하구와 연안역은 조석주기에 따라 수층 혼합과 해수 유동이 활발하므로 보다 정확한 수질측정 결과를 얻기 위해서는 조 석조건을 고려해서 시료를 채취해야 한다. 우리나라 해양환경공정시험기준에서는 평균적인 상황에 대한 자료를 확보하고자 조석중간 에 시료 채취를 권장하는 반면, Kaplovsky(1957), Fortune and Mauraud(2015) 등 다수의 해외 연구에서는 간조 또는 만조와 같은 정조시 조사할 것을 권장한다. 또한 국내 해양환경정책의 수립과 평가에 활용 중인 해양환경측정망 자료의 조석효과를 파악하기 위해 2014~2020년 마산만 조사결과를 정조시와 조석중간 두 그룹으로 나누어 분석한 결과, COD, TN, TP 등 주요 해양환경지표의 두 그룹 간 수질측정값 간 차이가 있음을 확인했다. 해양환경측정망은 연안오염총량관리을 비롯한 다양한 해양환경정책의 계획수립, 목표설정 및 평가에 활용되는 만큼 정도관리가 중요하다. 이를 위해서 해양환경측정망 자료 항목으로 조석정보를 추가하고, 같은 조석조건하의 조사를 단계적으로 확대해 갈 것을 제안한다.

본 연구는 마산만 하구에 위치한 모래갯벌인 봉암갯벌에 서식하는 대형저서동물의 하계 군집구조 변동양상을 파악하기 위해 2012년부터 2017년까지 하계에 연 2회씩 총 11회에 걸쳐 현장조사가 수행되었다. 봉암갯벌은 모래 함량이 70% 이상인 모래 갯벌로 알려져 있으나, 실제 조사결과 갯벌의 상부지역을 중심으로 니질 함량이 증가하고 있는 것으로 나타났다. TOC 함량도 2000년대 초반에 비해 증가한 것으로 나타났으나, 최대 TOC 함량이 1% 수준으로 심각한 수준의 유기물 증가가 나타나지는 않았다. 봉암갯벌의 대형저서동물 군집구조는 2000년대 초반에 비해 출현종수 및 서식밀도가 크게 증가하였다. 또한 2000년대 초반에 비해 오염지시종의 출현종수 및 서식밀도는 감소하였고, 종다양도지수를 비롯한 군집지수는 크게 증가하는 등 환경 개선의 결과가 일부 나타나고 있다. 마산만의 입구에 위치한 봉암갯벌은 마산만의 영향을 크게 받는다. 마산만 특별관리해역 지정 및 오염총량제 실시로 인해 오염물질의 농도가 감소하였고, 그로 인해 봉암갯벌로 유입되는 오염물질의 농도 역시 감소되었을 것으로 판단된다. 그러나 환경자료의 부제 및 조사 시기의 차이 등으로 인해 본 연구 결과만으로 환경이 개선되었다고 단정 지을 수 없다. 추후 환경 및 대형저서동물의 개체군, 군집에 대한 추가 조사를 통한 환경개선 유무에 대한 평가가 필요할 것으로 판단된다.

퇴적물 준설은 수서생태계에서 오염물질을 영구적으로 제거하는 것으로 수서생태계 복원에 있어서 효율적인 방법으로 여겨진다. 본 연구에서는 수괴의 산소 요구율의 계산을 통해 마산만의 퇴적물 준설이 수질에 미치는 영향을 정량화하였다. 이를 위해 수질 및 저질 모델이 포함된 생태계 모델을 마산만에 적용시켰다. 모델 계산 결과, 육상 오염원이 감소할수록 수괴의 산소 요구율이 다소 증가한 반면에 만내측과 만외측의 준설에 의해서는 산소 요구율이 크게 증가하였다. 이러한 결과는 퇴적물 준설이 마산만 수질을 더욱 개선시킬 수 있음을 의미한다. 산소 요구율과 퇴적물 산소 요구량의 상관관계식을 통해 육상 부하량 10 % 감소에 의한 수질 개선효과에 상당하는 퇴적물 준설 면적이 만내측에서는 1.68㎢이며, 만외측에서는 3.15㎢임을 계산하였다. 이는 마산만 수질 개선을 위해서는 만내측의 퇴적물 준설이 효율적 방법임을 의미한다.

