본 연구에서는 연안어장 준설퇴적물을 이용하여 적조생물인 Cochlodinium polykrikoides을 제거하는 실험을 수행하였다. 최적의 적조제거 조건을 도출하기 위해 준설퇴적물의 투입량 및 입자크기, 열처리, 첨가제 종류 및 함량, 적조 분포 깊이 등의 인자를 조절하였다. 준설퇴적물의 적정 투입량은 6~10 g/L 정도였으며, 이를 살포했을 때 제거율은 60분 후 73~93%이었다. 실제 바다에 투입시 단위면적당(1 $m^2$) 건조한 준설퇴적물 기준으로 6~10 $kg/m^3$를 살포하는 것이 필요하다. 준설퇴적물의 입자크기가 작을수록 적조제거율이 증가했다. 입자크기가 <100 ${\mu}m$일 때 제거율이 93%로 100 ${\mu}m$${\mu}m$ 입자의 경우(51%)보다 훨씬 높았다. 준설퇴적물의 90% 이상이 100 ${\mu}m$ 이하의 크기를 차지하므로 준설퇴적물을 별다른 처리없이 살포했을 때 상당한 효과를 거두리라고 본다. 준설퇴적물에 첨가제(CaO)를 넣어서 적조제거에 높은 효율(99%)을 얻었다. 첨가제의 적정량은 5~10%이지만 pH 상승을 고려해서 가능한 소량 투입하는 것이 적합하다. 적조 분포 깊이가 깊을수록 제거효율은 증가했다. 깊이가 5 cm 일 때 제거효율이 83%이었고 50 cm 깊이에서는 93%이었다. 바다에서 적조가 발생하는 깊이는 3 m 이내이고, Cochlodinium polykrikoides 대부분이 1 m 이내의 깊이에 존재한다. 이 실험결과를 통해 실제 바다에 준설퇴적물을 적용하면 더 높은 적조 제거효율을 얻을 수 있으리라고 기대한다. 연안어장 준설퇴적물(<100 ${\mu}m$) 10 g/L을 투입하여 적조를 최대 93%까지 제거할 수 있었으며, 이 결과는 황토를 이용한 결과(90~97%)와 비슷했다. 본 연구결과는 연안어장 준설퇴적물 살포법이 기존의 황토살포법을 대체할 수 있을 정도로 처리효율이 뛰어남을 보여주었다.
본 연구에서는 연안어장 준설퇴적물을 이용하여 적조생물인 Cochlodinium polykrikoides을 제거하는 실험을 수행하였다. 최적의 적조제거 조건을 도출하기 위해 준설퇴적물의 투입량 및 입자크기, 열처리, 첨가제 종류 및 함량, 적조 분포 깊이 등의 인자를 조절하였다. 준설퇴적물의 적정 투입량은 6~10 g/L 정도였으며, 이를 살포했을 때 제거율은 60분 후 73~93%이었다. 실제 바다에 투입시 단위면적당(1 $m^2$) 건조한 준설퇴적물 기준으로 6~10 $kg/m^3$를 살포하는 것이 필요하다. 준설퇴적물의 입자크기가 작을수록 적조제거율이 증가했다. 입자크기가 <100 ${\mu}m$일 때 제거율이 93%로 100 ${\mu}m$${\mu}m$ 입자의 경우(51%)보다 훨씬 높았다. 준설퇴적물의 90% 이상이 100 ${\mu}m$ 이하의 크기를 차지하므로 준설퇴적물을 별다른 처리없이 살포했을 때 상당한 효과를 거두리라고 본다. 준설퇴적물에 첨가제(CaO)를 넣어서 적조제거에 높은 효율(99%)을 얻었다. 첨가제의 적정량은 5~10%이지만 pH 상승을 고려해서 가능한 소량 투입하는 것이 적합하다. 적조 분포 깊이가 깊을수록 제거효율은 증가했다. 깊이가 5 cm 일 때 제거효율이 83%이었고 50 cm 깊이에서는 93%이었다. 바다에서 적조가 발생하는 깊이는 3 m 이내이고, Cochlodinium polykrikoides 대부분이 1 m 이내의 깊이에 존재한다. 이 실험결과를 통해 실제 바다에 준설퇴적물을 적용하면 더 높은 적조 제거효율을 얻을 수 있으리라고 기대한다. 연안어장 준설퇴적물(<100 ${\mu}m$) 10 g/L을 투입하여 적조를 최대 93%까지 제거할 수 있었으며, 이 결과는 황토를 이용한 결과(90~97%)와 비슷했다. 본 연구결과는 연안어장 준설퇴적물 살포법이 기존의 황토살포법을 대체할 수 있을 정도로 처리효율이 뛰어남을 보여주었다.
