Evaluation of Simple CO<sub>2</sub> Budget with Environmental Monitoring at an Oyster Crassostrea gigas Farm in Goseong Bay, South Coast of Korea in November 2011

(1)

1026

서 론

우리나라굴

(Crassostrea gigas)

^양식은

1980

^년대^후반에^약

29

^만톤으로^최대^생산량을^보인^후

1990

^년대에는

20

^만톤^이하

로감소하였으나

, 2000

^년대^들어^{회복하였다}

.

^최근

2007

^년에 처음으로

30

만톤을넘었으며최근까지약

28

만톤수준을유지 하고있다

.

^굴은^우리나라^양식^{총생산량의}

19%

^를^차지하고^생 산금액도넙치

,

^전복^다음으로^높으며

(2011

^년^기준

1940

^억원

,

어업생산통계시스템

, http://fs.fips.go.kr),

^수산물^수출에도^큰 비중을차지하는명실공히우리나라주요양식품종이다

.

그러나

1970

년대부터환경오염

,

적조

,

빈산소

,

과밀양식등의 원인으로대량폐사가발생하여굴양식업과양식해역이큰피 해를입었으며

(Cho, 1979; Bae and Han, 1998; NFRDI, 1998,

2009),

^최근^들어^육상의^오염원^감소^등으로^폐사발생^횟수나

강도는약화되었으나여전히지속되고있는실정이다

.

^양식장 자가오염

,

해면의지속이용

,

저질악화등으로유발되는환경 문제와과밀양식에대한해결책을제시하고자굴양식의적정 수용력산정연구가

2000

^년대에^{수행되었다}

(Park et al., 2002;

Oh et al., 2002; Jeong et al., 2009).

^그^결과^지역에^따라^굴^양 식에적합한환경유지를위해시설을당시보다

30-40%

^를^감소

2011년 11월 고성만 굴(Crassostrea gigas) 양식장 수질환경 모니터링을 통한 이산화탄소 수지 평가

심정희*·예미주·임재현·권정노

국립수산과학원 어장환경과

Evaluation of Simple CO

₂

Budget with Environmental Monitoring at an Oyster Crassostrea gigas Farm in Goseong Bay, South Coast of Korea in

November 2011

JeongHee Shim*, Miju Ye, Jae-Hyun Lim and Jung-no Kwon

Marine Environment Research Division, National Fisheries Research and Development Institute, Busan 619-705, Korea

Abstract: Real-time monitoring for environmental factors (temperature, salinity, chlorophyll- a , etc.) and fugacity of carbon dioxide ( f CO

₂

) was conducted at an oyster Crassostrea gigas farm in Goseong Bay, south coast of Korea during 2-4th of November, 2011. Surface temperature and salinity were ranged from 17.9-18.7℃ and 32.7-33.8, respectively, with daily and inter-daily variations due to tidal currents. Surface f CO

₂

showed a range of 390-510 μatm and was higher than air CO

₂

during the study period. Surface temperature, salinity and f CO

₂

are showed significant correlations with chl.- a and nutrients, respectively. It means when chl.-a value is high in surface water of the oyster farm, active biological production consume CO

₂

and nutrients from environments and produce oxygen, suggesting a tight feedback between biological processes and environmental reaction. Thus, factors affecting the surface f CO

₂

were evaluated using a simple mass balance. Temperature and biological productions by phytoplankton are the main factors for CO

₂

drawdown from afternoon to early night, while biological respiration increases seawater CO

₂

at night.

Air-sea exchange fraction acts as a CO

₂

decreasing gear during the study period and is much effective when the wind speed is higher than 2-3 m s

^-1

. Future studies about organic carbon and biological production/respiration are required for evaluating the roles of oyster farms on carbon sink and coastal carbon cycle.

Key words: Realtime Monitoring, Oyster, Aquaculture Farm, Fugacity of carbon dioxide (fCO

₂

) in seawater, Carbon budget (mass balance)

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial Licens (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/)which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

http://dx.doi.org/10.5657/KFAS.2014.1026 Kor J Fish Aquat Sci 47(6) 1026-1036, December 2014

Received 7 November 2014; Revised 19 December 2014; Accepted 22 December 2014

*Corresponding author: Tel: +82. 51. 720. 2543 Fax: +82. 51. 720. 2515 E-mail address: [email protected]

(2)

해야한다는결과도보고되었다

(Park et al., 2002).

