12, St.13, St.14, St.15, St.18, St.19에서 무성아실이끼[Sematophyllum subhumile (Müll. Hal.) M. Fleisch.]가 우점하여 가장 많은 분포율을 보였다. St.4, St.20에서는 개털이끼, St.3, St.5에서는 숲윤이끼(E. giraldii Müll. Hal.), St.16에서는 나선이끼[Herpetineuron toccoae (Sull. & Lesq.) Cardot], St.17에서는 가는실방울이끼, St.21에서는 바위실이끼가 각각 우점하였다(Table 3).
특히, 무성아실이끼는 66.67%로 가장 높은 우점율을 나타냈으며, 조사 지역 전반에 걸쳐 고르게 분포하여 광범위한 환경 적응력을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 무성아실이끼가 대기오염 지표종으로 활용될 가능성을 시사하며, 다른 선태식물과의 비교를 통해 지역별 대기오염 영향을 더 정밀하게 평가할 수 있음을 보여준다.
Table 3.
Dominant species on Survey site.
대기청정도지수(IAP)
대기청정도지수(IAP)는 선태식물 군집의 생태적 특성을 반영하여 대기질의 청정도를 평가하는 지표로 DeSloover and LeBlanc (1968)이 제안하였다. 이는 생태적지수(Q)와 피도(f)의 곱으로 산출되며, 지역의 대기오염 정도와 선태식물의 민감성을 정량적으로 평가하는 데 유용하다. 대기청정도지수는 오염이 적은 지역일수록 높게 나타나며, 환경지표종인 선태식물을 통해 과거와 현재의 대기질 변화를 유추할 수 있다. 생물권보전지역과 도심개발 주변 산림지역의 대기청정도지수(IAP)를 비교 분석하기 위해 종별 생태적지수(Ecological Index : Q)를 산출하였다.
생태적지수(Q)는 조사지점에서 선태식물의 평균 공존 종수를 나타내며, 이는 해당 지역의 대기오염 내성 정도를 반영한다. 대기오염에 의해 오랜 시간 직접적인 영향을 받게 되면, 오염에 약한 선태식물은 도태되고 오염에 강한 선태식물만 생육하게 된다. 따라서 환경 대기질이 좋은 곳에서는 대기오염에 약한 종들이 함께 생육하게 되어 공존 종수는 높고, Q가 높아지게 된다. 반대로 대기질이 오염된 지역에서는 오염에 강하고, 어느 장소에서든 출현하는 종만 출현하게 되어 공존 종수가 적고, Q는 낮은 수치를 나타낸다.
조사지역의 종별 Q는 2.1에서 7.0 범위를 보였다. 무성아실이끼는 가장 넓은 지역에 출현했으며, 생태적지수는 2.1로 가장 낮았다. 반면, 가는실방울이끼와 나무작은털깃털이끼는 St.17 지점에서만 관찰되었으며, 생태적지수는 각각 7.0으로 가장 높았다.
조사지역의 지점별 IAP는 최소 7.0에서 최대 43.2로 나타났다. 생물권보전지역으로 지정되어 있는 용암산 동측 산림의 광릉숲에 위치한 St.17 지점에서는 출현종수가 7종이 출현함으로 조사되어 IAP가 43.2로 가장 높아 청정한 대기질을 보였다. 이는 다양한 선태식물 종이 공존하며 대기오염 영향이 적은 환경임을 시사한다. St.1 지점에서는 출현종수가 적고 낮은 식피율로 조사되어 7.0로 가장 낮은 값을 기록했으며, 이는 해당 지역이 대기오염의 영향을 많이 받아 특정 오염 저항성 종이 우점하고 있다는 것을 의미한다(Table 4)
Table 4.
Index of Atmosphere Purity (IAP) Analysis by Survey site.
