[논문]한국 동해연안의 수질 평가

김영숙; 이용화; 최희구

doi:10.7837/kosomes.2012.18.1.015

한국 동해연안의 수질 평가
Water Quality Assessment at Coastal Area of the East Sea of Korea 원문보기

海洋環境安全學會誌 = Journal of the Korean society of marine environment & safety, v.18 no.1 = no.48, 2012년, pp.15 - 24

김영숙 (국립수산과학원 어장환경과) , 이용화 (국립수산과학원 어장환경과) , 최희구 (국립수산과학원 어장환경과)

초록
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동해연안의 수질특성 및 상태를 파악하기 위하여 2004년부터 2010년까지의 국가해양환경측정망 조사결과를 이용하여 수질인자의 거동을 분석하였다. 본 연구에서는 통계적 방법을 이용한 수질인자간의 상관관계 및 주성분 분석을 통하여 해역별 수질환경 특성을 파악하였으며, OECD의 부영양화 기준과 부영양도, 그리고 유기오염도 지수의 산정으로 해역별 오염상태를 평가하였다. 수질인자간의 주성분 분석에서 동해연안은 클로로필 a와 염분이 주요인자로 설명되는 2개의 요인으로 구분되었다. 해역별로는 죽변을 경계로 남부와 중부로 분류되었으며, 동해 중부 해역에서는 죽변, 그리고 남부해역에서는 감포연안이 별도로 분류되었다. 동해연안의 영양상태는 Oligotrophic~Mesotrophic 수준으로 구분되었으며, 부영양화도는 1 이하로 평가되었다. 유기오염지수는 동해연안 전 해역에서 양호한 수질상태로서 평가되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study aims to investigate characteristics of water quality factors by using survey results of national marine environmental monitoring system from 2004 to 2010 at coastal area of the East Sea of Korea. In this study, we chose statistical methods to analyze the correlation among water quality parameters and principal component analysis for characteristics of each water environment. In addition to this, we evaluated each water's pollution level based on eutrophication standard of OECD, Eutrophication Index(EI), and Organic Pollution Index(OPI). Major factors were chlorophyll a and salt according to the analysis at coastal area of the East Sea. The sea was divided into the south and the central part by Jukbyeon. Also, Jukbyeon in the central part of the East Sea and Gampo in the southern sea coastal waters have been classified separately. The nutritional status of coastal area of East Sea presented Mesotrophic to Oligotrophic level and EI showed less than 1. OPI in all of the coastal area at the East Sea represented that the water quality condition was favorable.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

현재 사용되고 있는 화학적 산소요구량(COD)를 수질지표로 한 해역수질기준에서 동해안의 수질 등급은 비교적 양호하게 평가되어 왔으나(국립수산과학원, 2005; 국립수산과학원, 2006; 국립수산과학원, 2007; 국립수산과학원, 2008; 국립수산과학원, 2009; 국립수산과학원, 2010; 국립수산과학원, 2011), 해양의 오염현황을 명확하게 나타내지는 못하고 있다. 따라서 본 연구에서는 해양에서 부영양화와 관련이 있는 질소와 인등 오염도를 포함하는 오염지표를 종합적으로 고려한 산정방법을 이용하여 우리나라 동해중부와 남부연안에서 해역별로 수질환경의 특성을 파악하고, 부영양화와 오염도 상태를 새롭게 평가하고자 한다.
이러한 조사결과는 해양환경관리 및 보전정책 수립을 위한 기본 자료로서 사용되어 왔으며, 이들 물질에 대한 환경오염은 환경기준에 지속적으로 반영하고 관리되어왔다. 본 연구에서는 국가해양환경측정망 사업의 최근 7년간(2004～2010)의 자료를 이용하여 우리나라의 수질환경의 특성과 수질 상태를 평가하고자 한다.
본 연구에서는 동해연안의 수질을 파악하기 위하여 최근 7년간(2004～2010)의 국가해양환경측정망 조사결과를 이용하여 오염상태를 평가하였다. 동해연안의 영양상태는 OECD의 분류 기준에서 Oligotrophic～Mesotrophic 수준으로 비교적 양호한 상태로서 평가되었다.
는 각 인자의 표준농도(mg/L)를 나타낸다. 우리나라에서는 아직 해양 수질의 표준농도에 대하여 명확하게 설정 되어있지 않기 때문에, 본 연구에서는 주변국인 중국과 일본의 표준농도를 이용한 경우와 비교하여 산정하였다. 중국(OPI₂)의 경우에는 수질기준 I 등급(State Bureau of Environmental Protection, 1998)을 표준농도로서 설정하였으며(COD_s=2 ㎎/L, DIN_s=0.