^한편^굴^양 식과환경과의상호작용을정밀하게파악하기위한연구도시 도되었다

.

^양식^해역에서^입자성^{유기탄소의}^일^변동을^관측하 고굴의먹이로유기탄소가이용되는효율을파악하거나

(Kang

et al., 1993),

^양식장^저질에서^유기물^분해와^영양염의^재용출

율을측정하여환경에미치는영향을파악하기도하였다

(Lee et al., 2011a).

이처럼굴양식은우리나라수산업과수출그리 고연안환경측면에서도중요한산업이므로

1970

^년대부터^연 구가활발히수행되고있다

(Lim et al., 1975; Choi et al., 1997;

Lee et al., 2011b).

대기온실기체 증가로말미암은 기후변화현상은해양의수 온상승뿐아니라해양산성화

(ocean acidification)

와저산소화

(deoxygenation)

^를^유발하여^세계적인^우려를^낳고^있다

(IPCC

2007).

특히

,

해수의

pH

가지속적으로감소하는해양산성화는

해양및수산생물의생리활성

,

^성장

,

^생존율^등에^영향을^미치 고

,

^특히^{탄산염광물}^형성을^저해하기^때문에^패류와^산호^등에 치명적인영향을미친다

(Hoegh-Guldberg et al., 2007; Kroek- er et al., 2013).

^따라서^각종^패류와^산호를^대상으로^해양산성 화영향연구가폭발적으로수행되고있으며

,

대체적으로굴의 성장

,

^생존

,

^패각^등에^영향을^끼친다는^결과가^우세하다

(Miller et al., 2009; Parker et al., 2011; Barton et al., 2012).

^연안의^경 우

,

기후변화에따른전지구적해양산성화영향과더불어육상 및자가오염에따른부영양화로인한산성화도있어왔으므로

(Salisbury et al., 2008; Borges and Gypens, 2010)

대양보다더 욱취약하다할수있다

.

^따라서^{해양산성화로}^인해^연안의^굴 양식산업도영향을받을수있으며

,

^그에^따른^{영향평가와}^기초 조사가필요하다

.

우리나라해양산성화연구는실내배양을통 해해양생물의생리

/

^생존에^대한^영향평가^위주로^{실시되었으} 며

,

현장환경에서산성화진행및생물에미치는영향등에관 한연구는많지않다

.

^특히

,

^굴^{양식해역에서}^{이산화탄소를}^비롯 한무기탄소분포및순환에대한연구는거의수행된바없다

.

본연구는굴양식이성행하는경상남도고성만의굴양식장에 서해양환경및탄소계인자를연속관측함으로서고해상도의 환경변화를파악하고

,

특히이산화탄소분압에영향을끼치는 인자들에대해정량적으로평가하고자한다

.

^이를^통해

,

^굴^양식 장의탄소순환특성과양식생물과환경사이의상호작용을파 악하여

,

양식생물의폐사원인

,

생육조건등을파악하는데적극 활용하고수온상승

,

^{해양산성화}

(ocean acidification)

^등과^같은 미래해양환경변화에대비하고자한다

.

재료 및 방법

연구지역

경상남도의 양식 굴

(Crassostrea gigas)

생산은약

24

만 톤

(ton)

^으로^우리나라^굴^생산량의^약

90% (2009-2012

^년^평균

)

를차지한다

.

^대표적인^굴^{생산해역으로}^{거제한산만}

,

^진해만

,

통영북만그리고고성만등이있으며

,

^주로^연안에^인접하여 육상으로부터유입되는물질량이많고

,

수심이얕으며폐쇄성 의특성을가진다

.

2011

년

11

월

2

일

~11

월

4

일에고성만

(

경상남도통영시도산 면오륜리앞

)

^에^위치하는^굴^양식장

(34°54.85′N, 128°19.2′E)

에서국립수산과학원조사선탐구

10

^호를^타고^해양환경^및^탄 소계인자에대한연속관측을수행하였다

(Fig. 1).

