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문제 정의
- 하지만 아직까지 갯벌퇴적물에서 산소미세전극을 이용한 산소소모율 측정은 이루어지고 있지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 강화도 남부 갯벌퇴적물에서 산소미세전극을 이용하여 산소의 미세분포를 파악하고 이것으로부터 산소소모율을 계산하여 갯벌 퇴적물에서 호기성 유기물분해율을 파악하고자 한다.
제안 방법
- Glud et 次.(2005)이 퇴적물 내 산소의 미세분포는 좁은 면적 내에서도 매우 큰 차이를 보인다고 보고하였기 때문에, 한 정점 내에서 미세분포 변화를 파악하기 위해 서한 정점에서 3번씩 산소농도를 측정하였다(Fig. 2). 퇴적물 내 산소의 미세분포는 주로 산소투과깊이에 의해 결정된다.
- 강화도 남부 갯벌퇴적물에서 4월과 9월에 확산 경계층과 퇴적물 내에서 산소미세전극을 이용하여 산소의 미세분포를 파악하였다. 4월에 측정한 산소투과 깊이는 0.
- 4월과 9월에 각 정점에서 3번씩 측정한 산소의 미세분포로부터 위의 식을 이용하여 구한 산소소모율을 Table 2에 표시하였다. 두 번째 방법은 확산경계층 (diffusive boundary layer, DBL)에서 Fick의 첫 번째 확 산식(first law of diSUsion)을 이용하여 구하는 것이다. (Elberling and Damgaard 2001; Glud et al.
- 산소는 표층 퇴적물 1 cm 이내에서 급격한 농도변화를 보이기 때문에 산소의 미세분포를 파악하기 위해 산소 미세전극을 이용하여 50 皿 간격으로 산소농도를 측정하였다. Glud et 次.
- 185 cm)보다 얕게 관측되었다. 산소의 미세분포로부터 세 가지 방법을 이용하여 산소소모율을 계산하였다 ; 산소투과깊이로부터 구하는 방법, 확산경계층에서 산소농도 기울기로부터 구하는 방법, PROFILE 소프트웨어를 이용하여 구하는 방법. 이들 세 가지 방법 중에서 PROFILE 소프트웨어를 이용하여 계산한 것이 가장 신뢰성이 높은 것으로 생각된다.
- 산소는 유기물이 호기성 호흡에 의해 분해 될 때 전자수용체로써 사용되고, NH4+, Fea', Mn2+, HS「와 같은 환원 형태의 화학종을 산화하는데 사용되기도 하고 저서생물들의 호흡에도 사용된다(Bemer 1980; Cai and Sayles 1996; Epping and Helder 1997). 퇴적물내 산소의 미세분포로부터 산소소모율을 세 가지 방법으로 구하였다. 첫 번째 방법은 Cai and Sayles(1996)가 제시한 방법으로 다음과 같은 식을 이용하여 구하였다;
- 1997). 표층퇴적물의 총탄소 (total carbon) 함량은 Carlo-Erba 사의 CNS 원소분석기를 이용하여 분석하였고 무기탄소(inoiganic carbon) 함량은 U1C 사의 Coulometric 탄소분석기를 이용하여 분석하였다. 유기탄소 함량은 총탄소 함량에서 무기탄소 함량을 빼서 계산하였다.
대상 데이터
- 시료채집은 2005년 4월과 9월 두 차례 실시하였으며, 내경 5cm, 길이 10cm의 아크릴 코어를 이용하여 퇴적물을 채집한 후 강화도에 위치한 실험실로 운반하였다. 퇴적물내 산소는 Unisense 회사의 산소 미세전극(0X50) 을 이용하여 측정하였다.
- 연구지역은 강화도 동남단 동검리에 위치하고 있는 갯벌이며 Fig. 1에서 보는 바와 같이 강화도와 동검도를 잇는 방조제를 경계로 동쪽은 정점 이이고 서쪽은 정점 D2 로 정하였다. 정점 이은 한강의 지류에 인접하고 있어 염하수로를 통해 유입되는 담수의 영향을 많이 받는 반면, 정점 D2는 방조제로 막혀 있어 담수의 영향을 상대적으로 적게 받는 지역이다.
