알칼리성 산업부산물의 혼합에 따른 연안 오염퇴적물의 성상 변화를 평가하기 위해 해수 교환을 고려한 mesocosm 실험을 수행 하였다. 실험시작 1개월 후 실험구의 인산인 농도는 대조구 대비 간극수와 직상수에서 각각 19.0, 0.4 mg/L 낮게 검출되었다. 이는 GCA에서 용출된 칼슘이온과 인산인의 흡착반응을 통한 간극수 내의 인 고정 및 직상수로의 용출 억제에 따른 결과로 판단된다. 실험구의 간극수 내 황화수소 농도는 5.0 mg/L로 112.5 mg/L인 대조구에 비해 매우 낮게 나타났으며, 실험구 직상수의 DO 농도는 대조구에 비해 3.47 mg/L 높게 나타났다. 이상의 결과로부터 알칼리성 산업부산물인 GCA는 연안 오염퇴적물의 개선에 효과적인 재료임을 확인하였다.

수산자원보호구역의 유기물과 중금속 분포특성을 파악하기 위하여 2017년 2월 남서해연안 5개 수산자원보호구역(가막만, 여자 만, 득량만, 완도연안, 영광연안) 54개 정점에서 표층 퇴적물을 채취하여 입도, 강열감량(IL), 화학적산소요구량(COD), 산휘발성황화물(AVS) 및 중금속(As, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, Pb, Zn)을 분석하였다. 평균입도(Mz)는 평균 7.4±0.1Ø 였으며, 주로 세립한 니(mud) 퇴적물로 구성되어 있었다. IL, COD와 AVS의 평균농도는 각각 4.63±0.96 %, 13.0±3.1 mgO2/g·dry, 0.092±0.124 mgS/g·dry 였으며, 영광연안이 다른 보호구역에 비해 낮았다. 중금속의 평균농도는 각각 As 7.5±0.9 mg/kg, Cd 0.04±0.02 mg/kg, Cr 70.2±9.7 mg/kg, Cu 15.3±2.8 mg/kg, Fe 3.3±0.5 %, Hg 0.014±0.003 mg/kg, Pb 25.0±6.0 mg/kg, Zn 99±14 mg/kg 였으며, 보호구역내 대부분 만 안쪽에서 높고 만 외측 및 외측연안에서 낮은 특성을 보였다. 퇴적물기준 (sediment quality guidelines, SQGs), 오염부하량지수(pollution load index, PLI), 생태계위해도지수(ecological risk index, ERI)를 사용하여 퇴적물 중 금속 오염도를 평가한 결과, 남서해연안 수산자원보호구역 퇴적물은 수산생물 및 저서생물에 영향을 주지 않는 안전한 중금속 농도를 유지 하고 있었다.

본 연구는 제주 연안에 서식하는 중형저서동물 군집의 특성과 계적적 변동을 알아보고자 수행되었다. 제주도 조간대 지역에서 20개의 조사지점을 선정하였으며, 2017년 4월부터 2019년 2월까지 총 8회의 조사를 수행하였다. 조사결과, 조사지점 당 중형저서동물의 밀도는 733~2,505 inds. 10 cm-2였으며, 2017년 4월에 밀도가 가장 높았고 2019년 2월에 가장 낮았다. 모든 조사지점에서 Nematode 가 우점하고 있는 것으로 나타났으며, copepod와 nauplius가 그 다음 우점 분류군으로 조사되었다. 생태계 건강성을 나타내는 Nematods/Copepods ratio (N/C ratio)는 2017년 4월에 가장 낮은 값인 0.02, 2019년 2월에 가장 높은 값인 87.40으로 산출되었으며, 이는 조사지점의 건강성이 악화 되었음을 의미한다. Multi-Dimensional Scaling (MDS) 분석 결과는 제주 연안의 중형저서동물 군집구조는 지역적 차이보다는 계절적 변동에 의해 더 크게 영향을 받고 있음을 나타냈다. 제주도의 중형저서동물 군집의 계절적 변동 특성을 보다 명확히 이해하기 위해서, 추가적인 군집조사와 환경 인자와의 상관관계 분석이 후속 연구로 필요할 것으로 판단된다.