양식장은육 상에서직선으로

2-3 km

^거리에^{위치하였으며}

,

^수심은

6.5-7.8

m (

약

7 m)

였다

.

통영시기상관측소에서측정한기온은조사

기간중

11

^월

3

^일^오후

2

^시에

22.9℃

^로^가장^높았고

11

^월

4

^일 오전

7

^시에

16.5℃

^로^가장^낮았으며

,

^풍속은

11

^월

3

^일^오전과

4

일새벽에

3-4 m s

^-1로높고그외시간에는

2 m s

^-1이하로낮았 다

(http://www.kma.go.kr).

^조사기간 ^{통영지역의} ^{조위변화는}

105-191 cm

이었으며

,

만조는

11

월

3

일

2

시

, 15

시

, 4

일

4

시경 이었으며

,

^간조는

11

^월

2

^일

20

^시

, 3

^일

8

^시

, 22

^시

,

^그리고

4

^일

9

시경이었다

(http://www.khoa.go.kr).

^조사가^진행된^굴^양식장 은막바지출하를위해양성중이었으며

,

주변양식장에서는수 확이끝났거나수확중인곳도있었다

.

실시간 연속 관측 시스템

양식장의 수질을연속 관측하기위한시스템은 열염측정기

(thermosalinograph) (SBE45, Sea-Bird Electronics, USA), pCO

₂측정 시스템

(NDIR840, LiCor, USA),

형광측정장비

(TriLux, Chelsea Technologies Group Ltd., UK)

^로^구성되어

(Shim et al., 2012),

조사선

(

탐구

10

호

,

국립수산과학원

)

갑판에 설치되었다

.

^양식장^수질의^{연속관측을}^위해^표층수는^수중^펌 프로퍼올려관측시스템으로공급되었으며

, 2

^개로^분지하여^한 쪽은열염측정기와

pH

측정시스템으로흘러가게하였으며

,

다 른쪽은

CO

₂^측정^{시스템으로}^공급되게^하였다

.

표층수의수온과염분을연속관측하는데이용한열염측정기

Fig. 1. Location of oyster Crassostrea gigas farm (star symbol) for environmental monitoring at Goseong Bay, south coast of Korea in November 2011.

(3)

관측결과는

CTD (19 plus, Sea-Bird Electronics, USA)

^와^비 교검정하여사용하였다

.

해양

pCO

₂측정시스템은해수입자 를평형기

(equilibrator)

^로^{분사시키는}^샤워

(shower)

^방식으로

,

평형기내에서대기이산화탄소

(air CO

₂

)

와평형을이룬공기 의

CO

₂^를^비분산^적외선^분광^분석기

(Non-dispersive Infra-red Analyzer, NDIR)

^로^측정하는^방식이다

(KORDI, 2010; Weiss,

1981).

해양

pCO

₂ 측정시스템은

12

시간 간격으로 표준가스

(300, 350, 450 μatm)

^로^{검정하였으며}

,

^한^시간^간격으로^대기 이산화탄소를측정하게하였다

.

형광측정장비는양식장부대 시설에묶어표층해수에잠기게고정하여연속관측하였으며

,

여기에는아세톤추출법으로측정한엽록소

-a

^결과와^분포경향 을비교하기위해절대값만제시하였다

.

수질 분석

실시간연속관측시스템의결과를보완하고해수수층분포특 성을파악하기위해

2

^시간^간격으로

CTD (19plus, SBE, USA)

로약

8 m

^수심까지^수온과^염분을^{관측하였으며}

,

^{다목적수질}

측정기

(YSI6000, YSI, USA)

로용존산소농도와포화도를측

정하였다

.

^또한^표층수의 ^영양염과^용존산소

,

^엽록소

,

^부유물 질분석을위해해수펌프로공급되는해수를

2

시간간격으로 채수하여항목에따라전처리를하여추후분석을위해냉장

/

냉동보관을하였다

.

^{용존산소는}^현장에서^{정밀적정기}

(Dosimat 876 system, Metrohm, Switzerland)

를사용하여

Winkler

법으 로분석하였다

(Parsons et al., 1984).

