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문제 정의
- 본 연구는 진해만 입구의 일부 해역을 포함하여 가덕도 주변 해역에서 해수의 물리·화학적 성분의 분포 특성과 수질 상호 간의 변동을 이해하고, 해양 환경 관리를 위한 자료 확보의 목적으로 조사를 실시하였다.
제안 방법
- 1), 하계 조사는 2007년 7월 31일부터 8월 2일까지, 추계 조사는 2007년 10월 17일과 18일에 실시하였다. 각 정점에서 Niskin sampler를 이용하여 표층과 저층 해수를 채취하였다.
- 한편 영 양염의 분석 정확도는 호주의 NLLNCT에서 실시한 상호 비교 결과 모든 항목이 우수한 것으로 인정되었으며, 측정 시 일본 Wako사의 표준물질을 함께 분석하였다. 입자성 유기탄소는 부유물질 측정이 완료된 여과지를 1N 염산으 로 처리하여 C/S 분석기(LECO-SC 444)로 측정하였다.
- 진해만과 가덕도 주변 해역에서 2007년 하계와 추계 각 1회 씩 표 . 저층수의 수질을 조사하였다. 수온은 표층이 저층보다 높았는데 여름이 가을보다 수층간 차이가 컸다.
- 조사 항목은 수온, 염분, pH, 투명도, 용존산소(DO), 화 학적산소요구량(COD), 영양염류(총인, 총질소 및 용존성 영양염류), POC, Chl-a이며, 측정 방법은 다음과 같다
- 부유물 질 처리시의 여과액은 용존성 영양염류(아질산염-질소, 질 산염-질소, 암모니아-질소, 규산염-규소, 인산-인) 분석에 이용하였으며, 용존 영양염류, TN, TP는 Parsons et 兄(1984)의 기본 원리에 따라 비색법으로 측정하였는데 측정 에는 영 양염 자동분석 기인 FIA(Flow Injection Analyzer: Lachat QuickChem AE)를 사용하였다. 한편 영 양염의 분석 정확도는 호주의 NLLNCT에서 실시한 상호 비교 결과 모든 항목이 우수한 것으로 인정되었으며, 측정 시 일본 Wako사의 표준물질을 함께 분석하였다. 입자성 유기탄소는 부유물질 측정이 완료된 여과지를 1N 염산으 로 처리하여 C/S 분석기(LECO-SC 444)로 측정하였다.
대상 데이터
- 조사 정점은 진해만 입구 해역과 가덕도 주변 해역에서 총 30개를 선정하였으며 (Fig. 1), 하계 조사는 2007년 7월 31일부터 8월 2일까지, 추계 조사는 2007년 10월 17일과 18일에 실시하였다. 각 정점에서 Niskin sampler를 이용하여 표층과 저층 해수를 채취하였다.
이론/모형
- , 1983). COD는 알칼리법으 로 측정하였다(해양수산부, 2005). 부유물질과 Chl-a는 현 장에서 GF/F 여과지로 여과 후 냉동하였으며, 부유물질은 중량법(해양수산부, 2005), Chl-a는 UV-VIS Spectrophotometer(Shimadzu UV-2450X 이용한 흡광도 법으로 측정하였다(Stiickland and Parsons, 1972).
- 부유물질과 Chl-a는 현 장에서 GF/F 여과지로 여과 후 냉동하였으며, 부유물질은 중량법(해양수산부, 2005), Chl-a는 UV-VIS Spectrophotometer(Shimadzu UV-2450X 이용한 흡광도 법으로 측정하였다(Stiickland and Parsons, 1972). 부유물 질 처리시의 여과액은 용존성 영양염류(아질산염-질소, 질 산염-질소, 암모니아-질소, 규산염-규소, 인산-인) 분석에 이용하였으며, 용존 영양염류, TN, TP는 Parsons et 兄(1984)의 기본 원리에 따라 비색법으로 측정하였는데 측정 에는 영 양염 자동분석 기인 FIA(Flow Injection Analyzer: Lachat QuickChem AE)를 사용하였다. 한편 영 양염의 분석 정확도는 호주의 NLLNCT에서 실시한 상호 비교 결과 모든 항목이 우수한 것으로 인정되었으며, 측정 시 일본 Wako사의 표준물질을 함께 분석하였다.