Heavy metals in stream water and sediments around industrial complex were studied in order to assess the contamination and to identify the potential source of metals. High variability has been observed for both dissolved and particulate phases in stream water with coefficient of variation (CV) ranging from 1.3 to 2.8. The highest metal concentrations in both phases were observed in Gunja for Ni and Cu, in Jungwang for Zn and Pb and in Shiheung for Cd, respectively. These results indicate that the different metal sources could be existing. The concentrations of the heavy metals in sediments decreased in the order of Cu>Zn>Pb>Cr>Ni>As>Cd>Hg, with mean of 2,549, 1,742, 808, 539, 163, 17.1, 5.8, 0.07 mg kg-1, respectively. Mean of metal concentrations (except for As) in sediments showed the highest values at Shiheung stream comparing with other streams. In sediments, the percent exceedance of class II grade that metal may potentially harmful impact on benthic organism for Cr, Ni, Cu, Zn, Cd, Pb was about 57%, 62%, 84%, 60%, 68%, 81% for all stream sediments, respectively. Sediments were classified as heavily to extremely polluted for Cu and Cd, heavily polluted for Zn and Pb, based on the calculation of Igeo value. About 59% and 35% of sediments were in the categories of “poor” and “very poor” pollution status for heavy metals. Given the high metal concentrations, industrial wastes and effluents, having high concentrations of most metals originated from the manufacture and use of metal products in this region, might be discharged into the stream through sewer outlet. The streams receive significant amounts of industrial waste from the industrial facilities which is characterized by light industrial complexes of approximately 17,000 facilities. Thus, the transport of metal loads through streams is an important pathway for metal pollution in Shihwa Lake.

본 연구는 남해 연안에서 채취한 퇴적물을 대상으로 수질의 환경변화에 의해 퇴적물이 용출 특성에 미치는 영향을 파악하기 위해 실험실에서 20일 동안 용출 배양실험을 진행하였으며, 퇴적물 인의 존재형태와 수질의 환경 인자, 총 인의 용출률을 측정하였다. 관찰 결과, 수층에서 미생물의 성장에 의해 용존 산소가 감소하여, 퇴적물의 산화환원전 위가 낮아지는 혐기성환경이 진행되었다. 그에 따라 배양 초기일과 20일 후를 비교하면, 퇴적물 인의 존재 형태 중 철 산화물과 결합한 인산염의 감소하는 변동성이 높게 나타났다. 이는 철 산화물이 환원될 경우 금속 이온과 분리된 무기인이 수중으로 이동하는 것을 의미하는데, 분리된 무기인은 플랑크톤에 의해 잘 흡수되는 특성을 가진다. 수층의 총 인을 분석한 결과 20일 차 0.304mg/L까지 지속적으로 증가하였으며, 산정된 용출률의 경우 배양 5일 이후 용존 산소의 감소와 높은 관계성을 보였다. 따라서 본 연구의 결과로부터, 수층의 부영양화를 관리하기 위한 요소로서 수질의 용존 산소와 퇴적물 인의 존재형태 중 철 산화물의 중요성을 확인할 수 있었다.

서해안 대조차 개방형 연안에서 2010년 태풍 곤파스 전후에 나타난 지형, 표층 퇴적물, 퇴적상 변화에 대해 연구하였다. 소형의 강한 태풍인 곤파스는 2010년 9월 1일과 2일 사이에 한반도 남서부 해안에 상륙하여 내륙을 관통했다. 태풍 전후에 고창 동호리 조간대의 측선을 따라 30 m 간격으로 22개 지점에서 지형을 측량하고 표층 퇴적물을 채취하였다. 연구 지역을 평균고조면, 평균해수면, 평균저조면을 기준으로 고조대, 중조대, 저조대로 구분하였다. 태풍 전후의 지형 변화는 고조대에서 평균 0.03 m 퇴적, 중조대에서 평균 −0.15 m 침식, 저조대에서 평균 −0.39 m 침식으로 나타났다. 조간대의 태풍 전후 표층 퇴적물은 주로 세립사와 중립사로 구성되며, 세립사의 비율이 가장 높게 나타났다. 태풍 후 표층 퇴적물은 태풍 전에 비해 평균입도가 세립해졌고, 양호한 분급을 보였다.

