연안환경의 영양염 순환에서 저층에서의 영양염 재생산(regeneration)은 주요한 영양염 공급원 중 하나이다. 진해만 저층 영양염의 거동을 살펴보기 위해 2004년부터 2012년까지 9년간 진해만 내 14개 정점의 수질자료를 분석하였다. 저층의 용존무기질소, 인산염인, 규산염규소는 계절적 변동성을 나타내었고, 하계에 가장 높은 농도를 보였다. 특히, 빈산소 수괴(hypoxia) 형성 시기의 평균 영양염 농도는 정상산소상태(normoxia) 시기에 비해 약 2배 더 높게 나타났다. 하계 진해만의 저층 용존무기질소, 인산염인, 규산염규소의 농도는 재생산에 의해 모두 높은 경향을 보였으나, 공간적 농도 분포는 차이를 나타내었다. 용존무기질소와 인산염인은 마산만에서 가장 높은 농도를 보이는 반면 규산염규소는 마산만 뿐만 아니라 진해만 중심부에서도 높은 농도를 나타내었다. 또한 다른 영양염에 비해 규산염규소는 전 계절 동안 저층에서의 재생산이 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 시계열 분석 결과 9년간 용존무기질소의 농도는 약 $14{\mu}M$에서 $6{\mu}M$로 뚜렷한 감소를 나타내었다. 용존무기질소의 감소로 인해 진해만 저층의 Si/N 비는 약 1에서 3으로 증가된 것으로 나타났다.
연안환경의 영양염 순환에서 저층에서의 영양염 재생산(regeneration)은 주요한 영양염 공급원 중 하나이다. 진해만 저층 영양염의 거동을 살펴보기 위해 2004년부터 2012년까지 9년간 진해만 내 14개 정점의 수질자료를 분석하였다. 저층의 용존무기질소, 인산염인, 규산염규소는 계절적 변동성을 나타내었고, 하계에 가장 높은 농도를 보였다. 특히, 빈산소 수괴(hypoxia) 형성 시기의 평균 영양염 농도는 정상산소상태(normoxia) 시기에 비해 약 2배 더 높게 나타났다. 하계 진해만의 저층 용존무기질소, 인산염인, 규산염규소의 농도는 재생산에 의해 모두 높은 경향을 보였으나, 공간적 농도 분포는 차이를 나타내었다. 용존무기질소와 인산염인은 마산만에서 가장 높은 농도를 보이는 반면 규산염규소는 마산만 뿐만 아니라 진해만 중심부에서도 높은 농도를 나타내었다. 또한 다른 영양염에 비해 규산염규소는 전 계절 동안 저층에서의 재생산이 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 시계열 분석 결과 9년간 용존무기질소의 농도는 약 $14{\mu}M$에서 $6{\mu}M$로 뚜렷한 감소를 나타내었다. 용존무기질소의 감소로 인해 진해만 저층의 Si/N 비는 약 1에서 3으로 증가된 것으로 나타났다.
In respect of the nutrients cycling in coastal environment, regeneration in bottom layer is one of major source of nutrients. We analyzed the bottom water quality at the 14 stations during 9 years from 2004 to 2012 to investigate the characteristics of nutrients at bottom layer in Jinhae Bay. Concen...
In respect of the nutrients cycling in coastal environment, regeneration in bottom layer is one of major source of nutrients. We analyzed the bottom water quality at the 14 stations during 9 years from 2004 to 2012 to investigate the characteristics of nutrients at bottom layer in Jinhae Bay. Concentrations of DIN, DIP and DSi showed the large seasonal variation and were higher in summer. Especially, average concentrations of these nutrients were two times higher in hypoxic season than in normoxic season. In summer, high concentrations of DIN, DIP and DSi caused by regeneration were common feature, but spatial distribution of DSi differ from that of DIN and DIP. DIN and DIP were higher in Masan Bay, while DSi was higher in Masan Bay as well as in center of Jinhae Bay. In comparison with DIN and DIP, DSi was significantly affected by nutrients regeneration at bottom layer in whole season. According to time series analysis, DIN concentration was decreased from approximately $14{\mu}M$ to $6{\mu}M$. This result induce that Si:N ratio at bottom layer in Jinhae Bay changed from approximately 1 to 3.
In respect of the nutrients cycling in coastal environment, regeneration in bottom layer is one of major source of nutrients. We analyzed the bottom water quality at the 14 stations during 9 years from 2004 to 2012 to investigate the characteristics of nutrients at bottom layer in Jinhae Bay. Concentrations of DIN, DIP and DSi showed the large seasonal variation and were higher in summer. Especially, average concentrations of these nutrients were two times higher in hypoxic season than in normoxic season. In summer, high concentrations of DIN, DIP and DSi caused by regeneration were common feature, but spatial distribution of DSi differ from that of DIN and DIP. DIN and DIP were higher in Masan Bay, while DSi was higher in Masan Bay as well as in center of Jinhae Bay. In comparison with DIN and DIP, DSi was significantly affected by nutrients regeneration at bottom layer in whole season. According to time series analysis, DIN concentration was decreased from approximately $14{\mu}M$ to $6{\mu}M$. This result induce that Si:N ratio at bottom layer in Jinhae Bay changed from approximately 1 to 3.
