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문제 정의
- 본 연구는 국내 패류양식장이 밀집되어 있는 고성 자란만, 거제 · 한산만, 진해만의 어장환경 평가를 위한 기준값을 설정하고자 시도되었다.
- 본 연구는 남해안에서 패류 양식장이 밀집되어 있는 고성·자란만, 거제·한산만, 진해만에 대하여 생태학적 상태 평가를 위한 적정 환경인자와 생물인자를 모색하였으며, 어장 환경 평가를 위한 기준값을 찾기 위하여 시도하였다.
- 그 다음, 4계절의 퇴적물 환경조사 및 저서 다모류 군집에 관한 분석 자료를 이용하여 상관성 유무를 살펴본 후, 유의한 항목들 중에서 가장 상관성이 높은 인자를 각각 선택하였다. 이 인자들을 이용하여, 현재 국내 남해안 패류 양식장에 있어 어장환경을 객관적으로 평가할 수 있는 기준 설정값을 제시하고자 한다.
제안 방법
- Takashi(2008)의 연구에서 조사정점 및 조사시기의 경우 47개 정점에 대하여 하계조사를 수행하였으나, 본 연구에서는 55개 정점에 대하여 춘·하·추·동계의 계절별 조사를 수행하였다.
- 우선 남해안에 위치하고 있는 대표적 패류 양식장들의 해역면적, 어장면적의 지리적 여건과 만별 해수유동, 저서 다모류의 분포 특성과 같은 만별 특성을 살펴보았다. 그 다음, 4계절의 퇴적물 환경조사 및 저서 다모류 군집에 관한 분석 자료를 이용하여 상관성 유무를 살펴본 후, 유의한 항목들 중에서 가장 상관성이 높은 인자를 각각 선택하였다. 이 인자들을 이용하여, 현재 국내 남해안 패류 양식장에 있어 어장환경을 객관적으로 평가할 수 있는 기준 설정값을 제시하고자 한다.
- 즉, X축인 TOC가 증가함에 따라 저서 다모류의 다양도가 최고로 높아지는 PP에서의 TOC는 15 mg/g이며, 이 지점 이후 유기물 부하의 증가에 따른 저서 다모류 다양도의 감소지점인 WP에서의 TOC는 26 mg/g으로 볼 수 있다. 마지막의 Contaminated Point는 Takashi가 제안한 무생물구간인 Critical Point와는 다른, 다모류 다양도 1.2 이하의 양식장 오염이 심화된 구간으로 보았으며, 오염구간을 의미하는 Contaminated Point로 변경․명명하여 31 mg/g으로 제안하였다.
- 본 연구에서는, 모든 조사 정점에 대하여 TOC와 저서 다모류 다양도의 평균값을 파선으로 연결하였으며, 계절에 따른 영향을 고려하기 위하여 X축 및 Y축 방향에 평균값±표준편차를 추가하였다(Fig. 3).
- 생물량이 최고치에 달하는 AVS 0.25 mg/g은 ‘Peak Point(이하 PP)’로 간주하였으며, 생물량이 급격하게 저하한 지점인 AVS 0.48 mg/g은 ‘Warning Point(이하 WP)’, 무생물 구간에 도달한 AVS 0.87 mg/g은 ‘Critical Point(이하 CP)’로 기준값을 설정하였다.
- 우선 남해안에 위치하고 있는 대표적 패류 양식장들의 해역면적, 어장면적의 지리적 여건과 만별 해수유동, 저서 다모류의 분포 특성과 같은 만별 특성을 살펴보았다. 그 다음, 4계절의 퇴적물 환경조사 및 저서 다모류 군집에 관한 분석 자료를 이용하여 상관성 유무를 살펴본 후, 유의한 항목들 중에서 가장 상관성이 높은 인자를 각각 선택하였다.
- 본 연구는 국내 패류양식장이 밀집되어 있는 고성 자란만, 거제 · 한산만, 진해만의 어장환경 평가를 위한 기준값을 설정하고자 시도되었다. 우선, 4계절의 퇴적물 환경인자(화학적산소요구량, 강열감량, 산휘발성황화물, 총유기탄소)와저서 다모류 인자(출현 종 수, 서식밀도, 다양도, 균등도)에 관한 분석 자료를 이용하여 각각의 상관성을 비교하였다. 양식장의 주변환경과 서식생물 간의 상관성은 높지는 않으나, 양식활동에 의한 피드백에 의하여 서식생물에 분명한 영향을 미치는 것으로 판단되며, 환경인자 총유기탄소와 저서 다모류 다양도 간의 상관계수가 0.