본 연구에서는 저온 소성 굴 패각의 재활용을 위한 기초적 연구로서 메조코즘 실험을 통해 저온 소성 굴 패각의 피복에 따른 연안 오염 퇴적물의 성상 변화를 조사하였다. 이를 위해 350 °C에서 소성시킨 굴 패각을 연안 오염 퇴적물에 피복하여 직상수와 간극수의 성상변화를 분석하는 메조코즘 실험을 수행하였다. 실험 결과, 굴 패각의 피복에 의해 수층과 퇴적층이 분리되었기 때문에 직상수의 산화 환원전위(ORP) 증가 및 DIN 중의 NH3-N의 비율의 감소가 실험구에서 관측되었다. 실험구의 DIP의 농도는 대조구와 비교하여 유의한 차이를 확인하기 어려웠다. 굴 패각의 피복에 의한 퇴적물의 총유기탄소(TOC)는 감소하였으며, 산휘발성황화물(AVS)은 저온 소성 굴 패각의 황화물 흡착 능력으로 인해 최대 50%까지 감소한 것으로 확인되었다. 본 연구의 결과로부터 저온 소성 굴 패각은 연안 오염 퇴적물의 정화를 위해 이용될 수 있는 재료인 것으로 결론 지을 수 있다.

연안지역의 오염된 저서환경을 개선 및 관리하기 위한 피복재의 성능 평가를 위하여 Mesocosm 실험을 수행하였다. 석탄회 조립물을 연안 오염 퇴적물에 피복하고 1, 3, 6개월 후의 pH, ORP(Oxidation Reduction Potential), 인산염 및 황화수소 농도 변화를 조사하였다. 석탄회 조립물에 함유되어 있는 산화칼슘은 가수분해 과정에 의해 산성화 된 퇴적물을 중화시키는 것으로 조사되었다. 또한 석탄회 조립물에서 용출되는 칼슘 및 실리카 이온은 퇴적물 간극수 중의 인산염을 침전시켜 퇴적물 내의 인산염 농도를 84.31 % 감소시키는 것으로 조사되었다. 황화수소 농도는 1개월 만에 133.5 mg/L가 감소하였으며, 이는 황화수소가 석탄회 조립물 중의 산화망간과의 화학적 반응을 통해 침전되고, 퇴적물의 투수성 향상으로 퇴적물 내부의 혐기성이 약해졌기 때문으로 판단된다. 이상의 Mesocosm 실험 결과를 통해 석탄회 조립물을 오염된 퇴적물 상부에 피복하는 기술은 저서환경 개선에 효과적인 것으로 판단된다.

자란만 퇴적물 중 유기물과 중금속의 농도분포와 오염현황을 파악하기 위하여 2014년 11월 15개 정점에서 표층 퇴적물을 채취하여 입도, 총유기탄소(TOC), 총질소(TN) 및 중금속(As, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Pb, Zn)을 분석하였다. 평균입도(Mz)는 8.6-9.8Ø(9.3±0.3Ø) 사이였으며, 니(Mud)와 점토(Clay)의 세립한 퇴적물로 구성되어 있었다. TOC와 TN은 각각 1.51-2.39%(1.74±0.22%), 0.20-0.33%(0.23±0.03%)의 범위로 전반적으로 공간적인 농도차이를 보이지 않았다. 모든 퇴적물에서 C/N 비 값은 5-10 사이를 보여 자란만 표층 퇴적물 중 유기물은 주로 해역 내에서 발생한 해양기원성 유기물인 것으로 파악되었다. 중금속 중 Cr, Fe, Mn은 만의 입구 쪽에서 높고 그 외 중금속(As, Cd, Cu, Hg, Pb, Zn)은 자란만의 안쪽에서 높은 농도를 보였다. 한편, 퇴적물 기준(SQGs), 농축계수(EF), 농집지수(Igeo), 오염부하량지수(PLI), 생태계위해도지수(ERI) 등 다양한 평가기법을 이용하여 자란만 표층 퇴적물의 중금속에 대한 오염정도를 살펴본 결과, Cd, Cr, Cu, Hg, Pb, Zn은 오염되지 않은 상태이거나 일부해역에서 오염된 상태를 보였지만 As는 전 해역에서 높은 오염도를 보였다. 또한, 분석된 모든 중금속 농도를 고려한 전체적인 오염도를 살펴본 결과, 모든 해역에서 중금속에 대하여 오염되었고 특히, 일부 해역에서는 저서생물에 위해성을 줄 수 있는 상태인 것으로 파악되었다. 따라서, 자란만 내 양식 수산물의 안전성 확보와 지속적인 어장 생산성 유지를 위해서 자란만 퇴적물 내 유기물과 중금속의 오염원에 대한 체계적인 관리가 필요하다.