| Scientific Names / Korean names | Survey site | Qz | ||||||||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | ||
| Fissidentaceae 봉황이끼과 | ||||||||||||||||||||||
| Fissidens gymnogynus Besch. 작은봉황이끼 | 1 | 1 | 5.0 | |||||||||||||||||||
| Fissidens taxifolius Hedw. 주목봉황이끼 | 1 | 5.0 | ||||||||||||||||||||
| Erpodiaceae 나무연지이끼과 | ||||||||||||||||||||||
| Venturiella sinensis (Venturi) Müll. Hal. 나무연지이끼 | 1 | 3.0 | ||||||||||||||||||||
| Cryphaeaceae 방울이끼과 | ||||||||||||||||||||||
| Forsstroemia cryphaeoides Cardot 가는실방울이끼 | 2 | 7.0 | ||||||||||||||||||||
| Fabroniaceae 가시꼬마이끼과 | ||||||||||||||||||||||
| Schwetschkeopsis fabronia (Schwagr.) Broth. 개털이끼 | 4 | 4 | 2.5 | |||||||||||||||||||
| Thuidiaceae 깃털이끼과 | ||||||||||||||||||||||
| Haplohymenium sieboldii (Dozy & Molk.) Dozy & Molk. 깃털바위실이끼 | 2 | 1 | 5.5 | |||||||||||||||||||
| Haplohymenium triste (Ces.) Kindb. 바위실이끼 | 1 | 1 | 3 | 3.0 | ||||||||||||||||||
| Herpetineuron toccoae (Sull. & Lesq.) Cardot 나선이끼 | 1 | 3 | 1 | 4.3 | ||||||||||||||||||
| Brachytheciaceae 양털이끼과 | ||||||||||||||||||||||
| Bryhnia novae-angliae (Sull. et Lesq.) Grout 곱슬세모양털이끼 | 1 | 5.0 | ||||||||||||||||||||
| Entodontaceae 윤이끼과 | ||||||||||||||||||||||
| Entodon challengeri (Paris) Cardot 넓은잎윤이끼 | 1 | 1 | 2 | 4.7 | ||||||||||||||||||
| Entodon flavescens (Hook.) A. Jaeger. 가지윤이끼 | 1 | |||||||||||||||||||||
| Entodon giraldii Müll. Hal. 숲윤이끼 | 1 | 1 | 3 | 4 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 2.7 | |||||||||||
| Sematophyllaceae 무성아실이끼과 | ||||||||||||||||||||||
| Sematophyllum subhumile (Müll. Hal.) M. Fleisch. 무성아실이끼 | 2 | 3 | 1 | 2 | 4 | 5 | 3 | 3 | 4 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 2.1 | ||||||
| Hypnaceae 털깃털이끼과 | ||||||||||||||||||||||
| Hypnum pallescens (Hedw.) P. Beauv. 나무작은털깃털이끼 | 1 | 7.0 | ||||||||||||||||||||
| Porellaceae 세줄이끼과 | ||||||||||||||||||||||
| Porella vernicosa Lindb. 가시세줄이끼 | 1 | 5.0 | ||||||||||||||||||||
| Frullaniaceae 지네이끼과 | ||||||||||||||||||||||
| Frullania muscicola Steph. 참지네이끼 | 1 | 1 | 3 | 1 | 2.5 | |||||||||||||||||
| Count of survey species | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 3 | 1 | 3 | 3 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 | 4 | 7 | 5 | 1 | 3 | 2 | |
| IAP | 7.0 | 9.1 | 10.2 | 14.3 | 10.8 | 9.8 | 8.5 | 15.9 | 12.1 | 13.9 | 11.0 | 13.4 | 13.4 | 10.7 | 10.7 | 27.0 | 43.2 | 30.3 | 10.7 | 17.7 | 18.3 | |
| Grade | Ⅳ | Ⅳ | Ⅳ | Ⅳ | Ⅳ | Ⅳ | Ⅳ | Ⅳ | Ⅳ | Ⅳ | Ⅳ | Ⅳ | Ⅳ | Ⅳ | Ⅳ | Ⅲ | Ⅲ | Ⅲ | Ⅳ | Ⅳ | Ⅳ | |
LeBlanc et al. (1974)은 IAP를 5등급으로 구분하여 아황산가스(SO2) 농도를 추정했다. 이를 기준으로 분석한 결과, St.16, St.17, St.18의 SO2 농도는 0.013∼0.020 ppm, 나머지 지점은 0.020∼0.030 ppm으로 추정되었다. 이는 광릉숲 지역이 상대적으로 청정한 대기질을 유지해 온 반면, 다른 지역은 과거부터 지속적인 오염 영향을 받아왔음을 보여준다. 특히, 오염에 강한 무성아실이끼가 주로 우점하는 지역에서는 과거 대기오염이 선태식물 군집에 장기적으로 미친 영향을 확인할 수 있다.
IAP를 통해 분석된 아황산가스 농도 추정값은 과거부터 현재까지 해당 지역의 대기오염 정도가 선태식물에 반영된 결과로, 현재 대기질의 실제 측정 농도와는 차이가 있을 수 있다. 그러나 이를 통해 과거 대기오염이 선태식물에 미친 영향을 어느 정도 추정할 수 있다(Fig. 3).
분석 결과에 따르면, 용암산과 수리봉의 동측의 광릉숲 계곡부 일대가 가장 청정한 지역으로 분석되며, 나머지 지역은 과거 오랜 기간 영향을 받아오면서 환경에 적응하고, 환경오염에 강한 무성아실이끼가 강하게 우점 생육하여 대기오염에 상당히 영향을 받고 있는 지역으로 분석할 수 있다.
