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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 연안 환경 및 어장 관리 측면에서 관심을 끌고 있는 진해만의 입구인 가덕수도 주변 해역의 표층수와 표층 퇴적물 내 중금속의 공간 분포와 오염현홤에 대하여 살펴보았다.
- 본 연구 해역 퇴적물 내 중금속의 인위적인 영향을 알아보기 위하여 농축계수(Enrichment factor)를 구하였다. A1 을 기준 원소로 하는 농축계수 계산 (1)식은 아래와 같이 표현되며,
- 진해만 입구인 가덕수도에서 2000-2001년에 표층수와 표층 퇴적물의 중금속 분포에 대한 연구를 하였다.
제안 방법
- 용존성 중금속(Cd, Co, Cu, Ni, Pb, Zn) 은 시료를 Clean bench(class 100) 내에서 Danielsson et al.(1978)의 APDC-DDDC-Freon(CFC 113) 용매추출법에서 용매를 HCFC 141b로 대체하여 추출한 후, ICP/MS(Thermo Elemental X-7)로 측정하였다.
- 그리고 동결건조 후 200mesh 체를 Agate mort로 분쇄하였다. 금속 분석은 시료 약 0.05g 올 60mL Teflon bomb(Savillex #561B) 에 넣고 Teflon distilled HF, Teflon distilled HNOs, suprapur(Merck) HCIO4 로 분해 후 증발건고하여 1% HNOs을 가한 다음 ICP-MS로 측정하였다(Mdom et al., 1989). 퇴적물의 수은은 시료 약 0.
- 중금속 분석법 검정을 위하여 캐나다 NRC(National Research Countil Canada) 해수용 CASS-3, 퇴적물용 MESS-2 중금속 표준물질을 함께 분석하였다.
- 진해만 입구의 표충수 및 표충 퇴적물의 조사 정점은 Fig. 1 과 같으며, 표충수는 2000년 10월과 2001년 5월에 각각 1회씩, 표충 퇴적물은 2000년 10월에 1회 채취하였다.
- 충 유기 탄소(TOC)는 분쇄 퇴적물을 HC1 로 처리한 후 C/S 분석기 (LECO SC-444)로 측정하였다.
- , 1989). 퇴적물의 수은은 시료 약 0.2g을 60mL Teflon bomb에 넣고 고순도의 HNQ과 HQ을각각 2.5mL씩 넣고 170〜 1*0 80 에서 2시간 가열하여(Smith, 1993), 냉각 후 CVAFTekran 2500)으로 측정하였다.
대상 데이터
- 본 연구 자료를 미국 NOAA의 퇴적물 기준과 비교하면 모든 정점의 Ni과 As는 각각의 ERL(Effect Range Low)인 21 /g, 8.2을 초과하였으며, Cu(ERL 34, tzg/g)는 St. A, Zn(ERL 150/g) 은 St. 9와 A, Cd(ERL 1.2/zg/g)은 St. A, B, D에서 ERL을 초과하였다. 그러나 조사된 다른 중금속들은 ERM(Effect Range Median)을 초과하지는 않았다.
- 진해만의 가덕수도 주변해역에서 2000년 10월과 2001년 5 월에 각각 1회씩 실시한 표층 해수 중 용존성 중금속의 일부 원소 분포는 Fig. 2에 나타내었으며, 각 원소별 분포를 살펴보면 다음과 같다.
- , 1981). 채취된 시료는 Clean-bench내에서 산 세척한 PC막여과지 (pore size 0.4 직경 47mm)5. 여과한 후 고순도 HC1 를 사용하여 pH 2이하로 보존하였다.
이론/모형
- 4Zc와 Me는 그 지역에서 역사적 또는 지역적으로 오염되지 않은 자연적인 농도 적용하여야 지역 자체의 특성을 반영할 수 있지만 본 연구에서는 이에 적합한 종합적인 자료를 확보하지 못하였다. 따라서 여기에서는 Taylor and McLennan(1995)에 의하여 제시되어 활용되는 평균지각 중의 원소 함량을 이용하였으며, 원소별 변동 범위와 평균은 Fig. 5에 나타내었다.