마산만에서 수치모델을 이용하여 해파리의 시·공간적 분포를 파악하였다. 먼저 3차원 해수유동모델(POM)을 이용하여 조석, 바람, 수온·염분의 효과를 고려한 잔차류를 계산하였다. 마산만의 마산항, 중공업단지, 가포신항에서 발생한 해파리의 거동을 파악하기 위하여 잔차류에 의한 입자추적자 모델을 이용하였다. 해파리의 분포는 마창대교 북쪽해역에서 최대인 2,533 개체수가 나타났다. 이와 같은 현상은 잔차류의 다방향으로 혼재하는 흐름과 지형적인 영향으로 판단된다. 해파리의 이동에 영향을 미치는 잔차류가 우세한 해역에서 외력조건에 따른 해파리의 집적도를 알아보기 위해서 조석잔차류, 취송류, 밀도류의 유형별 수치실험을 하였다. 특히 마산만의 마창대교와 마산만 입구인 모도해역에서는 취송류(바람에 의한 효과)가 해파리의 집적에 탁월한 것을 확인하였다.

해역수질 관리를 위해 마산만으로 유입되는 육상기인오염원이 해역수질에 미치는 영향인 오염기여율을 생태계 모델을 이용하여 정량화하였다. 오염기여율은 마산만 해역으로 들어오는 16개 오염원 각각의 유무에 따라 해역 정점별 수질 농도변화를 통해 계산하였다. 오염기여율 결과로 만 내측의 하천들은 만 북부에서 COD는 20 %, T-P는 62 %로 나타났고, 만 중부에서는 COD는 10 %, T-P는 16 %로 나타냈다. 따라서, 만 내측의 하천들은 마산만 북부와 중부수질에 영향을 주고 있는 것으로 나타났다. 또한, 만 북부로 유입되는 하천들의 T-P기여율이 COD기여율 보다 높기 때문에, COD부하보다 T-P부하가 수질에 미치는 영향이 더 큰 것으로 판단된다. 만 남부 오염원인 덕동하수처리장은 남부에서 COD는 26 %, T-P는 11 %, 중부에서 COD는 17 %, T-P는 7 %, 만 외측에서는 COD는 10 %, T-P는 1 % 기여하는 것으로 나타났다. 이는 저층 잔차류 흐름이 만 내측으로 향하고 있기 때문에 마산만 외측보다 남부와 중부에서 수질에 더 큰 영향을 미치고 있는 것으로 나타났다.

마산만 수괴의 물리환경이 시공간적으로 어떻게 변화하는지 알아보기 위해 수온과 염분을 관측한 결과 동계는 상대적으로 표층과 저층이 비슷한 성질의 수괴가 형성되어 수직적으로 잘 혼합될 수 있는 환경으로 나타났다. 반면 하계에는 비교적 고온이면서 많은 강수량에 의한 저염의 표층 수괴로 인해 수직적으로 뚜렷하게 분리되는 경향이 나타났다. 이러한 경향은 4월에서 9월 사이에 나타났으며 강수량이 많은 7월과 8월에 뚜렷하였는데, 강수량이 많아진 후에 강항

마산만의 수질변화와 chlorophyll-a의 관계를 밝히고자 이 해역을 대표할 수 있는 4개 정점에서 2010년 2월부터 2010년 11월까지 강우와 기온을 포함한 기후학적 요인, 물리 화학적 요인, 그리고 chlorophyll-a의 변화를 집중 조사하였다. 그 결과, 수온, 염분, SS, 규산염은 정점별 차이를 보이지 않았으며, COD 및 DIN은 마산만 내만으로 갈수록 증가하였다. 시계열적으로는 여름철 집중 강우 시 마산만 지류 하천 및 낙

마산만 조간대에서 서식하는 해조류 군집의 종조성 및 분포패턴을 2007년도에 계절별로 조사하였다. 조사기간 동안 총 42종의 해조류가 서식하였으며, 이 중 녹조류 5종, 갈조류 8종, 그리고 홍조류가 29종으로 나타났다. 우점종은 Enteromorpha linza, Ulva pertusa, Sargassum thunbergii, Gelidium amansii, G. divaricatum, Corallina pilulifera, Gracilaria textorii, 그리고 Polysiphonia morrowii으로 나타났다. 특히 우점종들은 수직분포가 뚜렷하였는데, 조간대 상부에는 U. pertusa, G. divaricatum가, 중부에는 E. intestinalis, E. linza, S. thunbergii, G. divaricatum이 우점하였다. 한편 하부에는 U. pertusa, Undaria pinnatifida, S. thunbergii, G. amansii, G. divaricatum, C. pilulifera이 주로 출현하였다. 조사기간 동안 출현한 출현종수는 계절 및 정점에 따라 변하였다. 겨울에 가장 많은 38종이 출현하였으며, 가을에는 28종으로 가장 적었다. 정점별로는 정점 4, 6에서 가장 많았으며, 정점 1, 2에서 가장 낮게 나타났다. 해조류 군집의 공간적 분포를 파악하기 위한 군집분석을 이용한 수지도 및 MDS 분석 결과에서는 해조류의 종조성 및 현존량이 각 정점의 지형적인 차이 및 조류, 해수의 움직임과 같은 물리해양학적인 특징에 의한 것으로 나타났다.