In the present study, experiments have been performed to investigate the possibility of removing Cochlodinium polykrikoides using the dredged sediment from a coastal fishery and then to derive the optimal conditions; the amount and particle size of dredged sediment besprinkled into water, the therma...
In the present study, experiments have been performed to investigate the possibility of removing Cochlodinium polykrikoides using the dredged sediment from a coastal fishery and then to derive the optimal conditions; the amount and particle size of dredged sediment besprinkled into water, the thermal treatment, the types and amounts of additives, and the depth profile of Cochlodinium polykrikoides. Results showed that the optimal amount of dredged sediment besprinkled into water was 6~10 g/L, and the removal efficiency of Cochlodinium polykrikoides after the reaction time for 60 min was 73~93%. Note that, in the real sea water, it is necessary to besprinkle 6~10 $kg/m^3$ of dry dredged sediment on a unit area (1 $m^2$). With decreasing particle size, Cochlodinium polykrikoides could be more efficiently removed. The removal efficiency was 93% with the dredged sediment smaller than 100 ${\mu}m$, whereas it was 51% with that of 100 ${\mu}m$${\mu}m$. Since most of dredged sediment (over 90%) was smaller than 100 ${\mu}m$, high efficiency could be obtained by besprinkling only the dredged sediment without pre-treatment. CaO was found to be an effective additive in promoting the removal efficiency (up to 99%). The optimal amount of additive was 5~10%, however, it was necessary to use as small amount of an additive as possible in order to avoid the sharp increase in pH. The removal efficiency increased with increasing depth profile of Cochlodinium polykrikoides. The removal efficiency was 83% at 5 cm depth, whereas it was 93% at 50 cm depth. In the sea water, red tide occurred within 3 m depth, and furthermore most Cochlodinium polykrikoides existed within 1 m depth. It was, therefore, expected that higher removal efficiency of Cochlodinium polykrikoides could be obtained when the dredged sediment was besprinkled into the sea water. The removal efficiency of Cochlodinium polykrikoides was up to 93% when the dredged sediment (<100 ${\mu}m$) was besprinkled into water at the ratio of 10 g/L. This result was comparable to that obtained with loess (90~97%). All the results in the present study indicated that the dredged sediment from a coastal fishery could be successfully used as a substitute of loess for removing the red tide alga.