^영양염은^현장에서

GF/

F

여과지로여과후냉동보관한시료를실험실에서영양염자 동분석기

(QuAAtro system with 4 channel, BranLuebbe, Ger- many)

^로^{분석하였으며}

,

^표준물질

(OSIL社 & Wako社)

^로^검정 하였다

.

엽록소와부유물질도해양환경공정시험기준

(MLTM,

2010)

^에^의거하여 ^전처리와^분석을^하였다

.

^{총알칼리도}

(total

alkalinity, TA)

는개방형용기법

(KORDI, 2010)

으로정밀적정 하였으며

,

^미국^{스크립스연구소의}

A. Dickson

^박사^실험실에 서제작한표준물질

CRM Batch #99

^과

#113

^로^{검정하였다}

.

^용 존무기탄소

(Dissolved inorganic carbon, DIC)

는총알칼리도 와연속관측한이산화탄소분압으로계산하였다

(http://cdiac.

ornl.gov/ftp/co2sys, Lewis and Wallance, 1998).

또한해류특 성을파악하기위하여

,

^유속계

(Anderaa, Norway)

^로^유속과^유 향을측정하였다

.

이산화탄소 단순수지식과 관련 상수

굴 양식장표층수에서측정한이산화탄소분압의시간에따 른변화를평가하기위해다음의단순수지식

(simple mass balance equation)

^을^{적용하였다}

.

C

_t+Δt

= C

_t

+ ΔC (1)

ΔC/Δt = (δC/δt)

_T

+ (δC/δt)

_F

+ (δC/δt)

_B

+ (δC/δt)

_R

(2)

식

(1)

^에서

C

_t^는

t

^시간일^때^{이산화탄소}^농도를^의미하며

, ΔC

는

t

와

t+Δt

사이변화한이산화탄소농도를의미한다

.

그리고

Δ t

^는^표층수를^채수한^간격으로

2

^시간이며

, 3

^일과

4

^일의

0

^시

전후에만각각

6

^시간과

4

^시간이다

.

^식

(2)

^에서

(δC/δt)

_T^는^수온 에의한이산화탄소변화율

, (δC/δt)

_F대기

-

해양간의교환에의 한변화율이며

, (δC/δt)

_B^는^{생물생산에}^의한^{변화율이며}

, (δC/

δt)

_R는그외요인으로발생하는변화율을총괄적으로포함하는 데주로물리혼합

(

^조석

,

^이류

,

^수직혼합^등

)

^을^의미한다

.

대기

-

^해양^{이산화탄소}^교환율은

Wanninkhof (1992)

^에^따라 계산하였다

F

_CO2

= k × s × ΔpCO

₂

여기서

k

는기체교환속도

(cm h

^-1

)

이며

s

는수온과염분에따 른기체용해도로

Weiss(1974)

^에^따라^{계산하였으며}

, ΔpCO

₂ 는대기

-

^해양^{이산화탄소분압}^차

(pCO

_2sea

- pCO

_2air

)

^이다

.

^기체 교환속도

(k)

에사용된풍속은통영시기상관측소에서관측된

1

시간간격풍속을이용하였다

.

결 과

경상남도통영시와고성군에둘러싸인고성만의굴양식장에 서

2011

년

11

월

2

일

~ 4

일동안실시간연속관측시스템으로탄 소계인자를포함한해수특성을관측하였다

(Fig. 2).

^굴^양식장 의표층수온은조사기간

17.9-18.7℃

^범위를^보였으며

, 11

^월

2

일

20

^시부터

3

^일

8

^시^까지는

17.9-18.0℃

^사이로^비교적^낮았 으며

, 9

^시부터^점차^상승하여

15

^시에^최고^수온

(18.7℃)

^을^보였 다

[Fig. 2(a)].

이후점차감소하는경향이었으나

,

장비의오류 로인해

11

^월

3

^일

22

^시부터

4

^일

4

^시까지^관측이^{중단되었다}

.

^관 측이재개된

11

^월

4

^일

4

^시부터

9

^시까지^{표층수온은}^약

18.2℃

의범위였다가이후증가하는경향이었다

.

