The environmental changes related to hypoxic water mass were investigated at Gamak bay in summer times, June, July and August 2006. The hypoxic water mass was found, in first, at the northern area of Gamak bay on 27 June. This water mass has been sustained until the end of August and disappear on 13...
The environmental changes related to hypoxic water mass were investigated at Gamak bay in summer times, June, July and August 2006. The hypoxic water mass was found, in first, at the northern area of Gamak bay on 27 June. This water mass has been sustained until the end of August and disappear on 13 September. In Gamak bay, the hypoxic water mass was closely related to geography. During the formation of oxygen deficiency, changes in dissolved nutrients was studied and found that on surface layer and lower layer, DIN were 0.80 ${\mu}M$~19.8 ${\mu}M$(6.03 ${\mu}M$) and 1.13 ${\mu}M$～60.83 ${\mu}M$(10.66 ${\mu}M$), and DIP were 0.01 ${\mu}M$～0.92 ${\mu}M$(0.24 ${\mu}M$), and 0.01 ${\mu}M$～3.57 ${\mu}M$(0.49 ${\mu}M$), respectively, far higher distribution on lower layer of the water where hypoxic water mass was occurred. The configuration of phosphorus was analyzed to figure out the possibility of release of phosphorus from sediments. It was found that the Labile-Phosphorus, which is capable of easy move to water layer by following environmental change was found more than 70%. Therefore, in Gamak bay, it was found that the possibility of large amount of release of soluble P into the water, while hypoxic water mass was occurred in deep layer was higher. It is suggested that DIP in the northern sea of Gamak bay mainly sourced from the soluble P from lower layer of the waters where hypoxic water mass was created more than that from basin. However, existence form of phosphorus in sediments during normal times, not during creation of hypoxic water mass, needs further study.
The environmental changes related to hypoxic water mass were investigated at Gamak bay in summer times, June, July and August 2006. The hypoxic water mass was found, in first, at the northern area of Gamak bay on 27 June. This water mass has been sustained until the end of August and disappear on 13 September. In Gamak bay, the hypoxic water mass was closely related to geography. During the formation of oxygen deficiency, changes in dissolved nutrients was studied and found that on surface layer and lower layer, DIN were 0.80 ${\mu}M$~19.8 ${\mu}M$(6.03 ${\mu}M$) and 1.13 ${\mu}M$～60.83 ${\mu}M$(10.66 ${\mu}M$), and DIP were 0.01 ${\mu}M$～0.92 ${\mu}M$(0.24 ${\mu}M$), and 0.01 ${\mu}M$～3.57 ${\mu}M$(0.49 ${\mu}M$), respectively, far higher distribution on lower layer of the water where hypoxic water mass was occurred. The configuration of phosphorus was analyzed to figure out the possibility of release of phosphorus from sediments. It was found that the Labile-Phosphorus, which is capable of easy move to water layer by following environmental change was found more than 70%. Therefore, in Gamak bay, it was found that the possibility of large amount of release of soluble P into the water, while hypoxic water mass was occurred in deep layer was higher. It is suggested that DIP in the northern sea of Gamak bay mainly sourced from the soluble P from lower layer of the waters where hypoxic water mass was created more than that from basin. However, existence form of phosphorus in sediments during normal times, not during creation of hypoxic water mass, needs further study.
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문제 정의
따라서 이 연구에서는 매년 하계에 발생하고 있는 빈산소수괴 형성에 따른 해양환경 변동 특히 빈산소수괴 형성시에 저층의 DIP 증가 등 해양환경 변화 특성에 대하여 파악하고자 하였다.
여러 가지 요인 중에서도 특히 오염물질의 형태가 용존상태의 형태이면 쉽게 이동될 수 있다(전, 1990). 따라서본 연구에서는 가막만 빈산소수괴 형성시의 퇴적물에 함유되어 있는 인의 존재형태를 파악하여 해저퇴적물로부터 수중의 인의 농도에 미치는 영향 등에 관한 정보를 파악하고자 하였다. 퇴적물 내에 존재하는 인의 형태는 여러 가지로 분류되지만 일반적으로 미립자에 흡착되어 있는 인(adsorbed P), 철이나 알루미늄등과 착물을 이룬 인(NAI-P : nonapatite inorganic phosphorus), 인회석과 같은 광물에 포함된 인(apatite P), 유기물과 관련이 있는 잔류인(residual P)으로 분류된다(전, 1990).