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문제 정의
이러한 연구들을 통해 발틱해 일차 생산에 주요한 공급원인 저층 영양염의 특성과 장기적인 변동성에 대해 밝히고 있다. 본 연구는 2004~2012년간 진해만 저층 수질 자료를 이용하여 저층 영양염의 시간적, 공간적 변동을 살펴봄으로서 생지화학적 순환 과정의 특성에 대해 밝히고자 한다. 앞서 소개한 연구들에 비해서는 짧은 기간 동안의 변동에 대한 분석이나 진해만 저층 수질관리 및 앞으로의 연구방향을 개선하는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
, 2002; Danielsson, 2014). 이러한 연구들을 통해 발틱해 일차 생산에 주요한 공급원인 저층 영양염의 특성과 장기적인 변동성에 대해 밝히고 있다. 본 연구는 2004~2012년간 진해만 저층 수질 자료를 이용하여 저층 영양염의 시간적, 공간적 변동을 살펴봄으로서 생지화학적 순환 과정의 특성에 대해 밝히고자 한다.
제안 방법
2004년부터 2012년까지의 수질자료를 통해 진해만과 주변해역 저층 영양염의 특성을 알아보았다. 계절적으로 볼 때 저층 영양염은 하계에 가장 높은 농도를 보였으며, 농도가 가장 낮은 계절에 비해 용존무기질소는 약 2배, 인산 염인은 약 3배, 규산염규소는 약 8배 이상의 차이를 나타냈다.
1). 조사항목은 저층의 수온(temperature), 염분(salinity), 수소이온농도(pH), 용존산소(DO), 암모니아성질소(ammonia nitrogen), 아질산성질소(nitrite nitrogen), 질산성질소(nitrate nitrogen), 인산염인(phosphorate phosphorus), 규산염 규소(silicate silicon)이다. 수온, 염분, 수소이온농도는 관측장비(YSI 6600)을 이용하여 현장에서 관측하였고, 용존산소는 DO meter 또는 해양환경공정시험법의 Winkler-Azide 변법으로 측정하였다.
3). 두 시기 간 농도 차이의 유의성을 판별하기 위해 t-검정을 실시하였으며, 세 영양염 모두 유의한 차이를 보였다. 산소가 결핍된 혐기성 환경에서 광물화 박테리아는 산화환경일 때 광물화를 통해 얻는 에너지와 같은 양의 에너지를 얻기 위해 더 많은 유기물질을 분해시킨다 (Lehtoranta and Heiskanen, 2003).
인산염인은 ascorbic acid를 이용한 몰리브덴 청법, 규산염규소는 몰리브덴 청법으로 측정하였다. 조사된 수질성분간의 상관관계를 해석하기 위하여 통계프로그램 (SPSS ver. 12.0)을 이용하여 상관분석(correlation analysis)을 실시하였다.
이론/모형
조사항목은 저층의 수온(temperature), 염분(salinity), 수소이온농도(pH), 용존산소(DO), 암모니아성질소(ammonia nitrogen), 아질산성질소(nitrite nitrogen), 질산성질소(nitrate nitrogen), 인산염인(phosphorate phosphorus), 규산염 규소(silicate silicon)이다. 수온, 염분, 수소이온농도는 관측장비(YSI 6600)을 이용하여 현장에서 관측하였고, 용존산소는 DO meter 또는 해양환경공정시험법의 Winkler-Azide 변법으로 측정하였다. 영양염류는 해양환경공정시험법(MLTM, 2010)에 준하여 분석하였으며, 암모니아성질소는 Indophenol 청색법, 아질산성질소는 a-NED법, 질산성질소는 Cu-Cd 칼럼을 이용한 아질산성질소 환원법으로 측정하였으며, 용존무기질소는 암모니아성질소, 아질산성질소, 질산성질소의 합으로 계산하였다.
수온, 염분, 수소이온농도는 관측장비(YSI 6600)을 이용하여 현장에서 관측하였고, 용존산소는 DO meter 또는 해양환경공정시험법의 Winkler-Azide 변법으로 측정하였다. 영양염류는 해양환경공정시험법(MLTM, 2010)에 준하여 분석하였으며, 암모니아성질소는 Indophenol 청색법, 아질산성질소는 a-NED법, 질산성질소는 Cu-Cd 칼럼을 이용한 아질산성질소 환원법으로 측정하였으며, 용존무기질소는 암모니아성질소, 아질산성질소, 질산성질소의 합으로 계산하였다. 인산염인은 ascorbic acid를 이용한 몰리브덴 청법, 규산염규소는 몰리브덴 청법으로 측정하였다.
이것은 저층환경에서 발생하는 생지화학적 과정과 유기물질 및 영양염의 공급이 지역적 차이를 보이기 때문인 것으로 판단된다. 2004년부터 2012년까지 저층 영양염의 장기변동 특성을 살펴본 결과, 용존무기질소가 뚜렷한 감소경향을 보였으며, 특히 질소 영양염 중 아질산성질소와 질산성질소의 감소가 뚜렷한 것으로 나타났다. 용존무기질소의 감소는 진해만과 주변해역의 Si/N의 비율을 약 1에서 3으로 변하게 하였다.