단순 박스모델을 이용하여 2005~2006년 마산만의 담수 유량, 염분, 영양염, COD등 물질 수지를 산정하였다. 담수수지 계산 결과 계절별로 307.4×103~1,210×103m3/day로 이 시기에는 5 월이 가장 높았다. 하천과 생활하수에 의한 DIP과 DIN의 유입flux는 각각 410.8~795.7kg/day 및 4081.4~6525.3kg/day 범위로 마산만 내부에서 질소의 축적이 예상된다. 순 기초생산(net primary production)은 연 평균 0.028mol/m2/day로 14.4~517.8mgC/m2/day의 범위로 분포하였으며, 평균 330.7mgC/m2/day 였다. 해저 퇴적물로부터의 영양염 공급을 100% 제거할 경우 COD 농도는 2.79mg/L 에서 2.20mg/L로 감소하여 COD의 21.0%의 제거 효과가 있는 것으로 나타났다.

1981년부터 1998년까지 연구해역에서 COD와 DIP의 2월, 4월, 8월, 11월의 월별 분포양상은 비슷하였고, 두 항목 모두 8월에 가장 높은 값을 보인 반면 DIN의 경우는 2월, 4월, 8월, 11월로 갈수록 점차 증가하는 경향을 보였다. COD값은 1990년부터 1992년까지점차 증가하다가 1993년, 1994년으로 갈수록 감소하는 것을 볼 수 있는데, 이것은 마산만의 준설기간 중반부터 준설의 효과가 표층까지 나타난 것으로 보여진다. DIN과 DIP의 표층 농도 변화에는 준설의 효과가 뚜렷이 나타나지 않았다. COD의 공간적인 변동에서 적조가 빈발하였던 연도가 그렇지 않았던 연도에 비해 높은 COD농도의 분포가 마산만 밖으로 확장되어 있었고, 준설에 의한 COD값의 뚜렷한 변동은 나타나지 않았다. 전체적으로 DIN농도의 공간적인 분포 양상을 살펴보면 마산만의 안쪽에서부터 바깥쪽으로 오염이 점차 확장되었다. 마산만의 가장 안쪽 지점이 일정한 경향이 없이 높은 DIN농도를 유지하였으며, 내만 유역에 마산만의 오염원이 집중되어 있고, 마산만 유역에서 생활하수 및 산업폐수가 계속적으로 유입되고 있었다. DIP농도의 공간적인 분포에서도 마산만 준설이 DIP의 표층 농도 변화에는 뚜렷한 영향을 미치지 않은 것으로 나타났다. 강수량과 COD, DIN, DIP 농도 사이에는 일정한 상관성이 없었으며, 적조발생일수와 COD 농도 사이에는 0.66의 대체로 높은 상관성을 나타내었다.

유독성 와편모조류 Alexandrium tamarense 휴면시스트의 발아율을 여러 환경조건하에서 측정하여 각각의 환경요인과 휴면시스트의 발아율과의 관계를 밝히고자 하였다. 마산만에서 채집한 해저니로부터 휴면시스트를 분리하여 실험실 배양을 통해 온도, 광조건의 유무, 염분 그리고 저니층의 깊이에 따른 발아율을 각각 조사하였다. 온도별 발아율은 15℃에서 가장 높았으며 10℃에서도 높은 발아율이 기록된 반면, 20

마산만의 오염과정을 파악하기 위하여 3개 정점의 코어 퇴적물에서 중금속 함량과 저서성 유공충의 분포를 조사하였다. 마산만의 퇴적속도는 마산항 0.33 cm/yr, 덕동 하수종말 처리장 앞 0.20 cm/yr, 마산만 입구 0.33 cm/yr로 나타났다. 퇴적물 깊이 약 15 cm부터 표층까지 Cu, Zn, Pb 함량이 뚜렷하게 증가하는 것은 1940년대 이후 점진적으로 축적되던 오염물질이 1960년대 이후 산업폐기물에 의해 급격하게 증가했기 때문인 것으로 해석된다. 코어 퇴적물에서 나타나는 저서성 유공충의 수직적인 분포는 오염에 따른 유공충의 반응을 잘 나타내고 있다. 퇴적물 상부로 중금속 함량이 증가함에 따라 개체수와 종 다양성은 감소하고 사질유공충의 비율은 증가하였다. 이러한 현상은 오염이 증가함에 따라 몇몇 내성종들 만이 존재함으로써 결과적으로 종 다양성이 감소하였음을 반영한다. 기회종인 Eggerella advena와 Trochammina pacifica는 오염퇴적물에서 뚜렷한 증가를 보였다. 이러한 종들은 마산만의 현생 오염 환경을 평가할 수 있는 유용한 환경 지시자로 사용될 수 있을 것이다.