제안 방법
해수는 표층과 저층에서 해수 분석용 채수기로 해수를 채수하였으며, 분석은 각각의 분석 방법에 따랐다. CTD(Sea Bird, SBE-25)와 YSI 6600EDS를 이용하여 수온, 염분, DO 등의 일반 해양환경을 파악하였으며, 용존태영양염 분석을 위한 시료는 현장에서 여과하여 실험실로 운반 후 분석 시 까지 냉동 보존하였다. 채집된 시료는 해양환경공정시험법(해수부, 2005)에 준하여 분석하였다.
이 등(2006)의 조사 결과에서도 북부 지역에서는 수심이 웅덩이와 같이 깊은 모양을 하고 있어 해수교환이 불충분함을 보고한 바가 있다. 또한 빈산소수괴 발생 지역의 범위를 파악하기 위하여 북부수역 23개 지점으로 구분하여 세밀한 관측을 하였다. 그 결과 Fig.
분석은 Hieltijes와 Lieklema (1980)의 방법에 준하여 Nonapatite-P(NAI-P), Apatite-P, adsorbed-P, Residual-P로 구분하였다. 처음에 퇴적물에 1M NH4cl를 가하여 2시간 진탕시켜 Adsorbed-P를 추출하였고, 다시 NaOH를 가하여 NAI-P를 추출, 마지막으로 HCl을 가하여 Apatite-P를 추출하였다. Residual-P는 총인에서 Adsorbed-P, NAIP-P, Apatite-P를 감하여 산출하였다.
퇴적물 채집은 7개 지점(st.1～7)에서 Grab sampler를 이용하였으며 채집된 시료는 폴리에틸렌 통에 담아 바로 아이스박스에 보관하여 실험실로 옮긴 다음 분석 시 까지 냉동 보관한 후 퇴적물에서의 인의 존재형태를 분석하였다. 분석은 Hieltijes와 Lieklema (1980)의 방법에 준하여 Nonapatite-P(NAI-P), Apatite-P, adsorbed-P, Residual-P로 구분하였다.
대상 데이터
2006년 6월 19일, 7월 28일, 8월 29일 까지 3회에 걸쳐 39개 조사 지점(Fig. 1)을 정하여 집중적인 조사를 하였다. 해수는 표층과 저층에서 해수 분석용 채수기로 해수를 채수하였으며, 분석은 각각의 분석 방법에 따랐다.
이론/모형
1～7)에서 Grab sampler를 이용하였으며 채집된 시료는 폴리에틸렌 통에 담아 바로 아이스박스에 보관하여 실험실로 옮긴 다음 분석 시 까지 냉동 보관한 후 퇴적물에서의 인의 존재형태를 분석하였다. 분석은 Hieltijes와 Lieklema (1980)의 방법에 준하여 Nonapatite-P(NAI-P), Apatite-P, adsorbed-P, Residual-P로 구분하였다. 처음에 퇴적물에 1M NH4cl를 가하여 2시간 진탕시켜 Adsorbed-P를 추출하였고, 다시 NaOH를 가하여 NAI-P를 추출, 마지막으로 HCl을 가하여 Apatite-P를 추출하였다.
즉, 암모니아질소(NH4-N)은 Indophenol 청색법, 아질산질소(NO2-N)은 α-NED 법, 질산질소(NO3-N)는 Cu-Cd 칼럼을 이용한 아질산환원법으로 측정하였다.
CTD(Sea Bird, SBE-25)와 YSI 6600EDS를 이용하여 수온, 염분, DO 등의 일반 해양환경을 파악하였으며, 용존태영양염 분석을 위한 시료는 현장에서 여과하여 실험실로 운반 후 분석 시 까지 냉동 보존하였다. 채집된 시료는 해양환경공정시험법(해수부, 2005)에 준하여 분석하였다. 즉, 암모니아질소(NH4-N)은 Indophenol 청색법, 아질산질소(NO2-N)은 α-NED 법, 질산질소(NO3-N)는 Cu-Cd 칼럼을 이용한 아질산환원법으로 측정하였다.