고 찰
선태식물은 잎의 세포가 단층(unistratose) 엽신(lamina)과 다층(multistratose) 중륵(costa 또는 midrib)으로 이루어져 있으며, 때로는 복층이나 1열의 세포로 배열하는 러멜러가 형성되어 있는 등, 관속식물보다 조직 구조가 단순하다(Crandall-Stotler and Bartholomew-Began, 2007). 이러한 구조에 의해 대기중의 수분을 잎으로 직접 흡수하여 생육하는 특성을 지니고 있다. 따라서, 환경대기와 직접적으로 접촉되면 민감하게 반응하기 때문에 특별한 실험처리를 하지 않더라도 대기오염 정도를 그대로 파악할 수 있기 때문에 환경지표종으로 매우 유용하다(Song, 1999; Song and Song, 1995; Taoda, 1976). 또한 광학스모그에 현상에서 선태식물은 건조 휴면 상태가 되어 환경지표 식물로서의 가치가 매우 높다(Taoda, 1972).
Ko (1988)는 선태식물에 인위적으로 아황산가스(SO2)를 처리하여 피해정도를 실험한 결과, 0.4 ppm에 50시간을 노출시켰을 때 Fabronia ciliaris (Brid.) Brid.와 Bryum argenteum Hedw.은 41∼60%, Trocholejeunea sandvicensis (Gottsche) Mizut.는 21∼40%, Entodon compressus (Hedw.) Müll. Hal., Hypnum yokohamae (Broth.) Paris, Glyphomtrium humillimum (Mitt.) Cardot 등은 1∼20%의 손상이 발생하였고, 같은 종의 경우 상대습도가 높을 때 더 크다고 하였다. 또한, 대기오염이 선태식물에 미치는 영향을 도시별로 대기청정도지수(IAP)를 측정하고, 각 지역별 환경대기질 영향권내 Bryo-meter를 설치, 15일간 노출하여 생중량이 감소한 결과를 제시하였다(Taoda, 1973). Colorimetric Method 실험 결과에 따르면 아황산가스(SO2) 0.03 ppm, 이산화질소(NO2) 0.021 ppm, 옥시던트(Oxidant) 0.024 ppm 이상에서 Clastobryella kusatsuensis (Besch.) Z. Iwats.의 생중량이 감소되고, Venturiella sinensis (Venturi) Müll. Hal.은 아황산가스(SO2) 0.024 ppm, 이산화질소(NO2) 0.018 ppm, 옥시던트(Oxidant) 0.016 ppm 이상에서 감소량이 증가하였다.
선태식물은 대기환경에 민감하며, 0.03 ppm 이상의 오염물질에 장기간 노출되면 오염에 강한 종도 피해를 입게 된다. 따라서, 대기오염물질의 농도와 미치는 시간을 검토한다면 해당 지역의 선태식물에 미치는 영향을 어느 정도 예측 가능할 것으로 생각된다.
LeBlanc et al. (1974)의 기준에 따라 조사지역에서 선태식물의 IAP를 분석한 결과, St.17, St.18, St.20은 0.013∼0.020 ppm, 나머지 지역은 0.020∼0.030 ppm으로 추정되었다. 광릉숲의 계곡부 일대의 청정도가 가장 높고, 다양한 선태식물류가 생육하고 있음을 알 수 있다. 주변 지역은 이미 과거 대기오염에 영향을 받아온 지역으로 환경오염에 강한 선태식물만이 생육하고 있음을 알 수 있다.
전국적인 대기오염 추세가 SO2의 경우 1989년부터 2000년까지 급속히 감소하고, 2000년 이후 지속적인 감소 추세에 있다. 특히 조사지역인 의정부시가 포함된 경기북부지역(의정부시, 남양주시, 포천시) 대기오염 추세(1989∼2020년)는 SO2의 경우 1989년부터 최근까지 감소 추세에 있으며, 의정부 측정망은 1989년 0.083 ppm에서 점점 감소하여 90년대 후반에 이르러 오염도는 0.010 ppm 정도 수준까지 낮아지고, 2020년 오염도는 0.004 ppm으로 감소하였다(Korea Ministry of Environment, 2021). 오염물질에 민감하게 반응하는 선태식물의 생리적 특성에 따라 현재 의정부 일대의 선태식물 분포상은 과거에 높은 SO2 농도의 대기오염에 노출된 결과가 반영되었다고 볼 수 있으며, 분석 결과를 국지적인 배경농도로 활용할 수 있다.