In the present study, experiments have been performed to investigate the possibility of removing Cochlodinium polykrikoides using the dredged sediment from a coastal fishery and then to derive the optimal conditions; the amount and particle size of dredged sediment besprinkled into water, the thermal treatment, the types and amounts of additives, and the depth profile of Cochlodinium polykrikoides. Results showed that the optimal amount of dredged sediment besprinkled into water was 6~10 g/L, and the removal efficiency of Cochlodinium polykrikoides after the reaction time for 60 min was 73~93%. Note that, in the real sea water, it is necessary to besprinkle 6~10 $kg/m^3$ of dry dredged sediment on a unit area (1 $m^2$). With decreasing particle size, Cochlodinium polykrikoides could be more efficiently removed. The removal efficiency was 93% with the dredged sediment smaller than 100 ${\mu}m$, whereas it was 51% with that of 100 ${\mu}m$${\mu}m$. Since most of dredged sediment (over 90%) was smaller than 100 ${\mu}m$, high efficiency could be obtained by besprinkling only the dredged sediment without pre-treatment. CaO was found to be an effective additive in promoting the removal efficiency (up to 99%). The optimal amount of additive was 5~10%, however, it was necessary to use as small amount of an additive as possible in order to avoid the sharp increase in pH. The removal efficiency increased with increasing depth profile of Cochlodinium polykrikoides. The removal efficiency was 83% at 5 cm depth, whereas it was 93% at 50 cm depth. In the sea water, red tide occurred within 3 m depth, and furthermore most Cochlodinium polykrikoides existed within 1 m depth. It was, therefore, expected that higher removal efficiency of Cochlodinium polykrikoides could be obtained when the dredged sediment was besprinkled into the sea water. The removal efficiency of Cochlodinium polykrikoides was up to 93% when the dredged sediment (<100 ${\mu}m$) was besprinkled into water at the ratio of 10 g/L. This result was comparable to that obtained with loess (90~97%). All the results in the present study indicated that the dredged sediment from a coastal fishery could be successfully used as a substitute of loess for removing the red tide alga.
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문제 정의
본 연구는 양식장으로서의 기능을 상실한 연안어장 준설퇴적물을 적조제거에 재활용하기 위한 것이다. 즉 버려지는 준설퇴적물을 활용하여 수질개선용 황토 대체물질을 개발하고자한다.
본 연구에서는 연안어장 준설퇴적물의 높은 칼슘함량과 작은 입자크기가 적조제거에 효과가 있으리라는 기대를 갖고, 물리적으로 준설퇴적물의 크기를 조절하거나 칼슘이 포함된 물질을 첨가해서 효율적으로 적조를 제어하는 기술을 개발하고자 하였다.
연안어장 준설퇴적물이 Cochlodinium polykrikoides을 효과적으로 제거할 수 있는 최적조건을 알아내는 실험을 통해 다음 결과를 얻었다. 제거효율을 황토에서의 결과와 비교했다.
본 연구는 양식장으로서의 기능을 상실한 연안어장 준설퇴적물을 적조제거에 재활용하기 위한 것이다. 즉 버려지는 준설퇴적물을 활용하여 수질개선용 황토 대체물질을 개발하고자한다. 연안어장 준설퇴적물은 대부분이 100 μm 이하일 정도로 입자크기가 작고, 알루미늄, 칼슘, 철과 같은 물질을 다량 함유하고 있어서 유해적조생물인 Cochlodinium polykrikoides을 제거하는데 효과적이었다.
제안 방법
100 μm 이하의 준설퇴적물을 가지고 실험을 실시했고, 투입량은 6 g/L 로 고정시켰다.
준설퇴적물의 투입량을 4 g/L, 6 g/L, 7 g/L, 10 g/L로 변화시키면서 실험했다. 10분, 30분, 60분 후에 4회 분취하여 적조생물의 운동성과 침강성을 관찰하고 Lugol용액으로 고정 및 염색18) 후 Cochlodinium polykrikoides의 개체수(cell/ml)를 확인하였다. 황토를 가지고 동일한 실험을 실시했다.
3개의 비커에 준설퇴적물, K황토, M황토를 각각 1 g씩 주입하고 하나의 비커에는 아무것도 넣지 않았다. 10분, 30분, 60분 후에 4회 분취하여 적조생물의 운동성과 침강성을 관찰하고, Lugol용액으로 고정 및 염색 후 Cochlodinium polykrikoides의 개체수(cell/ml)를 확인하였다.
13,14) 수분함량, 강열감량(Loss on Ignition, LOI)을 측정하였고, 100 μm, 200 μm, 2 mm의 체를 이용하여 토양시료의 입경분포를 알아보았다.
15) 토양시료 2.5 g을 pH 와 이온강도를 조절한 용액 25 mL와 함께 50 mL 원심분리관에 넣어 4시간 동안 진탕하고, 원심분리하여 상층액의 pH 를 측정하였다. 용액의 pH는 0.
