진해만에서 측정된 화학물질의 농도자료를 통해 마산만 내측과 고현만 내측이 주요 우
심해역이 되고 있음을 개략적으로 파악할 수 있었다. 하지만 우선관리 대상 물질과 관리대 상 해역을 정하고, 진해만 해역의 오염을 종합적으로 평가하기 위해서는 보다 체계적이고 논리적인 자료분석과 해석이 필요하다. 본 연구에서는 진해만 해역에서 퇴적물 오염을 종 합적으로 평가하기 위해 진해만 퇴적물 자료를 기초로 퇴적물 지수(sediment quality index, SQI; CCME, 2001)를 산출하였다. 환경지수 산출을 위해서 미국 NOAA, 캐나다 CCME, 호주 ANZECC에서 설정하고 있는 퇴적물 권고기준을 활용하였다(Table 4-4-1).
진해만 표층퇴적물에서 오염물질 농도의 항목별 환경기준 초과정도를 살펴보면, 진해만
표층퇴적물 중 TBT, PCDD/Fs, PAHs, DDTs, Zn, Cu, Cd, Pb, Cr가 선진국의 퇴적물 권 고기준을 초과하는 주요 물질로 파악되었다. PCDD/Fs의 농도는 CCME의 ISQG를 전점점 에서 초과하고 있으며, TBT의 경우 13개 정점에서 ANZECC의 ISQG low를 초과하였다. PAH 화합물의 경우 대부분 NOAA와 ANZECC의 권고치보다 낮은 농도였으나 비교적 권 고치가 낮은 CCME의 ISQG를 초과하는 정점이 일부 관찰되었다. 중금속의 경우, 많은 정 점에서 환경기준을 초과하였으나 Cr, Ni의 경우 배경농도가 진해만에서 측정된 퇴적물 농 도보다 높았다(Lim et al., 2007). 이는 중금속의 경우 외국의 퇴적물 권고기준을 퇴적물 지 수 산정에 직접 적용하는 것에 대해 재고할 필요성이 있음을 시사한다.
캐나다의 SQI는 Grapentine et al.(2002)이 제안하고 CCME가 변형한 것으로서 아래의 식으로 계산된다. SQI에 관한 자세한 설명은 2007년 ‘연안해역 건강도 평가 기술 개발을 위한 예비연구’ (김, 2007)에 제시한 바 있다. 퇴적물 질은 SQI 값의 범위에 따라 다음의 다섯 단계로 등급화 된다: (1) excellent (SQI value of 95-100), (2) Good (SQI value of 80-94), (3) Fair (SQI value of 60-79), (4) Marginal (SQI value of 45-59), and Poor (SQI value of 0-44).
(1) SQI
mdnc = Mean degree of non-compliance; i = Individual guideline; p = Total number of guideline used.
(2)Mean SQG Quotient
각각의 퇴적물 권고기준을 바탕으로 계산된 진해만 표층퇴적물의 SQI는 CCME_ISQG,
67-89; NOAA_ERL, 86-100; ANZECC_ISQG low, 39-100의 범위를 나타냈다(Fig. 4-4-2, 4-4-3). CCME_PEL, NOAA_ERM, ANZECC_ISQG high를 적용하여 계산된 SQI의 경우 각 각 97-100, 100, 81-100으로 대부분의 정점에서 ‘excellent’를 나타냈다(Table 4-4-3).
CCME_ISQG, NOAA_ERL, ANZECC_ISQG low의 세가지 권고기준을 적용한 결과를 비교 하면, ANZECC의 ISQG low가 적용되었을 때 진해만 해역내 오염상태가 가장 세분화되어 제시되고 있다. 이는 진해만 해역의 퇴적물 오염상태를 판별함에 있어 ANZECC의 권고기
준이 CCME와 NOAA에 비해 좋은 변별력을 주는 기준임을 의미한다. 이와 같은 결과는
각 퇴적물 권고기준 설정항목의 차이 때문으로 해석된다. ANZECC의 경우 대상항목으로
TBT가 포함되어 있는 반면, CCME와 NOAA에서는 TBT의 기준치가 빠져있다. 한편,
CCME의 경우 PCDD/Fs와 NPs의 기준치가 있는 반면 NOAA와 ANZECC는 관련 항목의
기준치가 없다. 2004년 마산만 퇴적물 자료를 이용하여 SQI를 분석한 연구에서는 CCME의 퇴적물 권고기준이 가장 변별력을 가졌으며 그 이유가 PCDD/Fs 때문이었다(한국해양연구
원, 2007). 진해만 퇴적물 중 오염물질의 농도가 환경기준을 초과하는 빈도(Scope)를 살펴
보면, CCME_ISQG의 PCDD/Fs 권고치를 모든 정점에서 초과하고 있다. 한편 ANZECC_ISQG low의 TBT 권고치의 경우 전정점의 81%가 초과하고 있다 (Table 4-4-2).
