금보 개통 후 하구의 영양분과 질소원의 변화에 관한 연구 금보의 개방이 영양분과 질소의 변화에 미치는 영향. 강에서 배출되는 질소 오염 물질은 생물학적 과정을 통해 상승하고 인산염과 규산염은 퇴적물 퇴적에 의해 제거되기 때문에 보에 쌓인 부유 모래의 유출은 인산염과 규산염의 농도를 증가시켰을 가능성이 있습니다.
주요연구 목표
세부연구 목표
상위목표와의 연계성
본 연구는 해양과학기술원의 설립목적인 '해양의 체계적 연구'와 '국가 해양과학기술의 발전 및 국제경쟁력 확보' 달성에 기여할 것으로 기대된다.
연구개발의 배경
금강하구의 질소오염물질 동위원소 분석을 통해 수질오염물질 기여도를 추정하는 모델의 적용도 필요하다. 하구는 하천에서 유입되는 오염물질을 정화하는 역할을 할 뿐만 아니라 1차 생산성이 높아 수자원이 풍부한 생태계 중 하나이다.
연구개발의 필요성
그 기능 외에도 하천에 수평으로 유입되는 비점오염원을 정화하는 역할도 한다. 따라서 오염원 고유동위원소 비율의 end-member 값을 이용하여 수혜자인 하구의 질소오염원에 대한 상대기여모델을 적용할 필요가 있다.
보 개방 이후 금강하구의 수질변화에 대한 계절변화 분석
질산염의 질소 및 산소 동위원소 분석을 통한 오염원 규명 모델 분석
대기로부터 유입된 질산염 동위원소의 말단 원소 값을 파악하기 위해 2018년 대기 시료 채취기에서 채취한 Total Suspended Particles에서 질산염을 추출하여 질소와 산소 동위원소를 측정하였다. 동위원소법에 의한 기여율 산정의 한계를 보완하기 위하여 하천으로부터 유입되는 양과 대기로부터 유입되는 양을 함께 계산하여 고려한다.
해외 사례와 본 연구결과와의 비교 분석
생활폐수, 축산폐수, 산업폐수의 기존 연구에서 질소 및 산소 동위원소 값은 문헌에 있는 최종 원소 값을 사용하고 해수에서 측정한 영양염 농도 값과 isotnitrate 모델을 이용한 질소 및 산소 동위원소 혼합 모델을 이용하여 각 오염물질의 기여도를 산정한다. 생물학적 과정에 따라 분류된 동위원소 분류값도 하구에서 진행된 문헌을 참고하여 반영하였다.
추진전략
상기와 동일한 방법인 탈질법을 이용하여 아산화질소의 전환값을 GC-IRMS로 측정하였다. 동시에 겨울에 방류량이 적은 기간을 대표적으로 2월 표본으로 사용하였다.
추진체계
질산염의 동위원소 분석은 현재 미국 로드아일랜드 대학의 연구자들과 논의되고 있으며 분석 비용이 절감되었습니다.
물리적 요소 분석을 위해 현장에서 CTD를 사용하여 깊이에 따른 수온 및 염분 농도를 측정했습니다. 질소 동위원소 분석은 탈질세균을 이용하여 질산염을 산화질소 기체로 전환하고 GC-IRMS를 이용하여 질산염의 질소와 산소 동위원소 비율을 측정하였다.
보 개방에 따른 금강 하구의 환경 인자의 변화 분석
질산염 동위원소) 댐 개구 안정화에 따른 질산염의 질소 및 산소 동위원소 평균값에는 차이가 없었고 계절에 따른 차이도 없었다. 공간적 분포로 보면 2021년의 경우 질산염의 질소 동위원소 비율이 내부에서는 낮고 외부로 갈수록 높아지는 것으로 나타났다.
질산염의 질소 및 산소 동위원소 분석을 통한 오염원 규명 및 외부 유입량 비교
하구 방류에 의해 금강 하구에 공급되는 질산염의 총량 산정. 따라서 금강하구 외해 서해안의 경우 대기에 퇴적된 질산염의 총량이 강으로부터의 질산염 유입보다 더 중요한 요인으로 1차 생산성에 영향을 미칠 것으로 추정된다.
보·댐 제거가 하구 수질 개선에 미치는 해외 연구사례와 본 연구결과와의 비교 분석
따라서 댐 철거로 인해 부유사(流沙砂)의 하천 방류량이 증가하면 퇴적물에서 인이 침출되어 하구로 유입될 가능성을 배제할 수 없다. 댐 철거로 인한 부유사 배출은 하구의 지질지형을 변화시킬 수 있으며, 부유사에서 배출되는 영양염류는 하구 전체의 물질 순환에 영향을 미칠 수 있으므로 이에 대한 모니터링도 이루어져야 한다.
연구결과의 의의
보안 퇴적물에 축적된 인산염과 규산염이 유출되었을 가능성이 있어 이에 대한 후속 연구가 필요할 것으로 판단된다. 따라서 댐 개통 후 하구의 부영양화를 제어하기 위해서는 질산염 관리정책이 중요하나 인산염과 규산염 농도를 낮게 유지하여 1차 생산성의 제한을 촉진할 필요가 있다.
연구개발의 우수성과
금강하구 대기침적 및 하천유입에 대한 장기 모니터링. 이는 동위원소 모델을 이용하여 하구에 유입되는 오염물질의 상대적 기여율을 제시함으로써 향후 하구 관리 방향을 제시하는데 유용하게 활용될 수 있다.
기대성과
금강하구 장기 모니터링은 코로나19로 인한 인간 활동 감소로 인한 해양 대기 퇴적물 플럭스 변화에 대한 자료 제시의 기반을 마련한다. 모니터링 시스템 결과를 바탕으로 향후 중국발 미세먼지 발생 및 퇴적물이 국내 해양환경에 미치는 영향에 대한 연구가 발표될 것으로 기대된다.
연구개발의 할용방안