1)을 정하여 집중적인 조사를 하였다. 해수는 표층과 저층에서 해수 분석용 채수기로 해수를 채수하였으며, 분석은 각각의 분석 방법에 따랐다. CTD(Sea Bird, SBE-25)와 YSI 6600EDS를 이용하여 수온, 염분, DO 등의 일반 해양환경을 파악하였으며, 용존태영양염 분석을 위한 시료는 현장에서 여과하여 실험실로 운반 후 분석 시 까지 냉동 보존하였다.
성능/효과
가막만 유역의 BOD 발생부하량은 36,573 ㎏/일, 배출부하량은 27,640 ㎏/일로 나타나 발생량 대비 배출량 부하가 약 76%를 차지하고, 양식은 전체 발생부하량의 60%, 배출부하량의 80%를 차지하는 등 양식에 의한 오염부하가 큰 것으로 나타났으며 비점 오염원에 의한 배출부하는 1,652 ㎏/일로 전체 배출 부하량의 5%를 차지하였다.(2006, 해양수산부, 가막만 환경보전해역 기본계획)1) 가막만의 중앙부에는 굴과 진주담치와 같은 패류양식장이 산재하고 있으며굴 양식은 전국 굴 생산량의 10% 내외의 활발한 생산이 활발하게 이루어지고 있다.
본 연구는 하계에 빈산소수괴 발생과 관련한 환경을 파악하고자 하여 2006년 6월, 7월, 8월에 각 39개 정점에서 해양환경을 조사한 결과 표층과 저층에서 각각 수온은 18.80 ℃～28.89 ℃(평균 24.77 ℃), 17.88 ℃～27.21 ℃(평균 22.25 ℃), 염분은 27.07～33.22(평균 30.95), 28.08～33.27(평균 31.48), DO는 5.84 mg/L～10.23 mg/L(7.86 mg/L), 0.50～9.67 mg/L(6.80 mg/L)로 만의 북측해역에서 2 mg/L 이하의 빈산소수괴가 형성되었으며, 빈산소수괴가 형성된 해역의 저층에서는 낮은 pH를 보였다.
7%로 조성되어 있다고 보고되었다(이 등, 1995). 본 조사에 서는 빈산소시기에 조사한 결과로서 빈산소수괴 발생시 가막만의 표층 퇴적물의 인의 존재형태별 구성을 보면 asdorbed P 8%, NAI-P 64%, apatite P 4%, residual P 24%를 보였다.
49 μM)의 분포로서 저층의 빈산소수괴가 형성된 수역에서 DIP 및 DIN이 상대적으로 월등히 높은 분포를 보였다. 이처럼 저층의 DIP 가높은 것에 대하여 퇴적물로부터의 용출 가능성을 알아보기 위하여 퇴적물 인의 존재형태를 분석한 결과 쉽게 용출 가능한 형태를 갖는 NAIP_P, Adsorbed_P 즉 Labile P가 70% 이상을 차지하고 있어 저층에 DO가 부족할 때 퇴적물에서 쉽게 수중으로 인이 용출가 능성이 높은 것으로 나타났다.
빈산소수괴의 시‧공간적 변동은 기온, 일조시간, 강수량 등 기상조건에 따라 변동한다고 한다. 저산소수괴의 형성이 지속되는 시기에는 저층수 중 인산인 농도가 급격히 증가하였고, 저층수 중의 용존산소 농도가 회복됨에 따라 점차 감소되는 경향을 보였다.
조사기간 동안 수온은 표층 18.80 ℃～28.89 ℃(평균 24.77 ℃), 저층 17.88 ℃～27.21 ℃(평균 22.25 ℃)의 분포를 보였으며, 수평적 분포를 보면 가막만 북서측 내만 연안에서 다소 높았고 만의 남측으로 향할수록 점차 낮은 분포를 보여 만의 북측이 남측인 만의 입구에 비하여 5 ℃이상의 상대적 고수온을 보였다. 염분은 표층 27.
따라서 수중으로 쉽게 이동하는 형태인 Labile P(NAI-P, Adsorbed P)의 형태가 72%를 차지하고 있다. 조사지점에 대한 결과를 보명 Fig. 11 처럼 지점 간 큰 차이는 없지만 조사지점 5와 6 즉 빈산소수괴 발생지역에서 상대적으로 높았다.