2004년부터 2012년까지의 수질자료를 통해 진해만과 주변해역 저층 영양염의 특성을 알아보았다. 계절적으로 볼 때 저층 영양염은 하계에 가장 높은 농도를 보였으며, 농도가 가장 낮은 계절에 비해 용존무기질소는 약 2배, 인산 염인은 약 3배, 규산염규소는 약 8배 이상의 차이를 나타냈다. 특히 하계 빈산소 수괴가 형성되었을 때는 정상산소 상태일 때보다 더 높은 영양염 농도를 보이는 것으로 나타났다.
이러한 차이는 각각의 영양염에 대한 공급이 차이를 보이기 때문이다. 규산염규소는 2, 5, 8, 11월 모두 용존산소와 상관관계를 나타내었으며 세 영양염 중 가장 높은 상관관계를 보여(Table 2), 전 계절 동안 재생산에 의한 공급에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 진해만 저층 퇴적물층에 쌓인 유기물질은 대부분 식물플랑크톤에 의한 생산물에 기초한 것이다(Yang and Hong, 1988; Hong et al.
만 입구과 행암만 일대, 진해만 남서측에서는 비교적 낮은 농도를 보였다. 규산염규소의 평균 농도는 행암만 일대에서 비교적 낮게 나타났으며 마산만과 진해만 중심부에서 높은 분포를 나타내었다. 암모니아성질소와 질산성질소 의 분포를 비교해보면 확연히 상반된 경향을 나타낸다.
(2004)은 한국 남부 연안의 영양상태 평가를 통해 1997년부터 2002년까지 6년간 연안역의 N이 감소되어온 경향성을 밝혔으며, 두 결과를 연계하여 해석하면 16년 동안 용존무기질소가 지속적으로 감소되고 있는 것이다. 남부해역에서의 용존무기질소 감소에 대해 저층 경계면에서 발생하는 탈질소화(denitrification)에 의한 결과로 추정하였으며 (Lee et al., 2004), 본 연구의 결과인 아질산성질소와 질산성 질소의 뚜렷한 감소는 탈질소화 증가로 인해 용존무기질소가 감소될 수 있다는 추론의 근거가 될 수 있을 것이다. 한편, Kwon et al.
농도가 가장 낮았던 시기의 평균 값(5월 평균 용존무기질소: 6.23μM, 2월 평균 인산염인: 0.33μM, 규산염규소: 3.50μM)에 비해서 용존무기질소는 약 2배, 인산염인은 약 3배 높은 값을 나타냈으며, 규산염규소는 8배 이상의 차이를 나타내며 영양염 중 가장 큰 계절 변화를 보였다.
만 입구와 만 중심부에서는 질산성질소가 용존무기질소의 약 60 % 이상을 차지하는 것으로 나타나 비교적 활발한 질산화 과정이 일어나는 것으로 보인다. 마산만에서는 반대로 암모니아성질소가 월등히 높은 농도를 보이며 용존무기질소의 80 % 이상을 차지하는 것으로 나타났다. 마산만 일대에서는 진해만 입구(가덕수로) 및 중심부와는 반대로 질산화 과정이 저해되거나 질산성질소의 환원 과정이 우세하게 나타 나는 것으로 추측된다.
(2012)는빈산소 수괴 발달과 저층에서의 영양염 플럭스의 변화에 대한 실험을 통하여 수층 빈산소 수괴의 지속에 따라 퇴적층에서 수층으로 암모니아성질소, 인산염인, 규산염규소의 유출이 증가함을 밝혔다. 비록 퇴적층에서 유출되는 영양염 플럭스를 측정한 직접적인 자료는 없으나, 빈산소가 발생하는 8월의 결과를 용존산소 농도 3 mg/L를 기준으로 정상산소상태 시기와 빈산소 수괴 발생 시기로 나누어 저층 영양염의 분포를 살펴보면, 빈산소 수괴가 발생하였을 때의 평균 용존무기질소, 인산염인, 규산염규소의 농도는 정상산소상태 시기에 비해 약 2배 정도 높은 경향을 나타내었다(Fig. 3). 두 시기 간 농도 차이의 유의성을 판별하기 위해 t-검정을 실시하였으며, 세 영양염 모두 유의한 차이를 보였다.
8월에는 수온에 대해 암모니아성질소를 제외한 모든 항목이 비교적 높은 상관관계를 보였다. 수온은 수소이온농도, 용존산소와 양(+)의 상관관계를 나타내었고, 반면 영양염들과는 모두 음(-)의 상관관계를 나타내었다. 용존무기질소, 인산염인, 규산염규소는 상호 간에 상관계수가 0.
