Organic Enrichment and Pollution in Surface Sediments from Jinhae and Geoje-Hansan Bays with Dense Oyster Farms

(1)

777 Copyright © 2017 The Korean Society of Fisheries and Aquatic Science pISSN:0374-8111, eISSN:2287-8815

서 론

국내의패류양식은지형적으로경상남도과전라남도일원해 역을중심으로발달하였으며

,

특히

,

경상남도에서패류양식생 산량은

2013-2015

년연평균

275

천톤이고

,

경상남도는전국생 산량의

84%

^를^{기여하였다}

(MOF, 2017).

^경상남도^패류^어종별 양식생산량은

2013-2015

년평균굴

237

천톤

,

홍합

36

천톤

,

그 외기타패류생산량

3

천톤으로나타나경상남도의대표적인패 류양식어종은굴이다

.

굴은

1990

년대초반부터

2003

년까지는 연간

155

천톤내외의일정한생산량을유지했으나

, 2004

년부 터급격히증가하여

2007

^년^역대^최대^생산량인

275

^천톤을^기 록하였고

,

이후소폭감소하여

2010

년이후

245

천톤수준을생 산하고있다

(GNDI, 2012).

경상남도해역은지리적으로패류의안정적성장조건을보장

하는내만형어장이형성되고있고먹이생물의양이풍부하여 영양학적인측면에서도상품성을확보할수있는조건을갖춘 패류양식의적지로인식되었다

.

하지만

,

수하식굴양식장의경 우

, 40-50

년이경과한노후화된어장이많고

,

이로인해양식시 설물

,

양식생물의배설물

,

폐사한양식생물의잔해가양식장바 닥에퇴적되어어장의생산성을크게저해하는원인으로작용

하고있다

(GNDI, 2012).

양식생물과부착생물에서배출된분

(faeces)

과의분

(pseudofaeces)

이저층퇴적물의화학적조성뿐 만아니라대형저서동물의군집변화에영향을주는것으로보 고되고

(Cranford et al., 2009),

수하식양식활동이활발한진해 만에서양식생물과부착생물에서유래한유기물이저서환경오 염의중요한원인으로보고된바있다

(Cho, 1991; Jung et al.,

2014).

굴과홍합양식은수하연에설치한후최소한의관리만

할뿐양식장해역의자연생태계에전적으로의존하기때문에

굴양식어장 밀집해역인 진해만과 거제-한산만의 퇴적물 내 유기물 분포특성

최민규*·이인석·황동운·김형철·윤상필·윤세라·김청숙·서인수 ¹

국립수산과학원 어장환경과, ¹㈜저서생물연구센터

Organic Enrichment and Pollution in Surface Sediments

from Jinhae and Geoje-Hansan Bays with Dense Oyster Farms

Minkyu Choi*, In-Seok Lee, Dong-Woon Hwang, Hyung Chul Kim, Sang-Pil Yoon, Sera Yun, Chung-Sook Kim and In-Soo Seo

¹

Marine Environment Research Division, National Institute of Fisheries Science, Busan 46083, Korea

1

Korea Benthos Research Center, Busan 48510, Korea

Organic enrichment and pollution was investigated in surface sediments from Jinhae Bay and Geoje-Hansan Bay of Korea, which contain the largest oyster farms in Korean coastal areas. Geochemical indicators (chemical oxygen demand, total organic carbon, ignition loss, and acid volatile sulfide) in sediments, ammonium and nitrate in pore water, and bioluminescence inhibition test for sediment extracts were analyzed. Temporal changes of organic enrich- ment were also investigated using sediment core samples from Geoje-Hansan Bay. The level of organic pollution in sediments from Jinhae Bay was significantly greater than that of sediments from Geoje-Hansan Bay. Compared with other sites, Jinhae Bay was one of the most polluted coastal areas of Korea. The levels of geochemical indicators in May were comparable to, or higher than, in August. Ammonium concentrations in pore water were two orders of magnitudes greater than the nitrate concentrations, suggesting that the bays are reducing environments. The concen- trations of total organic carbon in core sediment samples from shellfish-farming areas increased significantly from 2000 to the present year, and it seems to be associated with increases in anthropogenic activities.

Key words: Organic matters, Oyster farm, Sediment, Pore water, Bioluminescence

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.

https://doi.org/10.5657/KFAS.2017.0777 Korean J Fish Aquat Sci 50(6) 777-787, December 2017

Received 21 September 2017; Revised 11 October 2017; Accepted 26 October 2017

*Corresponding author: Tel: +82. 51-720-2531 Fax: +82. 51-720-2515

E-mail address: [email protected]

(2)

최민규

ㆍ

이인석

ㆍ

황동운

ㆍ

김형철

ㆍ

윤상필

ㆍ

윤세라

ㆍ

김청숙

ㆍ

서인수

778

수하식양식어장의환경관리는더욱중요하다

.

진해만과거제

-

한산만은경상남도의굴양식규모

(3,553 ha)

중약

60% (

통영

, 1,326 ha;

거제

, 930 ha)

차지하는국내최 대규모의굴산지로알려져있다

(GNDI, 2012).

