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문제 정의
- 따라서 본 연구는 어장관리해역으로 지정된 옹진군의 4개 도서(장봉도, 백령도, 자월도, 영흥도)에서 수질 및 퇴적물 환경을 조사하였고, 선행 연구(Kim et al., 2013b) 및 인근 해역과 비교하여 연구 해역의 환경을 평가하였다. 또한 어장환경기준에 적용하여 어장관리해역 해제 및 변경에 대한 타당성을 평가하고자 한다.
- , 2013b) 및 인근 해역과 비교하여 연구 해역의 환경을 평가하였다. 또한 어장환경기준에 적용하여 어장관리해역 해제 및 변경에 대한 타당성을 평가하고자 한다.
제안 방법
- 1 N 염산을 첨가하여 탄산염을 제거하고 60°C에서 24시간 이상 건조하였다. 미리 무게를 알고 있는 전처리 된 시료 약 3-5 mg을 주석박막으로 밀봉한 후 CHN 원소분석기(Perkin Elmer, model 2400, USA)를 이용하여 분석하였다.
- 산휘발성황화물은 발생관에 약 2 g의 습시료를 넣은 후, 황산 2 mL을 넣고 검지관에 흡수되는 황화수소(H2S) 양으로 측정 하였고, 강열감량는 약 5 g의 퇴적물을 110°C에서 24시간 건조후, 550°C에서 2시간 강열하여 강열 전과 후의 무게 차이로 계산하였다.
- 1-1, 1-3, 3-1, 9-2, 9-3)에 대해서는 표층조사만 실시하였다. 수온과 염분은 CTD (Seabird 19, USA), 수소이온농도(pH)와 용존산소(dissolved oxygen, DO)는 다항목 수질측정기(YSI-6000, USA)를 이용하여 관측하였다. 해수 채취는 Niskin 채수기를 이용하여 채취하였고, 채취한 시료는 GF/F 여과지로 여과 후 48시간 이내 실험실에서 영양염 분석을 실시하였다.
- 14)하여 관리를 강화하고 있다. 어장관리법 개정안의 주요 내용으로 어장관리해역 지정권자를 지자체장에서 해양수산부 장관으로 변경하여 어장의 효율적인 이용, 관리 및 조사가 이루어질 수 있도록 하였다. 또한 어장환경기준을 마련하여 어장관리해역 지정, 변경 및 해제에 대한 객관적인 평가가 가능해졌다.
- 어장관리해역으로 지정된 옹진군 해역의 수질 환경 특성을 파악하기 위해 2016년 2월부터 12월까지 2개월 간격으로 총 6회조사를 실시하였다(Fig. 1). 현장 관측 및 해수 시료 채취는 표층(수면 하 0.
- 화학적산소요구량은 퇴적물 내 유기물을 강산화제인 과망간산칼륨(KMnO4)으로 산화시켜 소모되는 양을 대응하는 산소량으로 측정하여 분석하였다. 입도분석은 500 mL 비이커에 약 20-30 g의 퇴적물 시료를 담은 후 이온교환수로 염분을 제거한 다음 10% 과산화수소를 넣어 유기물을 제거하고, 0.1 N 염산을 이용하여 탄산염을 차례로 제거하였다. 이 후 4 Ø 표준체를 이용한 습식체질(wet sieve)로 조립질 입자(>4 Ø)와세립질 입자(<4 Ø)를 분리하였다.
- 조립질 입자는 110°C, 24시간 이상 건조한 시료를 진탕기를 이용하여 건식체질(dry sieve) 한 후, 각 Ø별 무게를 측정하였다.
- 총유기탄소(total organic carbon, TOC)와 총질소(total nitrogen, TN)는 동결건조한 시료를 분마한 후 0.1 N 염산을 첨가하여 탄산염을 제거하고 60°C에서 24시간 이상 건조하였다.
- 05 이하 일 때 표층과 저층 간 차이가 있다고 판단하였다. 통계분석 결과 수온 및 일부 계절의 염분이 통계적으로 유의한 차이가 있지만 대부분 항목에서 통계적으로 유의한 차이가 없었기 때문에 본 연구에서는 표층과 저층의 평균값을 이용하여 분석하였다.
- 퇴적물 환경조사는 2016년 2월과 8월에 걸쳐 총 2회 실시하였다. 퇴적물 채취는 van Veen grab을 이용하여 표층(0-2 cm) 퇴적물을 채취하여 냉장 보관 후 실험실로 이동하였다.