마산만 일대에서는 진해만 입구(가덕수로) 및 중심부와는 반대로 질산화 과정이 저해되거나 질산성질소의 환원 과정이 우세하게 나타 나는 것으로 추측된다. 용존무기질소, 인산염인, 규산염규소의 농도 분포의 차이를 보면 용존무기질소와 인산염인은 마산만 일대에서 가장 높은 농도를 보이는 반면 규산염규소는 마산만 뿐만 아니라 진해만 중심부에서도 높은 농도를 보인다. 전 정점 평균 대비 농도 차이는 규산염규소는 50 % 이하의 차이를 보였지만, 용존무기질소와 인산염인은 각각 70 %, 100 % 이상 극심한 농도 분포 차이를 나타내었다.
수온은 수소이온농도, 용존산소와 양(+)의 상관관계를 나타내었고, 반면 영양염들과는 모두 음(-)의 상관관계를 나타내었다. 용존무기질소, 인산염인, 규산염규소는 상호 간에 상관계수가 0.5 이상의 양(+)의 상관관계를 나타냈다. 용존산소에 대해서는 용존무기질소, 인산염인, 규산염 규소 모두 0.
용존무기질소를 암모니아성질소, 아질산성질소, 질산성질소로 각각 나누어 볼 때, 암모니아 성질소는 증감 경향을 나타내지 않았지만 아질산성질소, 질산성질소는 뚜렷한 감소를 나타냈으며(각각, p < 0.05, p < 0.01), 특히 질산성질소가 양적 측면에서 큰 감소 경향을 보이는 것으로 나타났다.
특히 하계 빈산소 수괴가 형성되었을 때는 정상산소 상태일 때보다 더 높은 영양염 농도를 보이는 것으로 나타났다. 용존산소 농도와의 높은 상관관계통해, 하계 저층 영양염은 재생산에 의한 공급에 큰 영향을 받는 것으로 추정되었다. 저층 영양염 중 규산염규소는 다른 영양염에 비해 뚜렷한 계절 변화를 나타냈으며, 하계뿐만 아니라 다른 계절에도 재생산에 의한 공급에 영향을 받는 것으로 나타났다.
5 이상의 양(+)의 상관관계를 나타냈다. 용존산소에 대해서는 용존무기질소, 인산염인, 규산염 규소 모두 0.4 이상의 음(-)의 상관관계를 보였다. 11월에는 수소이온농도와 인산염인 간에 비교적 높은 음(-)의 상관관계를 보였고, 영양염들 간의 높은 상관관계는 나타나지 않았다.
4 이상의 비교적 높은 음(-)의 상관관계를 나타냈다. 용존산소와 영양염들 간에는 유의하지 않거나 낮은 상관관계를 나타내었으며, 용존무기질소, 인산염인, 규산염규소 상호 간에도 유의하지 않거나 낮은 상관관계를 나타내었다. 5월에는 수온과 염분 간에 비교적 높은 음(-)의 상관관계가 나타났고, 영양염들 간의 관계에서는 용존무기질소와 인산염인 간에 0.
(2014)의 연구는 2000년부터 2012년까지 진해만 주변해역의 용존무기질소와 인산염인의 감소 경향을 보고하였으며, 마산만 특별관리해역 지정 후 시행된 하수처리 용량 증설, 오염총량제 등의 오염저감 정책이 진해만 주변해역에도 전반적인 영향을 끼쳤을 것으로 간주하였다. 위의 연구와 비교 시, 2004년 이후에도 용존무기질소는 지속적으로 감소하고 있지만, 인산염의 감소는 뚜렷하지 않은 것으로 났다. 규산염규소도 다소 이산된 분포를 보이며 뚜렷한 경향성을 나타내진 않았다.
산소가 결핍된 혐기성 환경에서 광물화 박테리아는 산화환경일 때 광물화를 통해 얻는 에너지와 같은 양의 에너지를 얻기 위해 더 많은 유기물질을 분해시킨다 (Lehtoranta and Heiskanen, 2003). 이로 인해 유기물질의 분해가 증가하게 되면 결과적으로 퇴적물에서 수층으로 유출되는 영양염의 양이 증가할 수 있다. 퇴적물에 쌓인 유기물질의 분해산물인 고분자물질의 가수분해로 인해 생긴 아미노산이 분해되면서 수층으로 암모니아성질소가 유출된다 (Gundersen, 1981).
암모니아성질소의 평균 농도는 용존무기질소와 유사한 분포를 보였지만 질산성질소는 이와 다른 공간적 분포를 나타내며, 특히 8월 평균 농도는 만입구(가덕수로)와 중심부, 고현만에서 높게 나타났다. 인산염인의 평균 농도는 마산만 일대에서 다소 높은 경향을 보였으며, 8월에 st.6에서 다른 정점에 비해 매우 높게 나타났다. 만 입구과 행암만 일대, 진해만 남서측에서는 비교적 낮은 농도를 보였다.
자료를 나타내지는 않았지만, 이 계절 동안에 표·저층 간 수온 차가 작을수록 저층 영양염 농도가 낮은 경향이 나타났으며, 이는 저층 수온이 높아짐에 따라 성층화 강도가 약해지고, 저층 영양염 중 일부가 혼합·확산 되었을 가능성을 뒷받침한다.
