[미국] 미 산림청 공동연구팀, 산림-수역 연결성에 관한 연구 발표

산림 손실이 많을 수록 수질 악화돼…수처리 비용 증가할 수 있어

산림청·노스캐롤라이나주립대 공동연구…『종합환경과학』저널에 게재

향후 수십 년 동안 많은 산림유역(forested watersheds)이 개발로 인해 손실될 수 있으며, 이는 수질을 저하시키고 수처리 비용은 증가시킬 수 있다. [사진출처 = Pixabay]

 

가정에 식수를 공급하는 물인프라는 투자할 만한 가치가 있다. 수백만 명의 사람들에게 산림(Forests)은 수도꼭지 뒤 시스템의 일부이다. 『종합환경과학(Science of the Total Environment)』 저널에 실린 새로운 연구는 앞으로 수십 년 동안 많은 산림유역(forested watersheds)이 개발로 인해 손실될 수 있으며, 이는 수질을 저하시키고 수처리 비용은 증가시킬 수 있다고 시사했다.

이 연구팀은 복잡하고 이질적인 지역이자 유감스럽게도 삼림 손실과 수질 악화를 연구하기에 이상적인 장소가 되버린 미국 남부의 삼림과 수역의 연결성에 주목했다. 남부 산림의 80% 이상이 개인 소유이며,  산림 지역의 인구는 증가하고 있다. 남부의 산림은 미국의 다른 어느 곳보다 개발로 인한 손실이 많은 곳이다. 산림은 주차장, 주거시설, 기타 개발로 대체될 때 그 손실은 본질적으로 돌이킬 수 없다.

피터 콜드웰(Peter Caldwell) 미 산림청(Forest Service) 연구원이자 본 연구의 수석 저자는 "우리가 아는 한, 이 연구는 수질 데이터, 토지 면적 예측 및 공공 용수 시스템에 대한 정보를 대규모로 결합한 최초의 연구이다"라며,  "우리 연구팀에는 수질과 수처리 비용을 연결시킬 경제학자가 포함돼 있으며, 이 일련의 연구는 향후 개인 임야 소유자들이 산림 유역에서 제공하는 생태계 서비스에 대해 보상 프로그램 정보를 제공할 수 있을 것이다"라고 말했다.

캐서린 마틴(Katherine Martin) 노스 캐롤라이나 주립대학교의 연구원이자 본 연구의 공동 저자는 “우리는 이 연구에서 넓은 지역에 걸쳐 작은 유역을 조사했다"라며, "버지니아에서 텍사스에 이르기까지 다양한 산림 유형, 토양, 지형 및 수문 기후에 걸쳐 우리의 결과는 산림이 수질에 중요한 영향을 미친다는 것을 확인시켜준다"라고 말했다.

숲이 우거진 땅에서 흐르는 물은 일반적으로 다른 유형의 땅에 흐르는 물보다 질소(N), 인(P) 및 부유 퇴적물(suspended sediment)의 농도가 낮다.

그러나 깨끗한 물과 산림 사이의 연관성에는 미묘한 차이(nuance)가 있다. 일부 산림 유역은 유역의 토양 및 암석 유형 또는 하천 수로의 퇴적물 침식으로 인해 수질이 더 낮을 수 있다. 콜드웰 연구원은 "이러한 요인들과 기타 요인으로 인해 산림 혜택(forest benefits)을 정량화하는 것을 어렵게 만들 수 있다"라고 말했다.

그럼에도 불구하고 이 연구는 다른 토지 이용으로 산림을 잃으면 수질을 낮추는 결과를 초래할 가능성이 높다고 제안한다. 예를 들어, 취수구 상류의 산림의 1%만 개발하면 평균적으로 물 속 부유 퇴적물 농도가 0.4% 증가할 수 있다.

강에서 직접 물을 끌어오는 지자체는 현재와 미래에 수질이 더 낮아질 위험이 높아졌다. 저수지 대신 강에서 끌어온 물은 이미 물을 마실 수 있기 전에 더 많은 처리가 필요한 경향이 있다. 작은 유역에서 손실된 산림은 면적의 더 큰 비율을 나타낼 수 있기 때문에 더 작은 유역에서 물을 끌어오는 지자체도 더 높은 위험에 직면해 있다.