^한편

11

^월

4

^일^새벽

(3-6

^시

)

^은^수온이

18.2℃

^로

, 11

^월

3

^일^비슷한^시간에^비해^약

0.3℃

높았으며

8-9

시부터상승경향도다소빨랐다

.

표층수의

염분은

32.65-33.75 psu

^의^매우^좁은^범위에서^{변화하였다}

.

^염 분은

11

^월

2

^일부터

3

^{일사이에는}^{조석영향으로}^만조에는^높고 간조에낮은경향을보였으나

3

^일^{오후부터는}^{전반적으로}^낮았 다

[Fig. 2(a)].

^조사기간^중^최대^만조였던

11

^월

3

^일

14

^시에^가장 높은염분값을

(33.7 psu)

보였으며

,

이후에는수온과반대로

3

일보다낮게나타났다

.

^이처럼^표층수의^수온과^염분^분포는^비 슷한시간대임에도불구하고다소다른양상을보임으로서일 간

(inter-daily)

^변화도^상당함을^알^수^있었다

.

통영굴양식장표층수의 이산화탄소분압은

390-510 μatm

의범위를보여

,

조사기간동안대기이산화탄소농도

(398-420

μatm)

^보다

5-75 μatm

^높았다

[Fig. 2(b)].

^조사초기^{이산화탄소} 분압은

470±10 μatm

^내외로^{일정하였으나}

, 11

^월

3

^일^오후

6

시부터

8

^시동안^감소하여

400 μatm

^정도로

4

^일

3

^시까지^유지 하다가이후소폭증가하였다

.

^표층수의^{형광특성은}^조사초기

10-20

범위에서큰변화가없었으나

, 11

월

3

일

13

시경부터지속 적으로상승하여

21

^시경^최고값을^보였으며

,

^이후^점차^감소하 여약

10

^까지^{낮아졌다가}

4

^일^아침부터^다시^상승하는^경향이 었다

[Fig. 2(b)].

^한편

,

^표층수를

2-4

^시간^간격으로^채수하여^측 정한엽록소

-a

^는^조사초기

0.6-1.2 μg L

^-1^범위의^낮은^값을^보이

(4)

Fig. 2. Variations of (a) temperature (blue open circle), salinity (black filled circle) and tidal height (dashed line), (b) fluorescence value (blue open circle) and fCO₂(black filled circle), (c) dissolved oxygen and chlorophyll-a, (d) nitrate, phosphate and silicate and (e) total alkalinity, dissolved inorganic carbon and pH measured in surface seawater at oyster Crassostrea gigas farm with timely high resolution using real-time monitoring system in November 2011.

(5)

다가

11

^월

3

^일^오후

2

^시경부터^점차^증가하여

4

^일

0

^시경^최고 값

(6.7 μg L

^-1

)

을보였으며이후약간감소하다가

4

시경부터다 시상승하였다

[Fig. 2(c)].

^엽록소

-a

^의^시간에^따른^변화는^표층 수를연속관측한형광특성의시간에따른경향과매우일치하 였다

(R

²

=0.65).

^따라서

,

^표층수의^{형광특성은}^수중의^엽록소

-a

에대한간접지시를한다고할수있었다

.

^{용존산소는}

6.2-8.4 mg L

^-1의범위를보였으며

,

조사초기에는

7.0 mg L

^-1의낮은값 을보였으나

, 3

^일^오후

2

^시부터^점차^증가하여^오후

6

^시경^가장 높았다

[Fig. 2(c)].

이후밤시간동안다소낮아졌다가

11

월

4

일

4

^시경부터^다시^증가하는^경향으로

,

^엽록소

-a

^의^{변화경향과}^매 우유사하였다

.

^{부유물질은}

1.2-9.6 mg L

^-1^의^범위를^보였으며

,

시간에따른변화는엽록소

-a

와매우유사하게 조사초기에는 비교적낮은농도를유지하다가

3

^일^오후부터^상승하여^밤에 최고치를보였다

[Fig. 2(c)].

표층수의영양염분포경향을

Fig.

2(d)

^에^{나타내었다}

.

^질산염과^인산염^그리고^규산염은^조사기 간각각

2.4-7.8 μmol L

^-1

, 0.3-1.2 μmol L

^-1

, 22.0-32.6 μmol L

^-1 의범위를보였다

.