굴양식장주변 에는대단위도시나산업시설물이없는해역이긴하나반폐쇄 성내만에집약적으로양식이이루어지고있기때문에유기물 축적에의한환경오염이발생할수있는해역이다

.

그러나

,

이 들해역의환경오염에대한최근연구는수질변동

(Kwon et al., 2013, 2014)

이주를이루고

,

퇴적물오염에대한연구는임해공 단이위치한마산만과진해만중심으로수행되거나유기물보 다는중금속오염에대해주로수행되었다

(Cho and Lee, 2012;

Choi et al., 2015; Hwang et al., 2015).

따라서진해만과거제 도주변의굴양식장을중심으로퇴적물의유기물오염도를조 사한연구는매우미흡한실정이다

.

따라서본연구는진해만과 거제

-

한산만의굴양식장퇴적물내유기물분포및오염도를파 악하기유기물오염의지표성분을조사하였고

,

^아울러^국내최 초로굴양식장퇴적물에유기물축적에따른산화

-

환원특성및 발광미생물을이용한생물영향까지조사하였다

.

유기물오염의 역사파악을위해거제

-

한산만의굴양식장주상퇴적물내깊이 별총유기탄소도조사하였다

.

재료 및 방법

조사해역

진해만

(Fig. 1)

은참굴과피조개양식어장의운영으로패류생

산이매우높은해역으로

,

^진해만^내^{물리적으로}^유속은^빠르지 않고

,

유입된오염물질이만입구쪽으로이동하여침강한후최 종적으로저층에서안쪽으로이동하여안쪽해역의오염도가 축적되는형태를보이는해역이다

(NFRDI, 2002).

원문만은진 해만의남서부에위치해있고

,

원문만일원은수하식패류양식 이가장활발한해역이다

(Jung et al., 2014).

^원문만을^포함한 진해만서부해역은복잡한해안선을가지는반폐쇄적인형태를 보이고있고

,

낮은수심과원활하지못한해수유통

,

양식어장밀 집으로인한오염물질증가등으로진해만내에서도오염이매 우심각한해역으로분류된다

(Lee et al., 2003).

거제

-

^한산만

(Fig. 1)

^은^{경상남도의}^남동부에^거제시와^통영시 부근에위치해있고

,

남동쪽과북서쪽에만입구가위치하는반 폐쇄적인지형특성을보이고

,

수심은화도

-

추봉도를연결하는 주수로에서약

20-40 m

내외로깊은편이나

,

산달도주변해역 은

10 m

이내로상대적으로얕은편이다

.

이해역은

1974

년수 산청고시제

15

^호에^의거해^참굴

,

^{지중해담치}^및^멍게^등이^집 약적으로대규모양식이이루어지고있다

(Jung et al., 2016).

시료채취 및 분석

진해만과거제

-

한산만의표층퇴적물

(-4 cm)

과공극수시료는

2013

년

5

월과

8

월에패류양식면허어장을중심으로각각

24

개 정점

(JH1-JH24)

과

16

개 정점

(GH1-GH16)

에서 채취되었

다

(Fig. 1).

이때주변에양식어장이없는해역을선정하여진

해만

4

^개^정점

(CJ1-CJ4)

^과^거제

-

^한산만

3

^개^정점

(CG1-CG3)

에서 대조구

(control)

시료를 채취하였다

.

주상퇴적물 시료는

거제

-

한산만에서대규모굴양식장

(C1)

과주변에양식장이없 는대조구

(C2)

에서채취하였다

.

퇴적물시료는표면적

0.05 m ²

의

van Veen grab

을사용하여채집한후

polyethylene

병에넣 은후냉동보관하였다

.

^{주상퇴적물은}^{아크릴파이프를}^이용하 여

60-70 cm

의깊이로잠수부가채취하였고

,

실험실로이동후 표층에서

20 cm

까지는

1 cm

간격으로

,

이후에는

2 cm

간격으로 분할하였고

,

냉동건조시켰다

.

진해만과거제

-

한산만의표층퇴적물내유기물오염의지표

[

화학적산소요구량

(chemical oxygen demand, COD),

^총유기 탄소

(total organic carbon, TOC),

강열감량

(ignition loss, IL),

산휘발성황화합물

(acid volatile sulfide, AVS)]

를분석하였다

.

퇴적물내유기물축적에따른산화

-

환원특성및유기물축적 에따른생물영향정도를파악하기위해공극수중질소계영양 염류및발광미생물을이용한퇴적물의독성도를분석하였다

.

부가적으로 이들해역에서 저층용존산소

(dissolved oxygen, DO)

를조사하여분석성분들과의상관관계도조사하였다

.

저 층

DO

는 현장에서 다항목수질측정기

(YSI-6600)

를 이용하여

해수저층

1-2m

에서측정하였다

.

주상퇴적물에대해서는퇴적

Fig. 1. Sampling locations of surface sediments and porewater from Jinhae Bay and Geoje-Hansan Bay, Korea. Core sediments were collected from C1 (shellfish farms) and C2 (control area).