50μM)에 비해서 용존무기질소는 약 2배, 인산염인은 약 3배 높은 값을 나타냈으며, 규산염규소는 8배 이상의 차이를 나타내며 영양염 중 가장 큰 계절 변화를 보였다. 장기 관측 자료 분석을 통해 나타난 하계에 저층 영양염이 높은 경향은 선행 연구들에 의해 보고된 계절적 특성(Hong et al., 1991; Cho et al., 1998)과 일치하는 것으로 나타났다.
용존산소 농도와의 높은 상관관계통해, 하계 저층 영양염은 재생산에 의한 공급에 큰 영향을 받는 것으로 추정되었다. 저층 영양염 중 규산염규소는 다른 영양염에 비해 뚜렷한 계절 변화를 나타냈으며, 하계뿐만 아니라 다른 계절에도 재생산에 의한 공급에 영향을 받는 것으로 나타났다. 진해만 저층의 질소, 인, 규소 기원의 모든 영양염은 활발한 재생산 활동에 의해 하계에 높은 농도 분포를 나타내는 계절적 특성을 공통적으로 나타냈으나, 조사 정점에 따른 영양염의 공간적인 농도 분포는 차이를 보였다.
용존무기질소, 인산염인, 규산염규소의 농도 분포의 차이를 보면 용존무기질소와 인산염인은 마산만 일대에서 가장 높은 농도를 보이는 반면 규산염규소는 마산만 뿐만 아니라 진해만 중심부에서도 높은 농도를 보인다. 전 정점 평균 대비 농도 차이는 규산염규소는 50 % 이하의 차이를 보였지만, 용존무기질소와 인산염인은 각각 70 %, 100 % 이상 극심한 농도 분포 차이를 나타내었다. 이러한 차이는 각각의 영양염에 대한 공급이 차이를 보이기 때문이다.
, 2007). 진해만 저층에서는 빈산소 수괴 형성 시기 동안에 질산성질소와 아질산성질소 간의 음(-)의 관계를 살펴볼 수 없었으나, 암모니아성질소의 농도가 아질산성질소, 질산성질소에 비해 월등히 증가된 경향을 보이고, 암모니아성질소가 용존무기질소의 평균 65 %(정상산소상태 일 때: 52 %)를 차지하는 것으로 나타나 빈산소 수괴 형성에 따른 저층 영양염 용출 경향을 반영한 결과로 판단된다. 따라서 빈산소 수괴 시기의 인산염인, 규산염규소의 농도가 높은 것도 이에 상응하는 결과로 추정되며, 앞으로 빈산소 수괴 형성에 따른 퇴적층으로부터의 영양염 용출량과 메커니즘에 대해 명확하게 밝힐 필요가 있다.
저층 영양염 중 규산염규소는 다른 영양염에 비해 뚜렷한 계절 변화를 나타냈으며, 하계뿐만 아니라 다른 계절에도 재생산에 의한 공급에 영향을 받는 것으로 나타났다. 진해만 저층의 질소, 인, 규소 기원의 모든 영양염은 활발한 재생산 활동에 의해 하계에 높은 농도 분포를 나타내는 계절적 특성을 공통적으로 나타냈으나, 조사 정점에 따른 영양염의 공간적인 농도 분포는 차이를 보였다. 하계 암모니아성질소와 질산성질소는 뚜렷한 반비례관계의 농도 분포를 나타내었으며, 규산염규소는 마산만 일대뿐만 아니라 진해만 내부에서도 농도가 높게 나타나, 용존무기질소와 인산염인과는 다른 공간적 농도분포를 보였다.
49 mg/L 로 낮은 농도를 나타내었다. 질소계열 영양염 중 암모니아 성질소는 하계에 증가하다 11월 감소하는 경향을 보였으며, 아질산성질소와 질산성질소는 암모니아성질소에 비해 계절적 경향성이 크지 않았다. 용존무기질소, 인산염인, 규산염규소는 모두 하계인 8월에 가장 높은 농도(평균 용존 무기질소: 11.
5에 나타내었다. 평균 용존무기질소 농도는 마산만 일대에서 가장 높은 분포를 보이며 행암만 일대와 진해만 남서측에서 상대적으로 낮은 농도를 나타냈다. 암모니아성질소의 평균 농도는 용존무기질소와 유사한 분포를 보였지만 질산성질소는 이와 다른 공간적 분포를 나타내며, 특히 8월 평균 농도는 만입구(가덕수로)와 중심부, 고현만에서 높게 나타났다.
진해만 저층의 질소, 인, 규소 기원의 모든 영양염은 활발한 재생산 활동에 의해 하계에 높은 농도 분포를 나타내는 계절적 특성을 공통적으로 나타냈으나, 조사 정점에 따른 영양염의 공간적인 농도 분포는 차이를 보였다. 하계 암모니아성질소와 질산성질소는 뚜렷한 반비례관계의 농도 분포를 나타내었으며, 규산염규소는 마산만 일대뿐만 아니라 진해만 내부에서도 농도가 높게 나타나, 용존무기질소와 인산염인과는 다른 공간적 농도분포를 보였다. 이것은 저층환경에서 발생하는 생지화학적 과정과 유기물질 및 영양염의 공급이 지역적 차이를 보이기 때문인 것으로 판단된다.
