[논문]한반도 서·남해 주요 갯벌 퇴적물의 시·공간적 변화: 입도, 유기물, 중금속

김은영; 류상옥; 최대업; 이재환; 오하늘; 오선관; 고병설; 김영남; 여정원

doi:10.7850/jkso.2019.24.1.054

한반도 서·남해 주요 갯벌 퇴적물의 시·공간적 변화: 입도, 유기물, 중금속
Spatial and Temporal Changes in Sediments of Major Tidal Flats in the Western and Southern Korean Coasts: Grain Size, Organic Matter, Trace Metals 원문보기

바다 : 한국해양학회지 = The sea : the journal of the Korean society of oceanography, v.24 no.1, 2019년, pp.54 - 63

김은영 (연안관리기술연구소) , 류상옥 (연안관리기술연구소) , 최대업 (연안관리기술연구소) , 이재환 (연안관리기술연구소) , 오하늘 (연안관리기술연구소) , 오선관 (연안관리기술연구소) , 고병설 (해양환경공단) , 김영남 (해양환경공단) , 여정원 (해양환경공단)

초록
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국가해양생태계종합조사의 일환으로 2015년부터 2017년까지 3년간 강화남단, 가로림만, 증도, 순천만 등 한반도 4개 대표 갯벌에서 시계열 변화에 따른 퇴적환경 및 유 무기 오염현황을 조사하였다. 조사시기 및 지역별 퇴적물의 평균입도는 강화남단 $5.0-5.3{\varnothing}$, 가로림만 $4.5-4.8{\varnothing}$, 증도 $6.1-6.5{\varnothing}$, 순천만 $8.6-8.7{\varnothing}$이었다. 전반적으로 강화남단에서 순천만으로 남하함에 따라 입도가 조립해지는 경향을 나타내었고, 순천만에서 가장 세립한 경향을 보였다. 조사시기별로 강화남단과 증도의 경우 2015년보다 2017년에 평균입도가 보다 세립화되는 경향을 나타내었다. 강열감량은 2015년 순천만에서 15.5%로 다른 지역에 비해 상대적으로 높았으나 2016년 8.3%, 2017년 7.0%로 시간의 경과에 따라 점차 감소되었다. 미량금속 농도는 증도와 순천만의 일부정점에서 Zn와 As가 주의기준(TEL)을 초과하였으나 기타 금속의 경우 오염농도 이하의 범위로 분석되어 오염의 개연성이 나타나지 않았다. 연구지역내 퇴적물중 평균입도와 미량금속 농도 사이의 관계를 살펴본 결과, 증도의 경우 수은을 제외한 모든 미량금속과 강열감량이 평균입도와 정의 상관성(r=0.40-0.88, P < 0.05)을 보였다. 반면 순천만의 경우, 입도와 미량금속은 유의한 상관성이 없는 것으로 파악되었으며, 강열감량과 미량금속 간에 음의 상관성(p < 0.05)을 나타내었다. 퇴적물의 미량금속 오염을 평가하기 위하여 농집지수 $I_{geo}$를 계산한 결과, Cu, Zn, Pb, Cd, Hg에 대해서는 1보다 작은 범위로 오염되지 않았고, As의 경우 순천만과 증도의 일부정점에서 약간 오염된 수준에 해당되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

As a part of the national marine ecosystem monitoring program, the temporal and spatial variation of sedimentary environment and pollution of organic matters and trace metals from four major tidal flats, i.e., Ganghwa Is., Garolim bay, Jeung Is., Suncheon bay, was investigated for 3 yerars from 2015 to 2017. The mean grain size of the sediment was $5.0-5.3{\varnothing}$ at Ganghwa Is, $4.5-4.8{\varnothing}$ at Garolim bay, $6.1-6.5{\varnothing}$ at Jeung Is, and $8.6-8.7{\varnothing}$ at Suncheon bay. The mean grain size (Mz) tended to decrease from the north (Ganghwa Is.) to the south (Suncheon bay). The ignition loss (IL) was 15.5% in Suncheon bay in 2015, which was relatively high compared to other sites, but gradually decreased over time from 8.3% in 2016 to 7.0% in 2017. In Jeung Is. and Suncheon bay, the concentration of Zn and As exceeded the threshold effect level (TEL) at some stations, but the range of trace metals in the other sites was below the level. In Jeung Is., the Mz and concentration of trace metals except Hg was positively correlated (r= 0.40-0.88, P<0.05). On the other hand, Mz was negatively correlated with trace metals (P<0.05) in Suncheon bay. The geoaccumulation index ($I_{geo}$) to evaluate contamination status of sediments for trace metal was less than 1(not contaminated) for Cu, Zn, Pb, Cd and Hg, and 2-3 (moderately to strongly polluted) for As at several stations in Suncheon bay and Jeung Is.