- COD는 알칼리법으 로 측정하였다(해양수산부, 2005). 부유물질과 Chl-a는 현 장에서 GF/F 여과지로 여과 후 냉동하였으며, 부유물질은 중량법(해양수산부, 2005), Chl-a는 UV-VIS Spectrophotometer(Shimadzu UV-2450X 이용한 흡광도 법으로 측정하였다(Stiickland and Parsons, 1972). 부유물 질 처리시의 여과액은 용존성 영양염류(아질산염-질소, 질 산염-질소, 암모니아-질소, 규산염-규소, 인산-인) 분석에 이용하였으며, 용존 영양염류, TN, TP는 Parsons et 兄(1984)의 기본 원리에 따라 비색법으로 측정하였는데 측정 에는 영 양염 자동분석 기인 FIA(Flow Injection Analyzer: Lachat QuickChem AE)를 사용하였다.
- 수온과 염분은 Multi parameter monitoring system(YSI 6600EDS)을 이용하여 현장에서 측정하였으며, 해양의 투 명도는 직경 30cm의 백색 원판으로 측정하였다. pH는 100mL 유리병에 해수를 담아 pH meter(Radiometer Analytical, pIONneer 10)를 사용하여 측정하였다.
- pH는 100mL 유리병에 해수를 담아 pH meter(Radiometer Analytical, pIONneer 10)를 사용하여 측정하였다. 용존산 소(DO)는 채취된 해수를 DO병에 기포가 생기지 않도록 담아 Winkler법에 의하여 용존산소를 고정시켜 실험실에서 측정하였다(Grasshoff et al., 1983). COD는 알칼리법으 로 측정하였다(해양수산부, 2005).
성능/효과
- COD는 여름에 표층 L0~3.0mg/L(평균 1.8mg/L), 저층 0.3~ 1.9mg/L(평균 L0mg/L)의 범위였으며, 가을에는 표층 1.0~2.3mg/I项평균 1.5mg/L), 저층 0.6~ 1.8mg/L(평균 1.1 mg/L)의 범위를 나타내었는데 시기별 각 수층의 평균 농 도는 저층의 경우 서로 비슷하지만 표층은 여름이 가을보다 20% 높았다. 표층의 시기별 수평 분포는 여름의 경우 낰동강 하구의 정점 22에서 3mg/L로 가장 높았다.
- 부유물질은 표층수의 경우 진해만 및 연안에서 높고 외해에서 낮았으며, 과거의 조사 농도 범위에 속 하였다. POC는 계절별로 분포 차이가 있지만 유기물 유입원에 대한 근접성과 기초 생산에 영향을 받는 것으로 나타났다. COD는 표층에서 오염원의 영향이 많은 진해만에서 높고 외해 로 가면서 낮아졌다.
- 여름에 진해만의 일부 정점은 해역별 수질 기준 ni등급의 악화된 수질을 보였다. do는 저층이 표층보다 낮았는데 특히 진해만 내와 외해의 깊은 수심 정점에서 차이가 크고, 하계 에 성 층에 의하여 수층 간에 큰 차이를 나타내 었다 n 인산 염 -인과 규산염 -규소는 저층수에서 용존산소가 낮아짐에 따라 높은 농도를 나타내는 경향이 강하게 나타났으며 , 여름보다 가을의 높은 농도는 저층 퇴적물 교란의 가능성이 있다. 암 모니 아 - 질소도 내민-의 저산소 층에서 높은 농도를 보였다.
- 56%보다 매우 우세하였으며, 저층의 암모니아 점유율은 진해만에서 조금 높은 편이다. 가을에 는 아질산염-질소의 점유율이 표, 저층 모두 여름보다 조 금 증가하였으며, 질산염 질소는 표층 57.3%, 저층 58, 1% 의 평균 점유율을 가졌고, 암모니아-질소는 표층 26.4%, 저층 288%의 평균 점유율을 보였다. 외해보다는 진해만과 거제도 동쪽 연안의 정점들에서 암모니아-질소의 점유율 이 높았으며, 이는 오염물질의 유입원 및 저층에 퇴적된 다량의 유기물 분해에 따른 환경 악화에 따른 영향을 받 은 결과로 보인다.