준설퇴적물과 황토의 투입량은 100 mL에 1 g(1%)으로 하였다. 3개의 비커에 준설퇴적물, K황토, M황토를 각각 1 g씩 주입하고 하나의 비커에는 아무것도 넣지 않았다. 10분, 30분, 60분 후에 4회 분취하여 적조생물의 운동성과 침강성을 관찰하고, Lugol용액으로 고정 및 염색 후 Cochlodinium polykrikoides의 개체수(cell/ml)를 확인하였다.
CaO를 사용해서 적조제거 효율이 높게 나타난 결과를 바탕으로 CaO의 최적함량을 찾는 실험을 실시했다. CaO 함량을 5%, 10%, 20%로 변화시키면서 적조제거실험을 실시했다. 100 μm 이하의 준설퇴적물을 가지고 실험을 실시했고, 투입량은 6 g/L 로 고정시켰다.
CaO를 사용해서 적조제거 효율이 높게 나타난 결과를 바탕으로 CaO의 최적함량을 찾는 실험을 실시했다. CaO 함량을 5%, 10%, 20%로 변화시키면서 적조제거실험을 실시했다.
각 토양시료는 건조 후 분말상태에서 100 μm, 200 μm, 2 mm 체로 걸러서 사용하였고 실험실 온도를 23℃ 이상으로 유지하였으며, 같은 과정을 세 번 이상 다른 날 반복해서 재현성 있는 결과를 얻으려했다.
두 가지 크기(100 μm 이하, 100 μm<f<200 μm)의 열처리하지 않은 준설퇴적물과 전기로(900℃) 에서 1시간동안 열처리한 준설퇴적물을 가지고 2.4.2에서와 같은 방법으로 적조제거실험을 실시했다.
토양의 입자크기가 적조제거율에 미치는 영향을 알아보기 위해 두 가지 입자크기(<100 μm, 100 μm<f<200 μm)의 준설퇴적물과 황토(K, M)를 준비했다. 배양한 Cochlodinium polykrikoides를 4개의 비커에 100 mL씩 각각 넣고 S/R(Sedgwick-R after) Chamber에 4회 분취하여 실험 전 Cochlodinium polykrikoides의 개체수(cell/ml)를 확인하였다. 준설퇴적물과 황토의 투입량은 100 mL에 1 g(1%)으로 하였다.
16) 이 방법은 HNO3/H2O2/HCl을 이용한 강산 분해방법이다. 시료와 동일한 방법으로 바탕분석(blank analysis)과 표준물질(Standard Reference Material, 2711, Montana Soil Moderately Elevated Traces) 분석을 동시에 실시했다. 용출된 중금속(As, Cd, Cu, Cr, Pb, Fe, Mn, Zn)을 원 자 흡 수 분 광 광 도 계 (Atomic Absorption Spectrophotometer, AAS, Perkin Elmer, AAnalyst 200)로 분석하였다.
실험에 사용한 준설퇴적물과 황토의 pH와 전기전도도를 다음방법으로 측정했다. 먼저, 토양 시료와 초순수의 비율이 1:10(질량:질량)이 되도록 혼합하여 1시간동안 진탕(200 rpm) 해서 5,000 rpm으로 원심분리했다.
5 g을 pH 와 이온강도를 조절한 용액 25 mL와 함께 50 mL 원심분리관에 넣어 4시간 동안 진탕하고, 원심분리하여 상층액의 pH 를 측정하였다. 용액의 pH는 0.005 M HCl이나 0.005 M NaOH로 조절하였으며, 이온강도는 0.005, 0.01, 0.05 M NaCl 용액을 만들어서 조절하였다. 토양시료를 첨가하지 않은 바탕시료(blank solution)에 대해서도 위와 같은 과정을 반복했다.