CJ1 CJ2 JH4 CJ3 JH1 JH2 JH3

JH5 JH6 JH7

JH8 JH11 JH9 JH10

JH12 JH13 JH14 JH15 JH21 JH20 JH19 JH18 JH24 JH16 JH17

JH22

JH23 CJ4

Geoje Island

GH1

Hansan Island

128°24' E

34°42' N 34°48' N 34°54' N 35°00' N

128°30' E 128°36' E Tongyeong

GH3 GH2

GH4 GH5

C1

C2 GH7 GH8 GH6 GH9

GH10 GH11

GH12 GH13 GH15

GH16 CG1 CG3 CG2

Jinhae Bay

Geoje-Hansan Bay

GH14 Island Gajo

PC1

-3 -2 -1 0 1 2 3

PC2

-3 -2 -1 0 1 2

COD TOC AVS IL Biolumin

NH

₄

DO NO

₃

JH_May

JH (CJ)_May

JH_Aug

JH (CJ)_Aug

GH_May

GH (CH)_May

GH_Aug

GH (CH)_Aug

(3)

속도및유기물오염역사추정을위해깊이별

²¹⁰ Pb, ²²⁶ Ra, TOC

를분석하였다

.

퇴적물내

COD, IL, AVS

의 분석은해양환경공정시험기준

(MLTM, 2010)

에따라수행하였다

.

퇴적물내

0.5 g

을유리

vial

에넣고

1 N HCl 10 mL

^를^첨가하여^탄산염을^제거하고

, 70℃

^에서

24

^시간 동안수분과잔류염소를날려보냈다

.

전처리된시료는

105℃

에서

2

시간건조시키고

,

상온에서

2

시간방치한후주석박막 으로

3-5 mg

의시료를

CHN

원소분석기

(Perkin Elmer, model 2400)

에주입후분석하였다

(Jung et al., 2012).

공극수시료는 표층퇴적물채취와동시에현장에서

Rhizon sampler

^를^이용하 여퇴적물에서추출하였고분석전까지냉동으로보관되었다

(Hwang et al., 2012).

공극수는증류수로희석한다음영양염 자동측정기

(Seal Analytical GmbH, Model Quatro)

를이용하 여질소계영양염류

NH ₄ ⁺ -N

와

NO ₃ ^- -N

가측정되었다

.

퇴적물의독성도를파악하기위해퇴적물의유기용매추출액 에대해발광미생물의발광도를조사하였다

.

발광미생물의발 광도분석은해양환경공정시험기준

(MLTM, 2010)

에따라수 행하였다

.

주상퇴적물의시료중

²¹⁰ Pb

및

²²⁶ Ra

분석은한국기초과학지 원연구원에서 우물형 고순도 게르마늄 감마선 검색기

(well- type HPGe gamma detector; GCW3523, Canberra INc, USA)

를이용하였다

(Han and Choi, 2007).

퇴적속도(Sedimetation rate)의 계산

본연구에서퇴적속도는퇴적물의깊이에따른

excess ²¹⁰ Pb

농도

(

^퇴적물^중

²¹⁰ Pb

^농도에서

²²⁶ Ra

^의^농도를^뺀^값

)

^를^이용하 였으며

,

퇴적물로유입되는

excess ²¹⁰ Pb

의양과퇴적입자의퇴 적속도는항상일정하고

,

퇴적물중

²¹⁰ Pb

은퇴적후이동이없다 는가정하에다음식에의해추정되었다

(Yang et al., 1995; Han and Choi., 2007).

- λT S

A =

A

₀

e

여기서

, A

^는^퇴적층의^각^{두께에서의}^과잉

²¹⁰ Pb

^농도

, A ₀

^는^표 층에서의 과잉

²¹⁰ Pb

농도을의미하며

, λ

는

²¹⁰ Pb

의붕괴상수로

0.0311 yr ^-1

이고

, S

는퇴적속도이며

, z

는퇴적층표층에서부터 각층의깊이를나타낸다

.

퇴적속도는양변에자연로그를취하 고

, ln A

와깊이

z

와의회귀식에서기울기

m=-λ/S

로부터계산 할수있다

.

통계분석

진해만과 거제

-

한산만의 조사자료에대한 정규분포검정은

Kolmogorov-Smirmoff

와

Shapiro-Wilk test

를 이용하여 추 정하였고

,

조사자료에 대한농도값의 차이는

Mann-Whitney

U test

^를 ^이용하여 ^{추정하였다}

.

^{조사항목들간의} ^{상관분석과}

다변량통계분석은 데이터의로그변환후

Pearson correlation analysis

과주성분분석

(Principal component analysis; PCA)

을 수행하였다

.

통계적유의수준은

P-value<0.05

로하였고

,

통계 분석은윈도우용

SPSS software (SPSS 2000)

를이용하여수 행하였다

.