- 연안 해역에서 염분은 주변의 배수지역으로부터 의 담수 유입량, 증발량, 조석 및 수괴의 흐름 변화, 수심 에 따라 차이가 크게 나타날 수 있는데 본 조사의 표층수 수평 분포는 여름엔 낙동강 하구에 인접한 정점 22에서 26이하이며, 그 남쪽으로 가면서 증가하여 외해역 및 거제 도 동부 대부분에서는 30이상을 보였다. 가을엔 여름보다 분포가 복잡하였는데 가덕도 남서쪽의 정점 10에서 가장 낮은 염분을 나타내었으며, 진해시 연안, 거제도의 옥포만 인접 해역 및 본 조사 해역의 남동부에서 31 이상의 높은 염분을 나타내었다(Fig. 2). 정점 10에서 낙동강 하구보다 낮은 염분을 나타낸 것은 조사 시간의 차이, 낙동강의 담 수 유출과 이동 확산의 시간차에 기인하는 것으로 판단된다.
- 표층의 수평 분포는 여름과 가을 모두 진해만에서 높 고 외해로 갈수록 감소하여 외해에서는 2“皿보다 낮게 나타났다. 각 시기의 표층수 중의 Chl-a와 부유물질간의 상관계수(R)는 여름에 0.689, 가을에 0.682로 양호한 관계를 나타내어 부유물질 농도에 상당히 기여하는 것으로 보였다. 하지만 신항에 인접한 정점 4는 부유물질 농도에 비하여 낮은 Chl-a 농도를 나타내었으며, 특히 정점 4는 가 을에 부유물질 농도가 높지만 Chl-a는 매우 낮은 값을 나타내는 특이성을 보였다.
- 한편 규산염-규소는 일반적으로 지각물질의 풍화에 의하여 담수에서 높은 농도를 나타내는 수질 항목이다. 그러나 본 조사해역에서 규산염-규소는 표, 저층 모두 pH나 DO, 인산염-인에 대하여 양호한 상관 관계를 나타내었는데 인산염-인과 같이 저층수 자료만 분 리하였을 경우 더욱 높은 상관성을 보였다. 즉 규산염-규 소 농도는 저층 환경의 산소 고갈 정도에 따라 크게 영향을 받는 것으로 보인다(Fig.
- 본 조사 해역의 규산염-규소는 여름에 표층에서 0.029~ 0.893mg/L(평균 0.119mg/L), 저층 0.050 ~ 0.588mg/L(평균 0.449mg/L), 가을에는 표층 0.102 ~ 0.577mg/L(평균 0.271mg/L), 저층 0.196 ~L009mg/L(평균 0.453mg/L) 의 범 위로 표층의 경우 여름보다 가을에 2배 이상 높은 평균 농도를 보였다. 표층의 수평분포는 여름엔 낙동강 하구에서 다른 정점보다 매우 높고 신항과 가덕도 주변 일부 정 점에서 0.
- 이와 같은 수직적인 분포 변화는 성층 현상 발생 정도, 표층에서 식물성 플랑크톤의 활발한 광합성과 대기에 의한 이산화탄소 유입에 의한 pH 증가 요인, 저층에서 유기물의 분해에 의한 감소 등에 영향에 의한 것으로 판단된다. 본 조사의 각 시기의 수층별 pH 평균값은 여름에 표층은 해역별 수질기준 I등급인 pH7.8~&3을 초과하지만 그 외에는 I 등급이었다. 각 정점의 수층별로 구분하면 모든 정점의 저층수는 I등급이었고, 여름에 표층수에서 I등급을 초과하여 EI등급(6.
- 본 조사해역 저층수의 인산염-인 농도는 pH 및 용존산 소와 밀접하게 관련되어 있었다. 즉 저층에서 침강된 입자 성 입자 및 퇴적물내 유기물의 분해에 따라 D。가 소모되 고, pH가 하강하며, 이와 함께 인산염-인의 농도가 상승하 였음을 지시한다(Fig.
- 본 조사해역의 결과를 해역별 수질기준과 비교하면 시 기 및 정점별로 약간의 차이가 있었다. 정점별로 보면 여 름에 정점 20, 22, 23의 표층, 정점 28, 29의 저층, 가을에 는 정점 8의 표 .