제안 방법

계절별 평균 부영양화도의 범위는 중국과 일본의 수질기준으로 각각 산정한 EI1과 EI2의 값을 비교하였다(Table 5). EI₁은 계절별 평균값이 0.
동해연안의 오염도를 평가하기 위하여 2004～2010년의 수질환경 인자를 계절별로 평균하여 산정하였다. 본 연구에서는 영양상태와 관련된 유기물 오염 지수(Organic Pollution Index, OPI)를 이용하여 다음의 식(3)으로 표현하였다(Wang et al.
부영양화의 발생여부와 진행정도를 평가하는 것은 수질을 나타내는 가장 기초적인 자료로서 연안 수질관리에 있어 중요하다. 부영양화 평가방법은 조사 자료의 정성적, 정량적인 산정, 그리고 지수에 의한 평가방법으로 구분할 수 있는데, 본 연구에서는 부영양화와 상관관계가 높은 주요 수질 인자들을 이용하여 동해연안의 해역별 수질 상태를 지수에 의한 평가방법을 이용하여 계절별로 평가하였다.
1의 A와 B에서 나타내었으며, 위경도와 코드는 Table 1에서 설명하고 있다. 조사항목은 해양환경공정시험기준(2003, 2005)에 의거 시료채집 및 분석되었으며, 본 연구에서는 수온(T), 염분(S), 수소이온농도(pH), 용존산소(DO), 화학적 산소요구량(COD), 부유성고형물(SS), 총질소(TN), 총인(TP), 용존무기질소(DIN), 용존무기인(DIP), 그리고 클로로필 a(Chl-a)에 대한 값을 사용하였다.

대상 데이터

동해 연안의 이화학적인 수질환경특성을 파악하기 위하여 2004년부터 2010년까지 국가해양환경측정망 사업의 동해연안 15개 해역에 대한 표층 수질자료를 해역별로 2, 5, 8, 그리고 11월 계절별로 평균하여 기본 자료로서 이용하였다.

데이터처리

4에서는 동해연안의 15개 해역에 대한 계층적 군집분석 결과를 나타내었다. 군집분석은 피어슨(Pearson)의 상관계수를 중심화, 개별집단간 거리 등으로 구하며, 군집화의 수준을 덴드로그램(Dendrogram)으로 판단하였다. 동해연안의 해역별 군집은 Cluster Conbine 10의 분류에서는 동해중부와 남부가 별개의 군으로 나누어지며, Cluster Conbine 5의 분류에서는 동해중부해역에서는 죽변연안(E08), 동해남부해역에서는 감포연안(E15) 해역으로 구분되어, 수질특성 차이가 큰 것으로 판단된다.
동해연안의 15개 해역에서 조사된 수질환경의 특징을 파악하기 위하여, 통계학적 방법을 이용하여 수질환경 인자들의 상관 분석을 하였다. Table 3은 수질환경 인자들의 상관관계를 나타내고 있으며, 유의적인 상관계수는 ±0.
동해연안의 수질환경에 영향을 미치는 주요 성분을 파악하기 위하여, 11개의 인자에 대해 R-mode 요인분석을 실시하였다. 요인 수는 고유치(Eigen value) 기준으로 판단하였으며(Table 4), 이러한 요인의 적재량을 이용하여 Varimax법으로 회전시켜 요인과 수질인자, 그리고 해역별과의 관계를 설명할 수 있게 Fig.
수질의 환경인자간의 요인 분석을 위하여, 자료의 통계적 분석은 Person의 상관계수를 이용하여 상관관계 분석을 하였으며, 또한 수질의 부영양화 발생, 오염과 관련 있는 환경요인을 알아보기 위하여, 주성분 추출방법(Principal component method)을 사용하여 Varimax 회전방법으로 요인분석을 하였다. 통계처리는 다변량 해석의 SPSS 18.
통계적 방법을 이용하여 수질환경 인자들의 변동 특성을 분석하였는데, Pearson 상관관계 분포에서 Chl-a은 T와 DO, SS와는 양의 상관관계를 나타내었으며, S와 DIP와는 음의 관계를 보였다. COD와 DIP 외 영양염류와는 상관성이 없는 것으로 나타났다.