시료와 동일한 방법으로 바탕분석(blank analysis)과 표준물질(Standard Reference Material, 2711, Montana Soil Moderately Elevated Traces) 분석을 동시에 실시했다. 용출된 중금속(As, Cd, Cu, Cr, Pb, Fe, Mn, Zn)을 원 자 흡 수 분 광 광 도 계 (Atomic Absorption Spectrophotometer, AAS, Perkin Elmer, AAnalyst 200)로 분석하였다.
토양시료를 첨가하지 않은 바탕시료(blank solution)에 대해서도 위와 같은 과정을 반복했다. 이산화탄소의 영향을 배제하기 위하여 용액에 질소를 계속 주입(bubbling)하였다.
적조 분포 깊이에 따른 적조제거효율의 차이를 알아보기 위하여 직경이 5.5 cm이고 깊이가 각각 5 cm, 25 cm, 50 cm인 용기를 준비하여 배양한 적조생물을 용기의 정해진 부피만큼 넣었다. 100 μm 이하의 준설퇴적물과 황토를 사용했고 투입량은 10 g/L로 고정시켰다.
연안어장 준설퇴적물이 Cochlodinium polykrikoides을 효과적으로 제거할 수 있는 최적조건을 알아내는 실험을 통해 다음 결과를 얻었다. 제거효율을 황토에서의 결과와 비교했다. 각 과정을 세 번 이상 반복해서 얻은 실험결과의 표준편차는 10% 이내이었다.
배양한 Cochlodinium polykrikoides를 4개의 비커에 100 ml씩 각각 넣고 S/R(Sedgwick-R after) Chamber에 4회 분취하여 실험 전 Cochlodinium polykrikoides의 개체수(cell/ml)를 확인하였다. 준설퇴적물의 투입량을 4 g/L, 6 g/L, 7 g/L, 10 g/L로 변화시키면서 실험했다. 10분, 30분, 60분 후에 4회 분취하여 적조생물의 운동성과 침강성을 관찰하고 Lugol용액으로 고정 및 염색18) 후 Cochlodinium polykrikoides의 개체수(cell/ml)를 확인하였다.
준설퇴적물의 투입량이 적조제거효율에 미치는 영향을 알아보기 위해 투입량을 4~10 g/L로 변화시키면서 실험했다. 100 μm 이하의 준설퇴적물과 황토(K, M)를 준비했다.
최적의 적조제거 조건을 도출하기 위해 실험을 다음 일곱 부분으로 나누어서 실시하였고, 각 인자가 적조제거율에 미치는 영향을 비교분석하였다.1) 토양 투입량,2) 토양 입자 크기칼슘이 주요성분인 굴패각과 조개가 많이 포함된 연안어장 준설퇴적물을 750℃ 이상에서 열처리하면 CaCO3이 CaO로 변하고 적조제거 효과를 높일 수 있다고 판단되어 대상 준설 퇴적물의 일부를 900℃에서 열처리해서 실험했다. 이는 황토에 석회를 첨가하여 적조제거에 사용하면서 열처리했던 기존 연구결과를 참고한 것이다.
칼슘이 함유된 물질이 적조제거에 효과가 있음을 확인한 후, 세 가지 칼슘함유 물질[CaO, CaCO3, Ca(OH)2] 을 가지고 적조제거실험을 실시했다. Cochlodinium polykrikoides 의 밀도는 4,600~6,800 cell/mL, 칼슘함유 첨가제의 함량은 10%, 적조제거물질 투입량은 6 g/L 이었다.
표면특성을 알아보기 위해 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM, JEOL Co., JSM-5301LV), X-선 회절(X-ray Diffraction, XRD, Mac Science Co., M03XHF22) 분석을 수행하였다.
3333px;">, 7) 적조 분포 깊이. 황토를 가지고 동일한 실험을 해서 준설퇴적물 결과와 비교했다.
Cochlodinium polykrikoides 의 밀도는 4,600~6,800 cell/mL, 칼슘함유 첨가제의 함량은 10%, 적조제거물질 투입량은 6 g/L 이었다. 효율을 비교하기 위해 첨가제를 넣지 않은 준설퇴적물과 황토를 가지고 동일한 실험을 실시했다. 실험방법은 2.
