본 연구에서는 폐기물 배출해역의 퇴적물이 해양생물에 미치는 영향을 평가하기 위해 2016~2019년 3개 배출해역; 동해병, 서해 병, 동해정 해역의 9개 정점에서 채취한 퇴적물 시료들을 대상으로 국내 해양폐기물공정시험기준에 의거하여 저서성단각류(Monocorophium acherusicum)와 발광박테리아(Vibrio fischeri)를 이용한 독성시험을 수행하였다. 시험결과, 상대평균생존율(저서성단각류)과 상대발광저해율 (발광박테리아)이 각각 30 % 이하로서 ‘독성없음’으로 판정되었으나, t검정을 이용한 독성 평가 결과에서는 총 12개(2016년 6개, 2017년 1개, 2018년 1개, 2019년 4개)의 저서성단각류 시료에서 대조구와 유의한 차이를 나타내었다(p<0.05). 저서성단각류의 독성원인 탐색을 위해 퇴 적물 내 8종 중금속 함량(Cr, As, Ni, Cd, Cu, Pb, Zn, Hg)과 저서성단각류 상대평균생존율의 단순선형회귀분석을 수행한 결과, Cr의 저서성 단각류 독성 기여도가 가장 높았다(p=0.000, R2=0.355). 또한, 매년 독성영향이 가장 높은 정점(DB-85)의 시료에서 Cr이 여전히 가장 높은 농 도로 검출되었으며, 해양환경기준을 매년 초과하였다. 해양폐기물공정시험기준의 생태독성판정 기준 적용 시 ‘독성없음’으로 평가되는 퇴 적물 오염도가 대조구와의 통계적 유의성 검정, 독성원인확인 평가를 적용할 경우 독성영향을 수용 가능한 수준으로 판단하기 어려우므로 향후 종민감도분포곡선을 활용한 정량적 위해성 평가를 통한 준거치를 도출하여 생태독성 영향 판단 기준의 재설정을 고려할 필요가 있다.

본 연구는 실리콘계 소포제가 해양으로 배출되었을 때 소포제 내에 존재하는 주요 성분들이 해양 저서환경에 서식하는 생물에게 미치는 영향을 알아보기 위해 실리콘 및 알코올계 소포제에 대해 저서성단각류(Monocorophium acherusicum)와 발광박테리아(Vibrio fischeri)를 이용하여 해양생태독성실험을 수행하였고 실리콘계 소포제의 주요성분인 디메틸폴리실록산(PDMS)에 대한 수중생물 독성영향을 조사하였다. 실리콘 및 알코올계 소포제에 대한 발광박테리아와 저서성단각류를 이용한 독성실험결과, 실험생물별 독성영향은 발광박테리아가 저서성 단각류에 비해 알코올계 소포제에서 최대 9배까지 민감한 독성영향을 보였으며 소포제 종류별 독성영향은 실리콘계 소포제가 알코올계 소포제에 비해 최대 400배 이상 높은 독성영향이 나타났다. 실리콘계 소포제의 주요성분인 PDMS가 수중생물에 미치는 영향을 조사한 결과, 식물플랑크톤, 무척추동물 및 어류에 대한 반수치사농도(LC50)및 반수영향농도(EC50)값은 10 ~ 44,500 μg/L의 범위로 나타났다. 물질의 정성적인 특성을 나타내는 지표인 PBT(P: persistency, B: bioaccumulation, T: toxicity)특성을 PDMS에 적용한 결과, 지속성(P)과 생물농축성(B)의 특성을 가지는 것으로 나타나 PDMS가 해양으로 배출될 경우 생물농축 및 먹이사슬을 통한 상위 영양단계로 축적될 가능성이 존재하며 저서생물에게 부정적인 영향을 미칠 수 있을 것으로 나타났다. 본 연구결과로 향후 실제 해양으로 배출되는 다양한 소포제가 해양생태계에 미치는 영향조사시 소포제 내 주요성분을 고려한 보다 객관적이고 과학적인 위해성평가에 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