- 표준체를 통과한 세립질 입자는 1 L 메스실린더에 담아 젓개를 이용하여 균질하게 혼합하고 50 mL 시료를 피펫으로 분취하여 무게를 잰 후, 남은 시료는 확산제인 칼곤용액[(NaPO3)6] 2%를 첨가한 후 자동입도분석기(Sedigraph 5100 D, USA)로 분석하여 1 Ø간격으로 무게 백분율을 구하였다.
- 해수 채취는 Niskin 채수기를 이용하여 채취하였고, 채취한 시료는 GF/F 여과지로 여과 후 48시간 이내 실험실에서 영양염 분석을 실시하였다. 해수 내 암모니아질소(NH4+-N), 아질산질소(NO2--N), 질산질소(NO3--N), 인산인(PO43--P)은 영양염 자동분석기(Auto analyzer, Quaatro, Germany)를 이용하여 측정하였고, 측정값은 표준해수시료(CSK standard solution, Wako Pure Chemical Industries)로 정확도를 검정하였다. 용존무기질소(dissolved inorganic nitrogen, DIN)는 암모니아질소, 아질산질소, 질산질소의 합으로 나타내었다.
- 수온과 염분은 CTD (Seabird 19, USA), 수소이온농도(pH)와 용존산소(dissolved oxygen, DO)는 다항목 수질측정기(YSI-6000, USA)를 이용하여 관측하였다. 해수 채취는 Niskin 채수기를 이용하여 채취하였고, 채취한 시료는 GF/F 여과지로 여과 후 48시간 이내 실험실에서 영양염 분석을 실시하였다. 해수 내 암모니아질소(NH4+-N), 아질산질소(NO2--N), 질산질소(NO3--N), 인산인(PO43--P)은 영양염 자동분석기(Auto analyzer, Quaatro, Germany)를 이용하여 측정하였고, 측정값은 표준해수시료(CSK standard solution, Wako Pure Chemical Industries)로 정확도를 검정하였다.
- 1). 현장 관측 및 해수 시료 채취는 표층(수면 하 0.5 m)과 저층(해저면 상부 1 m)에서 실시하였고, 수심이 3 m 이하인 정점(St. 1-1, 1-3, 3-1, 9-2, 9-3)에 대해서는 표층조사만 실시하였다. 수온과 염분은 CTD (Seabird 19, USA), 수소이온농도(pH)와 용존산소(dissolved oxygen, DO)는 다항목 수질측정기(YSI-6000, USA)를 이용하여 관측하였다.
- 산휘발성황화물은 발생관에 약 2 g의 습시료를 넣은 후, 황산 2 mL을 넣고 검지관에 흡수되는 황화수소(H2S) 양으로 측정 하였고, 강열감량는 약 5 g의 퇴적물을 110°C에서 24시간 건조후, 550°C에서 2시간 강열하여 강열 전과 후의 무게 차이로 계산하였다. 화학적산소요구량은 퇴적물 내 유기물을 강산화제인 과망간산칼륨(KMnO4)으로 산화시켜 소모되는 양을 대응하는 산소량으로 측정하여 분석하였다. 입도분석은 500 mL 비이커에 약 20-30 g의 퇴적물 시료를 담은 후 이온교환수로 염분을 제거한 다음 10% 과산화수소를 넣어 유기물을 제거하고, 0.
대상 데이터
- (2011) 에 따르면 서해안으로 유입되는 한강, 임진강 및 소형 하천과 강하구 주변에 발달한 대도시 및 산업단지에서 유입되는 인위적인 오염원에 의해 서해연안은 남해 및 동해연안보다 용존무기 질소 농도가 약 2배 이상 높았다고 보고하였다. 본 연구지역인 장봉도와 영흥도 해역은 각각 한강 하구와 시화호 외측에 위치에 있어 상대적으로 농도가 높았던 것으로 판단된다.
- 옹진군 어장관리해역 내 어장의 수질 및 퇴적물 환경 상태변화를 살펴보기 위해 본 연구결과와 2011년에 조사한 연구결과를 비교분석하였다. 선행연구와 비교분석을 위해 본 연구에 조사자료 중 Kim et al. (2013b)이 조사한 정점과 일치한 자료(n=18)만을 사용하였고, 선행 연구에서 실시되었던 11월 조사(11월 말-12월 초)는 본 연구의 12월 결과값과 비교하였다. 선행 연구와 본 연구 간 수질 및 퇴적물 환경이 통계적으로 차이가 있는지 알아보기 위해 독립표본 t 검정(Independent sample t-test)을 실시하였다(Fig.