주제어

표/그림 (8)

그림 Fig. 1. Study area and sampling sites
표 Table 1. Sedimentary type of surface sediment in four major tidal flats of Korea
그림 Fig. 2. Temporal variation in mean grain size of surface sediment from 2015 to 2017.
그림 Fig. 3. Temporal variation of ignition loss (IL) in surface sediment from 2015 to 2017
그림 Fig. 4. Temporal variation of acid volatile sulfide (AVS) of surface sediment from 2015 to 2017.
그림 Fig. 5. Temporal and spatial variation of trace metals (Cu, Zn, Pb, As, Cd, Hg) of surface sediment in the tidal flat of Korea
표 Table 2. Comparison of characteristics of sediments in various tidal flats of Korea
표 Table 3. Sediment qualities of major tidal flats classified by geoaccumulation index(I_geo)

AI 본문요약
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제안 방법

강화남단, 가로림만, 증도, 순천만 등 한반도 서·남해를 대표하는 4개 갯벌에 대해 2015년부터 2017년까지 3년간 각 지역별 입도와 유기물, 중금속 등의 분석을 통해 표층퇴적물의 시·공간적 변화양상을 조사하였다.
먼저 유기물과 미량금속의 해양퇴적물 환경기준을 이용한 유기물의 경우 연구지역 내 퇴적물중 유기물 함량 특성을 나타내는 지표중 산휘발성황화물(AVS)농도를 일본의 퇴적물 오염기준과 비교하였으며, 미량금속의 경우는 우리나라 해양수산부(MOF, 2013b)에서 제시한 미량금속 오염기준인 주의기준(threshold effects level, TEL)과 관리기준(probable effects level, PEL)을 비교하였다. 기준에 명시된 원소 중 As, Cd, Hg, Pb는 퇴적물에서 측정된 농도를 직접 비교하여 평가하였고, Cu와 Zn은 Li을 이용해 입도의 영향을 보정하여 국내 환경기준과 비교하여 오염현황을 분석하였다.
5에 도시하였다. 기준에 명시된 원소 중 비소(As), 카드뮴(Cd), 납(Pb), 수은(Hg)은 퇴적물에서 측정된 농도를 직접 비교하여 평가하였고, 구리(Cu)와 아연(Zn)은 리튬(Li)을 이용해 입도의 영향을 보정하여 국내 환경기준(MOF, 2013b)과 비교하였다. 우리나라의 해저퇴적물에 대한 환경기준은 해양수산부에서 제시한 주의기준(threshold effects level, TEL)과 관리기준(probable effects level, PEL)이 있으며, TEL미만의 미량금속 농도는 부정적인 생태영향이 일부 발현될 개연성이 있는 농도이며, PEL을 초과하는 농도는 부정적인 생태영향이 발현될 개연성이 매우 높은 농도를 나타낸다(MOF, 2013b).
또한, Fig. 5에서 As와 Zn의 오염 개연성이 나타났던 증도와 순천만 갯벌을 대상으로 표층퇴적물중 평균입도, 유기물 및 미량금속 농도 사이의 유의성을 살펴보았다. 증도의 경우 수은을 제외한 모든 미량금속과 강열감량이 평균입도와 정의 상관성(r=0.
먼저 유기물과 미량금속의 해양퇴적물 환경기준을 이용한 유기물의 경우 연구지역 내 퇴적물중 유기물 함량 특성을 나타내는 지표중 산휘발성황화물(AVS)농도를 일본의 퇴적물 오염기준과 비교하였으며, 미량금속의 경우는 우리나라 해양수산부(MOF, 2013b)에서 제시한 미량금속 오염기준인 주의기준(threshold effects level, TEL)과 관리기준(probable effects level, PEL)을 비교하였다. 기준에 명시된 원소 중 As, Cd, Hg, Pb는 퇴적물에서 측정된 농도를 직접 비교하여 평가하였고, Cu와 Zn은 Li을 이용해 입도의 영향을 보정하여 국내 환경기준과 비교하여 오염현황을 분석하였다.
본 연구는 우리나라 서·남해 갯벌을 대표할 수 있는 강화남단, 가로림만, 증도, 순천만 등 4개 갯벌에서 퇴적물의 입도분포, 유기물 및 미량금속을 통해 표층퇴적물의 시·공간적 변화양상과 오염현황을 파악하였다.
시료채취위치는 RTK GPS (Trimble GeoXR)를 사용하여 측량하였으며 표층퇴적물은 간조시 걸어 다니면서 직접 채취하였다. 퇴적물 입도는 표준입도분석방법(Ingram, 1971)에 의거하였고, 유기물(강열감량, 산휘발성황화물) 및 미량금속(Cu, Zn, Pb, Cd, Hg)은 해양환경공정시험법(MOF, 2013a), As는 완전분해법에 따라 전처리 후 분석을 수행하였다.
퇴적물 내 미량금속의 인위적인 오염에 대해 평가하기 위해 농집지수(geoaccumulation index, Igeo) (Müller, 1969)를 계산하여 금속원소의 오염정도를 파악하였고, Igeo계산식은 아래와 같다.
퇴적물 중 유기물 함량과 이들의 오염도를 시간의 변화에 따라 살펴보기 위해 강열감량(IL)과 산휘발성황화물(AVS) 농도를 조사하였다.
해양생태계의 현황과 변화를 파악하고, 해양생태계의 종합적, 체계적 보전, 관리를 위해 1999년부터 갯벌을 연안습지로 지정(습지보전법)하여 갯벌현황 조사를 5년마다 시행하였다. 습지보전법에 따라 1999년부터 2003년까지 전국 갯벌을 대상으로 본격적인 조사가 추진되었으며, 이후 습지보호구역 지정을 목표로 2008년부터 2012년까지 선정된 지역에 대한 정밀조사가 수행되었다.