이염화이소시아뉼산나트륨(NaDCC) 주입 선박평형수처리설비(BWMS, ballast water treatment system)에 의해 처리된 배출수 내에는 브롬 및 염소계열의 활성물질과 소독부산물질(DBPs, disinfection by-products)들이 포함되어 있다. 본 연구에서는 NaDCC로 처리된 선박평형수가 해양환경에 미치는 생태위해성을 파악하기 위하여 생태독성시험(WET test, whole effluent toxicity test)과 생태위해성평가(ERA, ecological risk assessment)를 수행하였다. 배출수독성 시험종은 규조류(Skeletonema costatum, Navicula pelliculosa), 녹조류(Dunaliella tertiolecta, Pseudokirchneriella subcapitata), 로티퍼(Brachionus plicatilis, Brachionus calyciflorus) 및 어류(Cyprinodon variegatus, Pimephales promelas)로 8개의 해양 및 담수종을 이용하였다. 생태독성시험결과, 규조류 및 녹조류를 이용한 성장저해시험에서만 명확한 독성영향이 나타났으며 해수의 시험 조건에서 무영향농도(NOEC, no observed effect concentration), 최저영향농도(LOEC, lowest observable effect concentration) 및 반수영향농도(EC50, effect concentration of 50%)는 각각 25.0 %, 50.0 % 및 > 100.0 %로 가장 민감한 영향을 나타냈다. 하지만 로티퍼 및 어류를 이용한 독성시험의 경우 모든 염분 구간에서 독성영향이 나타나지 않았다. 한편, 배출수에 대한 화학물질분석결과, bromate, isocyanuric acid, formaldehyde, chloropicrin과 trihalomethanes (THMs), halogenated acetonitriles (HANs), halogenated acetic acid (HAAs) 등 총 25개의 소독부산물질들이 검출되었다. ERA결과, 25 개의 소독부산물질들 중, 지속성(P), 생물축척성(B) 및 생물독성(T)의 특성을 모두 보이는 물질은 없었다. 예측환경농도(PEC, predicted environmental concentration) /예측무영향농도(PNEC, predicted no effect concentration) 비율은 일반적인 항구 환경에서는 모든 물질이 1.0을 초과 하지 않았지만 선박 최 인접지역의 경우 Isocyanuric acid, Tribromomethane, Chloropicrin 및 Monochloroacetic acid가 1.0을 초과하여 위해성이 있을 것으로 나타났다. 하지만 실제 배출수를 이용한 생태독성시험결과의 NOEC (25.0%)를 적용한 결과 NaDCC로 처리된 선박평형수가 해양에 배출되었을 때 선박 최 인접지역을 포함한 일반적인 항구 환경에 수용 불가한 생태위해성을 가지지 않는 것으로 판단된다.

Effluent treated by an NaDCC injection method in Ballast water management system (BWMS) contains reactive chlorine species and disinfection by-products (DBPs). In this study, we conducted whole effluent toxicity (WET) testing and ecological risk assessment (ERA) to investigate its ecotoxicological effects on marine environment. WET testing was carried out for four marine pelagic and freshwater organisms, i.e., diatom Skeletonema costatum, Navicula pellicuosa, chlorophyta Dunaliella tertiolecta, Pseudokirchneriella subcapitata, rotifer Brachionus plicatilis, Brachionus calyciflorus and fish Cyprinodon variegatus, Pimephales promelas. The biological toxicity test revealed that algae was the only biota that showed apparent toxicity to the effluent; it showed no observed effect concentration (NOEC), lowest observable effect concentration (LOEC) and effect concentration of 50% (EC50) values of 25-50%, 50-100% and >100%, respectively, at three water condition, but did not show any significant toxicities on other biota. Meanwhile, chemical analysis revealed that the BWMS effluent contained total residual oxidants (TROs) below 0.03 g/L and a total of 25 DBPs such as bromate, volatile halogenated organic μ compounds (VOCs), halogenated acetonitriles (HANs), halogenated acetic acids (HAAs), chloropicrin and Isocyanuric acid. Based on ERA, the 25 DBPs were not considered to have persistency, bioaccumulation and toxicity (PBT) properties. The ratio of predicted environmental concentration (PEC) to predicted no effect concentration (PNEC) of the other DBPs did not exceed 1 for General harbor environment. However, four substances (Isocyanuric acid, Tribromomethane, Chloropicrin and Monochloroacetic acid) were exceed 1 for Nearship environment. But observed toxicity in the test water on algal growth inhibition would be mitigated by normal dilution factor of 5 applied for nearship exposure. Thus, our results of WET testing and ERA showed that the BWMS effluent treated by NaDCC injection method would have no adverse impacts on marine environment.