- 퇴적물 환경조사는 2016년 2월과 8월에 걸쳐 총 2회 실시하였다. 퇴적물 채취는 van Veen grab을 이용하여 표층(0-2 cm) 퇴적물을 채취하여 냉장 보관 후 실험실로 이동하였다. 산휘발성 황화물(acid volatile sulfide, AVS), 강열감량(ignition loss, IL), 화학적산소요구량(chemical oxygen demand, COD)과 입도분석은 해양환경공정시험기준(MOF, 2013)에 따라 수행하였다.
데이터처리
- (2013b)이 조사한 정점과 일치한 자료(n=18)만을 사용하였고, 선행 연구에서 실시되었던 11월 조사(11월 말-12월 초)는 본 연구의 12월 결과값과 비교하였다. 선행 연구와 본 연구 간 수질 및 퇴적물 환경이 통계적으로 차이가 있는지 알아보기 위해 독립표본 t 검정(Independent sample t-test)을 실시하였다(Fig. 3, Fig. 7). 통계적 유의성은 α<0.
- 옹진군 어장관리해역 내 어장의 수질 및 퇴적물 환경 상태변화를 살펴보기 위해 본 연구결과와 2011년에 조사한 연구결과를 비교분석하였다. 선행연구와 비교분석을 위해 본 연구에 조사자료 중 Kim et al.
- 옹진군 어장관리해역에서 표층과 저층의 수질 항목 간 차이가 있는지 알아보기 위해 SPSS프로그램(ver. 12.0)을 이용하여 대응표본 t 검정(Paired t-test)을 실시하였다(Table 1). 통계적 유의성은 α<0.
이론/모형
- 33px;">aPO3)6] 2%를 첨가한 후 자동입도분석기(Sedigraph 5100 D, USA)로 분석하여 1 Ø간격으로 무게 백분율을 구하였다. 분석 후 자료는 Folk and Ward (1957)의 방법으로 분류하였고, 퇴적물 유형은 Folk (1968)의 방법에 따라 구분하였다. 총유기탄소(total organic carbon, TOC)와 총질소(total nitrogen, TN)는 동결건조한 시료를 분마한 후 0.
- 퇴적물 채취는 van Veen grab을 이용하여 표층(0-2 cm) 퇴적물을 채취하여 냉장 보관 후 실험실로 이동하였다. 산휘발성 황화물(acid volatile sulfide, AVS), 강열감량(ignition loss, IL), 화학적산소요구량(chemical oxygen demand, COD)과 입도분석은 해양환경공정시험기준(MOF, 2013)에 따라 수행하였다. 산휘발성황화물은 발생관에 약 2 g의 습시료를 넣은 후, 황산 2 mL을 넣고 검지관에 흡수되는 황화수소(H2S) 양으로 측정 하였고, 강열감량는 약 5 g의 퇴적물을 110°C에서 24시간 건조후, 550°C에서 2시간 강열하여 강열 전과 후의 무게 차이로 계산하였다.
성능/효과
- 05). 강열감량과 퇴적물 내 화학적산소요구량은 곰소만(각각 0.73-2.03%, 0.68-3.95 mg O2 /g dry)과 유사하였고, 남해안의 강진만(각각 4.9-7.9%, 11.5-23.2 mg O2 /g dry), 가막만(각각 4.6-11.6%, 12.25-99.26 mg O2 /g dry) 및 여자만(각각 3.10-6.34%, 3.67-22.4 mg O2 /g dry)보다 농도가 낮게 나타났다(Table 4).
- 2011년 11월에 백령도에 용기포 신항이 건설된 후 유속이 감소 함에 따라 과거에 비해 유기물이 쉽게 집적되어 퇴적물 환경이 달라졌을 것으로 판단된다. 그럼에도 불구하고 선행연구 결과와 연안어장환경모니터링 결과 및 타 해역과 비교한 결과 본 연구지역의 퇴적물 항목의 농도가 낮은 분포를 보여 퇴적물 환경은 양호한 것으로 평가되었다.
- 비록 어장환경기준에 부합되더라도 양식생물 피해가 상습적 으로 발생하는 어장에 대해서는 어장관리해역으로 지정할 수있다(어장관리법 제 5조). 따라서 굴, 조개 및 바지락 등 양식생물의 폐사가 발생하고 있는 백령도 및 영흥도 어장관리해역 일부 지역과 어장관리해역으로 지정된 지역 외에서 수산 피해가 발생하고 있는 자월도 해역 및 어장관리해역은 아니지만 양식 생물의 피해가 지속적으로 발생하고 있는 옹진군 인근 연안어장에 대해서는 어장관리해역으로 유지 또는 신규 지정하고, 수질 및 퇴적물 환경이 양호하여 어장관리해역에 부합하는 해역에 대해서는 지정된 어장관리해역을 해제하는 것이 바람직하다고 판단된다. 이와 더불어 전국 연안 양식해역에 대한 어장 환경기준을 초과하는 지역과 양식피해가 발생하는 지역에 대해서 지속적인 모니터링이 필요하다.