대상 데이터
100 μm 이하의 준설퇴적물과 황토(K, M)를 준비했다.
100 μm 이하의 준설퇴적물과 황토를 사용했고 투입량은 10 g/L로 고정시켰다.
100 μm 이하의 준설퇴적물을 사용했고, 각 첨가제와 준설퇴적물을 일정비율(1:4, 질량비)로 혼합해서 적조제거실험에 사용했다.
모든 실험에 사용한 적조생물은 국내에서 적조문제를 일으키는 대표적인 유해 플랑크톤인 Cochlodinium polykrikoides 이었으며, 국립수산과학원에서 순수종만 협조 받았고, f/2배지에서17) Table 1과 같은 조건으로 배양한 후 실험에 사용하였다. 실험에 사용한 Cochlodinium polykrikoides의 개체수는 3,000~3,500 cell/ml이었다.
본 연구에 사용한 준설퇴적물은 진해의 연안 어장에서 준설선을 이용하여 채취하였다(Fig. 1). 이 지역 어장은 약 20년 동안 피조개 주요산지로 사용되어왔으며, 해저에 사료찌꺼기와 배설물이 쌓여 오염이 심한 상태였다.
Table 1과 같은 조건으로 배양한 후 실험에 사용하였다. 실험에 사용한 Cochlodinium polykrikoides의 개체수는 3,000~3,500 cell/ml이었다.
첨가제 혼합이 적조제거 효율에 미치는 영향을 알아보기 위해 CaO와 MgO를 첨가제로 사용해서 실험했다. 100 μm 이하의 준설퇴적물을 사용했고, 각 첨가제와 준설퇴적물을 일정비율(1:4, 질량비)로 혼합해서 적조제거실험에 사용했다.
토양의 입자크기가 적조제거율에 미치는 영향을 알아보기 위해 두 가지 입자크기(<100 μm, 100 μm<f<200 μm)의 준설퇴적물과 황토(K, M)를 준비했다.
이 지역 어장은 약 20년 동안 피조개 주요산지로 사용되어왔으며, 해저에 사료찌꺼기와 배설물이 쌓여 오염이 심한 상태였다. 황토는 고창(K황토)과 밀양(M황토)에서 60 cm 깊이 이하의 시료를 채취하였다. 각 시료를 그늘지고 통풍이 잘되는 곳에서 상온 건조하여 2 mm 체로 거른 후 잘 섞어서 균질화하였다.
이론/모형
45 μm membrane filter로 거른 다음 각 값을 측정하였다. 양이온교환능력(Cation Exchange Capacity, CEC)은 unbuffered salt extraction 방법으로 측정하였다.13,14) 수분함량, 강열감량(Loss on Ignition, LOI)을 측정하였고, 100 μm, 200 μm, 2 mm의 체를 이용하여 토양시료의 입경분포를 알아보았다.
토양시료의 pHPZC는 potentiometric titration 방법으로 측정했고, 실험 과정은 다음과 같다.15) 토양시료 2.
토양의 중금속 총함량 분석에는 EPA 6010 방법을 이용하였다.16) 이 방법은 HNO3/H2O2/HCl을 이용한 강산 분해방법이다.
성능/효과
5) 1990년대 이후부터 Cochlodinium polykrikoides 발생해역이 광역화되고, 발생기간이 장기화되고 고밀도화되어 어장환경과 수산생물에 막대한 피해를 일으키고 있다. Cochlodinium polykrikoides에 의한 유해적조의 최대 밀도는 계속 증가하고 있으며, 최근에 10,000 cell/mL 이상의 고밀도 적조가 진행되고 있고 1999년에는 43,000 cell/mL 의 최고밀도를 기록하였다.