이론/모형

동해연안의 오염도를 평가하기 위하여 2004～2010년의 수질환경 인자를 계절별로 평균하여 산정하였다. 본 연구에서는 영양상태와 관련된 유기물 오염 지수(Organic Pollution Index, OPI)를 이용하여 다음의 식(3)으로 표현하였다(Wang et al., 2009).

성능/효과

COD는 T와 S, SS와는 유의적인 상관성을 나타내지 않았으나, 영양염류와는 약하지만 양의 유의성 있는 상관관계를 나타내었다. COD 변화의 주요요인은 식물플랑크톤 성장에 따라 내부에서 생산되는 경우와 외래에서 유입되는 COD로 구분할 수 있는데, 위의 결과로 미루어 볼 때 동해연안 수계의 COD변화는 저층과의 수직혼합 등 수계의 물리적 작용으로 인한 외래성 요인이 주요 요인이 될 것으로 고려된다.
COD는 T와 S, SS와는 유의적인 상관성을 나타내지 않았으나, 영양염류와는 약하지만 양의 유의성 있는 상관관계를 나타내었다. COD 변화의 주요요인은 식물플랑크톤 성장에 따라 내부에서 생산되는 경우와 외래에서 유입되는 COD로 구분할 수 있는데, 위의 결과로 미루어 볼 때 동해연안 수계의 COD변화는 저층과의 수직혼합 등 수계의 물리적 작용으로 인한 외래성 요인이 주요 요인이 될 것으로 고려된다.
통계적 방법을 이용하여 수질환경 인자들의 변동 특성을 분석하였는데, Pearson 상관관계 분포에서 Chl-a은 T와 DO, SS와는 양의 상관관계를 나타내었으며, S와 DIP와는 음의 관계를 보였다. COD와 DIP 외 영양염류와는 상관성이 없는 것으로 나타났다. 주성분분석에서는 2개의 요인으로 설명되었는데, 요인 1은 Chl-a의 내부 생산과 관련하여 DO와 영양염류 등이 함께 복합적으로 작용하는 것으로 전체 57.
S는 Chl-a와는 음의 상관성, 그리고 COD와 영양염류와는 상관성이 없는 것으로 나타났다. DO는 COD를 제외하고 전반적으로 높은 상관계수를 나타내었는데, Chl-a와 SS와는 양의 상관성을 나타내었으며, pH와 영양염류와는 음의 상관성을 나타내었다.
수온은 DO와 SS, Chl-a와는 양의 관계를 나타내었으며, 그 외인자와는 음의 관계를 보였다. S는 Chl-a와는 음의 상관성, 그리고 COD와 영양염류와는 상관성이 없는 것으로 나타났다. DO는 COD를 제외하고 전반적으로 높은 상관계수를 나타내었는데, Chl-a와 SS와는 양의 상관성을 나타내었으며, pH와 영양염류와는 음의 상관성을 나타내었다.
해역별로는 전 해역에서 1 이하로서 적조발생 기준치 이하(罔市, 1972)를 나타내었으며, 동해중부에서 남부로 내려올수록 계절별 상이한 양상을 보였다. 거진(E01)과 속초(E02), 양양(E03) 연안에서는 동계에 높은 값을 보였으며, 삼척과 후포(E07～E09)연안에서는 추계에, 그리고 하계에는 월포와 구룡포(E12～E15) 연안에서 비교적 높은 부영양화도를 나타내었다(Fig. 5). 2004～2010년의 연도별 부영양화도 변화를 보면, 미미하지만 점차 낮아지는 경향으로 나타났다(Fig.
계절별로는 동계에서 하계로 갈수록 점차 높아지는 경향을 보였으며, 추계에 가장 낮은 값으로 나타났다. 하계에 높아지는 유기오염 현상은 부영양화도와 유사하게 나타났는데, 이는 식물플랑크톤과 미생물에 의한 내부 생산효율(이, 2001)의 증가에 따라 영양상태가 저하되며, 다량의 강우로 인한 영양염 유입과 용승에 의하여 증가하는 외부요인이 복합적으로 작용하여 나타나는 것으로 볼 수 있다.
1㎎/L로서 비교적 높게 나타났다. 영양염류인 DIN은 연별 평균 0.065㎎/L으로 2월에 비교적 높게, 5월에 낮은 값을 나타내었으며, DIP는 연별 평균 0.009㎎/L로서 동계인 2월에 비교적 높은 값을 나타내었다. Chl-a는 전반적으로 1～2㎍/L의 범위로서 나타내었다.
