하구 간석 퇴적 유기물의 기원과 계절적 변동 특성을 해명하는 것을 목적으로, 나나키타강 하구 갯벌의 세립토 함유율(<63 ${\mu}m$), Chl.a, TOC, C/N비 및 탄소 질소 안정동위원소 비(${\delta}^{13}C$, ${\delta}^{15}N$)를 측정했다. 그 결과, 모래질 갯벌에서는 해양성 기원 유기물과 부착 조류의 영향이 큰 것으로 밝혀졌다. 반면, 진흙질 갯벌에서는 육지 기원 유기물의 영향이 컸다. 게다가 퇴적물중의 유기물량과 유기물의 기원은 계절에 따라 변동 하는 것이 분명하고, 그 요인으로서는, 모래질 갯벌에서는 부착 조류와 고조(高潮) 및 월파(越波)에 의한 퇴적이 주요인이었으며, 진흙질 갯벌에서는 육상에서의 유기물의 유출에 의한 퇴적이 특징적이었다.
하구 간석 퇴적 유기물의 기원과 계절적 변동 특성을 해명하는 것을 목적으로, 나나키타강 하구 갯벌의 세립토 함유율(<63 ${\mu}m$), Chl.a, TOC, C/N비 및 탄소 질소 안정동위원소 비(${\delta}^{13}C$, ${\delta}^{15}N$)를 측정했다. 그 결과, 모래질 갯벌에서는 해양성 기원 유기물과 부착 조류의 영향이 큰 것으로 밝혀졌다. 반면, 진흙질 갯벌에서는 육지 기원 유기물의 영향이 컸다. 게다가 퇴적물중의 유기물량과 유기물의 기원은 계절에 따라 변동 하는 것이 분명하고, 그 요인으로서는, 모래질 갯벌에서는 부착 조류와 고조(高潮) 및 월파(越波)에 의한 퇴적이 주요인이었으며, 진흙질 갯벌에서는 육상에서의 유기물의 유출에 의한 퇴적이 특징적이었다.
The purpose of this study is to clarify the origin of organic matters on sediment and the characteristics of seasonal variation at an estuarine tidal flat. Silt-clay content (<63 ${\mu}m$), chlorophyll a, TOC, C/N ratio and the stable isotope ratio of carbon and nitrogen were measured at ...
The purpose of this study is to clarify the origin of organic matters on sediment and the characteristics of seasonal variation at an estuarine tidal flat. Silt-clay content (<63 ${\mu}m$), chlorophyll a, TOC, C/N ratio and the stable isotope ratio of carbon and nitrogen were measured at tidal flat around the estuary of the Nanakita River. As a result, organic matters originating from marine organic matter and bethic microalgae greatly contributed to sedimentation of organic matters at Stn.A, sandy tidal flat, though terrigenous organic matters did at Stn.C, muddy tidal flat. Furthermore, it was revealed that the volume and origin of organic matters in the sediments depended on seasonal variation, and the factors were different from the Stns, i.e. bentic microalgae and event for Stn.A, and the eventual sedimentation of organic matters originating from terrestrial plants, respectively.
The purpose of this study is to clarify the origin of organic matters on sediment and the characteristics of seasonal variation at an estuarine tidal flat. Silt-clay content (<63 ${\mu}m$), chlorophyll a, TOC, C/N ratio and the stable isotope ratio of carbon and nitrogen were measured at tidal flat around the estuary of the Nanakita River. As a result, organic matters originating from marine organic matter and bethic microalgae greatly contributed to sedimentation of organic matters at Stn.A, sandy tidal flat, though terrigenous organic matters did at Stn.C, muddy tidal flat. Furthermore, it was revealed that the volume and origin of organic matters in the sediments depended on seasonal variation, and the factors were different from the Stns, i.e. bentic microalgae and event for Stn.A, and the eventual sedimentation of organic matters originating from terrestrial plants, respectively.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는, 나나키타 하구 갯벌 퇴적 유기물의기원과 계절적 변동 특징에 대해서 조사함과 동시에 계절적으로 변동하는 원인의 분석을 목적으로, 1년간 갯벌에 대한 조사를 실시해 비교 분석하였다.
제안 방법
5) 세립토 함유율(입경 63 μm 미만의 중량(%))은 냉동 건조 후에 체를 이용해 측정하였으며 염분은 간조시에 각 지점 주변에 대해서 전기전도율계(DKK-TOA사, CM-21P)를 이용하여 측정했다.