Table 1. Summary in concentrations of COD, IL, AVS and TOC in sediments, DO in bottom water, NH₄⁺-N and NO₃^--N in pore water, bioluminescence inhibition for sediments from Jinhae and Geoje-Hansan Bay

(mg/g-dry)COD TOC

(mg/g-dry) IL

(%) AVS

(mg/g-dry) DO

(mg/L) NH₄-N

(µM) NO₃-N

(µM) Biolumin.

Inhibition (%) Jinhae Total Range 6.51-49.3 8.35-51.0 2.75-13.6 N.D.-1.40 0.24-8.14 66.7-559 0.06-16.0 2.0-60

mean±SD 32.7±9.14 29.5±7.41 8.99±2.11 0.48±0.32 3.59±2.32 222±121 3.55±3.15 15±11 May Range 6.51-49.3 8.35-51.0 3.40-13.6 N.D.-1.40 3.38-8.14 66.7-493 3.58-16.0 4.0-60 mean±SD 32.5±10.1 29.8±8.35 10.1±2.24* 0.48±0.35 5.62±1.08* 189±103 6.02±2.53* 16±11 August Range 7.90-48.8 18.6-45.2 2.75-10.2 0.05-1.26 0.24-5.07 83.0-559 0.06-4.42 2.0-41 mean±SD 32.9±8.27 29.1±6.54 7.91±1.30* 0.49±0.29 1.55±1.07* 254±131 1.07±1.04* 15±10 Geoje-

Hansan

Total Range 13.3-35.4 12.7-26.7 6.67-10.5 ND-0.74 3.94-11.1 30.9-323 0.10-7.13 15-78 mean±SD 23.6±5.76 18.6±3.11 7.80±0.87 0.15±0.18 6.65±2.00 107±90.1 2.05±1.98 41±21 May Range 16.1-35.4 13.0-26.7 6.67-10.5 N.D.-0.43 3.94-11.1 31.8-323 2.21-7.13 15-75

mean±SD 26.5±5.51* 19.1±3.57 8.32±0.87* 0.11±0.13 7.50±2.54* 102±102 3.80±1.24* 31±19*

August Range 13.3-29.2 12.7-25.0 6.69-8.87 N.D.-0.74 4.13-6.35 30.9-300 0.10-0.93 15-78 mean±SD 20.6±4.42* 18.2±2.69 7.27±0.48* 0.18±0.21 5.79±0.51* 111±79.0 0.29±0.19* 50±19*

COD, chemical oxygen demand; TOC, total organic carbon; IL, Ignition loss; AVS, acid volatile sulfide; DO, dissolved oxygen. *Significant seasonal difference (P<0.05).

(4)

최민규

ㆍ

이인석

ㆍ

황동운

ㆍ

김형철

ㆍ

윤상필

ㆍ

윤세라

ㆍ

김청숙

ㆍ

서인수

780

결과 및 고찰

유기물 오염분포

저서환경에서 퇴적물에 유기물 축적을 나타내는 지표인

COD, TOC, IL, AVS

^의 ^{조사결과를}

Table 1

^에 ^{나타내었다}

.

표층퇴적물내

COD

농도는진해만

5.10-49.3 mg/g-dry (

평균

32.7 mg/g-dry),

거제

-

한산만

13.3-35.4 mg/g-dry (

평균

23.6 mg/g-dry)

이었으며

,

진해만에서거제

-

한산만보다

1.4

배높은 농도를보였다

(P<0.05).

이들해역의오염수준파악을위해본 연구와동일한패류양식장오염현황파악을목적으로동일한 조사방법을적용한여자만과남해강진만

(Choi et al., 2013),

곰 소만

(Choi et al., 2015b)

의연구결과와비교하였다

(Fig. 2).

진 해만은살포식패류양식어장이밀집한해역인여자만

3.7-22.4 mg/g-dry (

평균

10.4 mg/g-dry)

과남해강진만

11.5-23.2 mg/g-

dry (

평균

17.3 mg/g-dry)

보다

2-3

배나높은수준이었고

,

거제

-

한산만도여자만과남해강진만보다높은수준이었다

(P<0.05).

한편

,

패류양식어장중가장낮은

COD

농도는국내최대규모 로 바지락양식을하고있지만

,

^조간대로 ^해수의^유통이^비교 적잘되는곰소만

(0.68-3.95 mg/g-dry,

평균

2.30 mg/g-dry)

에 서보고되었다

.

퇴적물

COD

는국내패류양식어장적지조사기 준및일본의퇴적물오염기준으로

20 mg/g-dry (Lee and Yu, 2000)

가설정되어있다

.

이에대한

COD

농도의초과율은진 해만

93% (56

^개^정점^중

52

^개^정점

),

^거제

-

^한산만

61% (38

^개 정점중

23

개정점

)

로

,

대부분의정점에서퇴적물오염기준을 초과하였다

.

진해만에서

COD

의최고농도는정점

JH5 (49.3 mg/g-dry)

에서조사되었고

, 40 mg/g-dry

이상의고농도는정점

JH2, JH6, JH7, JH10, JH12, JH22

에서조사되었다

(Fig. 3a).