1995년부터 2002 년까지 마산만의 4개 정점에서 3-4개윌 간격으로 관측한 투명도 자료를 정리하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1) 4개 정점에서 각각 33회씩 관측한 자료에서 투명도의 범위는 0.2∼7.2m 이었고 , 평균은 2.4m이었으며 변동계수는 60%이었다. 평균은 만의 외해쪽으로 갈수록 증가하였고, 변동계수는 만의 안쪽으로 갈수록 큰 경향을 보였다. 2) 투명도의 월평균은 4월과 7 월에 비교적 낮고, 10 월 이후에 높게 나타났다. 3) 계절평균은 봄과 여름에 유사한 수준으로 낮고, 가을과 겨울에 높은 경향을 보였으며, 변동계수는 봄에 가장 크고 다음이 여름이며, 가을과 겨울은 같은 수준을 나타내었다. 4) 연평균은 4개의 정점에서 모두 1995년과 1998년에 낮은 값을 보였으며, 변동계수는 1996년과 1998년 및 2002년에 정점별 차이가 작게 나타났다. 5) 정점간의 상관성 검토에서 Sl 과 S4 정점의 투명도 변화가 다른 정점과 구별되었다. Sl 의 유별성은 지리적 특성에 기인하며, S4 의 유별성은 방류수와 관련이 있을 것으로 추정된다.

마산만의 4개 정점에서 1994년 3월부터 1996년 12월까지 2~3월 간격으로 14회에 걸쳐 21개의통발과 5폭의 저층자망어구를 이용하여 저서어개류의 군집특성을 조사하였다. 통발에 채집된 종은 0~10종으로 불가사리, 게류, 붕장어, 볼락, 노래미, 망둑 및 베도라치 등이었고, 단위 통발당 개체수는 0~46마리였으며 우점종은 S1정점의 납작게와 다른 정점의 불가사리였다. `95년에 출현 종과 개체수가 비교적 많았으나, `94년 3월과 7월 및 `96년 8월에 S1정저메서 생물이 채집되지 않았다. 자망구어에 채집된 종는 0~7종으로 갯가재, 해파래, 도다리, 불가사리, 민꽃게, 및 해조류 등 이었고, 단위 폭당 개체수는 0~30마리였으며 우점종은 해파리와 갯가재엿다, `94년 7월에는 S1정점에서 그리고 `96년 8월 및 12월에는 S4정저메서서 생무링 체포되지 않았으나, `95년 8월과 `96년 8월에는 S1정점에서 고등어, 멸치, 전어, 숭어 등이 저층자망에 포획되기도 하였다. 가장 오염이 심한 S1정점에서 `94년 11월에 통발당 50여 마리의 납작게가 들었으며 이후에도 개체수는 줄었으나 지속적으로 포획되었고, `96년 8월에는 고등어, 숭어, 전어 등의 군집이 빈번하게 형성되었다, 그리고 S1정점에서 도다리, 노래미, 갯가재, 꼼치 등의 치어사 `95년과 `96년의 4~8월에 많이 들었으나 특이하게도 불가사리는 1마리도 채집되지 않았다. 종다양성지수(H`)는 60여회의 조사중 80% 이상이 1.0 이하로 나타났다. 정점별 비교에서 톨발에 의한 군집 안정도는 S1정점에서 가장 낮고 다른 정점에서는 유사한 수준으로 높았지만, 자망의 경우는 S1과 S4정점에서 유사한 수준으로 낮고, S2과 S3정점에서 유사한 수준으로 높게 나타났으며 계절별 큰 차이가 없었다. 그리고 경년별 비교에서 통발의 경우에는 거의 차이가 없으나, 지망의 경우 `95년이 다른 해보다 군의 댜양도가 현저하게 큰 것으로 나타났다. 조사결고를 종합하여 보면 마산만에서의 어개류 군집은 납작게, 해파리, 불가사리, 갯가재 등이 탁월하게 우접하는, 안정도가아주낙은 군집을 하고있는 것으로 나타났다. 그리고 `94년 3월에서 `96년 12월까지 뚜렷한 어개류 서식환경의 개선 징후느 나타나지 않았으나, 마산만에 서식하는 어개류는 이곳의 오염된 서식환경에잘 적응하여 산란.서식하며, 또 회유성 어개류는 주로 외적 요인에 의한 계절 및 경년변동을 하는 것으로 유추된다.