질산염을포함한영양염은조사초기비교적 높은농도를지속되다가

11

^월

3

^일^오후부터^점차^감소하여

, 24

시경가장낮은농도를나타내었으며

,

이후상승하다가

4

일아 침에소폭감소하는경향으로

,

^엽록소

-a

^와^상반되는^변화를^보 였다

.

^표층수의^{총알칼리도는}

2,000-2,110 μmol kg

^-1^의^범위로

,

조사초기높은농도를보였다가시간이경과할수록점차감소 하였으며

, 4

^일

8~10

^시^사이에^소폭^{증가하였다}

[Fig. 2(e)].

^용존 무기탄소농도범위는

1,830-1,910 μmol kg

^-1였으며

,

총알칼리 도와매우유사한변동경향을보였다

[Fig. 2(e)].

^표층수의

pH

는

8.07-8.14

^의^범위를^보였으며

,

^조사초기^가장^높은^값에서

11

월

3

일

8

시경까지점차적으로감소하다가낮부터

20

시까지는 증가하였다

[Fig. 2(e)].

^이후^{전반적으로}^일정한

pH

^를^유지하였 으며

4

일오전에는총알칼리도와마찬가지로

8

시경낮았다가 다시증가하였다

.

2011

^년

11

^월에^측정한^고성만^굴^양식장의^표층수의^환경성

분은조석과일기변화에따라염분과영양염

,

용존무기탄소

,

이 산화탄소분압은대체로조사초기에는높았다가후반으로갈수 록낮아지는경향이었으며

,

수온과용존산소

,

엽록소

-a, pH

는 조사초기에낮았다가후반으로갈수록높아지는경향이었다

.

고 찰

굴 양식장 표층수의 일반성분과 탄소계인자 사이의 상 관성

고성만굴양식장에서관측한표층수의물리화학특성결과를 바탕으로이들성분간에통계적인상관성을파악하였다

(Table 1).

표층수의수온과염분사이에는유의하진않으나음의관계 를보였으며이는대체적으로수온이높을때염분이낮다는것 이다

.

^그러나^관측시기^중^최대^만조

(11

^월

3

^일

14

^시

)

^전후에^수

온과염분모두최대값을나타내었는데

,

^이는^염분의^경우^조석 Table 1. Correlations between environmental parameters measured at an oyster Crassostrea gigas farm in Goseong Bay in Nov. 2011 (*, P<0.05; **, P <0.001) TemperatureSalinityDOCODChl-aSSNO3PO4SiO2TNT PTApH (℃)(psu)(mg/L)(mg/L)(μg/L)(mg/L)(μmol/L)(μmol/L)(μmol/L)(mg/L)(mg/L)(μmol/kg)(NBS) Temperature1-0.461.501 (*)0.322.774 (**).645 (**)-.685 (**)-.671 (**)-.509 (*)-0.144-0.378-0.2740.203 Salinity1-.823 (**)-.698 (**)-.714 (**)-.498 (*).789 (**).895 (**).796 (**).514 (*).862 (**)0.217-.554 (*) DO1.558 (*).637 (**)0.387-.638 (**)-.742 (**)-.593 (**)-0.137-.649 (**)-0.230.392 COD1.474 (*).705 (**)-.487 (*)-.544 (*)-0.428-0.416-.489 (*)-0.0220.335 Chl-a1.754 (**)-.947 (**)-.923 (**)-.798 (**)-0.262-.629 (**)-0.370.429 SS1-.667 (**)-.626 (**)-.549 (*)-0.244-0.342-0.2010.312 NO31.971 (**).917 (**)0.435.814 (**)0.408-0.431 PO41.915 (**)0.439.854 (**)0.368-.530 (*) SiO21.508 (*).906 (**).496(*)-0.38 TN1.626 (**)0.172-0.048 T P10.461-0.319 TA10.327 pH1

(6)

의영향으로최대값을보인반면수온은조석과더불어태양복 사열의영향으로상승하였기때문이다

.

또한표층수온은엽록 소

-a

^와^용존산소

,

^{부유물질과}^양의^유의한^상관성을^보이고^영 양염류와는음의유의성을보였다

.