어떠한 지역에 개발이 이루어지거나 소각시설 개발 등 대기오염물질이 다량 발생할 수 있는 개발사업의 경우 환경영양평가 시 대기질 오염 가중농도 모델링을 시행하고, 생태계 조사의 경우 직접적인 훼손 발생에 의한 영향 여부를 예측하고 있으나 식물의 경우 현재 환경영향평가에서 관속식물에만 초점을 맞추고 있으며, 환경지표종인 선태식물의 활용은 배제되고 있다. 선태식물에 대한 조사를 시행하여 IAP를 분석한다면 분석된 현재 배경농도에 가중농도를 더한 값이 높은 농도의 오염도를 나타낼 경우 오염에 약한 선태식물부터 생중량이 감소 쇠퇴하는 경향을 추가 예측할 수 있을 것이다.
종별 차이가 있을 수 있으나 오염도가 0.03 ppm 이상이 된다면 대부분의 선태식물은 영향을 입을 것으로 예측되고, 무성아실이끼와 같이 오염에 강한 종도 영향을 입을 가능성이 높음을 예측할 수 있다. 지역개발 또는 시설물의 운영에 의해 한 지역이 대기오염물질에 의해 오랜 기간 극심한 영향을 받을 경우 오염에 약한 선태식물부터 자연 소멸할 것이다. 그 결과 오염에 강한 종만 남아서 우점하고, 공존 종수는 낮아지게 된다.
선태식물의 군집의 종다양성은 단순화되어 주변에 오염도가 높은 지역에서 조사된 종조성과 유사한 종조성으로 변화될 수 있다. 또한, 어떠한 지역이 의정부시와 같이 대기오염에 강한 선태식물인 무성아실이끼가 대부분 우점 출현하고, 종다양성이 낮게 나타나는 분포상을 나타낸다면 과거에 대기오염에 의한 영향 지역이었거나 현재도 지속적인 오염이 발생하는 지역임을 판단할 수 있으며, 추가적인 영향 여부도 판단할 수 있는 자료로 활용할 수 있다.
대기오염으로 인한 선태식물의 쇠퇴는 선태식물을 미소서식처로 활용하는 곤충류나 양서류 등에 2차적인 영향을 미칠 가능성을 예측하게 한다. 대기질 오염 가중농도를 예측 모델링한 등농도선을 환경지표종인 선태식물을 활용하여 현재 분석된 IAP 분석 결과에 중첩분석을 한다면 대기오염에 약한 선태식물을 국지적 변화에 대한 우선순위를 비롯하여 보다 세밀한 미시생태계에 미치는 누적 영향까지 예측할 수 있을 것으로 생각된다.
따라서, 대기오염물질이 다량 발생할 수 있는 개발사업을 시행할 경우, 환경지표종인 선태식물의 출현 현황을 조사하고 IAP를 분석하여 대기오염이 국지적으로 생태계에 미치는 누적 영향을 예측할 수 있는 제도적 개선이 필요하다. 또한, 국지적인 지역별 영향 가중치를 비교·분석하고 이를 통해 향후 종조성 변화를 예측하는 등 환경지표종인 선태식물에 대한 적극적이고 체계적인 조사와 활용이 요구된다.
적 요
의정부시 도심개발 주변지역 산림을 대상으로 선태식물의 분포와 대기청정도지수(IAP)를 분석한 결과, 조사지역의 IAP는 7.0∼43.2로 나타났다. 특히, 생물권보전지역으로 지정된 용암산 동측 산림의 광릉숲에 위치한 St.17에서 IAP가 43.2로 가장 높게 분석되었으며, 이 지역이 가장 청정한 환경으로 분석되었다. IAP를 5등급으로 구분하여 아황산가스(SO2) 오염농도를 추정한 결과, St.16, St.17, St.18에서는 0.013∼0.020 ppm으로 추정되었으며, 나머지 지점에서는 0.020∼0.030 ppm으로 나타났다.
선태식물 조사를 통해 산출한 IAP 결과와 과거의 대기질 오염농도를 비교하면 오랜 기간 동안 해당 지역 생태계에 미친 대기오염의 영향을 구체적으로 유추할 수 있다. 또한, 선태식물 데이터를 바탕으로 한 배경농도와 특정 대기오염물질의 발생 가중농도를 모델링하여 중첩 평가를 실시함으로써 미래 대기오염이 선태식물에 미칠 잠재적 영향을 예측할 수 있다. 이를 통해 지역 선태식물 분포의 변화를 분석함으로써 관속식물군에 미치는 영향을 간접적으로 추정할 수 있다.
따라서, 선태식물을 활용한 IAP 분석은 환경영향평가에서 대기오염도를 평가하는 도구로 활용될 수 있다. 이 분석은 대기오염이 식물에 미치는 직접적인 영향뿐만 아니라 미시생태계에 미치는 2차적 영향을 판단하는 데 중요한 기초자료를 제공할 것이다. 더 나아가 IAP 결과를 토대로 국지적인 대기오염 저감을 위한 방안 수립과 지역 맞춤형 환경 관리 방안을 마련하는 데 기여할 수 있을 것으로 생각된다.