- 1 m2인 van Veen grab을 사용하여 정점 당 2회 반복 채집하였다. 인양된 퇴적물은 선상에서 망목 크기 1.0 mm 체를 사용하여 체질하였으며, 잔존물은 현장에서 중성포르말린(10 %)으로 고정하여 실험실로 운반 후, 저서 다모류의 완전한 개체나 머리가 있는 경우만을 계수하였다. 측정된 개체수는 채집면적 당(0.
- 저서동물인자는 만에 서식하고 있는 대형저서 다모류(macrobenthic polychaetes) 군집에 대하여 출현 종 수(Number of species), 서식밀도(density), 다양도(H'; Shannon and Weaver, 1949) 그리고 균등도(J'; Pielou, 1966)를 분석하였다.
- 1). 퇴적물 환경인자와 저서동물인자에 대하여 조사하였으며, 퇴적물 환경인자는 퇴적물 화학적산소요구량(chemical oxygen demand, COD), 강열감량(ignition loss, IL), 산휘발성황화물(acid volatile sulfide, AVS), 총유기탄소 (total organic carbon, TOC), 총질소(total nitrogen, TN)를 분석하였다. 퇴적물 COD는 일정량의 시료를 알칼리성 과망간산 칼륨법으로 정량하였다(mg/g dry).
- Takashi(2008)는 양식어장에서 유기물부하에 대한 좋은 환경지표는 첫째, 유기물부하를 적절하게 반영할 수 있는 수치일 것, 둘째, 대형저서생물의 증감에 밀접한 관계를 보여야 함을 제시하였으며, 퇴적물의 AVS와 저서생물의 생체량과의 상관성을 이용하여 어류양식장의 평가기준을 마련하였다. 퇴적물의 두 인자(TOC, AVS)와 대형저서동물의 생물량 사이의 상관성 분석을 통하여, 양식장 환경을 네 유형으로 분류하였다. 생물량이 최고치에 달하는 AVS 0.
- 특히 TOC와 저서 다모류 다양도가 가장 높은 역의 상관성 (r=-0.610, P<0.01)을 보여, 어장환경평가를 위한 두 가지 인자로 설정하였다.
대상 데이터
- 본 조사는 국립수산과학원의 어장환경실태조사(NFRDI, 2009a; NFRDI, 2010) 중 고성자란만 22개 정점(2009년), 거제 한산만 15개 정점(2008년), 진해만 18개 정점(2008년)에 대하여 계절별(2월, 5월, 8월, 11월)로 실시한 총 220개의 자료로 구성되었다(Fig. 1). 퇴적물 환경인자와 저서동물인자에 대하여 조사하였으며, 퇴적물 환경인자는 퇴적물 화학적산소요구량(chemical oxygen demand, COD), 강열감량(ignition loss, IL), 산휘발성황화물(acid volatile sulfide, AVS), 총유기탄소 (total organic carbon, TOC), 총질소(total nitrogen, TN)를 분석하였다.
- 저서동물인자는 만에 서식하고 있는 대형저서 다모류(macrobenthic polychaetes) 군집에 대하여 출현 종 수(Number of species), 서식밀도(density), 다양도(H'; Shannon and Weaver, 1949) 그리고 균등도(J'; Pielou, 1966)를 분석하였다. 저서 다모류의 채집을 위한 퇴적물 시료는 채집면적 0.1 m2인 van Veen grab을 사용하여 정점 당 2회 반복 채집하였다. 인양된 퇴적물은 선상에서 망목 크기 1.
데이터처리
- Takashi(2008)의 연구에서 조사정점 및 조사시기의 경우 47개 정점에 대하여 하계조사를 수행하였으나, 본 연구에서는 55개 정점에 대하여 춘·하·추·동계의 계절별 조사를 수행하였다. 연구 초기의 의도는 조사정점을 저서생물군집의 특성에 따라 그룹으로 나누어 결과의 직관성을 높이고자 하였으나, 각 그룹의 계절별 분류가 동일한 패턴을 보이지 않아 연평균으로 Fig. 3의 결과를 도출하였다. 양식장의 주변환경과 서식생물 간의 상관성은 대단히 높지는 않으나, 양식활동에 의한 피드백에 의하여 서식생물에 영향을 미치는 것은 분명한 것으로 판단된다.