이는수온이높은낮에엽록 소

-a

^농도가^높아지고^이에^의한^{일차생산결과}

,

^영양염은^소모 되고용존산소는생산되는것으로유추할수있다

.

^따라서^굴 양식장표층수에서엽록소

-a

가증가할수록용존산소도유의하 게증가하였으며

(P<0.01)

더불어영양염류도유의하게감소하

였다

(P<0.01).

통영주변해역의수질월변화에서도수온이높고

엽록소

-a

^농도가^높은^시기에^표층수의^영양염이^낮았으며

,

^특 히양식해역은수온이낮은시기에도그런경향이지속된다고 하였다

(Lee et al., 2011b).

총질소

(total nitrogen, TN)

^와^총인

(total phosphorus, TP)

^도 양의유의한상관성을 나타내었다

(P<0.01).

그러나총질소는 질산염과낮은상관성을보였으나총인은인산염과유의한상 관성을나타내었다

(P<0.01).

^이는^총질소의^약

45%

^가^용존무 기질소

(DIN, dissolved inorganic nitrogen)

이고나머지과반이 상이유기질소인반면

,

^총인은^무기인이^약

72%

^를^{차지하였다}

.

따라서총질소는과반이상을차지하는유기질소가분포특성을 좌우하고질산염을포함하는무기성분과는상관성이낮았던것 이며

,

^총인은^무기인을^대표하는^인산염에^의해^그^{분포특성이} 결정되므로인산염과다른영양염류와도높은상관성을보이 는것으로생각된다

.

이상에서굴양식장의표층수는수온

,

염분과같은물리특성 과엽록소

-a

^와^영양염류^등과^같은^{생물화학특성이}^서로^유의 한상관성을보였으며

,

^이는^물리환경^변화에^{생물생리활동이} 민감하게반응하는것을의미한다

.

따라서굴양식장환경인자 들간에물리

-

^생물

-

^화학적^고리가^강하게^연결된^건강한

(

^풍요 로운

)

복합생태계임을파악할수있었다

. 1970

년대중반에실 시된조사에서도고성만은저염

,

^고영양염

,

^풍부한^{식물플랑크} 톤등의환경특성을보였으며

,

^이로^인해^주변^해역

(

^한실포

,

^사 량도

,

자란만등

)

에비해굴성장이좋고폐사비율이낮은해역 으로평가되었다

(Lim et al., 1975).

표층수의이산화탄소분압은해수및대기의혼합과교환그리 고생물생산과호흡에도밀접하게관련된인자이다

.

^굴^양식장 에서연속관측한이산화탄소분압은엽록소

-a (R

²

=0.70),

^질산 염

(R

²

=0.76),

인산염

(R

²

=0.82)

과매우높은관련성을각각나타 내었다

(Fig. 3).

^이는^앞서^{언급하였지만}

,

^엽록소

-a

^로^대변되는 식물플랑크톤류가수층의이산화탄소와영양염류를이용하여 활발하게광합성을하면그결과용존산소가생성되는것이다

.

일반적으로수온은탄소계인자간의구성비를변화시킴으로인 해이산화탄소분압농도를변화시키는주요요인으로알려져 있으나

,

^상관성이^거의^없는^것으로^나타났다

.

^이는^{조사기간의} 수온변화자체가크지않았으며

(1℃

내외

),

수온이높았던시 간에엽록소

-a

^도^높아서^{이산화탄소분압}^변화에^서로^상쇄하는 역할을하였던것으로생각된다

.

^그러나^표층수의^{이산화탄소}

분압과염분은양의선형관계를나타내었는데

,

^이는^염분이^높

을때염

(salt)

을구성하는용존무기탄소류의농도가상대적으

로높았기때문이다

.

^이처럼

2011

^년

11

^월^고성만^굴양식장^표 층수의이산화탄소분압은물리특성뿐아니라생물화학적특성 변화에민감하게변하는것을알수있었으며

,

^{다음절에서}^각^영 향인자에대해정량적으로파악하고자한다

.