산림유역을 보호하면 미래의 식수 공급을 보호하는 데 도움이 될 수 있다. 일반적으로 취수시설 상류의 산림지가 많을수록 수질이 양호하다.

이 연구는 사람들이 식수를 위해 산림 유역에 어떻게 의존하는지에 대한 대규모 연구와 관련이 있다.

연구팀은 숲 지키기(Keep Forests)와 같은 연합 단체와도 협력한다. '숲 지키기'의 전무이사인 로라 칼랜들라(Laura Calandrella)는 “우리는 과학자, 비즈니스 리더 및 보존 전문가를 모아 개인 임야 소유자를 지원하기 위한 시장 기반 접근 방식을 개발한다"라며, "남부 산림의 경제적, 환경적 이점을 조명함으로써 우리는 사람들이 숲을 숲으로 유지할 수 있도록 힘을 실어주고 있다"라고 말했다.

[원문보기]

Nuances of the forest-water connection: The future of forested lands and drinking water supplies

 

The infrastructure that brings drinking water to homes is an investment. For millions of people, forests are part of the system behind their faucets. Over the coming decades, many forested watersheds could be lost to development, lowering water quality and raising water treatment costs, according to a new study published in the journal Science of the Total Environment.

The research team focused on the forest-water connection in the southern U.S., a complex, heterogeneous region and, unfortunately, an ideal place for studying forest loss and worsening water quality. More than 80% of southern forests are privately owned, and the human population is growing. More southern forests have been lost to development than anywhere else in the U.S. When forests are replaced by parking lots, neighborhoods, and other development, the loss is essentially irreversible.

“To our knowledge, this is the first study to combine water quality data, land cover projections, and information about public water systems at a large scale,” says Peter Caldwell, a Forest Service researcher and lead author of the new study.

"Our research team includes economists who will link water quality and water treatment costs," says Caldwell. "This line of research could one day inform programs that compensate private forest landowners for the ecosystem services their forested watersheds provide."

“We examined small watersheds across a broad region,” says Katherine Martin, a researcher at North Carolina State University and a coauthor of the study. “From Virginia to Texas, and across different forest types, soils, topography, and hydroclimates, our results confirm that forests are important for water quality.”

Water running off forested lands generally has lower concentrations of nitrogen, phosphorous, and suspended sediment than water leaving any other type of land, as the study shows.

But there are nuances to the connection between clean water and forests. Some individual forested watersheds can have lower water quality, perhaps because of the type of soil and rock in the watershed, or sediment erosion in the stream channel. “These factors and others can make quantifying forest benefits challenging,” says Caldwell.

Nevertheless, losing forests to any other land use would likely result in lower water quality, the study suggests. For example, developing just 1% of forests upstream of an intake could result in an 0.4% increase in the concentration of suspended sediment in the water, on average.

Municipalities that draw water directly from rivers are at higher risk of lower water quality, now and in the future. Water drawn from a river instead of from a reservoir already tends to need more treatment before the water is drinkable. Municipalities that draw water from smaller watersheds also face higher risks, since any forest lost in a small watershed can represent a larger proportion of its area.

Protecting forested watersheds can help safeguard future drinking water supplies. In general, the more forested land upstream of the intake facility, the better the water quality.

The new study is related to a large body of research on how people depend on forested watersheds for their drinking water.

The research team also works with coalitions such as Keeping Forests. “We bring scientists, business leaders, and conservation experts together to develop market-based approaches to support private landowners,” says Laura Calandrella, executive director of Keeping Forests. “By illuminating the economic and environmental benefits of southern forests, we are empowering people to keep forests as forests.”

Read more in the Science of the Total Environment article. 

[출처 = USDA(http://https://www.fs.usda.gov/research/srs/news/releases/nuances-forest-water-connection-future-forested-lands-and-drinking-water-supplies) / 2023년 5월 1일]