- 2 mg/g·dry보다 높으면 대형저서생물의 생물 량이 급격히 감소한다는 보고가 있다(Yokoyama, 2003). 본 연구 결과 는 이보다 낮게 나타나 옹진군 어장관리해역의 퇴적물 유기물 농도는 낮게 평가되었다.
- 첨도(kur-tosis)는 입도 정규분포 곡선의 뾰족한 정도를 나타내는 지표로 정규분포 곡선을 기준으로 중앙에 집중되어 있으면 1보다 크고, 넓게 분산된 형태를 보일수록 0과 가까운 값을 보인다. 본 연구 지역에서는 0.61-4.53 (평균 1.39)의 범위로 대부분 leptokurtic, very leptokurtic, mesokurtic의 분포로 나타났다.
- 본 연구 지역의 염분은 29.22-32.81 (평균 31.47)의 범위로 담수유입이 많은 하계에 염분이 낮고, 반대로 동계에 높았다(Table 2). 지역별로는 장봉도(평균 30.
- 본 연구 지역인 장봉도, 백령도, 자월도, 영흥도에 위치한 어장 관리해역의 평균 수심은 각각 1.2-7.0 m (평균 3.3 m), 6.4-27.7 m (평균 15.4 m), 2.8-9.0 m (평균 5.4 m), 1.3-15.0 m (평균 5.6 m) 범위로 나타났다(Table 2). 옹진군 어장관리해역의 연간 수온은 2.
- 본 연구결과 not-detected (ND)-0.246 mg/g·dry (평균 0.03 mg/g·dry)의 범위로, 모든 정점에서 어장환경기준인 0.5 mg/g·dry 이하로 나타났다(Fig. 6).
- 본 연구를 선행 연구와 비교해보면 장봉도와 영흥도 해역에서는 대부분 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았지만, 백령도 해역에서는 2011년에 비해 통계적으로 유의한 차이를 보였다. 2011년 11월에 백령도에 용기포 신항이 건설된 후 유속이 감소 함에 따라 과거에 비해 유기물이 쉽게 집적되어 퇴적물 환경이 달라졌을 것으로 판단된다.
- , 2013). 본 연구에서 pH는 7.24-8.27의 농도 범위로 대부분 어장환경기준인7.8-8.2 범위 내 농도를 보였고, 영흥도 내 일부 정점(St. 8-1)에서 기준치를 벗어났다(Fig. 2, Table 3). 계절별로는 하계에 pH가 높고 동계에 낮게 나타났으며 하계에는 식물플랑크톤 대량 증식에 의해 농도가 높았던 것으로 판단된다(Kwon et al.
- 퇴적물 내 화학적산소요구량은 퇴적물 내 유기물을 강산화제로 산화시킬 때 소모되는 산소량을 나타낸 것으로써 유기물의 오염을 간접적으로 평가할수 있는 항목으로 일본에서는 오염퇴적물 기준이 20 mg O2 /g dry 로 정해져 있다. 본 연구에서 강열감량과 퇴적물 내 화학적산소 요구량은 각각 0.65-7.21% (평균 2.17%), 0.02-9.39 mg O2 /g dry (평균 2.80 mg O2 /g dry) 범위로 모든 정점에서 퇴적물 오염 기준보다 낮게 나타났다. 선행연구와 비교해보면 장봉도와 영흥도 해역에서는 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았지만(P>0.
- 본 연구에서는 0.60-8.70 mg/g·dry (평균 2.69 mg/g·dry) 범위로, 모든 정점에서 수산동식물 서식 어장환경기준인 20 mg/g·dry보다 낮아 양호한 퇴적물 내 유기물 농도를 보였다.
- , 2003). 본 연구의 C:N비 값은 2.33-7.88 (평균 5.19)의 범위로 육상에서 유입되는 유기물보다 해역 자체에서 생성되는 생물기원 유기물이 우세하는 것으로 판단된다. 본 연구 결과는 2011년 연구 결과에 비해 C:N 비 값이 낮게 나타났다.
- 왜도(skewness)는 입도 정규분포 곡선의 비대칭 정도를 나타내는 지표로 정규분포 중앙값을 기준으로 조립질 입자가 우세하면 양의 값을 가지고 세립질 입자가 우세하면 음의 값을 갖는다. 본 연구지역에서는 -0.63~0.73 (평균 0.25)의 범위로 strongly positive skewed, positive skewed, nearly symmertrical, negative skewed, strongly negative skewed 순으로 나타났다. 첨도(kur-tosis)는 입도 정규분포 곡선의 뾰족한 정도를 나타내는 지표로 정규분포 곡선을 기준으로 중앙에 집중되어 있으면 1보다 크고, 넓게 분산된 형태를 보일수록 0과 가까운 값을 보인다.
