[논문]간척지 내 부영양화된 호수 수괴의 간헐적 유출로 인한 천수만 저층수의 Hypoxia 발생과 영양염 분포 특성

이동관; 김기현; 이재성

doi:10.7837/kosomes.2016.22.7.854

간척지 내 부영양화된 호수 수괴의 간헐적 유출로 인한 천수만 저층수의 Hypoxia 발생과 영양염 분포 특성
Hypoxia and Characteristics of Nutrient Distribution at the Bottom Water of Cheonsu Bay Due to the Discharge of Eutrophicated Artificial Lake Water 원문보기

海洋環境安全學會誌 = Journal of the Korean society of marine environment & safety, v.22 no.7, 2016년, pp.854 - 862

이동관 (충남대학교 해양환경과학과) , 김기현 (충남대학교 해양환경과학과) , 이재성 (한국해양과학기술원)

초록
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본 연구에서는 2010년 여름에 천수만에서 저층해수를 채집하여 용존산소와 영양염 농도를 측정하였다. 또한 benthic chamber내의 해수시료를 시계열로 채집하는 자동화된 Benthic Lander를 설치하여 해수-퇴적물간 영양염 플럭스를 측정하였다. 오염된 인공호수 유출수가 들어오는 천수만 북쪽에서는 저층수의 용존산소는 2 mg/l로 hypoxia의 존재 가능성이 확인되었다. 반면 남쪽 천수만 입구의 저층 용존산소는 5 mg/l이었다. 영양염은 용존산소와 반대의 분포 경향을 보였고, N/P ratio의 변화는 hypoxia에 의해 발생된 인산염의 탈착과 용출 때문으로 보인다. 만 북쪽 해역의 유기탄소 산화율과 산소소비율은 남쪽 만 입구 해역보다 약 2배 큰 값을 보였고, 영양염 benthic flux는 천수만 북쪽에서 4내지 6배 높았다. 이러한 결과는 해수-퇴적물간 물질 플럭스를 정확히 추정하기 위해서는 hypoxia의 역할에 대한 이해가 중요하다는 점을 시사해준다.

Abstract ▼ AI-Helper

In summer 2010, we measured the concentration of dissolved oxygen (DO) and nutrients in the water collected at the bottom of Cheonsu Bay, off the west coast of Korea. We also measured nutrient fluxes across the sediment-water interface by deploying a fully-automated benthic lander, which collected time-series water samples inside a benthic chamber. We confirmed on-going hypoxia in the northern parts of the bay where polluted lake water was discharged. DO content in the water at the bottom was 2 mg/l, compared to 5 mg/l at the mouth of the bay in the south. Nutrient concentrations showed a trend that was opposite to that of DO. The variation of N/P ratios implies phosphate desorption and a release of nutrients caused by hypoxia. The organic carbon oxidation rate and oxygen consumption rate in the northern parts of the bay were about twice as fast as those at the mouth of the bay. Benthic fluxes of nutrients in the northern part of the bay were 4 to 6 times higher than those at the mouth. Our results imply that it is important to understand the role of hypoxia events to make an accurate estimation of material fluxes across the sediment-water interface.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이 연구의 목적은 천수만 해수의 영양염과 용존산소 분포를 조사하여 hypoxia의 발생가능성을 확인하고, 그 발생원인을 구명하고, 발생된 hypoxia가 만내 영양염 농도와 분포에 미치는 정성적 영향을 파악하는 것이다. 이 연구목표를 효과적으로 달성하기 위하여 이 연구를 통하여 얻어진 자료와 함께 이미 발표된 일부 자료를 인용하여 비교할 것이다.

제안 방법

여름철 수온상승기에 산소요구물질로 오염된 인공호수의 유출수가 천수만 북부 해역 일대에 저산소 수층, 즉 hypoxia를 발생시킬 가능성을 확인하고, 발생된 hypoxia가 만내 물질순환에 미치는 영향을 파악하기 위하여 천수만 내 2010년 7월에 10개, 8월, 10월에 14개 정점에서 해수를 채수하여 용존산소와 영양염을 분석하였다.

대상 데이터

천수만에서 니스킨 채수기를 이용하여 표층수와 저층수를 2010년 7월에는 10개 정점에서, 8월과 10월에는 정점을 추가하여 14개 정점에서 채수하였다(Fig. 1). 채집된 해수시료는 현장에서 측정항목별로 즉시 전처리 후 냉장상태로 실험실로 옮겨져 영양염은 비색법으로 용존산소는 윙클러 적정법으로 분석되었다(Grasshoff et al.