- 퇴적물의 강열감량(IL)은 회화 전과 후의 무게 차이로 측정하였으며, COD 분석은 와 (1981)에 따랐다. 충 유기 탄소(TOC)는 분쇄 퇴적물을 HC1 로 처리한 후 C/S 분석기 (LECO SC-444)로 측정하였다.
성능/효과
- 있다. Pb과 Hg을 제외한 각 중금속은 분해 및 난분해성 유기물을 나타내는 IL 및 분해성 유기물을 지시하는 COD에 대하여 0.512〜0.831 의 양호한 상관계수를 나타내고 있어 중금속 함량은 퇴적물내의 유기물에 의한 영향이 많이 작용하고 있는 것으로 보이며(Fig. 4), 이들 중금속은 상호간에 양호한 정의 상관성을 보였다. 그러나 Pb과 Hg 및 A1 은 다른 중금속 및 유기물 지표와 상관성은 매우 낮은 상관성을 보였다.
- 018)였다. St. 1〜16의 해역에 비해 개조개 서식해역에서 다소 높은 농도를 보였는데, 특히 칠천도 부근의 St. A, 잠도 부근의 St. B, 광지말 부근의 St. E 둥에서 0.( 이상의 높았다. 이러한 분포는 이들 정점이 육상과 비교적 가까운 곳에 위치하기 때문이라 판단된다.
- l)의 순이었으며, 각 금속별로 농축 정도에 큰차이가 있었는데 As와 Cd은 다른 중금속에 농축계수 2 이하보다 상당히 높았다. Zn과 Pb은 비교적 변화폭이 좁았으나 Cd과 As는 St. A와 D의 높은 값에 의한 영향으로 큰 변화폭을 보였다. Ni, Zn, As, Cd과 Pb의 농축계수는 모든 정점에서 1이상의 값을 나타내어 인위적인 영향이 다소 받고 있는 것으로 판단된다.
- 중금속함량은 다른 지역보다 개조개 서식지에서 비교적 높았으며, 특히 Cd의 경우 가덕수도에 비해 최소 5배 이상의 높은 함량을 나타내었다. 가덕수도에서 표층 퇴적물의 중금속 분포는 거제도 혹은 가덕도 주변에서 높게 나타났으며, 이들 해역의 Zn, Cu와 Pb 함량은 과거에 비해 약간 상승하여 인위적인 영향이 있는 것으로 판단된다.과 Pb를 제외한 중금속은 상호 간에 양호한 상관성을 보였으며, IL 및 COD와도 좋은 상관성을 보였으나 TOC와는 낮은 상관관계를 보였다.
- 탈착이나 희석 작용이 미미하기 때문이라 생각된다. 각 원소들 사이의 상관성을 보면 전반적으로 2()00년 10월보다는 2001년 5월에 높은 상관성을 나타내었다. 대표적으로 2001년 5월에 높은 상관계수를 보인 Cd을 보면 Co, Ni, Zn, Cu에 대하여 양호한 정(+)의 상관성을 나타내었지만 Hg과 Pb에 대하여는 부(-)의 상관관계를 보였다.
- A에서 가장 높은 농축계수를 나타내었다. 각 중금속의 평균 농축계수는 As(9.3)>Cd(7.9)>Zn(1.8)>Pb(1.6)>Ni(1.5) >Co(L2)>Cu(l.l)의 순이었으며, 각 금속별로 농축 정도에 큰차이가 있었는데 As와 Cd은 다른 중금속에 농축계수 2 이하보다 상당히 높았다. Zn과 Pb은 비교적 변화폭이 좁았으나 Cd과 As는 St.