- 운반하였다. 퇴적물내 산소는 Unisense 회사의 산소 미세전극(0X50) 을 이용하여 측정하였다. 산소 미세전극(0X50)은 Clark type의 전극으로 전극크기는 50/m 가량이고 stirring sensitivity는 1% 이하이고 반응속도는 1초 이하이며, current drift는 1 %/hr 이하이다(www.
데이터처리
- 세 번째 방법은 Beig et 泌(1998)이 개발한 “PROFILE, 句란 소프트웨어(software)를 이용하여 산소소모율을 구하는 것이다. 이 소프트웨어는 통계 처리 (F- testing)를 하여 관측한 산소농도의 수직분포를 “least square fit"를 통해 이론적 산소분포를 구현하고 이것으로부터 산소소모율을 계산한다. Fig.
이론/모형
- (2004)이 산소의 미세분포로부터 앞에서 언급한 세 가지 방법으로 구한 산소소모율 중에서 어떤 것이 참값에 가까운 것인지를 알아보기 위해서 실험실에서 benthic chamber#- 이용하여 구한 산소소모율과 비교해 보았는데, PROFILE 소프트웨어를 이용하여 구한 산소소모율이 benthic chamber를 이용하여 구한 산소소모율과 가장 잘 일치하였다. 따라서 본 연구에서는 PROFILE 소프트웨어를 이용하여 구한 산소소모율만을 채택하였다.
- 그리고 현장조사와 시료 분석에 많은 도움을 주신 한양tfl학교 현정호 교수님과 연구팀에게 심심한 감사를 드립니다. 이 연구는 한국해양연구원의 기본사업인 “갯벌 경계면에서의 물질 플럭스 및 갯벌의 생태적 기능 평가(PE971903)”의 일환으로 수행되었다.
- 퇴적물내 산소의 미세분포로부터 산소소모율을 세 가지 방법으로 구하였다. 첫 번째 방법은 Cai and Sayles(1996)가 제시한 방법으로 다음과 같은 식을 이용하여 구하였다;
성능/효과
- PROFILE 소프트웨어를 이용하여 산소소모율을 계산하면 깊이에 따른 산소소모율을 얻을 수 있는데, Fig. 3에서 보는 바와 같이 퇴적물 내에서 산소소모율은 깊이에 따라 다르게 나타났다. 정점 이에서 4월에 관측한 산소소모율은 해수퇴적물 경 계면에서 산소투과깊이까지 전반적으로 고른 분포를 나타내는 반면, 9월에 측정한 것은 첫 번째 측정한 것을 제외하고는 산소투과깊이 부근에서만 높은 값들을 나타내고 해수-퇴적물 경계면 부근에서는 산소소모율이 측정되지 않았다.
- 6 mmol 11「2(尸의 범위를 나타냈고 해상 어류가두리양식장 주변 퇴적물에서 측정된 산소소모율은 19~53 mmol nfedT의범위를 나타냈다. 본 연구에서 강화도 갯벌퇴적물에서 측정한 산소소모율은 5.39-10.9 mmol 云2(尸의 범위를 나타내어, 우리나라 연안해역과 해상 어류가두리양식장 주변 퇴적물에서 측정된 것에 비해서는 상당히 낮았다. 하지만 독일 웨덴 해 (Wadden Sea)의 조간대 퇴적물에서 산소 미세전극을 이용하여 측정한 산소소모율은 7.
- 본 연구에서 산소소모율로부터 구한 호기성 유기물분해율은 4.14-8.07 mmol C med-4의 범위를 나타냈다. 비록 측정 지역도 약간 떨어져 있고 측정 시기도 달라 직접 비교하는 것이 어렵긴 하지만, 강화도 동검리 갯벌 퇴적물에서 측정된 호기성 유기물분해율은 혐기성 유기물분해율의 4.
- 39 mmol 01-2(尸이었다. 산소소모율은 정점에 따라서는 큰 차이를 보이지 않았지만 계절적으로는 차이를 보여, 9월에 측정한 것보다 4월에 측정한 것이 2배 가량 높았다. 이렇게 9월보다 4월에 높은 산소소모율은 보이는 것은 4월에 해수의 산소농도가 높고 표층퇴적물의 유기탄소 함량도 높아 유기물분해에 보다 많은 산소가 소모되었기 때문이다.
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