갯벌과 주변 연안역 사이의 물질순환, 특히 영양염 순환에 있어서의 갯벌의 역할을 이해하기 위해 서해 남부 해역의 대표적 갯벌인 함평만 입구에서 4차례(2008년 8월 5일과 18일, 2008년 10월 28일, 2009년 2월 9일)에 걸쳐 조위변화에 따른 영양염 변동을 조사하였다. 연구 결과에 의하면 수온은 조위변화에 따라 여름철 간조시 높고 만조시 낮은 반면, 가을과 겨울철은 간조시 낮고 만조시 높아 여름과 대조적인 경향을 보인다. 염분은 조위가 상승함에 따라 외해수가 유입되어 여름/겨울철에 만조시 높고, 간조시 낮은 일반적인 경향을 보이는 반면, 가을철에는 만조시 낮고 간조시 높은 반대의 경향을 보인다. 모든 계절에서 만조와 간조시 염분의 차는 0.3 psu미만이였다. 한편 함평만에서 관측된 모든 영양염은 조위변화에 따라 여름철 만조시 낮고 간조시 높은 반면, 겨울철은 만조시 높고 간조시 낮아 여름철과 반대의 패턴을 보인다. 특징적으로 가을철은 조위변화에 따른 뚜렷한 농도변동을 보이지 않았다. 이러한 결과는 함평만 갯벌이 여름철에는 영양염의 공급원으로 겨울철에는 영양염의 제거원으로 작용하고 있음을 보여준다. 이와 같은 영양염 계절별 조위변동은 외해수와 갯벌에서의 영양염 농도 차이를 반영하는 것으로 갯벌과 외해수 사이의 상호 복합적인 요인에 의해 나타나는 것으로 사료된다.
갯벌과 주변 연안역 사이의 물질순환, 특히 영양염 순환에 있어서의 갯벌의 역할을 이해하기 위해 서해 남부 해역의 대표적 갯벌인 함평만 입구에서 4차례(2008년 8월 5일과 18일, 2008년 10월 28일, 2009년 2월 9일)에 걸쳐 조위변화에 따른 영양염 변동을 조사하였다. 연구 결과에 의하면 수온은 조위변화에 따라 여름철 간조시 높고 만조시 낮은 반면, 가을과 겨울철은 간조시 낮고 만조시 높아 여름과 대조적인 경향을 보인다. 염분은 조위가 상승함에 따라 외해수가 유입되어 여름/겨울철에 만조시 높고, 간조시 낮은 일반적인 경향을 보이는 반면, 가을철에는 만조시 낮고 간조시 높은 반대의 경향을 보인다. 모든 계절에서 만조와 간조시 염분의 차는 0.3 psu미만이였다. 한편 함평만에서 관측된 모든 영양염은 조위변화에 따라 여름철 만조시 낮고 간조시 높은 반면, 겨울철은 만조시 높고 간조시 낮아 여름철과 반대의 패턴을 보인다. 특징적으로 가을철은 조위변화에 따른 뚜렷한 농도변동을 보이지 않았다. 이러한 결과는 함평만 갯벌이 여름철에는 영양염의 공급원으로 겨울철에는 영양염의 제거원으로 작용하고 있음을 보여준다. 이와 같은 영양염 계절별 조위변동은 외해수와 갯벌에서의 영양염 농도 차이를 반영하는 것으로 갯벌과 외해수 사이의 상호 복합적인 요인에 의해 나타나는 것으로 사료된다.
In order to understand the circulation of nutrient between muddy tidal flat and the surrounding coastal area, tidal time-scale variations in nutrient concentrations were seasonally investigated at the entrance of Hampyeong Bay. The results show that the temperature was higher in ebb tide and lower i...