하계에 진해만 저층에서 재생산된 영양염의 공급에 의해 용존무기질소, 인산염인, 규산염규소의 농도가 높아지는 것은 공통적인 계절적 특성이었으나, 영양염의 공간적 분포는 차이를 보였다. 정점별로 9년 동안의 전체 평균과 8월 평균 농도를 Fig.
후속연구
단지 9년간의 경향성만을 가지고 장기적 변화를 예측하기엔 다소 무리일 것으로 생각되지만, 이러한 저층 영양염의 변동이 향후 지속된다면 진해만 해역의 생태 구조에 변화를 가져올 수 있을 것이다. 실제로 일본의 연안역인 세토 내해(Seto Inland Sea)의 북동편에 위치한 하리마나다(Harima-Nada)에서 용존무기질소의 농도가 1970년대에 약 10μM에서 1990년대 후반에는 5μM로 감소되었으며, 이러한 변화는 그 해역의 총 식물플랑크톤 세포밀도를 감소시키고 식물플랑크톤 종 구성의 변화를 가져왔다(Nishikawa et al.
진해만 저층에서는 빈산소 수괴 형성 시기 동안에 질산성질소와 아질산성질소 간의 음(-)의 관계를 살펴볼 수 없었으나, 암모니아성질소의 농도가 아질산성질소, 질산성질소에 비해 월등히 증가된 경향을 보이고, 암모니아성질소가 용존무기질소의 평균 65 %(정상산소상태 일 때: 52 %)를 차지하는 것으로 나타나 빈산소 수괴 형성에 따른 저층 영양염 용출 경향을 반영한 결과로 판단된다. 따라서 빈산소 수괴 시기의 인산염인, 규산염규소의 농도가 높은 것도 이에 상응하는 결과로 추정되며, 앞으로 빈산소 수괴 형성에 따른 퇴적층으로부터의 영양염 용출량과 메커니즘에 대해 명확하게 밝힐 필요가 있다.
본 연구에서는 진해만과 주변해역 저층 영양염의 시공간적 분포와 변동 추세의 특성에 대해 고찰해보았으나, 이에 영향을 끼치는 메커니즘과 그 영향력에 대해 객관적인 자료를 제공하지 못하는 제한점이 있다. 따라서 육상과 주변 양식장으로부터 유입되는 오염물질과 영양염의 유입량 및 변동, 저층 경계면에서 발생하는 물질순환의 변동에 관한 수치적 근거를 마련하여 저층 영양염이 나타내는 시공간적 특성의 원인에 대한 명확한 규명이 우선적으로 행해져야할 것으로 사료된다.
본 연구에서는 진해만과 주변해역 저층 영양염의 시공간적 분포와 변동 추세의 특성에 대해 고찰해보았으나, 이에 영향을 끼치는 메커니즘과 그 영향력에 대해 객관적인 자료를 제공하지 못하는 제한점이 있다. 따라서 육상과 주변 양식장으로부터 유입되는 오염물질과 영양염의 유입량 및 변동, 저층 경계면에서 발생하는 물질순환의 변동에 관한 수치적 근거를 마련하여 저층 영양염이 나타내는 시공간적 특성의 원인에 대한 명확한 규명이 우선적으로 행해져야할 것으로 사료된다.
본 연구는 2004~2012년간 진해만 저층 수질 자료를 이용하여 저층 영양염의 시간적, 공간적 변동을 살펴봄으로서 생지화학적 순환 과정의 특성에 대해 밝히고자 한다. 앞서 소개한 연구들에 비해서는 짧은 기간 동안의 변동에 대한 분석이나 진해만 저층 수질관리 및 앞으로의 연구방향을 개선하는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
진해만 외부로부터 유입되거나 현장에서 생산된 유기물 질은 어떻게 되는가?
진해만 외부로부터 유입되거나 현장에서 생산된 유기물 질은 많은 부분이 수중에서 분해되지 않고 가라앉아 퇴적 층에 쌓이게 된다(Park et al., 2012).
진해만은 어떤 지역인가?
우리나라 남해 동쪽에 위치하고 있는 진해만은 가덕도 수로 서쪽에 위치하고 있고, 행암만, 마산만, 진동만, 원문만, 고현만 등으로 구성된 폐쇄적 지역이다(Kim et al., 2012).
진해만은 영양염을 포함한 오염물질의 유입이 많고 유기물질 부하량이 큰 배경은?
, 1991; Hyun et al., 2011), 북측의 마산만은 인접한 대도시로부터 오염물질 유입 등 담수의 영향을 크게 받는 반폐쇄성 해역이다(Son et al., 2011; Hyun et al., 2011). 또한 진해만의 서측인 진동만, 고성연안 주변은 수하식 굴양식장이 밀집된 지역이며, 남측인 원문만, 고현만은 주거도시와 조선사업의 영향을 많이 받는 지역이다(Son et al., 2014).
참고문헌 (37)
Baek, S. H. and Y. O. Kim(2010), The study of summer season in Jinhae Bay - Short-term changes of community structure and horizontal distribution characteristics of phytoplankton, The Korean Journal of Environment Biology, vol. 28, No. 3, pp. 115-124.