거제

-

^{한산만에서}^{최고농도는}^정점

GH6 (35.4 mg/g-dry)

^에서 Fig. 2. Concentrations of geochemical indicators, (a) COD, (b) TOC, (c) IL and (d) AVS in surface sediments from Jinhae (JH) and Geoje- Hansan (GJ-HS) Bays, compared to Gangjin (GJ), Yeoja (YJ) and Gomso (GS) Bays of Korea (Choi et al., 2013, 2015b). The alphabets indicate significance of mean comparison. COD, chemical oxygen demand; TOC, total organic carbon; IL, Ignition loss; AVS, acid volatile sulfide.

IL (%)

0 2 4 6 8 10 12 14 16

AVS (m g/g-dr y)

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6

TO C (m g/ g-dr y)

0 10 20 30 40 50 60

C O D (m g/ g-dr y)

0 10 20 30 40 50 60

JH GJ-HS GJ YJ GS

a b c c d

(b)

JH GJ-HS GJ YJ GS

a b c d e

(a)

JH GJ-HS GJ YJ GS

a b c d e

(c)

JH GJ-HS GJ YJ GS

a b c b d

(d)

60 0 10 20 30 40 50

JH 1 JH 2 JH 3 JH 4 JH 5 JH 6 JH 7 JH 8 JH 9 JH 10 JH 11 JH 12 JH 13 JH 14 JH 15 JH 16 JH 17 JH 18 JH 19 JH 20 JH 21 JH 22 JH 23 JH 24 CJ1 CJ2 CJ3 CJ4 HG 1 H G 2 H G 3 H G 4 H G 5 H G 6 H G 7 H G 8 H G 9 H G 10 H G 11 H G 12 H G 13 H G 14 H G 15 H G 16 C H 1 C H 2 C H 3

TO C (m g/ g- dr y)

(b) 0 10 20 30 40 50 60

JH 1 JH 2 JH 3 JH 4 JH 5 JH 6 JH 7 JH 8 JH 9 JH 10 JH 11 JH 12 JH 13 JH 14 JH 15 JH 16 JH 17 JH 18 JH 19 JH 20 JH 21 JH 22 JH 23 JH 24 CJ1 CJ2 CJ3 CJ4 HG 1 H G 2 H G 3 H G 4 H G 5 H G 6 H G 7 H G 8 H G 9 H G 10 H G 11 H G 12 H G 13 H G 14 H G 15 H G 16 C H 1 C H 2 C H 3

C OO (m g/ g- dr y)

(a) Jinhae Bay Geojae - Hansan Bay

0 2 4 6 8 10 12 14 16

JH 1 JH 2 JH 3 JH 4 JH 5 JH 6 JH 7 JH 8 JH 9 JH 10 JH 11 JH 12 JH 13 JH 14 JH 15 JH 16 JH 17 JH 18 JH 19 JH 20 JH 21 JH 22 JH 23 JH 24 CJ1 CJ2 CJ3 CJ4 HG 1 H G 2 H G 3 H G 4 H G 5 H G 6 H G 7 H G 8 H G 9 H G 10 H G 11 H G 12 H G 13 H G 14 H G 15 H G 16 C H 1 C H 2 C H 3

IL (% )

(c)

1.6 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4

JH 1 JH 2 JH 3 JH 4 JH 5 JH 6 JH 7 JH 8 JH 9 JH 10 JH 11 JH 12 JH 13 JH 14 JH 15 JH 16 JH 17 JH 18 JH 19 JH 20 JH 21 JH 22 JH 23 JH 24 CJ1 CJ2 CJ3 CJ4 HG 1 H G 2 H G 3 H G 4 H G 5 H G 6 H G 7 H G 8 H G 9 H G 10 H G 11 H G 12 H G 13 H G 14 H G 15 H G 16 C H 1 C H 2 C H 3

AV S (m g/ g- dr y)

(d)

(e)

0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0

JH 1 JH 2 JH 3 JH 4 JH 5 JH 6 JH 7 JH 8 JH 9 JH 10 JH 11 JH 12 JH 13 JH 14 JH 15 JH 16 JH 17 JH 18 JH 19 JH 20 JH 21 JH 22 JH 23 JH 24 CJ1 CJ2 CJ3 CJ4 HG 1 H G 2 H G 3 H G 4 H G 5 H G 6 H G 7 H G 8 H G 9 H G 10 H G 11 H G 12 H G 13 H G 14 H G 15 H G 16 C H 1 C H 2 C H 3

D O (m g/ L)

TOC (mg/g)

0 10 20 30

0

10

20

30

40

50

60 70 Ln (excess Pb-210)

0 2 4 6 8 10

Dep th (c m )

0

10

20

30

40

50

60

70 TOC (mg/g)

0 10 20 30

0

10

20

30

40

50

60

70 Oyster production (M/T x 1000)

0 100 200 300 400

Ye ar

1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015

S = 0.41 cm/yr

1971 1998

(a) (b) (c) (d)

May Aug.

95^th percentile 90^th percentile 75^th percentile Median Mean 25^th percentile 10^th percentile 5^th percentile

(5)

조사되었고

, 30 mg/g-dry

^이상의^고농도는

GH1, GH5, GH10, GH13, GH15

.