In order to understand the circulation of nutrient between muddy tidal flat and the surrounding coastal area, tidal time-scale variations in nutrient concentrations were seasonally investigated at the entrance of Hampyeong Bay. The results show that the temperature was higher in ebb tide and lower in flood tide during the summer, but it was lower in ebb tide and higher in flood tide during the autumn/winter. The salinity was higher in flood tide and lower in ebb tide during the summer/winter because of the inflow of external sea water resulting from the increase in the tide level. By contrast, the salinity was lower in flood tide and higher in ebb tide during the autumn. Salinity difference was lower than 0.3 psu between flood tide and ebb tide during survey period. Meanwhile, all nutrient concentrations observed in Hampyeong Bay was lower in flood tide and higher in ebb tide during the summer, and by contrast, it was higher in flood tide and lower in ebb tide during the winter. Characteristically, no clear variation of concentrations was found depending on the tide level during the autumn. This tidal variations imply that the muddy tidal flat of Hampyeong Bay supplies nutrients to the seawater in summer and removes nutrient from the seawater in winter. During tidal cycle, seasonal variation of nutrient concentration in seawater is considered as the result of complex interactions between the mud flat and external sea water.
In order to understand the circulation of nutrient between muddy tidal flat and the surrounding coastal area, tidal time-scale variations in nutrient concentrations were seasonally investigated at the entrance of Hampyeong Bay. The results show that the temperature was higher in ebb tide and lower in flood tide during the summer, but it was lower in ebb tide and higher in flood tide during the autumn/winter. The salinity was higher in flood tide and lower in ebb tide during the summer/winter because of the inflow of external sea water resulting from the increase in the tide level. By contrast, the salinity was lower in flood tide and higher in ebb tide during the autumn. Salinity difference was lower than 0.3 psu between flood tide and ebb tide during survey period. Meanwhile, all nutrient concentrations observed in Hampyeong Bay was lower in flood tide and higher in ebb tide during the summer, and by contrast, it was higher in flood tide and lower in ebb tide during the winter. Characteristically, no clear variation of concentrations was found depending on the tide level during the autumn. This tidal variations imply that the muddy tidal flat of Hampyeong Bay supplies nutrients to the seawater in summer and removes nutrient from the seawater in winter. During tidal cycle, seasonal variation of nutrient concentration in seawater is considered as the result of complex interactions between the mud flat and external sea water.
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문제 정의
유량이 큰 한강과 금강이 영향을 미치는 다른 서해 중부 해역과는 다르게 서해 남부 해역은 상대적으로 유량이 작은 영산강 이외의 다른 강이나 하천이 없어 생태계의 영양염 순환에 있어서 주변 연안에 광활하게 발달하고 있는 갯벌의 역할이 매우 크게 작용할 것으로 추정된다. 따라서 본 연구에서는 갯벌이 주변 연안역 사이의 영양염 순환에 미치는 영향을 파악하기 위해 서해 남부 해역의 대표적인 갯벌로써 하천과 같은 다른 영양염 공급원이 없는 함평만에서 조위변화에 따른 영양염 농도 변동특성을 조사하였다.
제안 방법
본 연구를 위해 함평만 입구의 고정 정점에서 대조(spring-tide)에 계절별 조사를 실시하였다. 여름철 관측은 2008년 8월 5일, 8월 18일 2회에 걸쳐 조사하였고 가을철은 2008년 10월 28일, 겨울철은 2009년 2월 9일에 수행하였다.
1). 수온과 염분은 현장에서 다항목자동수질측정기(YSI6600E)를 이용하여 측정하였으며 영양염 분석을 위해 표층과 저층에서 채수된 시료는 GF/C 여과지(Whatman)로 여과되었다. 해수중 규산염은 시료에 몰리브덴산암모늄(ammonium molybdate)을 가한 후 메톨(metol)과 옥살산(oxalic acid)으로 조성된 환원용액을 첨가하여 발색된 용액의 흡광도를 최대 흡수파장인 810 nm에서 측정하였다.
용존무기인은 시료에 몰리브덴산암모늄(ammonium molybdate), 타르타르산안티모닐 칼륨(antimony potassium tartrate), 그리고 황산(sulfuric acid)으로 이루어진 혼합용액을 가하여 발색된 용액의 흡광도를 최대 흡수파장인 885 nm에서 측정하였다. 아질산질소는 방향족 질소화합물인 술퍼닐아미드(sulfanilamide) 용액과 반응하여 디아조늄 이온을 형성한 후 다른 방향족 질소 화합물인 나프틸에틸렌디아민(naphthylene diamine)과 반응하여 최종적으로 발색된 용액의 흡광도를 최대 흡수파장인 543 nm에서 측정하였다. 질산질소는 카드뮴 환원관을 이용하여 아질산질소로 환원시킨 후 아질산 질소의 측정방법과 동일하게 분석하였다.