Belias, C., M. Dassenaks and M. Scoullos(2007), Study on the N, P and Si fluxes between fish farm sediment and seawater. Results of simulation experiments employing a benthic chamber under various redox conditions, Marine Chemistry, Vol. 103, No. 3-4, pp. 266-275.
Canfield, D. E., B. Thamdrup and E. Kristensen(2005), Aquatic Geomicrobiology, Elsevier Academic Press,48:640
Cho, H. S., D. I. Lee, Y. H. Yoon, M. O. Lee and D. M. Kim(2004), Temporal variation of water quality of the western Chinhae Bay in summer, Journal of the Korea Society for Marine Environmental Engineering, Vol. 7, No. 1, pp. 13-21.
Cho, K. J., M. Y. Choi, S. K. Kwak, S. H. Im, D. Y. Kim, J. G. Park and Y. E. Kim(1998), Eutrophication and seasonal variation of water quality in Masan-Jinhae Bay, Journal of the Korean Society of Oceanography, Vol. 3, No. 4, pp. 193-202.
Conley, D. J., C. Humborg, L. Rahm, O. P. Savchuk and F. Wulff(2002), Hypoxia in the Baltic Sea and basin-scale changes in phosphorus biochemistry, Environmental Science and Technology, Vol. 36, No. 24, pp. 5315-5320.
Cowan, J. L. W., J. R. Pennock and W. R. Boynton(1996), Seasonal and inter annual patterns of sediment-water nutrient and oxygen fluxes in Mobile Bay, Alabama(U.S.A): regulating factors and ecological significance, Marine Ecology Progress Series, Vol. 141, pp. 229-245.
Danielsson, A.(2014), Influence of hypoxia on DSi concentrations in the Baltic Proper (Baltic Sea), Boreal environment research, 19:00-00.
Gundersen, K.(1981), The distribution and biological transformations of nitrogen in the Baltic Sea, Marine Pollution Bulletin, Vol. 12, No. 6, pp. 199-205.
Han, M. S., S. W. Kim and Y. O. Kim(1991), Influence of discontinuous layer on plankton community structure and distribution in Masan Bay, Korea, Bulletin of the Korean Fisheries Society, Vol. 24, No. 6, pp. 459-471.
Herbert, R. A.(1999), Nitrogen cycling in coastal marine ecosystems, FEMS Microbiology Review, Vol. 23, No. 5, pp. 563-590.
Hong, G. H., K. T. Kim, S. J. Pae, S. H. Kim and S. H. Lee(1991), Annual cycles of nutrients and dissolved oxygen in a nutrient-rich temperate coastal bay, Chinhae Bay, Korea, The journal of the Oceanological Society of Korea, Vol. 26, No. 3, pp. 204-222.
Hori, Y., S. Mochizuki and N. Shimamoto(2008), Relationship between the discoloration of cultivated Porphyra thalii and long-term changes of the environmental factors in the northern part of Harima-Nada, eastern Seto Inland Sea, Japan, Bulletin of the Japanese Society of Fisheries Oceanography, Vol. 72, No. 2, pp. 107-112
Hyun, B. G., K. Shin, D. S. Kim, Y. O. Kim, H. M. Joo and S. H. Baek(2011), Understanding of phytoplankton community dynamics through algae bioassay experiment during winter season of Jinhae bay, Korea, Journal of the Korean Society of Oceanography, Vol. 16, No. 1, pp. 27-38.
Kemp, W. M., P. A. Sanipou, J. Garber, J. Tuttle and W. R. Boynton(1992), Seasonal depletion of oxygen from bottom waters of Chesapeake Bay: roles of benthic and planktonic respiration and physical exchange processes, Marine Ecology Progress Series, Vol. 85, pp. 137-152.
Kim, S. Y., Y. H. Lee, Y. S. Kim, J. H. Shim, M. J. Ye, J. W. Jeon, J, R. Hwang and S. H. Jun(2012), Characteristics of marine environmental in the hypoxic Season at Jinhae bay in 2010, Korean Journal of Nature Conservation, Vol. 6, No. 2, pp. 115-129.
Kwon, J. N., J. Lee, Y. Kim, J. H. Lim, T. J. Choi, M. J. Ye, J. W. Jun and S. Kim(2014), Long-term variations of water quality in Jinhae Bay, Journal of the Korean Society for Marine Environment and Energy, Vol. 17, No. 4, pp. 324-332.
Lee, J. S., K. H. Kim, S. S. Kim, R. H. Jung, K. Y. Kim, J. S. Park, P. Y. Lee, Y. S. Lee, W. J. Choi, Y. C. Park, P. J. Kim, W. C. Lee, J. N. Kwon, K. H. Uhm, J. I. Choi, K. A. Jeon and J. H. Han(2004), The assessment of trophic state and the importance of benthic boundary layer in the southern coast of Korea, Journal of the Korean Society of Oceanography, Vol. 9, No. 4, pp. 179-195.