표층퇴적물내

8.35-51.0 mg/g-dry (

평 균

29.5 mg/g-dry),

거제

-

한산만

12.7-26.7 mg/g-dry (

평균

18.6 mg/g-dry)

이었으며

,

진해만에서 거제

-

한산만보다

1.6

배 높았 다

(P<0.05).

^기존^연구의^{패류양식어장에서}

(Choi et al., 2013, 2015b)

는곰소만

0.7-2.3 mg/g-dry(

평균

1.5 mg/g- dry

여자만

4.3-12.1 mg/g-dry (

평균

8.4 mg/g-dry)

과남해강 진만

9.0-16.3 mg/g-dry (

평균

12.6 mg/g-dry)

보다진해만과거 제

-

한산만이

1.5-20

배나높았다

(Fig. 2b, P<0.05).

국내어장환 경기준

TOC 20 mg/g-dry

^에^대한^초과율은^진해만

91% (56

개정점중

51

개정점

),

거제

-

한산만

26% (38

개정점중

10

개 정점

)

으로 진해만대부분조사정점에서 초과하였다

. Hyland et al. (2005)

이제안한대형저서동물군집에영향을줄수있는

35 mg/g dry

와비교시

,

진해만

7

개정점에서 초과 하였다

.

^{진해만에서}^가장^높은

JH22

^에서^조사되 었고

, 35 mg/g

이상의

JH2, JH5, JH7, JH9, JH10, JH20

(Fig. 3b).

거제

-

한산만에서 가장 높은

GH6

, 25 mg/g-dry

이 상의농도는정점

GH15

.

표층퇴적물내

IL

^농도는^진해만

2.75-13.6% (

^평균

8.99%),

거제

-

한산만

6.67-10.5% (

평균

7.80%)

으로

,

진해만에서거제

-

한산만보다

1.2

배높았다

(P<0.05).

기존연구의패류양식어장 에서

IL

농도

(Choi et al. 2013, 2015b)

는곰소만

0.7-2.0 % (

평 균

1.3 %),

여자만

3.1-6.3% (

평균

5.0%)

과남해강진만

4.9- 7.9% (

^평균

6.6%)

^보다^진해만과^거제

-

^{한산만에서}

3-7

^배^높았 다

(Fig. 2c, P<0.05).

진해만에서가장높은

IL

은정점

JH22

에 서조사되었으며

, 12%

이상의

IL

은정점

JH2

와

JH7

에서조사 되었다

(Fig. 3c).

거제

-

한산만에서가장높은

IL

은정점

GH12

, 9.0%

이상의

IL

은정점

GH1, GH4, GH8

에 서조사되었다

.

표층퇴적물내

AVS

농도는진해만불검출

-1.40 mg/g-dry (

평 균

0.48 mg/g-dry),

거제

-

한산만불검출

-0.74 mg/g-dry (

평균

0.15 mg/g-dry)

으로

,

진해만에서

3

배나높았다

(P<0.05).

본연 구의진해만은곰소만불검출

-0.07 mg/g-dry (

평균

0.02 mg/g- dry),

^여자만^불검출

-0.55 mg/g-dry (

^평균

0.13 mg/g-dry)

^과^남 해강진만

0.02-0.66 mg/g-dry (

평균

0.25 mg/g-dry)

보다

2-40

배나모두높았다

(Fig. 2d, P<0.05).

하지만

,

거제

-

한산만은남 해강진만보다낮고

,

여자만과유사한수준이었다

.

국내어장 환경기준

AVS 0.5 mg/g-dry

에대한초과율은진해만

39% (22

개정점초과

),

^거제

-

^한산만

5% (2

^개^정점^초과

)

^이었다

.

^진해 만에서가장높은

AVS

농도는정점

JH17

에서조사되었으며

, 1.0 mg/g-dry

이상의

AVS

는정점

JH2

와

JH22

(Fig. 3d).

거제

-

한산만에서가장높은

AVS

는정점

GH3

에서조 사되었고

, 0.5 mg/g-dry

이상의농도는정점

GH15

에서조사되 었다

.

^유기물^축적지표

(COD, TOC, IL, AVS)

^의^{농도결과에}^따

르면

,

^진해만은^국내에서^{양식어장으로}^이용되는^해역^가운데 가장오염된해역중하나인것으로판단된다

.

진해만에서월별

(5

월

, 8

월

)

에유기물축적지표의농도변화를 살펴보면

(Table 1), IL

은

5

월

(

평균

10.1 %)

에비해

8

월

(7.91%)

에 감소하였다

(P<0.05).

반면

, COD

는

5

월

(

평균

32.5 mg/g- dry)

^과

8

^월

(

^평균

32.9 mg/g-dry), TOC

^는

5

^월

(

^평균

29.8 mg/g- dry)

과

8

월

(

평균

29.1 mg/g-dry), AVS

는

5

월

(

평균

0.48 mg/g- dry)

과

8

월

(

평균

0.49 mg/g-dry)

간에농도차이는통계적으로 유의하지않았다

(P>0.05).