해수중 규산염은 시료에 몰리브덴산암모늄(ammonium molybdate)을 가한 후 메톨(metol)과 옥살산(oxalic acid)으로 조성된 환원용액을 첨가하여 발색된 용액의 흡광도를 최대 흡수파장인 810 nm에서 측정하였다. 용존무기인은 시료에 몰리브덴산암모늄(ammonium molybdate), 타르타르산안티모닐 칼륨(antimony potassium tartrate), 그리고 황산(sulfuric acid)으로 이루어진 혼합용액을 가하여 발색된 용액의 흡광도를 최대 흡수파장인 885 nm에서 측정하였다. 아질산질소는 방향족 질소화합물인 술퍼닐아미드(sulfanilamide) 용액과 반응하여 디아조늄 이온을 형성한 후 다른 방향족 질소 화합물인 나프틸에틸렌디아민(naphthylene diamine)과 반응하여 최종적으로 발색된 용액의 흡광도를 최대 흡수파장인 543 nm에서 측정하였다.
질산질소는 카드뮴 환원관을 이용하여 아질산질소로 환원시킨 후 아질산 질소의 측정방법과 동일하게 분석하였다. 이들 영양염의 발색 강도는 FIA(Flow Injection Analyzer, Quickchem 8000, LACHAT)를 이용하여 두 번 이상 반복 측정하였다.
아질산질소는 방향족 질소화합물인 술퍼닐아미드(sulfanilamide) 용액과 반응하여 디아조늄 이온을 형성한 후 다른 방향족 질소 화합물인 나프틸에틸렌디아민(naphthylene diamine)과 반응하여 최종적으로 발색된 용액의 흡광도를 최대 흡수파장인 543 nm에서 측정하였다. 질산질소는 카드뮴 환원관을 이용하여 아질산질소로 환원시킨 후 아질산 질소의 측정방법과 동일하게 분석하였다. 이들 영양염의 발색 강도는 FIA(Flow Injection Analyzer, Quickchem 8000, LACHAT)를 이용하여 두 번 이상 반복 측정하였다.
수온과 염분은 현장에서 다항목자동수질측정기(YSI6600E)를 이용하여 측정하였으며 영양염 분석을 위해 표층과 저층에서 채수된 시료는 GF/C 여과지(Whatman)로 여과되었다. 해수중 규산염은 시료에 몰리브덴산암모늄(ammonium molybdate)을 가한 후 메톨(metol)과 옥살산(oxalic acid)으로 조성된 환원용액을 첨가하여 발색된 용액의 흡광도를 최대 흡수파장인 810 nm에서 측정하였다. 용존무기인은 시료에 몰리브덴산암모늄(ammonium molybdate), 타르타르산안티모닐 칼륨(antimony potassium tartrate), 그리고 황산(sulfuric acid)으로 이루어진 혼합용액을 가하여 발색된 용액의 흡광도를 최대 흡수파장인 885 nm에서 측정하였다.
여름철 관측은 2008년 8월 5일, 8월 18일 2회에 걸쳐 조사하였고 가을철은 2008년 10월 28일, 겨울철은 2009년 2월 9일에 수행하였다. 현장관측 및 시료채취는 최소 12시간에서 최대 약 20시간 동안 30분 또는 1시간 간격으로 이루어졌다(Fig. 1). 수온과 염분은 현장에서 다항목자동수질측정기(YSI6600E)를 이용하여 측정하였으며 영양염 분석을 위해 표층과 저층에서 채수된 시료는 GF/C 여과지(Whatman)로 여과되었다.