대상 데이터

연구지역은 Fig. 1에 도시한 바와 같이 강화남단, 가로림만, 증도, 순천만 갯벌에 대해서 각 지역별로 4~5개의 측선을 설정하고 각 측선별로 조위에 따라 상부, 중부, 하부 3개의 정점을 설정하여 2015년(48개 정점), 2016년과 2017년(60개 정점) 정점에 대해서 여름(6~8월)동안 총 3회 조사를 수행하였다.
퇴적상은 자갈, 모래, 실트, 점토 퇴적물의 상대적인 함량비에 따라 분류되는 것으로 Folk(1968)의 삼각다이아그램을 이용하여 퇴적상을 구분하여 Table 1에 나타내었다. 퇴적상은 강화남단(Ganghwa Is)이 총 5개, 가로림만(Garolim bay)이 총 8개, 증도(Jeung Is)는 총 8개, 순천만(Suncheon bay)은 니상(M)이 대부분을 차지하였고, 약역질니((g)M)가 2016년 1개 정점에서 관찰되어 다른 지역들에 비해 매우 단순한 퇴적상을 나타내었다. 조사한 4개 지역에서 가장 우세한 퇴적상은 총 44개와 38개 정점에서 발견된 M와 Z상으로 관찰되어 세립한 경향을 나타내었다.

데이터처리

조사항목들 간의 상관성은 피어슨 상관계수(pearson correlation coefficient)로 계산하였고 통계적 유의수준은 유의계수 P value < 0.05으로 하였다.

이론/모형

시료채취위치는 RTK GPS (Trimble GeoXR)를 사용하여 측량하였으며 표층퇴적물은 간조시 걸어 다니면서 직접 채취하였다. 퇴적물 입도는 표준입도분석방법(Ingram, 1971)에 의거하였고, 유기물(강열감량, 산휘발성황화물) 및 미량금속(Cu, Zn, Pb, Cd, Hg)은 해양환경공정시험법(MOF, 2013a), As는 완전분해법에 따라 전처리 후 분석을 수행하였다.