현재 실제 현장에서 사용하는 거의 유일한 방법은 황토살포인데, 이는 황토를 손쉽게 얻을 수 있고, 가격이 저렴하며 적조제거 효과가 뛰어나기 때문이다.5) 그러나 황토는 강한 산성과 점액질 특성으로 인해 해양퇴적층이 산성화되고 퇴적물 표층의 피막으로 산소공급이 차단되는 등 저서생태계에 치명적인 영향과 2차 오염을 유발할 수 있다. 또한 황토에는 영양원인 인이 많이 함유 되어 식물플랑크톤의 재생산을 촉진시켜 악순환이 발생할 수 있다는 주장이 있다.
7) 100 μm 이하의 준설퇴적물을 사용해서 최고 93%의 제거율을 얻었는데, 이 결과는 황토의 제거율(90~97%)과 큰 차이가 없었다.
준설퇴적물의 입자크기가 대부분(92%) 100 μm 이하이고, 함수율은 70% 정도였다. pH는 8.3으로 약 알칼리성을 띠었고, 양이온 교환능력은 15.36으로 일반 토양보다 높았으며 유기물함량 또한 높았다. 준설퇴적물은 황토보다 입자가 작고, pH가 높으며, 양이온 교환능력이 뛰어났다.
주성분 함량은 Si(27%), Al(12%), Ca(26%)로 Al과 Ca의 함량이 높은 편이었다. 또한 SiO2가 주성분이고 Al, Si, Fe, Na를 포함하는 Mg3Fe(SiO4)3, Fe3Al2(SiO4)3, KFeO2, FeAl2O4, Na2ZnSiO4, NaAlSiO4등의 다양한 광물질이 존재할 가능성이 있음을 알았다. 황토의 경우는 준설퇴적물보다 더 다공질이었고, Si-59%, Al28%이었다.
연안어장 준설퇴적물 살포법은 기존의 황토살포법을 대체할 수 있을 정도로 처리효율이 뛰어나며 환경친화적인 방법이다. 또한 본 연구에서 사용한 방법은 양식장으로서의 기능을 상실한 연안어장에서 발생하는 준설퇴적물을 재활용해서 경제적인 가치를 창출한다는데 그 의의가 크다.
본 연구에서 개발한 적조제거제는 해수에 부유분산되어 1시간 이내에 적조생물을 효율적으로 제거함으로써 해수 생태계를 유지하고 수산생물을 보존하기 위해 고안된 것으로, 준설퇴적물의 입자크기와 칼슘성분의 첨가량 변화에 따른 적조 제거율을 고찰해서 최적의 조건을 도출하고 궁극적으로 효율을 극대화하는 효과가 있다. 연안어장 준설퇴적물 살포법은 기존의 황토살포법을 대체할 수 있을 정도로 처리효율이 뛰어나며 환경친화적인 방법이다.
연안어장 준설퇴적물은 대부분이 100 μm 이하일 정도로 입자크기가 작고, 알루미늄, 칼슘, 철과 같은 물질을 다량 함유하고 있어서 유해적조생물인 Cochlodinium polykrikoides을 제거하는데 효과적이었다.
바다에서 적조가 발생하는 깊이는 3 m 내외이고, Cochlodinium polykrikoides 대부분이 1 m 깊이 이내에 존재한다. 이 실험결과는 실제 바다에서 적조를 제어할 때 실험실에서의 결과와 같거나 혹은 더 나은 제거효율을 얻을 수 있음을 보여준다. 적조제거시 준설퇴적물 투입량에 관한 실험에서 적정 투입량이 6~10 g/L 정도이었으므로, 실제 바다에서 투입시 단위면적당(1 m2) 건조한 준설퇴적물 기준으로 6~10 kg/m3 정도를 살포하는 것이 적당하다.
이 실험결과는 실제 바다에서 적조를 제어할 때 실험실에서의 결과와 같거나 혹은 더 나은 제거효율을 얻을 수 있음을 보여준다. 적조제거시 준설퇴적물 투입량에 관한 실험에서 적정 투입량이 6~10 g/L 정도이었으므로, 실제 바다에서 투입시 단위면적당(1 m2) 건조한 준설퇴적물 기준으로 6~10 kg/m3 정도를 살포하는 것이 적당하다.