6) 퇴적물의 TOC 함유량, C/N비(무기성 질소 포함) 및 탄소∙질소 안정동위원소 비(δ13C, δ15N) 측정에서는 염산으로 전처리 후 각각의 원소 분석장치(Elementar사, vario EL III)와 안정동위원소 비 질량분석장치(Finnigan MAT사, Delta plus)를 이용해 측정했다.
또한, 하수처리DOM,9) 해수DOM,10) 하천DOM11)의 δ13C, δ15N 값은 참고문헌을 인용하였다.9~11) 이상의 데이터를 이용해, 육상 식물 유래 유기물과 해수POM, 하천POM 및 저생 부착 미소 조류 유래 유기물 4개의 기여율을 IsoSource 프로그램을 이용해 산출했다.12) 여기서, 하수처리POM는 염분을 함유 할뿐만 아니라 해양으로 방류하고 있기 때문에 해수POM만을 이용했다.
또한, 해수POM 측정에 있어서는 하천의 영향을 받지 않는 센다이 항의 표층수를 약 2 L 채취하였으며, 채취한 해수는 필터(GF/F)로 여과한 후, δ13C, δ15N를 측정하였으며, 각각의 값은 -19.5‰, 9.0‰이었다.
5 cm를 채취했다. 시료채취시 저질의 공간적 불균일성으로 인한 오차를 줄이기 위해, 1지점에 대해 3회의 샘플링을 실시하였으며, 분석시 각각의 샘플들을 혼합해 사용했다. 클로로필 a(Chl.
하구 갯벌에 있어서 퇴적 유기물을 안정 동위 원소 분석을 통하여 서로 다른 갯벌간의 퇴적물의 형성요인을 해석해, 다음과 같은 결론을 얻었다.
하수처리POM 측정은 센다이시 남카모(南蒲生)하수처리장의 처리공정 중 염소 소독전 처리수에 대해서 GF/F여과지로 여과한 것을 분석하였으며, δ13C, δ15N 의 값은 각각 -24.5‰, -0.5‰를 나타냈다.
대상 데이터
나나키타강의 유량 데이터는 미야기현 하천과에서 하구에서 상류 약 30 km의 지점(이와키리)에서 매 시간마다 측정하는 데이터(기간：2007년 1월 1일부터 12월 31일까지)를 이용하였으며, 강우량은 기상청의 AMeDAS 데이터를 이용하였다.4)
여기서, R시료는 측정 대상 시료의 13C/12C 및 15N/14N비를, R표준시료는 국제 표준 시료(PDB: Pee Dee Belmnite)의 13C/12C 및 공기의 15N/14N 비를 나타내고 있다. 또한, 측정정밀도와 재현성은 탄소와 질소 각각±0.
하구 갯벌의 2지점(Fig. 1, Stns. A, B)을 2007년 1월부터 12월까지(4월을 제외한 11회) 직경 12 cm×높이 20 cm의 아크릴재질 코아샘플러를 이용해 갯벌 표층 퇴적유기물 0.5 cm를 채취했다.
이론/모형
시료채취시 저질의 공간적 불균일성으로 인한 오차를 줄이기 위해, 1지점에 대해 3회의 샘플링을 실시하였으며, 분석시 각각의 샘플들을 혼합해 사용했다. 클로로필 a(Chl.a)량은 Lorenzen법에 근거해 1 g의 시료를 90% 아세톤(10ml)으로 추출하여 분석하는 추출-흡광 광도법에 의해 측정했다.5) 세립토 함유율(입경 63 μm 미만의 중량(%))은 냉동 건조 후에 체를 이용해 측정하였으며 염분은 간조시에 각 지점 주변에 대해서 전기전도율계(DKK-TOA사, CM-21P)를 이용하여 측정했다.
하구 갯벌에 있어서 저생 부착 미소 조류의 δ13C, δ15N는 모래질 퇴적물의 표층 0.5 cm의 부착 조류를 Richard방법에 따라 배양해 측정했다.
성능/효과
1) 모래질 갯벌에서의 퇴적유기물은 TOC함유량이 낮고, 그 기원으로서 부착 미소조류인 내부 생산 유기물과 해수 POM의 기여가 높았다. 반면, TOC함유량이 높은 진흙질 갯벌에서는 하천POM과 육지식물유래 유기물의 영향을 강하게 받고 있는 것으로 나타났다.
6 전후, 육상 유래 유기물에서는 12 이상으로 알려져 있다.13) 여기서, C/N비 분석에 있어서 C/N비를 높일 수 있는 탄산칼슘의 영향은 염산을 이용하여 제거할 수 있지만 반대로 C/N비를 낮게 할 수 있는 점토 광물 등에 흡착하는 암모늄 이온 등에 대한 인자를 제거할 수 없기 때문에, C/N비가 낮은 값을 나타낼 가능성을 고려할 수 있다.14)
2) 또한, 각 갯벌 모두, 비일상적인 이벤트 현상에 의하여 퇴적 유기물의 농도 변화와 더불어 평시와 다른 기원의 유기물이 퇴적되고 있음을 알 수 있었다.