- 4). 수층간의 농도를 비교하면 여름에는 낙동강 하구 정점에서 표층이 저층보다 높을 뿐 그 외의 정점은 저층이 높았고 가을에는 진해만 내측, 거제도 동쪽 연안의 많은 정점에서 표층이 저층보다 높았다. 가을보다 여름에 표층보다 저층에서 높은 농도를 나타내는 특징이 더욱 뚜렷하게 나타났다.
- 4D의 범위였다. 연안 해역에서 염분은 주변의 배수지역으로부터 의 담수 유입량, 증발량, 조석 및 수괴의 흐름 변화, 수심 에 따라 차이가 크게 나타날 수 있는데 본 조사의 표층수 수평 분포는 여름엔 낙동강 하구에 인접한 정점 22에서 26이하이며, 그 남쪽으로 가면서 증가하여 외해역 및 거제 도 동부 대부분에서는 30이상을 보였다. 가을엔 여름보다 분포가 복잡하였는데 가덕도 남서쪽의 정점 10에서 가장 낮은 염분을 나타내었으며, 진해시 연안, 거제도의 옥포만 인접 해역 및 본 조사 해역의 남동부에서 31 이상의 높은 염분을 나타내었다(Fig.
- 4%, 저층 288%의 평균 점유율을 보였다. 외해보다는 진해만과 거제도 동쪽 연안의 정점들에서 암모니아-질소의 점유율 이 높았으며, 이는 오염물질의 유입원 및 저층에 퇴적된 다량의 유기물 분해에 따른 환경 악화에 따른 영향을 받 은 결과로 보인다.
- 4). 용존 무기질소 중에서 질산염-질소와 암모니아- 질소의 점유율이 높았는데 여름에 표증에서는 질산염-질 소와 암모니아-질소의 평균 점유율은 각각 47.3%와 45.79%로 비슷하지만 저층에서는 질산염-질소가 80.2%로 암모니아-질소의 16.56%보다 매우 우세하였으며, 저층의 암모니아 점유율은 진해만에서 조금 높은 편이다. 가을에 는 아질산염-질소의 점유율이 표, 저층 모두 여름보다 조 금 증가하였으며, 질산염 질소는 표층 57.
- 입자성 유기탄소 (POC) 는 여름에 표층에서 0.06- 0.97mg/L(평균 0.53mg/L), 저층에서 0.13~0.72mg/L(평균 0.42mg/L), 가을에는 표층 0.16 ~ 0.63mg/L(평균 0.33 mgZL), 저층0.02~0.59mg/L(평균 0.28mg/L)의 범위였으며, 시기별 각 수층의 평균 농도는 여름이 가을보다 L5배 정도 높았다. 표층의 수평분포는 여름에 낙동강 하구 주변에서 0.
- 5℃ 높았다. 저층수에서는 표층수와 달리 여름보다 가을에 다소 변동 폭이 컸으며, 평균 수온은 가을에 약 2.5℃ 높게 나타났다. 표층수의 수온 공간 분포는 여름의 경우 거제도와 진해시 사이의 해역(정점 2와 3)에서 26℃ 이상을 나타내었고, 진 해만 내측의 정점 1은 25.
- 표층 수의 용존 무기질소는 부산신 항과 가덕도 주변에서 높고 진해 만 서쪽 및 외해로 갈수록 낮아졌다. 총질소 와 총인도 외해 역으 로 갈수록 낮은 농도를 보였으며 , 표증보다 저 층에서 높은 경 향 이었는데 그 현상은 여름에 더욱 뚜렷하였다. 총질소 평균 농도 로는 해역 별 수질기 준 [ 등급이지만, 정점 별로는 I ~ m 등급까 지 변화가 컸는데 진해만 내의 저 층 또는 외 해의 깊은 수심 인 정점에서 수질이 좋지 않았다.
- 투명도는 여름에 0.8~ 13.0m(평균 3.7m), 가을에 2.5~11.5m(평균 6.9m)로 두 시기 모두 정점간에 차이가 컸으 며, 가을에 비교적 높은 투명도를 보였다. 여름에는 수심 이 낮고 담수의 영향을 많이 받은 낙동강 하구의 정점 22 에서 가장 낮았다.