이론/모형
- AVS는 약 2 g의 퇴적물에 황산을 넣어 검지관에 흡수되는 황화수소의 양을 측정(mg/g dry)하였다. 퇴적물 COD, IL, AVS의 분석은 해양환경공정시험기준(MLTM, 2010)에 따랐으며, TOC와 TN의 분석은 일본저질조사방법에 준하여 염산 0.1 N로 전처리 후, CHN 원소분석기(Flash EA-1112, Thermo Finnigan)로 측정하였다.
- 퇴적물 환경인자와 저서동물인자에 대하여 조사하였으며, 퇴적물 환경인자는 퇴적물 화학적산소요구량(chemical oxygen demand, COD), 강열감량(ignition loss, IL), 산휘발성황화물(acid volatile sulfide, AVS), 총유기탄소 (total organic carbon, TOC), 총질소(total nitrogen, TN)를 분석하였다. 퇴적물 COD는 일정량의 시료를 알칼리성 과망간산 칼륨법으로 정량하였다(mg/g dry). IL은 약 5 g의 퇴적물을 110 에서 항량으로 될 때까지 건조하고, 550에서 2시간 강열한 후, 항량의 무게 차이를 측정(%)하였다.
성능/효과
- 양식장의 주변환경과 서식생물 간의 상관성은 높지는 않으나, 양식활동에 의한 피드백에 의하여 서식생물에 분명한 영향을 미치는 것으로 판단되며, 환경인자 총유기탄소와 저서 다모류 다양도 간의 상관계수가 0.61로 가장 높고 유의한 상관성을 보여, 어장환경평가를 위한 대표인자로 설정하였다.
- GIS spatial analyst(ArcGIS 10.0)에 의한 고성·자란만의 해역 면적은 약 81.9 km2, 이 중 패류양식어업이 차지하는 면적은 어업면허권 기준 3.6 km2로서 약 4.4 %의 점유율을 보였다(Fig. 1).
- 거제·한산만의 패류 양식장 주변 퇴적물의 연평균 TOC는 18.73 mg/g으로 고성·자란만보다 유기물 부하가 증가하였으며, 저서 다모류의 다양 도는 2.26으로 나타나 고성·자란만보다 감소하였다.
- 군집의 다양성 및 안정성을 보여주는 두 지수(H', J')는 퇴적물의 유기물 함량을 보여 주는 IL, AVS, TOC, TN 등과 높은 상관관계를 보였다.
- 3). 이러한 결과에 따라, 패류양식 장에 대한 어장환경평가 기준 TOC는 Peak Point 15 mg/g, Warning Point는 26 mg/g, 그리고 Contaminated Point 31 mg/g으로 제안할 수 있다. 즉, X축인 TOC가 증가함에 따라 저서 다모류의 다양도가 최고로 높아지는 PP에서의 TOC는 15 mg/g이며, 이 지점 이후 유기물 부하의 증가에 따른 저서 다모류 다양도의 감소지점인 WP에서의 TOC는 26 mg/g으로 볼 수 있다.
- 616으로서 높지는 않았다. 저서 다모류 인자간은 출현종수와 균등도 간의 상관성을 제외한 모든 항목에서 유의한 상관성을 보였다.
- 퇴적물 환경인자의 연평균을 살펴보면 모든 항목에서 고성만이 높게 나타났으며(Table 1), 이는 상대적으로 만의 폐쇄성이 높은 고성만에서 양식의 영향에 따른 오염원의 높은 정체성에 기인하는 것으로 추정된다. 저서 다모류의 출현 종 수는 만 안쪽에서 낮고, 만 외곽으로 가면서 증가하였으며, 밀도는 안쪽이 높고 외곽이 낮아 종 수와 반대되는 현상을 보였다. 생태학적 지수인 다양도와 균등도의 경우 종 수와 동일하게 만 안쪽이 낮고 외곽으로 가면서 증가하였다.
- 저서다모류 군집의 우점종은 Paraprionospio pinnata, Capitella capitata, Lumbrineris longifolia, Spiochaetopterus koreana 등의 잠재적 또는 기회주의적 유기물 오염지표종이었으며, 특히 C. capitata는 극심한 유기물 오염 환경에서 높은 개체밀도를 보이는 것으로 알려진 종이다.