3) 결론적으로 근접해 있음에도 불구하고 서로 다른 저질 환경을 나타내고 있는 것은 퇴적유기물의 기원 차이와 더불어 이벤트적인 현상이 큰 영향을 주고 있기 때문이라고 판단된다.
7) 그 결과, δ13C, δ15N 는 각각 -16.3‰, 6.2‰를 얻었다.
한편, Stn.B에서 각 유기물의 기여율을 보면, 육상식물은 48~71%, 해수POM은 3~12%, 하천POM는 10~48% 및 부착 해초류는 1~6%로 육상 식물과 하천POM의 기여율이 높게 나타냈음을 알 수 있었다.
이 영향으로 퇴적유기물 채취당시의 퇴적 유기물의 TOC함유량의 증가를 초래했다고 사료된다. 또한, TOC함유량과 더불어 Chl.a와 C/N비도 다른 기간에 비해 가을(October)에 높았고, TOC함유량과 높은 상관관계(r=0.92 이상)를 나타내었다. 그러나 δ13C인 경우, 가을이 다른 계절에 비해 가장 낮은 값을 나타내 TOC함유량과 C/N비변동과는 반대의 경향을 나타내었다.
1) 모래질 갯벌에서의 퇴적유기물은 TOC함유량이 낮고, 그 기원으로서 부착 미소조류인 내부 생산 유기물과 해수 POM의 기여가 높았다. 반면, TOC함유량이 높은 진흙질 갯벌에서는 하천POM과 육지식물유래 유기물의 영향을 강하게 받고 있는 것으로 나타났다.
우선, 육상식물은 조사 지점 주변의 식물 조릿대(Sasa borealis)와 갈대(Phragmites australis)를 측정한 결과, 조릿대의 δ13C, δ15N는 -28.3‰, -1.8‰, 갈대는 -26.6‰, 3.6‰을 얻었다.
이 결과, 조릿대와 갈대의 평균 안정 동위 원소비를 토대로 육상 식물의 δ13C 와 δ15N의 값으로 각각 -27.5‰, 0.9‰을 선정했다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
하구 갯벌에 있어서 퇴적 유기물을 안정 동위 원소 분석을 통하여 서로 다른 갯벌간의 퇴적물의 형성요인을 해석한 결과는?
1) 모래질 갯벌에서의 퇴적유기물은 TOC함유량이 낮고, 그기원으로서 부착 미소조류인 내부 생산 유기물과 해수 POM의 기여가 높았다. 반면, TOC함유량이 높은 진흙질 갯벌에서는 하천POM과 육지식물유래 유기물의 영향을 강하게 받고 있는 것으로 나타났다.
2) 또한, 각 갯벌 모두, 비일상적인 이벤트 현상에 의하여 퇴적 유기물의 농도 변화와 더불어 평시와 다른 기원의 유기물이 퇴적되고 있음을 알 수 있었다.
3) 결론적으로 근접해 있음에도 불구하고 서로 다른 저질 환경을 나타내고 있는 것은 퇴적유기물의 기원 차이와 더불어 이벤트적인 현상이 큰 영향을 주고 있기 때문이라고 판단된다.
나나키타강은 무엇인가?
나나키타강은 일본 미야기겐 센다이시 북부를 걸쳐 태평양에 흘러 들어가는 도시 하천으로 하구에서 상류 약 20 km부근에 처리 수량 약 1만 m3/day의 하수처리장뿐만 아니라 하구 남쪽 해안에도 처리 수량 약 50만 m3/day의 하수처리장이 있어, 하구의 남쪽 지점, 약 500 m의 위치에서 해양으로하수처리수를 방류하고 있다. 이와 같이, 본 조사를 실시한하구역은, 특정의 부하원을 가지는 특색을 가지고 있으며, 더불어 나나키타강의 감조역은 하구에서 상류로 약 4 km까지존재하고 있다.
하구역의 특징은?
하구역은, 육지와 바다의 접점에 위치해, 담수와 해수가 혼합하고, 더불어 주기적으로 발생하는 조석과 파랑 등의 작용을 받는 특이한 환경을 가지고 있다. 이런 이유로, 하구역에는 해양생물과 담수생물이 공존하고 있으며, 기수환경에 적응한 특유 생물이 존재하는 특이한 공간으로, 다양한 기능이성립하는 생태학적으로 매우 중요한 장소이다.
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