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문제 정의
- 이 연구의 목적은 표층 퇴적물의 중금속 원소와 저서성 유공충 특성을 이용하여 2002년 마산만의 해저환경을 파악하는 것이다. 이러한 목적을 위하여 표층퇴적물의 중금속 함량과 저서성 유공충 군집을 분석하였으며, 1996년 마산만 중금속 함량과 유공충 특성과의 비교를 통하여 저서환경의 변화를 파악하였다.
가설 설정
- *Eg.: Eggerella advena.
제안 방법
- 4 ø 이상의 세립질 퇴적물은 Sedigraph 5100을 사용하여 분석하였다.
- 동정된 유공충은 같은 종끼리 모은 후 참고문헌과 비교하여 종명을 확인하였다. 각 종별로 분류된 유공충은 각각 상대적인 비율(%)을 구하였다. 각 종의 상대적인 비율은 각 종의 개체수를 전체 개체수로 나누어 100을 곱한 값이다.
- 모래에서 분리된 유공충 시료는 microspliter를 이용하여 300개체 정도의 양으로 나눈 후 입체현미경 하에 세립한 붓을 이용하여 유공충을 동정하였다. 동정된 유공충은 같은 종끼리 모은 후 참고문헌과 비교하여 종명을 확인하였다. 각 종별로 분류된 유공충은 각각 상대적인 비율(%)을 구하였다.
- 퇴적물에 포함되어 있는 유공충에 대해서 soap-floated 방법을 5회 정도 반복하면 모래로부터 95% 이상 추출되는 것으로 알려져 있다(Howe 1941). 모래에서 분리된 유공충 시료는 microspliter를 이용하여 300개체 정도의 양으로 나눈 후 입체현미경 하에 세립한 붓을 이용하여 유공충을 동정하였다. 동정된 유공충은 같은 종끼리 모은 후 참고문헌과 비교하여 종명을 확인하였다.
- 마개를 열고 증발 건조시킨 후 잔사가 남았을 경우 혼합산을 넣어 위 과정을 2-3회 반복하여 완전히 용융시켰다. 시료를 가열 건조시킨 후 소량의 진한 질산을 첨가하여 남아있는 HF를 모두 증발시키는 과정을 거친 후, 남아있는 잔사를 HCl로 녹인 후 ICPAES(KBSI, OPTIMA430DU)로 분석하였다. 분석의 신뢰도를 검증하기 위해 연안퇴적물 표준시료(BCSS-1)를 중복분석 하였으며, 측정값의 정확도는 ±8% 이내로 나타났다.
- 이 중 4 ø 이하의 조립질 퇴적물은 0.5 ø 간격으로 Gradex 2000 자동입도분석기(particle size analyzer)를 이용하여 분석하였다.
- 이 연구의 목적은 표층 퇴적물의 중금속 원소와 저서성 유공충 특성을 이용하여 2002년 마산만의 해저환경을 파악하는 것이다. 이러한 목적을 위하여 표층퇴적물의 중금속 함량과 저서성 유공충 군집을 분석하였으며, 1996년 마산만 중금속 함량과 유공충 특성과의 비교를 통하여 저서환경의 변화를 파악하였다.
- 입도분석을 위하여 염산과 과산화수소를 이용하여 탄산염과 유기물을 제거한 퇴적물은 63 µm(4 ø) 표준체를 이용하여 습식체질(wet seiving)을 통해 4 ø 보다 조립한 사질 시료와 세립한 니질 시료로 분리 하였다.
대상 데이터
- 경상남도 마산시에 위치한 마산만과 가덕수로의 해저 퇴적물특성, 유공충 분포 그리고 지화학 분석을 위해 2002년 8월에 9개의 정점에서 그랩(van Veen Grab sampler)을 사용하여 해저 표층 퇴적물을 채취하였다(Fig. 1). 표층 퇴적물의 정점은 1996년 8월에 채취한 지점과 동일하였다.
데이터처리
- 분석의 신뢰도를 검증하기 위해 연안퇴적물 표준시료(BCSS-1)를 중복분석 하였으며, 측정값의 정확도는 ±8% 이내로 나타났다.