진해만에서는

IL

을제외하고

COD, TOC, AVS

는월별뚜렷한차이가보이지않았다

.

거제

-

^한산만

(Table 1)

^에서

COD

^는

5

^월

(

^평균

26.5 mg/g-dry)

에 비해

8

월

(

평균

20.6 mg/g-dry)

에감소하는 패턴을보였고

(P<0.05), IL

도

5

월

(

평균

8.32%)

에비해

8

월

(7.27%)

에감소하 는패턴을보였다

(P<0.05).

반면

, TOC

는

5

월

(

평균

19.1 mg/g- dry)

과

8

월

(

평균

18.2 mg/g-dry), AVS

는

5

월

(

평균

0.11 mg/g- dry)

^과

8

^월

(

^평균

0.18 mg/g-dry)

^에^{통계적으로}^유의한^차이를 보이지않았다

.

거제

-

한산만에서는

IL

과

COD

는월별차이가 있었지만

, TOC

와

AVS

는월별차이가없는것으로조사되었다

.

따라서진해만과거제

-

한산만퇴적물내유기물축적은전체적 으로월별차이가보이지않는것으로조사되었다

퇴적물내

COD, TOC, IL, AVS

^농도간^상관성^분석을^실시 하였고

,

그결과를

Table 2

에나타내었다

.

모든성분들은통계 적으로매우유의한상관성을보였다

(r=0.530-0.895, P<0.05).

COD

와

(r=0.895), 0.7

이상의높은상관성을보인성분은

AVS

와

TOC, AVS

와

COD, IL

^과

COD, IL

^과

.

^{퇴적물에서}^유기물^{축적지표인}

TOC, COD, IL, AVS

간의높은상관성은강진만

,

여자만

,

곰소 만에서도보고되었다

(Choi et al., 2013, 2015b).

특히

,

본연구 에서

AVS

는

TOC, COD

와높은상관성을보였으며

,

이는유기 물함량이높은퇴적환경에서는유기물이황산염의환원을촉 진하여

AVS

^의^농도가^높아지는^것을^{촉진하였기}^때문인^것으 로판단된다

(Como et al., 2007).

이러한퇴적환경이해수소통 까지제한을받을경우는빈산소환경이형성되어저서성패류 를포함한저서생태계에악영향을줄수도있다

.

국내외어류또 는패류양식장에대한연구결과에서도사료또는배설물이양 식장아래로퇴적되면서저층플럭스의증가

,

^{유기물함량의}^증 가

,

황화수소와암모니아농도의증가

,

산화

-

환원전위의감소 등저서환경을악화시키고

,

이로인한저서동물의출현종수나 다양성감소에까지영향이보고된바있다

(Callier et al., 2007;

Hargrave et al., 2008; Cranford et al., 2009; Yoon et al., 2009;

Kim et al., 2011).

저층 용존산소 분포

본연구에서조사한저층

DO

는진해만

0.24-8.14 mg/L (

평균

3.59 mg/L),

거제

-

한산만

3.94-11.1 mg/L (

평균

6.65 mg/g-dry)

이었으며

,

거제

-

한산만에비해진해만에서크게낮은수준을보

(6)

최민규

ㆍ

이인석

ㆍ

황동운

ㆍ

김형철

ㆍ

윤상필

ㆍ

윤세라

ㆍ

김청숙

ㆍ

서인수

782 IL (%)

0 2 4 6 8 10 12 14 16

AVS (m g/g-dr y)

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6

TO C (m g/ g-dr y)

0 10 20 30 40 50 60

C O D (m g/ g-dr y)

0 10 20 30 40 50 60

JH GJ-HS GJ YJ GS

a b c c d

(b)

JH GJ-HS GJ YJ GS

a b c d e

(a)

JH GJ-HS GJ YJ GS

a b c d e

(c)

JH GJ-HS GJ YJ GS

a b c b d

(d)

60 0 10 20 30 40 50

JH 1 JH 2 JH 3 JH 4 JH 5 JH 6 JH 7 JH 8 JH 9 JH 10 JH 11 JH 12 JH 13 JH 14 JH 15 JH 16 JH 17 JH 18 JH 19 JH 20 JH 21 JH 22 JH 23 JH 24 CJ1 CJ2 CJ3 CJ4 HG 1 H G 2 H G 3 H G 4 H G 5 H G 6 H G 7 H G 8 H G 9 H G 10 H G 11 H G 12 H G 13 H G 14 H G 15 H G 16 C H 1 C H 2 C H 3

TO C (m g/ g- dr y)

(b) 0 10 20 30 40 50 60

JH 1 JH 2 JH 3 JH 4 JH 5 JH 6 JH 7 JH 8 JH 9 JH 10 JH 11 JH 12 JH 13 JH 14 JH 15 JH 16 JH 17 JH 18 JH 19 JH 20 JH 21 JH 22 JH 23 JH 24 CJ1 CJ2 CJ3 CJ4 HG 1 H G 2 H G 3 H G 4 H G 5 H G 6 H G 7 H G 8 H G 9 H G 10 H G 11 H G 12 H G 13 H G 14 H G 15 H G 16 C H 1 C H 2 C H 3