요인과 해역별과의 관계를 보면, 크게 동해중부(E01～E08) 연안과 동해남부(E09～E15) 연안으로 수질 환경에 대한 특성이 명확하게 차이를 나타내었다. 요인 1과 2의 특성으로 고려하여 보면, 수온에 따른 식물플랑크톤의 생산력은 동해남부해역에서 높게 나타내었으며, 그리고 영일만(E13)과 감포(E15) 그리고 삼척(E07) 연안은 담수의 유입과 용승 등 해수와의 물리적 혼합에 따라 환경에 미치는 영향이 비교적 큰 해역임을 알 수 있었다(Fig. 3).
위의 결과를 종합하여 볼 때, 식물플랑크톤의 Chl-a는 수온이 상승할수록 증가하며, 동해연안의 낮은 농도의 영양염류(Mesotrophic～Oligotrophic)로 인하여 식물플랑크톤의 증식에는 수온이 주요 인자로 작용하는 것으로 고려된다. DO는 Chl-a의 농도와 함께 높아짐을 나타내었으나, pH와는 음의 상관성(-0.
동해연안 해수중의 N/P비는 전 계절에서 16 이하로 나타내었으며, 추계에 가장 낮은 영양상태와 가장 높은 N/P비를 나타내었다. 유기오염 평가지수는 부영양화도와 유사하게 나타났는데, 계절별로는 동계에서 하계로 갈수록 점차 높아지는 경향을 보였으며, 추계에 가장 낮은 값으로 나타났다. 전반적으로 부영양화도 1 이하, 유기오염지수 II 등급 이하로서 양호한 상태로 평가 되었다.
98의 범위로서 각각 나타내었다. 일부 해역에서 오염 징후(Contaminated)가 나타난 것으로 평가되었으나, 중국과 일본, 그리고 우리나라의 기준을 적용하였을 경우 평균값은 전체적으로 1 이하로서 동해연안의 수질은 양호(Good)한 것으로 평가되었다.
COD와 DIP 외 영양염류와는 상관성이 없는 것으로 나타났다. 주성분분석에서는 2개의 요인으로 설명되었는데, 요인 1은 Chl-a의 내부 생산과 관련하여 DO와 영양염류 등이 함께 복합적으로 작용하는 것으로 전체 57.8%의 수질특성을 설명할 수 있었으며, 요인 2는 담수유입에 따른 S와 해수와의 물리적 혼합으로 나타나는 COD와 영양염류의 변화로 설명되는 요인으로 전체 18.7%의 수질특성을 반영하였다. 동해연안의 15개 해역에 대한 계층적 군집분석에서는 동해중부와 남부가 별개의 군으로 분류되었으며, 세부적으로는 죽변과 감포, 그리고 거진, 삼척 영일만으로 분류되었다.
해역별로는 동해남부와 중부 해역으로 양분되는 경향을 보였는데, COD와 영양염류는 동해 남부해역인 E9～E15(후포에서 감포까지)에서 동해중부 해역인 E1～E8(거진에서 죽변까지)보다 비교적 낮은 농도 분포를 보였으며, SS와 Chl-a는 높게 나타났다. 특히 Chl-a는 영일만(E13)과 감포연안(E15)에서전 계절에서 2㎍/L 이상으로 비교적 높은 값을 보였으며, DO는 동해연안 전반적으로 유사한 농도분포를 나타내었다.
해역별로는 OPI₁의 경우 부영양화도(EI)와 유사한 경향을 보였는데, 동해중부에서 남부로 남하할수록 동계, 추계, 하계에 오염도 지수가 각각 높게 나타나 계절별로 천이하는 양상을 보였다. 전 계절에서 동계에 양양연안(E03), 그리고 하계에 영일만(E13), 감포(E14), 구룡포연안(E15)에서 OPI가 1 이상으로 III 단계를 보였으며, 그 외는 II 이하로 양호한 상태로서 평가되었다(Fig.
해역별로는 동해남부와 중부 해역으로 양분되는 경향을 보였는데, COD와 영양염류는 동해 남부해역인 E9～E15(후포에서 감포까지)에서 동해중부 해역인 E1～E8(거진에서 죽변까지)보다 비교적 낮은 농도 분포를 보였으며, SS와 Chl-a는 높게 나타났다. 특히 Chl-a는 영일만(E13)과 감포연안(E15)에서전 계절에서 2㎍/L 이상으로 비교적 높은 값을 보였으며, DO는 동해연안 전반적으로 유사한 농도분포를 나타내었다.