이론/모형
- 각 종의 상대적인 비율은 각 종의 개체수를 전체 개체수로 나누어 100을 곱한 값이다. 저서성 유공충 군집 특성 파악을 위하여 종 다양도(MacArther and MacArther 1961)와 균등도(Buzas and Gibson 1969)를 구하였다.
- 1 g의 로즈벵갈(rose Bengal)을 넣어 6시간 동안 착색(stain)시켰다(Walton 1952). 착색시킨 유공충 시료는 흐르는 물에 깨끗하게 씻은 후 증발접시에 모으고 비누거품을 넣어 soap-floated 방법에 의하여 유공충과 모래를 분리시켜 유공충을 추출하였다. 퇴적물에 포함되어 있는 유공충에 대해서 soap-floated 방법을 5회 정도 반복하면 모래로부터 95% 이상 추출되는 것으로 알려져 있다(Howe 1941).
성능/효과
- 마산만은 종수, 종다양도, 사질 유공충 비율이 비교적 자연적인 환경인 함평만(해양수산부 1999), 도암만(해양수산부 2000), 강진만(해양수산부 2002)에서 나타나는 수치와 다르게 나타나며, Eggerella advena와 Trochammina pacifica가 오염된 지역에서 높은 적응력을 가지고 우세하게 나타나는 기회종(opportunistic species)이다. Eggerella advena는 M2 정점에서 Trochammina pacifica는 M4 정점에서 가장 높은 비율로 나타났다. 마산만의 우세종과 오염형 중금속 원소(Pb, Cu, Zn, Cd, Cr, Ni)의 함량에 따른 상관관계 분석에 의하면, Cu, Zn, Cd의 함량이 증가할수록 우세종인 Trochammina pacifica의 상대적 비율(relative abundance)은 증가하고, Pb과 Cr의 함량이 증가할수록 Eggerella advena의 상대적 비율은 감소하는 것으로 나타났다(Table 5).
- 3). Pb, Cu, Zn, Cd은 마산만 내의 정점들에서 가덕수로 정점들 보다 상대적으로 높은 함량을 나타내며, 마산만과 가덕수로의 경계인 G0에서부터 가덕수로의 외해 방향으로 갈수록 점차 감소했다(Table 2; Fig. 3). 덕동하수종말처리장 배출구 주변인 M4 정점에서는 Pb, Cu, Zn, Cd 함량이 가장 높게 나타났다.
- 각 정점의 전체군집에서 5% 이상 출현하는 우세종은 마산만 내(M1-M5)에서는 Eggerella advena와 Trochammina pacifica이며 가덕수로(G1, G2, G3)에서는 Epistominella nipponica와 Nonionella stella이다(Table 4). 마산만과 가덕수로의 경계해역인 G0에서는 4종이 5% 이상 출현하며 마산만과 가덕수로에서 우세하게 출현하는 종들이 혼합되어 나타나는 양상을 보였다.
- 1999). 따라서 Pb, Cu, Zn, Cd, Cr, Ni, V의 평균함량은 마산만이 가덕수로 보다 높게 나타났으며, 덕동 하수종말 처리장 배출구 부근 정점인 M4에서 가장 높은 농도를 나타내고 있다.
- 마산만내 중금속 원소의 함량변화에 영향을 줄 수 있는 항목(퇴적물 성분, 입도 등)과 중금속원소의 상관관계를 보면, 오염형 원소(Pb, Cu, Zn) 및 Cd, Cr, Ni 등의 상관계수가 0.76-0.97, 0.81-0.90으로 높게 나타났다(Table 5). 특히, Cu, Zn, Cd 함량은 평균입도, clay 함량과는 양(+), silt 함량과는 음(−)의 상관관계를 가진다.
- 마산만은 가덕수로에 비하여 저서성 유공충 전체 군집의 개체수, 종수 그리고 종다양도가 상대적으로 작은 수치이나, 사질 유공충 비율은 높은 수치로 나타나 마산만이 가덕수로에 비하여 상대적으로 저서환경이 좋지 않음을 나타냈다. 저서성 유공충 특성에 의하면 덕동하수종말처리장 배출구 주변은 마산만 내에서도 가장 좋지 않은 환경으로 나타났다.