- 01)을 보였으나, 출현종 수와 COD 그리고 서식밀도와 AVS, TOC, TN간에는 유의한 상관성이 나타나지 않았다. 즉, 출현 종 수와 서식밀도는 유의하지 않거나 상관성이 낮았다. 군집의 다양성 및 안정성을 보여주는 두 지수(H', J')는 퇴적물의 유기물 함량을 보여 주는 IL, AVS, TOC, TN 등과 높은 상관관계를 보였다.
- 퇴적물 환경인자간은 유의한 양의 상관성(P<0.01)을 보였으며, 특히 IL, AVS, TOC, TN 상호간에 0.6이상의 높고 유의한 양의 상관성을 보였다.
- 퇴적물 환경인자와 저서 다모류 인자간의 상관성을 살펴 보면, 유의한 상관성(P<0.05 혹은 P<0.01)을 보였으나, 출현종 수와 COD 그리고 서식밀도와 AVS, TOC, TN간에는 유의한 상관성이 나타나지 않았다.
- 진해만의 잔차류는 대부분 3 cm/sec 이하로 유속자체는 빠르지 않으나 흐름 형태를 볼 때 진동만으로 유입되는 오염물질은 서서히 만 입구 쪽으로 이동하여 침강하고 하층에 도달하면 만 내측으로 이동하여 내측의 수질을 더욱 악화시킬 수 있는 형태를 보여 준다(NFRDI, 2002). 퇴적물 환경인자의 연평균을 보면 상대적으로 안쪽에 위치하며 양식장이 밀집되어 있는 가조도에서 높은 농도를 나타내었다. 저서다모류 군집의 우점종은 Paraprionospio pinnata, Capitella capitata, Lumbrineris longifolia, Spiochaetopterus koreana 등의 잠재적 또는 기회주의적 유기물 오염지표종이었으며, 특히 C.
- 자란만의 경우 만의 좌측에서 3~4 cm/sec로 비교적 큰 유속을 보이나 만의 중앙으로 갈수록 점점 작아져 1 cm/sec 미만의 유속을 보였다(NFRDI, 2002). 퇴적물 환경인자의 연평균을 살펴보면 모든 항목에서 고성만이 높게 나타났으며(Table 1), 이는 상대적으로 만의 폐쇄성이 높은 고성만에서 양식의 영향에 따른 오염원의 높은 정체성에 기인하는 것으로 추정된다. 저서 다모류의 출현 종 수는 만 안쪽에서 낮고, 만 외곽으로 가면서 증가하였으며, 밀도는 안쪽이 높고 외곽이 낮아 종 수와 반대되는 현상을 보였다.
후속연구
- 국내 패류양식장이 밀집되어 있는 고성·자란만, 거제·한산만, 진해만 등을 대상으로 연구를 진행하였으며, 추후 좀 더 실용적이며, 신뢰성 있는 어장환경평가기준 설정을 위해서는 어류양식장, 해조류양식장 등에도 적용가능한 연구가 수행되어야 할 것으로 판단된다.
- 87 mg/g은 ‘Critical Point(이하 CP)’로 기준값을 설정하였다. 그러나, 이 연구에서 AVS는 부하되는 유기물의 양과 그에 동반하는 환원상태를 잘 반영하고, 검지관법으로 간편하게 측정가능한 이점이 있지만 현장에서 바로 측정하지 않으면 측정오차를 유발할 가능성이 높다고 판단된다. 또한, 유기물 부하의 직접적 지표인 TOC와 대형 저서동물의 생물량의 관계를 기준으로 한 회귀직선식을 통하여 AVS값을 산출하였기 때문에, TOC의 설정기준인 PP는 6.
- 이러한 결과는 Takashi(2008)의 퇴적물 TOC에 대한 어장환경 평가기준에 비하여 높은 값을 보였으며, 이는 국내 양식장의 집약적으로 높은 어장밀집도에 기인하는 것으로 판단된다. 본 연구결과는 어장 환경평가 기준설정에 유용한 방법으로 사용될 수 있으며, 추후 폭넓은 양식품종별 어장환경 평가 연구를 통하여 어장환경관리와 지속적인 생산성 확보에 기여할 수 있을 것으로 사료된다.
- 본 연구에서 다룬 총유기탄소량과 저서 다모류 다양도 외에도 과학적이며 보편타당한 상관인자 들을 모색하여야 하며, 여기서 제시한 기준값 역시 좀 더 신뢰성 있는 결과를 도출하기 위해서는 지속적인 연구·조사가 수행되어야 할 것으로 판단된다.
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