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수생식물은 수질정화 능력이 있어 환경생태학적으로도 매우 중요한 역할을 하고 있다. 수생식물은 직사광선을 차단해 녹조류의 증식을 억제하며, 물속의 질소와 인을 흡수해 제거한다. 또한 부유물질을 흡착해 분해하거나 침전시키고, 광합성을 통한 산소 배출로 물속 용존산소량을 증가시키는 기능이 있다.
#수생식물의 오염물질 제거 메커니즘
▶인·질소의 흡수에 의한 제거
수생식물의 뿌리와 줄기는 수중에서 침전, 흡착한 입자 상태 영양염 중에서 인·질소를 영양분으로서 대량으로 흡수한다.
▶탈질, 흡착작용에 의한 제거
저습지에 생식하는 탈질균은 수중의 탈질작용을 촉진하며, 바닥의 진흙은 인을 흡착하는 작용이 있다.
▶줄기와의 접촉에 의한 침전효과
유수가 줄기와 접촉하는 순간 오염물질이 침전 퇴적하며 수생식물의 밀집지대에서는 침전의 효율도도 높고 유수로부터의 오염물질 제거의 효과가 있다. 이 외에도 수생식물의 줄기에 부착, 생식하는 미생물은 유기물을 분해해 무기화하는 작용을 가진 생물막을 형성, 생물막에서도 정화된다.
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수생식물의 자연정화 기능을 최대한 활용한 정화법으로 부래옥잠, 물옥잠, 줄, 부들, 창포, 부평초, 피막이풀, 미나리 등의 수생식물을 이용하거나 습지의 갈대밭을 이용해 오염부하의 삭감을 행하는 것이다. 담수성 수생식물은 도시와 농업 활동으로부터 부하된 영양물질(질소·인)에 오염된 수체에서도 자연적으로 성장한다. 따라서 여러 수생식물을 이용해 보다 경제적인 폐수 처리 등에 수생식물을 도입하고 있다. 이러한 수생식물 시스템은 오염 수준의 감소와 식물 생체량을 이용한 메탄가스 생산, 가축사료, 섬유, 퇴비 및 토양 개량제 등으로 사용된다.
#수생식물의 정화능력
수생식물은 수중의 영양염류를 제거해 수질을 정화하고 어류와 동물성 플랑크톤 등 각종 수생생물의 산란 및 서식 공간을 제공한다.
‘오염된 물을 식물로 어느 정도나 정화시킬 수 있을까’라는 질문은 수생식물에서 빼놓을 수 없는 연구 대상이다. 경기도의 경우에는 수도권 상수원의 수질을 개선하기 위해 2천만 수도권 주민의 식수원인 팔당호에 인공 수초섬을 국내 처음으로 설치했다. 그 예산만 2억 원이다. 광주시 퇴촌면 오리 경안천 상류에 이 인공 수초섬을 만들어 띄웠는데 그 규모는 가로 41.5m, 세로 64.8m의 사각형 부상구조물로 갈대, 줄, 애기부들, 달뿌리풀 등의 수생식물이 식재돼 있다. 인공 수초섬이 특히 물을 썩게 만드는 주범인 질소·인 등 부영양화 물질을 제거하는 데 효과가 있는 것으로 밝혀져 수질정화의 새로운 대안으로 떠오를 전망이다.
즉, 수생식물은 자연필터의 역할을 한다고 보면 된다.
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국내 최초 팔당호 인공풀섬 수심 1∼1.5m에서 잘 자라는 침수식물은 수중 생태계를 유지하고 물을 깨끗하게 하는 데 필수적인 기능을 담당한다. 광합성을 통해 대량의 산소를 물속에 방출하고 조류의 번식을 제한하며 물속에 뻗은 가느다란 잎은 어류의 번식처로 활용된다.
부유식물은 조경적 가치가 높고 물속으로 투과하는 빛의 양을 줄임으로써 조류의 발생을 억제한다. 수면 아래로 수염뿌리가 발달한 부엽식물은 물속의 뿌리로 유기물 등 영양분을 흡수하고 잎은 수중산소를 만드는 역할을 한다.
조경적 가치가 높은 정수식물은 수생곤충의 서식처를 제공하는 등 생태계 유지에 중요한 역할을 한다. 이 가운데 수질정화 능력이 탁월하며 겨울철에도 죽지 않고 견디는 높은 생장력과 활용도를 갖춘 수생식물은 10여 종에 불과하다.