준설퇴적물과 황토를 900℃에서 열처리하면 CEC, pH, 전기전도도 값이 달라졌다(Table 3). 특히 열처리를 하면 모든 토양의 CEC 값이 급격히 감소했다.
36으로 일반 토양보다 높았으며 유기물함량 또한 높았다. 준설퇴적물은 황토보다 입자가 작고, pH가 높으며, 양이온 교환능력이 뛰어났다. 준설퇴적물의 대부분 중금속 농도가 황토보다 높았으며, 특히 Cu, Cr, Zn 농도가 황토의 두 배 정도로 높았다.
이 결과는 황토를 가지고 동일실험을 했을 때의 제거효율인 61~90%(M황토) 혹은 71~97%(K황토)와 비슷하였다. 준설퇴적물을 투입한 후 현미경 관찰 결과, Cochlodinium polykrikoides이 분해된 흔적이 많이 있었고 유영하는 생물은 시간이 지남에 따라 점차 움직임이 느려졌다.
준설퇴적물은 황토보다 입자가 작고, pH가 높으며, 양이온 교환능력이 뛰어났다. 준설퇴적물의 대부분 중금속 농도가 황토보다 높았으며, 특히 Cu, Cr, Zn 농도가 황토의 두 배 정도로 높았다.
Table 4의 실험결과에 나타난 것처럼 준설퇴적물의 투입량이 증가할수록 적조제거율은 큰 차이를 보이면서 증가했다. 준설퇴적물의 투입량이 6 g/L 이상일 경우 Cochlodinium polykrikoides의 제거효율이 60분 후 73~93%로 상당히 높았다. 이 결과는 황토를 가지고 동일실험을 했을 때의 제거효율인 61~90%(M황토) 혹은 71~97%(K황토)와 비슷하였다.
반응시작 60분 후 CaO와 Ca(OH)2를 첨가한 준설퇴적물에 의한 적조제거율이 90%가 넘었다. 현미경 관찰 결과, CaO와 Ca(OH)2를 투입한 용기에서는 시간이 지남에 따라 생물의 움직임이 점차 느려지고 60분 후에는 적조생물이 분해된 흔적이 많이 보였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
적조를 제거하기위해 개발된 방법은?
적조를 제거하기위해 개발된 방법은 황토살포6,7), 미세스크린과 오존 이용8), 전해수 이용9), 응집제 이용10), 정수슬러지 이용방법11) 등 다양하다. 황토 또는 점토를 이용한 적조생물의 제거에 영향을 미치는 요인으로는 토양 입자 크기, 적조생물의 점액질 분비유무 등을 들 수 있다.
토양의 중금속 총함량 분석법 중 EPA 6010 방법은 무엇을 이용한 것인가?
토양의 중금속 총함량 분석에는 EPA 6010 방법을 이용하였다.16) 이 방법은 HNO3/H2O2/HCl을 이용한 강산 분해방법이다. 시료와 동일한 방법으로 바탕분석(blank analysis)과 표준물질(Standard Reference Material, 2711, Montana Soil Moderately Elevated Traces) 분석을 동시에 실시했다.
황토 또는 점토를 이용한 적조생물의 제거에 영향을 미치는 요인은?
적조를 제거하기위해 개발된 방법은 황토살포6,7), 미세스크린과 오존 이용8), 전해수 이용9), 응집제 이용10), 정수슬러지 이용방법11) 등 다양하다. 황토 또는 점토를 이용한 적조생물의 제거에 영향을 미치는 요인으로는 토양 입자 크기, 적조생물의 점액질 분비유무 등을 들 수 있다. 현재 실제 현장에서 사용하는 거의 유일한 방법은 황토살포인데, 이는 황토를 손쉽게 얻을 수 있고, 가격이 저렴하며 적조제거 효과가 뛰어나기 때문이다.
참고문헌 (21)
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