- Eggerella advena는 M2 정점에서 Trochammina pacifica는 M4 정점에서 가장 높은 비율로 나타났다. 마산만의 우세종과 오염형 중금속 원소(Pb, Cu, Zn, Cd, Cr, Ni)의 함량에 따른 상관관계 분석에 의하면, Cu, Zn, Cd의 함량이 증가할수록 우세종인 Trochammina pacifica의 상대적 비율(relative abundance)은 증가하고, Pb과 Cr의 함량이 증가할수록 Eggerella advena의 상대적 비율은 감소하는 것으로 나타났다(Table 5).
- 마산만에서는 사질 유공충이 상대적으로 많이 나타나나, 가덕수로에서는 석회질 유공충이 상대적으로 많이 나타난다. 살아있는 유공충의 종수는 1종(M3, G1)에서 10종(M5)까지 확인되었으며, 젖은시료 20 ml 당 살아있는 개체수는 16개체(M4, G1)에서 368개체(G2)로 다양하게 나타났다(Table 3). 일반적으로 살아있는 개체수와 종수는 마산만 입구에서 가덕수로 외해(M5-G3) 정점들에서 상대적으로 많이 나타나며, Trochammina pacifica는 마산만 해역에서, Eggerella advena와 Hopkinsinella glabra는 경계해역 및 가덕수로에서 주로 출현하였다(Appendix).
- 연구지역에서 살아있는 유공충 21종을 포함하여 총 81종의 저서성 유공충이 확인되었다(Appendix). 마산만에서는 사질 유공충이 상대적으로 많이 나타나나, 가덕수로에서는 석회질 유공충이 상대적으로 많이 나타난다.
- 유공충의 서식지는 환경이 안정될수록 종수, 종다양도 그리고 균등도는 증가하게 되며, 사질 유공충은 연안에서 일반적으로 환경변화가 심하거나 오염지역과 같은 극한환경에서 높은 비율로 나타난다(Boltovskoy and Wright 1976). 오염형 중금속 함량이 가장 높은 덕동하수종말처리장 배출구 부근 M4 정점에서 종수, 종다양도 그리고 개체수가 가장 낮은 값을 보여 마산만 내에서도 가장 환경이 좋지 않은 지역임을 나타낸다.
- 마산만은 부산만 보다 Cu와 Cd을 제외한 중금속 평균함량이 높게 나타났으며(박 등 2002), 행암만과는 대체적으로 비슷한 함량을 보였다(우 등 2002). 오염형 중금속인 Cu, Zn, Pb의 평균함량중 Cu와 Zn은 마산만이 행암만 보다 높은 함량을 보이며, Pb은 행암만이 마산만 보다 높은 함량을 나타냈다.
- 마산만은 가덕수로에 비하여 저서성 유공충 전체 군집의 개체수, 종수 그리고 종다양도가 상대적으로 작은 수치이나, 사질 유공충 비율은 높은 수치로 나타나 마산만이 가덕수로에 비하여 상대적으로 저서환경이 좋지 않음을 나타냈다. 저서성 유공충 특성에 의하면 덕동하수종말처리장 배출구 주변은 마산만 내에서도 가장 좋지 않은 환경으로 나타났다. 마산만의 우세종인 Eggerella advena는 Pb과 Cr 함량의 영향을 받고, Trochammina pacifica는 Cu, Zn, Cd 함량의 영향을 받는다.
- 61의 수치를 보였다. 전체 군집에서 사질 유공충의 비율(%)은 마산만에서 72.60%에서 95.62%의 범위를 보이며, 가덕수로에서는 11.42%에서 22.53%의 범위를 나타내어 마산만이 가덕수로보다 높은 사질 유공충의 비율을 나타낸다.
- 전체군집(살아있는 유공충+죽은 유공충)의 종수는 7종(M4)에서 44종(G2)까지 확인되었으며, 개체수는 젖은 시료 20 ml당 68개체(M4)에서 8,768개체(M3)로 큰 변화를 나타내었다(Table 3). 전체군집에서 종수는 가덕수로가 마산만에 비하여 상대적으로 많이 나타났다.
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