수층으로 용출되는 질소(N)와 인(P)의 영양염 플럭스는 1차 생산성에 대한 총 영양요구량의 상당 부분을 지원할 수 있기 때문 에 퇴적물-해수 환경의 상호작용을 파악하는 것은 중요하다. 본 연구에서는 곰소만·근소만의 환경 일반항목들과 퇴적물-해수 경계면에서 저서 영양염 용출 플럭스를 분석 및 추정하였다. 또한 이전에 보고된 영양염 플럭스의 데이터를 비교하여 지역적인 차이를 확인하고자 하였다. 그 결과 근소만 법산에서 봄철 영양염 용출 플럭스가 DIN 6.14 mmol m-2 d-1, DIP 0.32 mmol m-2 d-1로 조사정점 중 가장 높게 나타났 다. 퇴적물 COD의 경우 법산의 사계절 값이 4.0~10.8 mg/g·dry로 나타나 유기물 오염에 의한 환경 악화가 진행되고 있었다. 앞으로 갯벌어 장 관리에 대한 방안이 마련되지 않는다면 양식생물의 생산량 감소의 문제가 발생될 것이다. 따라서 생물자원의 지속적인 이용을 위해 갯벌 환경의 장기적인 모니터링이 선행되어야 할 것으로 판단된다.

우리나라 남해안의 대표적인 패류양식해역 중에 하나인 고성만 주변 표층 퇴적물 중 유기물과 중금속의 분포 및 오염현황을 이해하기 위해 입도와 총유기탄소(TOC), 총질소(TN), 중금속 9종(As, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Pb, Zn)에 대해 조사하였다. 고성만 주변 퇴적 물은 세립질의 점토(clay)와 니(mud)로 이루어져 있었다. 유기물과 중금속은 만의 입구쪽에서 안쪽으로 갈수록 상대적으로 높은 농도를 보 였다. 특히, 퇴적물중 유기물 및 중금속의 분포와 C/N 비(5-10)를 고려하였을 때, 고성만 퇴적물 중 유기물은 해역 자체 내 생물체에 의해 생성된 해양기원성 유기물의 영향을 크게 받고, 중금속은 만 주변 혹은 만내 산재해 있는 인위적인 오염원의 영향을 크게 받고 있는 것으 로 파악되었다. 4 가지 퇴적물 오염평가 방법을 이용하여 고성만의 중금속 오염현황을 살펴본 결과, 고성만 퇴적물은 전 해역에 걸쳐 중 금속에 대하여 약간 오염된 상태였으며, 만의 북쪽과 북동쪽의 일부 해역은 퇴적물의 중금속 오염도가 높아 퇴적물에 서식하는 저서생물 에 큰 위해를 줄 수 있는 상태인 것으로 나타났다. 따라서, 고성만 주변 퇴적환경 개선을 위한 체계적인 관리계획의 수립과 함께 지속적 인 양식활동 및 양식생물의 안전성 확보를 위한 오염물질에 대한 집중적인 모니터링 연구가 병행되어져야 한다.