Lee, P. Y., J. S. Park, C. M. Kang, H. G. Choi and J. S. Park(1993), Studies on oxygen-deficient watermass in Chinhae Bay, Bulletin of National Fisheries Research and Development Institute, Vol. 48, pp. 25-38.
Lehtoranta, J. and A. S. Heiskanen(2003), Dissolved iron: phosphate ratio as an indicator of phosphate release to oxic water of the inner and outer coastal Baltic Sea, Hyrdobiologia, Vol. 492, No. 1-3, pp. 69-84.
Matsuoka, S., S. Yoshimatsu, A. Ono, K. Ichimi, M. Fujiwara, K. Honda and K. Tada(2005) Discoloration of nori(Porphyra) and characteristics of water quality in eastern Bisan Seto, Bulletin on coastal oceanography, Vol. 43, No. 1, pp. 77-84.
Middelburg, J. J. and L. A. Levin(2009), Coastal hypoxia and sediment biogeochemistry, Biogeosciences Discussions, Vol. 6, No. 2, pp. 3655-3706.
MLTM(2010), Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs, Marine environment standard methods, p. 495.
Nishikara, T., Y. Hori, S. Nagai, K. Miyahara, Y. Nakamura, K. Harada, M. Tanda, T. Manabe and K. Tada(2010), Nutrient and phytoplankton dynamics in Harima-Nada, eastern Seto Inland Sea, Japan during a 35-year period from 1973 to 2007, Estuaries and Coasts, Vol. 33, pp. 417-427.
Nishikara, T., Y. Hori, S. Nagai, K. Miyahara, Y. Nakamura, K. Harada, K. Tada and I. Imai(2011), Long tine-series observations in population dynamics of the harmful diatom Eucampia Zodiacus and environmental factors in Harima-Nada, eastern Seto Inland Sea, Japan during 1974-2008, Plankton and Benthos Research, Vol. 6, No. 1, pp. 26-34.
Park, J. H., Y. S. Cho, W. C. Lee, S. J. Hong, H. C. Kim and J. B. Kim(2012), Comparison of material flux at the sediment-water interface in marine finfish and abalone cage farms, Southern Coast of Korea; In-situ and Laboratory Incubation Examination, Journal of the Korean Society of Marine Environment and Safety, Vol. 18, No. 6, pp. 536-544.
Rabalais, N. N., R. E. Turner, D. Justic, Q. Dortch, W. J. Wiseman and B. K. S. Gupta(1996), Nutrient changes in the Mississippi River and system responses on the adjacent continental shelf, Estuaries, Vol. 19, No. 2, pp. 386-407.
Richard, M., P. Archambault, G. Thouzeau and G. Desresies(2007), Summer influence of 1 and 2 yr old mussel cultures on benthic fluxes in Grande-Entree lagoon, Iles-de-la-Madeleine(Quebec, Canada), Marine Ecology Progress Series, Vol. 338, pp. 131-143.
Scoullos, M., C. Zeri, M. Dassenakis and E. Kaberi(1987), Study of nutrients' behavior under extreme oxidative condition, B' Hellenic Symposium of Fisheries and Oceanography, Athens 11-15 May, 1987(in Greek)
Son, M., S. H. Baek, H. M. Joo, P. G. Jang and Y. O. Kim(2011), Distributional characteristics of Escherichia coli and water pollution in Gwangyang Bay and Jinhae Bay, Korea, The Korean Journal of Environment Biology, Vol. 29, No. 3, pp. 162-170.
Son, M., B. G. Hyun, D. S. Kim, H. W. Choi, Y. O. Kim and S. H. Baek(2012), The Correlation between environmental factors and phytoplankton communities in spring and summer stratified water-column at Jinhae Bay, Korea, The Korean Journal of Environment Biology, Vol. 30, No. 3, pp. 219-230.
Son, M., D. S. Kim and S. H. Baek(2014), Distributional characteristics of phytoplankton and nutrient limitation during spring season in Jinhae Bay, Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, Vol. 15, No. 5, pp. 3345-3350.
Sorensen, J.(1978), Capacity for denitrification and reduction of nitrate to ammonia in a coastal marine sediment, Applied and Environmental Microbiology, Vol. 35, No. 2, pp. 301-305.
Tada, K., M. Fujiwara and T. Honjo(2010), Water quality and nori(Porphyra)culture in the Seto Inland Sea, BUNSEKI KAGAKU, Vol. 59, No. 11, pp. 945-955.
Villnas, A., J. Norkko, K. Lukkari, J. Hewitt and A. Norkko(2012), Consequences of increasing hypoxic disturbance on benthic communities and ecosystem functioning, PloS one, Vol. 7, No. 10, pp. e44920.
Waldeback, M., E. Rydin and K. Markides(1988), Use of accelerated solvent extraction for determination of ecological important phosphorus in lake sediments, International Journal of Environmental Analytical Chemistry, Vol. 72, No. 4, pp. 257-266.
Yang, D. B. and J. S. Hong(1988), On the biogeochemical characteristic of surface sediments in Chinhae bay in September 1983, Bulletin of the Korean Fisheries Society, Vol. 21, No. 4, pp. 195-205.
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