대상 데이터
본 연구를 위해 함평만 입구의 고정 정점에서 대조(spring-tide)에 계절별 조사를 실시하였다. 여름철 관측은 2008년 8월 5일, 8월 18일 2회에 걸쳐 조사하였고 가을철은 2008년 10월 28일, 겨울철은 2009년 2월 9일에 수행하였다. 현장관측 및 시료채취는 최소 12시간에서 최대 약 20시간 동안 30분 또는 1시간 간격으로 이루어졌다(Fig.
성능/효과
이러한 원인으로 여름철 외해수가 함평만 내로 유입되는 만조시에는 수온이 낮고, 반대로 함평만의 해수가 나가는 간조시에는 수온이 높으며, 겨울철에는 반대의 변동 특성을 보인다. 결과적으로 수온의 변동 특성은 함평만에서 해수의 유입-유출에 따라 갯벌과 외해수 사이의 열 교환이 이루어지고 있음을 보여준다.
결과적으로 여름철 갯벌에서의 규산염 공급은 여름철 높은 수온에 의한 갯벌퇴적층에서의 규산질 각의 분해로 인하여 생성·공급되는 양이 해수에서의 식물플랑크톤 섭취로 제거되는 양보다 많기 때문인 것으로 해석된다.
한편 가을철에는 외해수와 만내의 해수에서의 영양염 농도가 서로 균형을 유지하고 있는 것으로 판단된다. 결론적으로 본 연구의 결과는 함평만 갯벌 퇴적층이 여름철에는 영양염을 생산하여 외해수로 공급하고, 가을철로 가면서 갯벌의 영양염 공급은 중단되거나 약화되며, 이후 겨울철에는 여름철과 반대로 외해수로부터 영양염을 제거하는 등의 계절적 순환과정을 통하여 주변 연안역의 영양염 농도 분포를 조절하고 있음을 보여준다.
따라서 향후 연구지역인 함평만 갯벌 퇴적층에 대한 더욱 자세한 지화학적인 연구를 통해 갯벌의 영양염 공급과 제거 원인에 대한 연구 결과의 검증이 필요하다. 또한 우리나라 서남해안에 광활한 갯벌이 발달하고 있음을 고려할 때, 영양염의 공급과 제거원으로의 갯벌의 역할은 주변 연안역의 영양염의 순환과 생태계에 매우 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다. 향후 갯벌 퇴적층에 대한 광범위하고 체계적인 생지화학적인 연구가 요구된다.
조사기간을 전후로 연구지역에서의 강수는 거의 없었으며, 더욱이 많은 양의 담수를 조사지역에 공급하는 강이나 하천은 존재하지 않는다. 모든 계절에서 만조와 간조시 염분의 차가 0.3 psu 미만으로 매우 작은 것으로부터 본 조사지역으로는 담수의 유입이 매우 제한되어 있음을 알 수 있었다.따라서 조위변화에 따른 여름과 겨울철의 염분 변동(만조시 높고 간조시 낮음) 특성은 외해수 유입의 증가와 감소에 따른 일반적인 현상으로 판단된다.
[1996]). 본 연구에서 규산염 농도는 전반적으로 계절에 따른 뚜렷한 차이를 보이지 않았으나 비교적 수온이 높은 여름철에 농도가 높고, 변동 폭 또한 크다. 특히, 만조와 간조시 농도 차가 가을과 겨울철에는 3~5 µM 범위인 반면, 여름철에는 11~15 µM 범위로 다른 계절보다 높다.
본 연구에서 조위변화에 따른 영양염의 변동은 계절적으로 매우 대조적인 특징을 보이는 바, 여름철에는 모든 영양염이 만조시 낮고, 간조시 높으며, 겨울철에는 만조시 높고, 간조시 낮게 나오는 상반되는 변동 특성을 보인다. 한편 가을철에는 조위변화에 따른 어떠한 영양염 농도 변동도 보이지 않는다.
또한 Vidal[1994]은 부유물질의 농도가 높은 곳에서는 수층의 용존무기인이 퇴적물에 대해 강한 친화력을 가지고 있어 단시간에 부유입자와 결합하여 침전하게 되며 저층에 쌓인 퇴적물은 조석작용의 강한 충격으로 재부유 되면서 퇴적물에 결합된 용존무기인이 탈착되고 결국 수층으로 공급되게 된다고 보고하였다. 이러한 여러 기존 연구들을 종합해 볼 때, 여름철에는 함평만 갯벌 퇴적층에서 활발한 유기물 분해에 따른 용출과 퇴적물로부터의 탈착에 의해 수층으로 용존무기인의 활발한 공급이 일어나는 것으로 해석된다. 이러한 용존무기인의 여름철 공급은 “Wadden Sea”에서도 관찰되었다(Grunwald et al.