- 가덕수도에서 표층 퇴적물의 중금속 분포는 거제도 혹은 가덕도 주변에서 높게 나타났으며, 이들 해역의 Zn, Cu와 Pb 함량은 과거에 비해 약간 상승하여 인위적인 영향이 있는 것으로 판단된다.과 Pb를 제외한 중금속은 상호 간에 양호한 상관성을 보였으며, IL 및 COD와도 좋은 상관성을 보였으나 TOC와는 낮은 상관관계를 보였다. 평균지각을 기준으로 한 농축계수는 As(9.
- Table 3에 나타내었다. 본 연구의 Co, Ni, Cu, Cd 농도는 과거와 비슷한 수준으로 나타났으며, Zn은 과거에 비해 낮았지만 Pb의 경우 2000년의 자료는 낮지만 2001년에는 과거보다 높았다. 그러나 해수중의 농도는 동일 정점에서도 시간 및 공간적으로 변화가 크게 나타날 수 있기 때문에 장기적으로 높은 빈도의 조사 결과가 획득되어야 해역환경 변화를 더욱 자세하게 파악할 수 있을 것이다.
- 2에서 가장 낮았으며, 이것을 제외하면 농도 차이는 크지 않았다. 수평 분포는 가덕수도의 중간의 축 방향에서 낮고 거제도와 가덕도의 주변에서 다소 높았다. 은 2000년 10월에는 6.
- 용존성 중금속 분석법 점검을 위한 NRC(National Research Coundl Canada)의 CASS-3 분석결과, 회수율은 Pb의 83%에서 Zn의 106%로 모두 보증값의 범위내에 들었으며, 퇴적물에 분석법에 대한 MESS-2의 분석결과, 각 금속의 회수율은 Ni의 91%에서 As의 112%의 범위로 보증 범위를 벗어나는 경우도 있으나 전반적으로 만족스런 결과였으며, 이상의 두 결과로 보면 본 연구의 금속 분석 방법 및 시료의 분석 결과는 신뢰할 수 있는 것으로 판단된다.
- 중금속함량은 다른 지역보다 개조개 서식지에서 비교적 높았으며, 특히 Cd의 경우 가덕수도에 비해 최소 5배 이상의 높은 함량을 나타내었다. 가덕수도에서 표층 퇴적물의 중금속 분포는 거제도 혹은 가덕도 주변에서 높게 나타났으며, 이들 해역의 Zn, Cu와 Pb 함량은 과거에 비해 약간 상승하여 인위적인 영향이 있는 것으로 판단된다.
- 총 21 개 정점에 대한 중금속의 농축계수는 Pb을 제외하면 모두 St. A에서 가장 높은 농축계수를 나타내었다. 각 중금속의 평균 농축계수는 As(9.
- 한편 강열감량은 난분해성 유기물의 함량이 높은 경우에 높게 나타나는데 분해성 유기물인 COD에 대하여 양호한 상관관계를 나타내어 본 연구해역 퇴적물의 유기물은 분해성 유기물에 많은 영향을 받고 있는 것으로 보인다. 총 유기 탄소(T0C)는 1.09〜3.77%(평균 1.69%)로 St 1에서 가장 높고, 가덕수도 중심축의 서쪽에서 높았으며, 가덕도 주변의 정점과 거제도 인접한 남쪽 정점에서 낮은 분포였다. 개조개 서식지인 St.
- 표에서 제시된 자료에 근거하여 본 연구 해역 퇴적물의 Ni, Cu, Zn에 대한 농축계수를 다시 계산하면 Ni 0.67〜 1.42(평균 0.94), Cu 0.92〜2.04(평균 1.25), Zn 1.13〜1.75(평균 1.42)의 범위였으며, 이는 앞서 언급된 평균지각(Taylor and McLennan, 1995)을 기준으로 한 농축계수인 Ni 1.08〜 12.14(평균 1.47), Cu 0.78〜 1.56(평균 1.01), Zn 1.52〜2.16(평균 1.83)과 비교할 때 Ni과 Zn은 낮아지고 Cu는 다소 높았다. 특히 Ni은 큰 폭의 감소를 보여서 우리나라 연안 퇴적물이 근본적으로 상당히 높은 농도를 지니고 있다는 것을 시사한다.