본 연구는 환경보전해역에 서식하는 대형저서동물의 출현 종수, 개체수 및 군집구조를 파악하 는 목적으로, 2009년 춘계(5월)와 하계(8월)에 현장조사를 실시하였다. 연구해역에서 출현한 대 형저서동물은 총 195종과 18,685개체(667개체 m-2)로 나타났으며, 그 중 환형동물의 다모류가 각각 96종과 12,075개체(431개체 m-2)가 출현하여 전체의 49.2%와 64.6%를 차지하였다. 환경 보전해역의 주요 우점종은 다모류의 긴자락송곳갯지렁이(Lumbrineris longifolia, 76±224개체 m-2), Mediomastus californiensis(42±117개체 m-2), Tharyx sp.3(26±110개체 m-2), 연체동물 이 매패류의 아기반투명조개(Theora fragilis, 54±78개체 m-2) 및 절지동물 갑각류의 단각류인 Eriopisella sechellensis(70±146개체 m-2) 등이었다. 출현 종과 개체수의 자료를 근거로 대형저 서동물의 군집구조를 분석한 결과, 크게 3개의 그룹으로 구분되었다. 그룹 1은 모든 조사 시기 의 함평만 정점과 8월의 득량만 정점 4, 그룹 2는 모든 조사 시기의 가막만 정점 4와 5로 구성 되었다. 마지막으로 그룹 3은 그룹 1과 2를 제외한 모든 정점들이 포함되었다. 연구해역에서는 공통적으로 긴자락송곳갯지렁이와 아기반투명조개가 우점한 가운데, 그룹 1에서는 오뚜기갯지 렁이(Sternaspis scutata)와 짧은다리안경옆새우(Ampelisca cyclops iyoensis) 등이, 그룹 2에서는 등가시버들갯지렁이(Capitella capitata)가 전반적으로 높은 밀도를 나타내었다. 또한 그룹 3에 서는 Heteromastus filiformis, Tharyx sp.3 및 Sinocorophium sinensis가 우점하였다. 본 연구해 역에서 대형저서동물의 군집구조는 공간적으로 폐쇄된 형태의 내만과 열린 형태의 만입구의 정점군으로, 세부 정점별로는 함평만의 정상해역 정점군, 득량만의 일부 오염심화 정점군 및 가막만의 오염심화 정점군으로 구분됨을 알 수 있었다. 따라서 환경보전해역에 서식하는 대형 저서동물의 군집은 만의 형태와 오염심화의 정도에 따라 구조를 달리하는 것으로 파악할 수 있었다.

국내에서 해상을 통하여 운송되는 위험 유해물질(HNS, Hazardous and Noxious Substances)의 종류는 약 6천여 종이고, 그 유통량은 2억5천1백만톤으로 전체 해상운송량의 약 19 %를 차지하며 해상 HNS 무역량 증가율은 세계 평균증가율의 2.5배에 해당한다. 이를 반영하듯 최근 국내 해상에서 HNS 유출사고가 빈번하게 발생하고 있어 이에 대한 대비 대응 사후처리 및 복원기술 개발에 대한 사회적 요구가 증대되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 국내외 화학물질 관리 우선순위 기법을 검토하여 해상 HNS를 관리하기 위한 우선순위선정기법을 개발하고 적용하였다. 우선순위 선정을 위해 물리 화학적 특성, 인체 및 수생태독성, 잔류성, 축적성, 해상운송량에 대한 DB를 구축하였다. 우선순위는 인체위해성과 수생태위해성에 대해 각각 노출지표들과 독성지표들의 곱으로 점수화하고, 최종적으로 인체위해성과 수생태위해성 점수를 합하여 물질별 위해성 점수를 산정하였다. 우선순위산정 결과, Aniline을 포함한 상위 20개 물질이 제시되었으나 순위에 의한 단순한 관리보다는 점수별 물질 군으로 구분하여 관리해야 할 것으로 판단된다. 또한, 위해성 DB 구축과정에서 인체 및 수생태 만성독성 자료와 해양생물독성에 대한 자료가 매우 빈약한 것으로 나타났으므로 우선순위 물질들을 대상으로 자료 부재여부를 조사하여 관련 독성시험 연구를 진행해야 할 것으로 생각된다. 본 연구에서 개발된 우선순위시스템 및 우선순위 물질들은 향후 자료보완 및 전문가 검토가 이루어질 경우 HNS 사고 관리 및 관련기술 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구에서는 대표적인 HNS 중 하나인 질산(HNO3)의 유출사고가 해양생태계에 미치는 영향을 평가하고자, (1) 식물플랑크톤(Skeletonema costatum)을 이용한 성장저해시험, (2) 무척추 동물(Brachionus plicatilis, Monocorphium acherusicum), (3) 어류(Cyprinodon variegatus) 및 (4) 발광박테리아(Vibrio fischeri)를 이용한 급·만성 독성시험을 질산의 유출로 인한 (1) pH 변화와 사고 후 질산에서 해리된 (2) 질산염(NO3-) 농도의 변화에 대해 각각 수행하였다. HNO3를 이용한 pH 변화에 대한 독성시험 결과, M. acherusicum이 무영향농도(NOEC), 최저관찰영향농도(LOEC) 및 반수영향농도(72h-EC50) 값이 각각 pH 7(0.3 mM), pH 5(1.1 mM) 및 pH 5.2(1.4 mM)로 가장 민감한 영향이 나타났다. NO3-에 대한 독성시험의 결과, B. plicatilis의 만성독성시험(개체군 성장률시험)결과, NOEC, LOEC 및 96h-EC50 값이 각각 5.9 mM, 11.8 mM 및 32.6 mM로 가장 민감한 영향이 나타났다. 결론적으로 질산 유출사고로 인한 해양생물의 독성영향은 pH의 경우, 선박의 최단 인접지역을 제외하면 그 영향은 극히 미미할 것으로 판단되며 질산염의 경우, 해양생물의 생존 및 번식에 직접적으로 영향을 미칠 수 있을 정도의 농도는 일반적인 사고해역에 현실적으로 존재 할 수 없는 농도로 판단된다.