함평만 입구에서 약 2회의 조석변화 동안 관측·분석된 수온, 염분 및 영양염 농도는 조위변화에 따라 그리고 계절에 따라 매우 독특한 변동 특성이 존재함이 밝혀졌다.
후속연구
이와 같은 영양염의 공급/제거원으로의 갯벌의 역할은 우리나라 서남해안에 광활한 갯벌이 발달하고 있음을 고려할 때, 주변 연안역의 영양염의 순환과 생태계에 매우 큰 영향을 미칠 것으로 판단된다. 따라서 향후 갯벌 퇴적층에 대한 광범위하고 체계적인 생지화학적인 연구가 요구된다.
이와 같이 갯벌은 여러 원인에 따라 서로 다른 생지화학적 과정들에 의해 장소에 따라 그리고 계절에 따라 영양염의 공급/제거 기작이 다르게 나타난다. 따라서 향후 연구지역인 함평만 갯벌 퇴적층에 대한 더욱 자세한 지화학적인 연구를 통해 갯벌의 영양염 공급과 제거 원인에 대한 연구 결과의 검증이 필요하다. 또한 우리나라 서남해안에 광활한 갯벌이 발달하고 있음을 고려할 때, 영양염의 공급과 제거원으로의 갯벌의 역할은 주변 연안역의 영양염의 순환과 생태계에 매우 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다.
또한 우리나라 서남해안에 광활한 갯벌이 발달하고 있음을 고려할 때, 영양염의 공급과 제거원으로의 갯벌의 역할은 주변 연안역의 영양염의 순환과 생태계에 매우 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다. 향후 갯벌 퇴적층에 대한 광범위하고 체계적인 생지화학적인 연구가 요구된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
생태계의 물질수지를 결정하는데 중요한 인자가 되는 것은?
연안생태계에 필요한 영양염의 상당부분은 이러한 초기속성 과정 등에 의해 저층으로부터 용출되는 과정으로 공급된다(Zeitschel and Davies[1978]). 이러한 영양염의 유입-유출은 퇴적물의 상층부에서 진행되는 생지화학적 물질순환의 중요한 과정으로 생태계의 물질수지를 결정하는데 중요한 인자가 된다. 이러한 측면에서 서해안에 광범위하게 발달하고 있는 갯벌은 주변 연안역에서의 영양염 순환에 큰 영향을 미칠 것으로 기대된다.
퇴적층의 공극수 모델과 퇴적물 챔버를 이용한 갯벌 퇴적층에서의 영양염 플럭스에 관한 연구의 문제점은?
[2006]). 이러한 기존의 연구방법들은 갯벌과 같이 여러 물질들이 상호작용하며 끊임없이 순환되는 환경에서는 조류 등과 같은 여러 영향을 충분히 설명하기 어렵기 때문에 갯벌 전체에 대한 영양염 저층 플럭스를 평가하는데 있어서 많은 오차를 내포하고 있다. 따라서 갯벌이 주변 연안역의 영양염 순환에 미치는 영향을 이해하기 위해서는 갯벌에서 조위에 따른 영양염 농도 변화를 파악하는 것이 더 효과적인 방법으로 제시된다(김과 김[2008]).
서해안에서 주변 연안역에서의 영양염 순환에 큰 영향을 미칠 것으로 기대되는 것은?
이러한 영양염의 유입-유출은 퇴적물의 상층부에서 진행되는 생지화학적 물질순환의 중요한 과정으로 생태계의 물질수지를 결정하는데 중요한 인자가 된다. 이러한 측면에서 서해안에 광범위하게 발달하고 있는 갯벌은 주변 연안역에서의 영양염 순환에 큰 영향을 미칠 것으로 기대된다.
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