이산화탄소 분포에 영향 미치는 인자 정량평가

통영굴양식장표층수에서관측한이산화탄소분압은

390- 510 μatm

범위에서증가와감소를반복하였으며

,

엽록소

-a,

영 양염류

,

^{용존산소와}^상관성이^있는^것으로^나타났다

(Fig. 3).

^실 제해양에서표층수의이산화탄소분압변화에는수온

,

^대기

-

^해 양교환

,

생물생산

(biological pump),

물리적혼합등의요인이 복합적으로 영향을미치는것으로알려져있다

(Bakker et al., 1997; Louanchi et al., 1996; Shim et al., 2006; Shim et al.,

2012).

^따라서^굴^{양식장에서}^{이산화탄소}^분포에^영향을^끼치

는인자들에대해정밀하게평가하고각항목의상대중요도를 시범적으로파악하고자단순수지식

(1)

과

(2)

를적용하였다

.

식

(2)

^에서

Δt

^동안^변화한^{이산화탄소분압}

(ΔC)

^은^연속관측 결과에서추출하여파악할수있었으며

,

약

-25~53 μatm

범위 로시간에따라증가와감소를반복하였다

. ΔC

^은

Δt

^가^가장 길었던

2

^일^밤부터

3

^일^새벽^사이에^가장^크게^{증가하였으며}

, 3

일낮부터초저녁

(10

시

~20

시

)

동안에가장크게감소하였다

.

수온은이산화탄소분압에매우강력한영향을미치는열역학

(thermodynamic)

인자로서

,

수온이

1℃

상승할때이산화탄소 분압은약

4.23%

^증가한다

(Takahashi et al., 1993).

^따라서

(δC/

δt)

_T^는

t

^와

t+Δt

^사이에^상승

/

^하강한^{수온변화를}^연속관측^결과 에서추출하여계산할수있다

.

조사기간동안수온변화에의한 이산화탄소분압변화양

[(δC/δt)

_T

]

^은

-14.5~18.9 μatm

^으로^수온 의일변화에따라오전

6

시부터오후

2

시까지는양의값을

,

오 후

2

^시부터^다음날^오전

6

^시까지는^음의^값을^보였다

(Fig. 5).

따라서수온은낮에는이산화탄소분압을상승시키는역할을하 였으며수온이낮아지는밤에는이산화탄소분압을감소시키는 역할을하였다

.

^특히^조사기간^최대^고조기

(190 cm)

^였던

3

^일

14

시전후에

(δC/δt)

_T가양과음의최대값을보였다

.

이는고조 기일수록빨라진조석류로인해수온을비롯한환경이급변하 였고이로인해이산화탄소분압또한변동이컸던것으로생각 된다

.

한편

,

본연구의굴양식장보다수온변화가컸던

(

약

5℃)

해조류양식장의

(δC/δt)

_T

(-11~12 μatm, Shim et al., 2012)

^가 더낮았는데

,

이는굴양식장이산화탄소분압농도가해조류양 식장보다절대값이높았기때문이다

.

2011

^년

11

^월^{조사시기동안}^고성만의^대기^{이산화탄소농도는}

평균

405 μatm

으로우리나라

11

월대기이산화탄소평균농도

(2012

^년

11

^월^평균

403 ppm, KMA, 2013)

^와^매우^{유사하였다}

.

고성만대기이산화탄소농도가해수이산화탄소보다낮아서 조사기간동안해양에서대기로이산화탄소가지속적으로방

(7)

출되었으며그교환율

(flux)

은

0.01-2.4 mmol m

^-2

d

^-1이었다

.

대기

-

^해양^{이산화탄소}^교환에^의한^해수의^{이산화탄소분압}^변

화

[(δC/δt)

_F

]

는

0.1-18.5 μatm (

평균약

5.0 μatm)

이었으며

,

풍 속이

2-3 m sec

^-1^으로^높았던

3

^일^오전에

10 μatm

^이상의^높은 Fig. 3. Relationships between fCO₂ and temperature (a), salinity (b), chlorophyll-a (c), dissolved oxygen (d), nitrate (e) and phosphate (d) measured in surface seawater at oyster Crassostrea gigas farm in November 2011. The points in a circle are excluded for calculating each relationship.