참고문헌 (23)

국립수산과학원(2005), 한국해양환경조사연보 2004, 제 9권, 국립수산과학원, 예문사, 부산, p. 400.
국립수산과학원(2006), 한국해양환경조사연보 2005, 제 10권, 국립수산과학원, 예문사, 부산, p. 400.
국립수산과학원(2007), 한국해양환경조사연보 2006, 제 11권, 국립수산과학원, 예문사, 부산, p. 396.
국립수산과학원(2008), 한국해양환경조사연보 2007, 제 12권, 국립수산과학원, 예문사, 부산, p. 408.
국립수산과학원(2009), 한국해양환경조사연보 2008, 제 13권, 국립수산과학원, 예문사, 부산, p. 400.
국립수산과학원(2010), 한국해양환경조사연보 2009, 제 14권, 국립수산과학원, 예문사, 부산, p. 422.
국립수산과학원(2011), 한국해양환경조사연보 2010, 제 15권, 국립수산과학원, 예문사, 부산, p. 434.
유춘만, 위인선, 이종빈, 위성욱(1999), Scaphechinus brevis의 생물검정에 의한 동해해역 연안해수의 수질평가, 15(1), pp. 127-134.
이인철(2001), 부영양화해역의 내부생산효율에 대한 계절 변동예측, 한국해양공학회지, 15(4), pp. 53-59.

원문보기 상세보기
최용규, 정희동, 권기영(2010), 2006년 동해연안의 수괴분포, 한국환경과학회지, 19(4), pp. 399-406.

원문보기 상세보기
罔市友利(1972), 內滿赤潮の發生機構-III 淺海の汚染と赤潮の發生", 水産硏究寶書, 제 23권, 日本水産資源保護協會, pp. 58-76.
李英植, 山田崇央, 淸水徹水徹, 向井徹雄, 瀧本和人, 罔田光正(1996), 廣島灣における植物プランクトンの增殖に對する集中降雨にともなう陸水の影響水環境學會誌 19(12), pp. 995-1003
Adams, G. and S. Spotte(1980), Effects of tertiary methods on total organic carbon removal in saline, closed-system marine mammal pools, Am. J. Vet. Res., 41, pp. 1470-1474.

상세보기
Fisher, T. R., E. R. Peele, J. W. Ammerman and L. Harding(1992), Nutrients limitation of phytoplankton in Chesapeake Bay, marine Ecology progress series, 82, pp. 51-63.

상세보기
Hakanson, L.(1994), A review of effect-dose sensitivity models for aquatic ecosystems, Internationale Revue der Gesamten Hydrobiologie, 79, pp. 621-667.

상세보기
Nemerow, N. L.(1991), Stream, lake, estuary and ocean pollution, 2nd ed. Van Nostrand Reinhold, New York, pp. 271-286.
Quan, W. M., X. Q. Shen and J. D. Han(2005), Analysis and assessment on eutrophication status and developing trend in Changjiang Estuary and adjacent sea, Marine Environmental Science, 24, (3), pp. 13-16.

상세보기
Rosenberg, R., H. C. Nilsson and R. J. Diaz(2001), Response of benthic fauna and changing sediment redox profiles over a hypoxic gradient. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 53, pp. 343-350.

상세보기
Redfield, A. C., B. H. Ketchum and F. A. Richards (1963), The influence of organisms on the composition of sea water, In: The Sea, Vol 2, M.H. Hill, ed. Wiley, New York, pp. 26-77.
Styro D., R. Morkuniene and S. Vdovinskiene(2006), The Process of Self-Purification of the Baltic Sea Waters from Artificial Radionuclides, Oceanology, 46, (3), pp. 358-367.

상세보기
Swedish EPA(2000): Environmental quality criteria: Coasts and seas. Swedish Environmental Protection Agency Report 5052, Stockholm, Sweden. p. 138.
Vollenweider, R. A. and J. J. Kerekes(1982), Eutrophication of waters, monitoring, assessment and control, OECD, paris, pp. 301-315.
Wang, X. L., Z. G. Cui, Q. Guo and X. R. Han(2009), Distribution of nutrients and eutrophication assessment in the Bohai Sea of China, Chinese Journal of Oceanology and Limnology, 27(1), pp. 177-183.

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