총인에 대한 각 형태별 함량 비를 평균하여 본 결과 Adsorbed P 24%, NAI-P 64%, Residual P 24%, Apatite P 4%의 구성비를 보여 Fig. 10과 같이 NAI-P> residual P> adsorbed P> apatite P, 순으로 나타났다.
퇴적물내에 존재하는 인은 그 형태에 따라 수중으로 용출 되는 정도가 다르기 때문에 가막만에서 표층 퇴적물을 이용하여 존재형태를 분석한 결과 Adsorbed P는 0.03～0.13 mg/g.d(평균 0.07 mg/g.d ±0.01 mg/g.d), NAI-P는 0.44～0.72 mg/g.d(평균 0.58 mg/g.d ±0.10 mg/g.d), Apatite P는 0.03～0.06 mg/g.d(평균 0.03 mg/g.d ±0.01 mg/g.d), Residual P는 0.08～0.35 mg/g.d(평균 0.22 mg/g.d ±0.08 mg/g.d)의 분포를 보였다.
후속연구
이것으로 보아 가막만 북부해역의 여름철 DIP의 주요기원은 유역에서 들어오는 것보다는 빈산소 발생해역의 저층으로부터 soluble P가 용출되는 부분이 더 큰 영향으로 판단된다. 그러나 평상시에는 어떤 구성비로 존재하는지에 대해서 추후 계속적인 조사가 요구되며 보완되어야 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
빈산소발생 지역에서 DIP 및 DIN이 월등히 높게 분포한 원인은?
34 μM로서 빈산소발생 지역에서 DIP 및 DIN이 월등히 높게 분포하였다. 이는 빈산소수괴 발생시에 퇴적물에서 수중으로 영양염류가 재용출 되기 때문인 것으로 보인다.
가막만은 무엇에 의거하여 환경보전 해역으로 지정되었는가?
가막만은 여수 남단에 위치한 해역으로 여수시, 소라면, 돌산읍, 화양면, 화정면, 남면으로 둘러싸인 반폐쇄적인 천해역이며 해양오염방지법 제 4조 5항에 의거하여 해역 154.17 km2, 육역 101.
빈산소수괴는 무엇이 형성되면서 발달하는가?
가막만의 북쪽과 북동쪽으로부터 소호동 주변 생활하수와 구 여수시의 생활하수가 지속적으로 유입되고 있으며 지형적인 특성과 부영양화 등에 의하여 북서 내만을 중심으로 하절기에는 빈산소 현상이 나타난다. 빈산소수괴는 수온약층이 형성되면서 발달하게 되며 수온약층이 발달하면 불연속 층이 형성되기 때문에 표층과 저층간의 해수 혼합이 차단된다. 따라서 불연속층 하부에는 용존산소 공급이 차단되며, 또한 유기물의 분해에 용존산소는 소비되기 때문에 하계에 북서내만역에서는 용존산소의 부족 또는 고갈을 초래한다.
참고문헌 (23)
국립수산과학원, 2009, 한국연안의 빈산소수괴.
김동명, 2005, 가막만의 COD 거동 및 분포특성평가를 위한 생태계 모델링, 한국환경과학회지, 14(9), 835-842.
홍재상, 1987, 19838년 하계 진해만 일대 해역의 저서생물의 생태학적 연구(저서생물과 저층 용존산소량과의 관계를 중심으로), 해양연구보고서, BSPE 00095-159-3, 103.
Hakanson, L., Jansson, M., 1983, Principles of lake sedimentology. Spriinger-Verlag, Berlin, 316.
Hieltjes, A. H. M., Lojklema, L., 1980, Fractionation of inorganic phosphorus in calcareous sediments, J. Environ Qual, 9(3), 405-407.
Williams, J. D. H., Sher, H., Thomas, R. L, 1980, Availability to Senedesmus quadricauda of different forms of phosphorus in sedimentary materials from the Great Lakes. Limnol. Oceanogr., 25, 1-11.
Williams, J. D. H., Jaquet, M., Thomas, R. L, 1976, Forms of phosphorus in the surficial sediments of lake Erie, J. Fisg. Res. Board Can., 33, 413-429.
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