성능/효과

또한, 연구지역내 퇴적물중 평균입도와 미량금속 농도 사이의 관계를 살펴본 결과, 증도의 경우 수은을 제외한 모든 미량금속과 강열감량이 평균입도와 정의 상관성(r=0.40-0.88, P < 0.05)을 보였다.
, 2010; Yokoyama, 2000). 이 기준을 적용하여 연구지역의 유기물 오염도를 평가한 결과(Fig. 4), 2016년 증도와 순천만, 2017년 순천만의 일부 정점에서 오염기준을 초과한 것으로 나타났다. 증도의 경우 2016년 2개 정점에서 0.
7∅이었다. 전반적으로 강화남단에서 순천만으로 남하함에 따라 입도가 조립화되는 경향을 나타내었고, 순천만에서 가장 세립한 경향을 보였다. 조사시기별로 강화남단과 증도의 경우 2015년보다 2017년에 평균입도가 보다 세립화되는 경향을 나타내었다.
전반적으로 강화남단에서 순천만으로 남하함에 따라 입도가 조립화되는 경향을 나타내었고, 순천만에서 가장 세립한 경향을 보였다. 조사시기별로 강화남단과 증도의 경우 2015년보다 2017년에 평균입도가 보다 세립화되는 경향을 나타내었다.
퇴적상은 강화남단(Ganghwa Is)이 총 5개, 가로림만(Garolim bay)이 총 8개, 증도(Jeung Is)는 총 8개, 순천만(Suncheon bay)은 니상(M)이 대부분을 차지하였고, 약역질니((g)M)가 2016년 1개 정점에서 관찰되어 다른 지역들에 비해 매우 단순한 퇴적상을 나타내었다. 조사한 4개 지역에서 가장 우세한 퇴적상은 총 44개와 38개 정점에서 발견된 M와 Z상으로 관찰되어 세립한 경향을 나타내었다.
퇴적물의 미량금속 오염을 평가하기 위하여 농집지수 I_geo를 계산한 결과(Table 3), Cu, Zn, Pb, Cd, Hg에 대해서는 농집지수값이 1보다 작아 오염되지 않은 수준으로 분석되었다. 다만, As의 경우 총 16개 정점에서 농축계수가 적당한 오염상태(Moderately/strongly polluted)인 3등급에 해당되어 다소 오염된 상태를 나타내었다.
퇴적물의 미량금속 오염을 평가하기 위하여 농집지수 I_geo를 계산한 결과, Cu, Zn, Pb, Cd, Hg에 대해서는 1보다 작은 범위로 오염되지 않았고, As의 경우 순천만과 증도의 일부정점에서 약간 오염된 수준에 해당되었다. 비소(As)의 경우 국내 지각의 평균 농도가 상대적으로 높은 자연적인 현상과 농업활동에 사용된 제초제 등에 의한 인위적 오염원에 의한 오염개연성 등 복합적 요인에 기인 된 것으로 생각된다.
퇴적상과 평균입도 결과를 종합해보면 연구지역내 퇴적물은 전반적으로 강화남단에서 가로림만, 증도, 순천만으로 남하할수록 평균입도가 세립화되는 경향을 나타내었다. 특히, 순천만의 경우 대부분 머드(M) 상으로 관찰되어 4개 지역 중 퇴적상이 가장 단순하였고, 8.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	해양생태계의 현황과 변화를 파악하기 위해 어떤 조사가 진행됐는가?	해양생태계의 현황과 변화를 파악하고, 해양생태계의 종합적, 체계적 보전, 관리를 위해 1999년부터 갯벌을 연안습지로 지정(습지보전법)하여 갯벌현황 조사를 5년마다 시행하였다. 습지보전법에 따라 1999년부터 2003년까지 전국 갯벌을 대상으로 본격적인 조사가 추진되었으며, 이후 습지보호구역 지정을 목표로 2008년부터 2012년까지 선정된 지역에 대한 정밀조사가 수행되었다.
	양생태계의 급격한 변화에 선제적으로 대응하기 위해 어떤 분석과 진단이 필요하는가?	습지보전법에 따라 1999년부터 2003년까지 전국 갯벌을 대상으로 본격적인 조사가 추진되었으며, 이후 습지보호구역 지정을 목표로 2008년부터 2012년까지 선정된 지역에 대한 정밀조사가 수행되었다. 그러나 해양생태계의 급격한 변화에 선제적으로 대응하여 생태계를 보전하기 위해서는 동일 지점과 시점에서 지속적인 시계열자료 축적을 통한 분석과 진단이 필요하다. 이에 따라 2015년부터는“국가해양생태계종합조사”로 전환되어 서·남해 및 동해의 전 갯벌을 2년에 한 번씩 자료를 축적하여 시계열변화를 파악해 오고 있다.
	최근 국내 갯벌 조사의 한계점은 무엇인가?	, 2013; Jang and Cheong 2010)에 관한 연구가 주로 이루어졌다. 최근 들어 한반도 갯벌의 퇴적환경(Baek et al., 2016) 및 미량금속의 오염분포(Hwang et al., 2016)에 관한 시계열 변화에 대해서 일부 보고된 바 있으나 우리나라 갯벌의 퇴적학적 특성과 오염현황 등에 관한 종합적 연구가 미비하다.

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저자의 다른 논문 :

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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