- 표층 퇴적물에서 Q0D는 저서생물에 영향 한계 농도인 30mg/g보다 낮았으며, 강열감량과 높은 상관성을 보여 분해성 유기물에 많은 영향을 받고 있는 것으로 보인다. 중금속함량은 다른 지역보다 개조개 서식지에서 비교적 높았으며, 특히 Cd의 경우 가덕수도에 비해 최소 5배 이상의 높은 함량을 나타내었다.
- 표층 해수중의 중금속의 수평분포는 대부분의 경우 육지에 가까운 곳에서 높은 분포를 나타내었으며, 이들의 분포에는 조사 해역의 물리적인 희석에 의한 영향은 미약한 것으로 나타났다. 각 중금속간의 상관성은 2001년 5월에 비교적 높게 나타났다.
- A〜E)에서 다른 정점보다 높은 농축계수를 나타내었다. 한반도 주변 연안 퇴적물의 배경농도를 기준으로 한 농축계수는 Ni과 Zn의 경우 평균지각에 의한 것보다 감소하였으나 Cu는 증가하였으며, Cu와 Zn은 인위적인 영향에 의한 오염이 반영되어 있었다. 연안 환경과 어장 관리 및 개발을 위하여 고농도의 중금속 축적 과정과 생물학적인 축적 등에 관한 더욱 자세한 연구가 필요하다.
후속연구
- 함량, A/c는 지각중의 A1 함량이다. 4Zc와 Me는 그 지역에서 역사적 또는 지역적으로 오염되지 않은 자연적인 농도 적용하여야 지역 자체의 특성을 반영할 수 있지만 본 연구에서는 이에 적합한 종합적인 자료를 확보하지 못하였다. 따라서 여기에서는 Taylor and McLennan(1995)에 의하여 제시되어 활용되는 평균지각 중의 원소 함량을 이용하였으며, 원소별 변동 범위와 평균은 Fig.
- 7를 비롯하여 거제도 주변에서 높고, 가덕도 주변에서 낮은 함량이었다. Cd의 범위는 0.22~3.65pg/g(평균 0.82g/g)였는데, 개조개 서식지인 St A와 D에서 3.5/zg/g 이상이었으며, 그 외의 개조개 서식지에서도 이상으로 가턱수도에 비해 매우 높은 함량을 나타내었는데 이에 대한 명확한 이유는 알 수 없지만 어장 환경의 관리를 위해서는 서식 환경과 생물 및 퇴적물 등에 대한 자세한 연구가 있어야 할 것이다. 가덕수도에서는 St.
- 본 연구의 Co, Ni, Cu, Cd 농도는 과거와 비슷한 수준으로 나타났으며, Zn은 과거에 비해 낮았지만 Pb의 경우 2000년의 자료는 낮지만 2001년에는 과거보다 높았다. 그러나 해수중의 농도는 동일 정점에서도 시간 및 공간적으로 변화가 크게 나타날 수 있기 때문에 장기적으로 높은 빈도의 조사 결과가 획득되어야 해역환경 변화를 더욱 자세하게 파악할 수 있을 것이다.
- 한반도 주변 연안 퇴적물의 배경농도를 기준으로 한 농축계수는 Ni과 Zn의 경우 평균지각에 의한 것보다 감소하였으나 Cu는 증가하였으며, Cu와 Zn은 인위적인 영향에 의한 오염이 반영되어 있었다. 연안 환경과 어장 관리 및 개발을 위하여 고농도의 중금속 축적 과정과 생물학적인 축적 등에 관한 더욱 자세한 연구가 필요하다.
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