수생식물의 수질정화 능력에 대한 과학적인 연구는 아직까지 미흡한 실정이다. 미국이나 독일 등지에서는 이미 1960년대부터 수생식물을 이용한 물의 정화 능력에 대한 연구가 시작돼 자연정수처리 시스템 개
질소·인 정화에 탁월, 수질정화식물로 많이 이용되는 꽃창포, 박하, 이삭물수세미, 큰피막이, 부들, 노랑어리연꽃, 생이가래 등 7종을 대상으로 한국수생식물연구회가 실험한 결과에 따르면 수소이온농도(pH)의 중화력은 박하가 가장 높았고 큰피막이가 가장 낮았다고 한다.
수질의 등급을 나타내는 화학적 산소요구량(COD)과 생물화학적 산소요구량(BOD)은 수생식물 모두가 고르게 저감효과를 보였지만 그 중 꽃창포가 가장 효율이 높았다.
꽃창포는 배양한 지 20일 만에 COD 39.52잩의 수질을 10.75잩으로, BOD 100.12잩의 수질을 4.83잩으로 각각 낮추는 놀라운 정화력을 발휘했고, 또한 부유물질과 총질소 등에 대한 정화력도 높았다.
총질소와 총인은 대표적인 부영양화 물질로 물을 썩게 만들 뿐만 아니라 하수종말처리장에서도 정화되지 않는 수질오염의 주범이다. 생이가래를 제외한 6종의 수생식물은 25.642잩의 총질소 농도를 20일 만에 1.11∼2.88잩, 2.352잩의 총인 농도를 0.09∼0.36잩까지 낮췄다. 그러나 추위를 견디는 생장력이 필수조건으로 들어간다. 또한 이들 수생식물은 대부분 수심 1∼1.5m 이내의 얕은 물에서 잘 서식하기 때문에 물이 깊은 호수나 하천에서는 효과를 발휘하기 힘들다.
따라서 팔당호에 설치된 인공 수초섬이 얼마 만큼의 정화력을 보일지는 아직까지 미지수이다. 또 겨울철에도 죽지 않아야 하고 왕성한 생장력을 갖춰야 제 기능을 발휘할 수 있으므로 수종의 선정과 함께 식재 기법이 중요하다.
수생식물은 수중에서 생활을 하는 존재로 물속에서 양분을 얻고 물속으로 노폐물을 배출하기 때문에 수중 환경의 유지와 변화에 중요한 역할을 할 것이라는 것은 쉽게 이해할 수 있을 것으로 기대한다.
하천과 상수용으로 이용되는 댐을 비롯한 수중생태계에서의 오염문제와 관련지어서 수생식물의 역할을 이야기하자면 좀 복잡하지만, 수생식물은 수중생활에 적응하기 위해 물속에 있는 여러 가지 중금속성 이온성물질이나 독성물질을 흡수해 여러 가지 에너지원으로 이용하거나 체내에 축적하기 때문에 수중 환경을 정화하는 능력이 있다고 볼 수 있다.
또한 수중식물은 물속에서 광합성을 해 물속에 산소를 공급함으로써 물속에 사는 다른 동물들에게 도움을 주고 있다. 그 밖에 수생식물들은 수중동물들의 활동과 번식에 여러 가지로 도움을 줌으로써 수중생태계를 건강하게 유지시켜 주고 따라서 전체적으로 수중 환경의 자정작용(정화작용)에도 기여하게 된다고 본다.
#생태유수지 조성사업
생태유수지 조성사업은 유수지에 유입되는 오염된 빗물 또는 합류식 하수관거의 월류수의 수질 개선을 위해 1차적으로 침사지 또는 비점오염 저감시설을 설치하는 한편, 유수지 내 인공수로를 조성하고 주변에 수생식물을 식재해 수질정화와 함께 생태기능을 복원함으로써 도시지역의 친수 및 휴식공간을 확대 제공하고 유수지 저수용량 확대를 위한 준설을 통해 유수지 본연의 치수 및 방재 기능도 함께 보강하는 사업이다.
일본, 프랑스 등의 선진 각국에서도 도시 내 방치된 유수지를 활용해 비점오염을 줄이고 생태공원화하는 사업을 추진하는 추세에 있다.
일본은 유수지 하부에 지하 저류조를 설치하는 등 강우 시 초기 우수를 저류하거나 처리하는 시설을 설치·운영하고 있으며, 프랑스는 푸른해변공원, 소셋공원 등 유수지를 활용해 도시민에게 생태휴식처를 제공하고 있다.
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