C OO (m g/ g- dr y)

(a) Jinhae Bay Geojae - Hansan Bay

0 2 4 6 8 10 12 14 16

JH 1 JH 2 JH 3 JH 4 JH 5 JH 6 JH 7 JH 8 JH 9 JH 10 JH 11 JH 12 JH 13 JH 14 JH 15 JH 16 JH 17 JH 18 JH 19 JH 20 JH 21 JH 22 JH 23 JH 24 CJ1 CJ2 CJ3 CJ4 HG 1 H G 2 H G 3 H G 4 H G 5 H G 6 H G 7 H G 8 H G 9 H G 10 H G 11 H G 12 H G 13 H G 14 H G 15 H G 16 C H 1 C H 2 C H 3

IL (% )

(c)

1.6 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4

JH 1 JH 2 JH 3 JH 4 JH 5 JH 6 JH 7 JH 8 JH 9 JH 10 JH 11 JH 12 JH 13 JH 14 JH 15 JH 16 JH 17 JH 18 JH 19 JH 20 JH 21 JH 22 JH 23 JH 24 CJ1 CJ2 CJ3 CJ4 HG 1 H G 2 H G 3 H G 4 H G 5 H G 6 H G 7 H G 8 H G 9 H G 10 H G 11 H G 12 H G 13 H G 14 H G 15 H G 16 C H 1 C H 2 C H 3

AV S (m g/ g- dr y)

(d)

(e)

0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0

JH 1 JH 2 JH 3 JH 4 JH 5 JH 6 JH 7 JH 8 JH 9 JH 10 JH 11 JH 12 JH 13 JH 14 JH 15 JH 16 JH 17 JH 18 JH 19 JH 20 JH 21 JH 22 JH 23 JH 24 CJ1 CJ2 CJ3 CJ4 HG 1 H G 2 H G 3 H G 4 H G 5 H G 6 H G 7 H G 8 H G 9 H G 10 H G 11 H G 12 H G 13 H G 14 H G 15 H G 16 C H 1 C H 2 C H 3

D O (m g/ L)

TOC (mg/g)

0 10 20 30

0

10

20

30

40

50

60 70 Ln (excess Pb-210)

0 2 4 6 8 10

Dep th (c m )

0

10

20

30

40

50

60

70 TOC (mg/g)

0 10 20 30

0

10

20

30

40

50

60

70 Oyster production (M/T x 1000)

0 100 200 300 400

Ye ar

1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015

S = 0.41 cm/yr

1971 1998

(a) (b) (c) (d)

May Aug.

95^th percentile 90^th percentile 75^th percentile Median Mean 25^th percentile 10^th percentile 5^th percentile

Fig. 3. Spatial distributions of (a) COD, (b) TOC, (c) IL, (d) AVS in sediments, and (e) DO in bottom water from Jinhae and Geojae-Hansan Bay, Korea. COD, chemical oxygen demand; TOC, total organic carbon; IL, Ignition loss; AVS, acid volatile sulfide; DO, dissolved oxygen.

Organic Enrichment and Pollution in Surface Sediments from Jinhae and Geoje-Hansan Bays with Dense Oyster Farms

777

Copyright © 2017 The Korean Society of Fisheries and Aquatic Science pISSN:0374-8111, eISSN:2287-8815

,

,

2013-2015

275

,

84%

(MOF, 2017).

2013-2015

237

,

36

,

3

.

1990

2003

155

, 2004

2007

275

,

2010

245

(GNDI, 2012).

.

,

, 40-50

,

,

,

(GNDI, 2012).

(faeces)

(pseudofaeces)

(Cranford et al., 2009),

(Cho, 1991; Jung et al.,

2014).

최민규*·이인석·황동운·김형철·윤상필·윤세라·김청숙·서인수 1

Organic Enrichment and Pollution in Surface Sediments

from Jinhae and Geoje-Hansan Bays with Dense Oyster Farms

1

1

Key words: Organic matters, Oyster farm, Sediment, Pore water, Bioluminescence

https://doi.org/10.5657/KFAS.2017.0777 Korean J Fish Aquat Sci 50(6) 777-787, December 2017

Received 21 September 2017; Revised 11 October 2017; Accepted 26 October 2017

*Corresponding author: Tel: +82. 51-720-2531 Fax: +82. 51-720-2515

E-mail address: [email protected]

ㆍ

ㆍ

ㆍ

ㆍ

ㆍ

ㆍ

ㆍ

778

.

-

(3,553 ha)

60% (

, 1,326 ha;

, 930 ha)

(GNDI, 2012).

.

,

(Kwon et al., 2013, 2014)

,

(Cho and Lee, 2012;

Choi et al., 2015; Hwang et al., 2015).

.

-

,

-

.

-

.

조사해역

(Fig. 1)

,

최민규*·이인석·황동운·김형철·윤상필·윤세라·김청숙·서인수 ¹

¹

0.05 m ²