이론/모형

이 연구를 위한 천수만 현장조사와 동시에 실시된 Bottom Lander 설치와 공극수 분석을 통한 물질 플럭스는 별도의 논문으로 이미 자세히 보고되었다(Kim and Lee, 2011; Lee et al., 2012). 여기서는 발표된 자료 중에서 이 논문의 해석에 필요한 일부 자료만을 인용하였다(Table 2).

성능/효과

이는 천수만 북쪽에서는 인공호수로부터 다량 유출된 부유 유기물입자 산화(“빠른 반응”)에 해수중 용존산소가 이미 고갈되어 저층퇴적물 산화작용(“느린 반응”)의 속도가 느려진 것으로 설명할 수 있다. 영양염 benthic flux도 남쪽 만 입구보다 천수만 북쪽에서 4내지 6배 큰 것으로 나타났으며, 이는 용존산소가 낮고 유기물 함량이 높은 만 북쪽 퇴적층에서는 해수-퇴적물 경계면 아래 2 ~ 3 mm 깊이에 redox front의 존재가 확인되며, 그 아래 퇴적 유기물은 빠른 혐기성 분해로 영양염이 용출되어 저층수로 확산되기 때문일 것이다.
이 연구에서 얻어진 저층수의 용존산소와 영양염 분포 경향은 8월 조사 당시에 천수만 북부 해역에 hypoxia가 진행되고 있었음을 보여주고 있으며, 그 발생 원인이 오염된 인공호수의 유출수 때문임을 시사하고 있다(Kim and Lee, 2011). 또한 hypoxia의 영향으로 입자에서 탈착된 인과 퇴적물에서 용출된 인으로 인해 N/P ratio가 여름철 급격히 변하는 것도 확인하였다.
이러한 연구결과를 종합하여 판단하면 일반적으로 천수만 북부해역의 저층에서는 11월부터 이듬해 5월까지 해수 수온이 낮은 때를 제외하고 늦은 봄부터 가을까지는 hypoxia가 빈번히 발생할 가능성을 시사하고 있다. 비록 지속적으로 존재하지는 않지만 hypoxia의 빈번한 간헐적 출현이 수산업과 양식어업뿐 아니라 연안 생태계에 미치는 영향이 지대하므로 철저히 모니터하여야 할 것이다.

후속연구

이러한 연구결과를 종합하여 판단하면 일반적으로 천수만 북부해역의 저층에서는 11월부터 이듬해 5월까지 해수 수온이 낮은 때를 제외하고 늦은 봄부터 가을까지는 hypoxia가 빈번히 발생할 가능성을 시사하고 있다. 비록 지속적으로 존재하지는 않지만 hypoxia의 빈번한 간헐적 출현이 수산업과 양식어업뿐 아니라 연안 생태계에 미치는 영향이 지대하므로 철저히 모니터하여야 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	anoxic는 무엇인가?	일반적으로 수괴의 용존산소(DO, dissolved oxygen)가 전혀 없는 경우를 anoxic(무산소)이라 하고, hypoxia(빈산소)는 용존산소 2 mg/L 이하인 상태를 말한다(Bianchi et al., 2010; Fleddum et al.
	hypoxia는 무엇인가?	일반적으로 수괴의 용존산소(DO, dissolved oxygen)가 전혀 없는 경우를 anoxic(무산소)이라 하고, hypoxia(빈산소)는 용존산소 2 mg/L 이하인 상태를 말한다(Bianchi et al., 2010; Fleddum et al.
	천수만의 해수 특징은?	1). 만 내부의 해수는 반일주조인 조류에 의해 남쪽의 좁은 만 입구를 통해 외해수와 교환된다. 안면도 북단과 태안반도 사이의 좁은 수로를 통한 해수 유통은 무시할 정도로 작은 규모이다. 만 내부에서 조차는 대조기 6.3 m, 소조기 2.9 m, 평균 조차 4.6 m이며, 조류속은 중앙부 조류곡에서 낙조류 0.7 m s-1이고 창조류 1.1 m s-1이다(Choi, 2004). 천수만 저층의 퇴적물은 방조제 건설후 급속하게 니질 퇴적상으로 변하여 최근에는 천수만의 대다수 지역이 니질 퇴적상을 나타낸다(Lee and Park, 1998).

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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