- 암 모니 아 - 질소도 내민-의 저산소 층에서 높은 농도를 보였다. 표층 수의 용존 무기질소는 부산신 항과 가덕도 주변에서 높고 진해 만 서쪽 및 외해로 갈수록 낮아졌다. 총질소 와 총인도 외해 역으 로 갈수록 낮은 농도를 보였으며 , 표증보다 저 층에서 높은 경 향 이었는데 그 현상은 여름에 더욱 뚜렷하였다.
- 각 수층의 평균 농도는 표층이 저층보다 높았으며, 여름이 가을보다 높았 다. 표층의 수평 분포는 여름과 가을 모두 진해만에서 높 고 외해로 갈수록 감소하여 외해에서는 2“皿보다 낮게 나타났다. 각 시기의 표층수 중의 Chl-a와 부유물질간의 상관계수(R)는 여름에 0.
- 033mg/L)의 범위였다. 표층의 수평 분포는 여름에는 낙동강 하구의 정점 22에서 0.039mg/'L로 가장 높고 진해만 내측, 신항 주변과 가덕도 서부 해역의 일부 정점이 O.Olmg/L 이상으로 다른 정점들보다 높게 나타났다. 가을에는 거제도와 가덕도 사이 해역의 정점 8에서 0.
- 28mg/L)의 범위였으며, 시기별 각 수층의 평균 농도는 여름이 가을보다 L5배 정도 높았다. 표층의 수평분포는 여름에 낙동강 하구 주변에서 0.8mg/L 이상으로 높고 남쪽 해역으로 갈수록 감소하였으며, 진해만 내측 및 거제도 북동부 연안에서 0.6mg/L 이상을 나타내었다. 가을에는 거제도 동쪽의 정점 13에서 가장 높았으며, 진해만 내측의 정점 1, 2, 가덕도 남동쪽의 일부 정점에서 0.
- 453mg/L) 의 범 위로 표층의 경우 여름보다 가을에 2배 이상 높은 평균 농도를 보였다. 표층의 수평분포는 여름엔 낙동강 하구에서 다른 정점보다 매우 높고 신항과 가덕도 주변 일부 정 점에서 0.2mg/土 이상이었고, 진해만 내측 및 외해역의 많은 정점들이 0.1mg/L이하의 낮은 농도를 보였다. 가을에 는 가덕도 서쪽에 위치한 정점들에서 높았고 진해만 서쪽 및 외해로 가면서 점점 낮아지는 분포를 보였다(Fig.
- 이와 같은 분포는 자생적 물질의 생성 차이와 함께 주변의 연안에서 이루어지는 토목 공사에 의한 토사 유입과 관련되어 있을 것으로 판단된다. 한편 수중에서 빛 의 투과 정도를 나타내는 투명도과 수중의 부유물질 농도 간에는 양호한 상관관계를 가지는데 본 조사의 모두 부유 물질 농도가 높을수록 투명도가 낮아지는 음의 상관성을 나타내고 있다(Fig. 3). 한편 고현만에서도 가을에 일부 정 점이 상관관계에서 벗어나기도 하였으나 대부분의 자료는 위와 비슷한 상관분포를 보였다(한국해양연구원, 2005).
- 용존산소와 규산염-규소와 의 상관관계는 조사 해역과 인접한 고현만에 대한 조사에 서도 관찰되었다(한국해양연구원, 2005). 한편 인산염-인과 규산염-규소가 용존 산소가 비슷한 조건에서 담수 유입임 많은 하계보다 적은 가을에 높게 나타났다. 이것은 폭풍에 의한 저층 퇴적물의 교란에 의한 공급이 크게 작용할 가 능성(임 등, 2007; 한국해양연구원, 2007)을 고려할 수 있다.
후속연구
- 총질소 평균 농도 로는 해역 별 수질기 준 [ 등급이지만, 정점 별로는 I ~ m 등급까 지 변화가 컸는데 진해만 내의 저 층 또는 외 해의 깊은 수심 인 정점에서 수질이 좋지 않았다. 향후 수질 개선과 관리 측면에서 저층 환경의 변화에 대한 정밀한 연구가 필요하다.
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