- 본 연구지역의 분급도는 0.45-3.83 Ø (평균 1.92 Ø)의 범위로 장봉도를 제외한 정점에서 poorly sorted (불량분급)과 very poorly sorted (극불량분급)의 분포를 보였다.
- , 2004). 본 연구지역의 용존무기질소 농도는 0.044-0.493 mg/L (평균 0.198 mg/L)의 범위로 장봉도, 자월도 및 영흥도 해역은 어장환경기준인 0.14 mg/L을 초과하였고, 백령도 해역은 어장환경기준에 부합하였다. 계절별로는 하계에 농도가 낮았고 동계에 높았다.
- 용존산소(DO)는 해양생물의 신진대사에 필수적인 요소로 저층에서 DO가 부족하게 되면 어패류의 호흡 등 생리대사에 문제를 일으킬 수 있고, 특히 이동성이 거의 없는 저서동물은 산소 결핍으로 인해 군집의 출현 종 수가 감소하고 산소 농도가 회복한 후에도 생물이 즉시 회복하지 않고 일정기간 이후에 회복된다(Lim, 2000). 본 연구지역의 저층 DO 농도는 5.17-10.98 mg/L (평균 7.75 mg/L) 범위로 모든 정점에서 3 mg/L 보다 높았다. 지역별로는 장봉도 해역(평균 8.
- 본 연구지역의 총유기탄소 농도는 서해안의 곰소만 해역(0.65-2.30 mg/g·dry)과 유사하였고, 남해안의 강진만 (8.95-16.3 mg/g·dry), 가막만(5.45-23.24 mg/g·dry) 및 여자만 (4.25-12.1 mg/g·dry)보다 낮았다(Table 4).
- 본 연구지역의 총질소 농도는 곰소만 해역(0.10-0.35 mg/g·dry)과 유사하거나 다소 높았고, 강진만(1.35-2.20 mg/g·dry), 가막만(0.71-2.99 mg/g·dry) 및 여자만(0.55-1.45 mg/g·dry)보다 농도가 낮았다.
- 본 연구지역의 표층 퇴적물 평균 입도는 1.36-9.16 Ø (평균 4.21 Ø)로 중립사(medium sand)에서 점토(clay) 크기에 해당하는 범위로 자갈, 모래, 실트, 점토의 함량이 각각 0.0-28.28% (평균 1.49%), 3.65-97.76% (평균 58.31%), 0.84-81.51% (평균 27.61%), 1.30-85.97% (평균 12.59%)로 모래, 실트, 점토, 자갈 순으로 입도 조성이 나타났다(Fig. 4).
- 서해안에 위치한 함평만, 곰소만에서 측정된 산휘발성황화물 농도는 각각 ND-0.15 mg/g·dry, ND-0.07 mg/g·dry 범위로 본 연구 결과와 유사하였고, 남해안의 강진만, 가막만 및 여자만에 서는 각각 0.02-0.66 mg/g·dry, ND-10.29 mg/g·dry, ND-0.55mg/g·dry 범위로 본 연구보다 농도가 높았다.
- 8-1)에 2개 항목이 어장환경기준을 초과하여 향후 어장관리의 주의가 필요한 것으로 판단된다. 수질 중 저층 용존산소 및 용존무기인 농도는 모든 정점에서 어장환경기준을 만족하였지만, 수소이온농도는 영흥도 일부 지역(St. 8-1)에서 초과하였고, 용존무기질소 농도는 장봉도, 자월도, 영흥도 전 정점에서 어장환경기준을 초과하였다. 반면에 퇴적물 항목은 모든 정점에서 어장환경기준을 만족하였다.
- 정점별로는 백령도(평균 0.038 mg/g·dry), 영흥도(평균 0.040 mg/g·dry) 해역에서 높았고, 장봉도(평균 ND mg/g·dry) 해역에서 낮게 나타났다.
후속연구
- 이를 기반으로 어장관리가 필요한 해역은 어장관리해역으로 지정하여 어장관리법에 따라 어장 면허·허가 동시갱신, 어장면적의 조정, 어장 휴식 및 어장의 정화정비 등을 실시하여 오염된 어장환경을 개선하고 어장의 효율적인 이용 및 관리를 해 나가야 할 것으로 판단된다.
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