이처럼 PCDD/Fs와 TBT 모두 권고치를 초과하는 정점이 많음에도 불구하고 ANZECC의
권고치가 더 변별력을 갖는 것은 권고치를 초과하는 정도(amplitude)가 PCDD/Fs에 비해 TBT가 크기 때문이다. PCDD/Fs와 TBT의 권고치에 대한 정점별 농도의 비는 각각 1.7-11 (평균 4.7), 1.0-137(평균 18)로서 TBT가 4배 더 높게 초과하고 있다. 이와 같이 조사지역의 주요 오염물질에 대한 권고기준이 설정되었는지 아닌지의 여부와 권고기준 값에 따라 SQI
는 상당히 다른 값을 나타낼 수 있다. 이러한 한계점을 보완하기 위해 CCME의 권고기준 치에 빠져있는 항목인 TBT와 Nickel의 권고치를 ANZECC의 권고치로 보완한(이후부터 CCME/ANZECC로 표현함) 후 다시 진해만 퇴적물의 SQI를 계산하여 Fig. 4-4-2, 4-4-3과 Tables 4-4-2, 4-4-3에 제시하였다. CCME/ANZECC의 ISGQ로 산정된 SQI와 PCDD/Fs 및
TBT의 진해만내 공간분포를 비교해보면 PCDD/Fs 보다는 TBT의 분포가 SQI의 분포를 잘
반영하고 있다 (Fig. 4-4-4). 이는 진해만 해역 퇴적물 오염평가에 있어 TBT가 중요한 평가 항목으로 고려되어야 함을 시사한다. 또한 선박제조 및 운항과 같은 선박활동이 진해만의 퇴적물 오염의 주 오염원이 되고 있음을 의미한다. 16개 정점중 정점 11의 퇴적물 질은 5 등급으로 ‘poor’에 해당했으며, 다음으로 마산만 내측 정점 1이 4등급을 나타냈다 (Table 4-4-3). 한편, 진해만 중앙 해역은 2등급으로 ‘good’에 해당하였다. SQI를 통해 파악된 진해 만 퇴적물 오염을 정리하면 마산만과 고현만이 진해만 내 주요 우심해역으로 파악되었으 며, 해역에 따라 퇴적물 질에 영향을 주는 물질이 상이하였고, 마산만 내측의 경우 PCDD/Fs, TBT가 고현만의 경우 TBT, PAHs, Cu가 퇴적물 환경지수에 영향을 주는 주요 물질로 파악되었다.
Variables CCME NOAA ANZECC CCME/ANZECC
ISQG PEL ERL ERM ISQG-
Low
ISQG-
High ISQG PEL
Acenaphthene 6.3 0 6.3 0 6.3 0 6.3 0
Acenaphthylene 0 0 0 0 0 0 0 0
Anthracene 0 0 0 0 0 0 0 0
Benz[a]anthracene 0 0 0 0 0 0 0 0
Benzo[a]pyrene +
Benzo[b]fluoranthene 6.3 0 0 0 0 0 6.3 0
Chrysene 0 0 0 0 0 0 0 0
Dibenzo[a,h]anthracene 13 0 0 0 0 0 13 0
Fluoranthene 6.3 0 0 0 0 0 6.3 0
Fluorene 0 0 0 0 0 0 0 0
2-Methylnaphthalene 0 0 0 0 - - 0 0
Naphthalene 0 0 0 0 0 0 0 0
Phenanthrene 0 0 0 0 0 0 0 0
Pyrene 0 0 0 0 0 0 0 0
Lindane 0 0 - - 0 0 0 0
Chlordane 0 0 0 0 0 0 0 0
p,p-DDD 6.3 0 0 0 0 0 6.3 0
p,p-DDE 0 0 0 0 0 0 0 0
p,p-DDT 6.3 0 0 0 - - 6.3 0
Dieldrin 0 0 13 0 13 0 13 0
Endrin 0 0 - - 0 0 0 0
T-PCBs 0 0 0 0 0 - 0 0
Heptachlor epoxide 0 0 - - - - 0 0
PCDD/Fs 100 0 - - - - 100 0
TBT - - - - 81 25 81 25
NPs 0 - - - - - 0 -
Zinc 100 6.3 25 0 19 0 100 6.3
Chromium 100 0 0 0 6.3 0 100 0
Copper 100 0 50 0 13 0 100 0
Nickel - - 100 0 100 0 100 0
Cadmium 25 0 0 0 0 0 25 0
Lead 56 0 13 0 6.3 0 56 0
Table 4-4-2. 진해만 조사정점 중 화합물별 퇴적물 권고기준을 초과하는 빈도 (%)
ISQG (CCME)
Station
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
SQI
0 20 40 60 80 100
PEL (CCME)
Station
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
SQI
0 20 40 60 80 100
ERL (NOAA)
Station
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
SQI
0 20 40 60 80 100
ERM (NOAA)
Station
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
SQI
0 20 40 60 80 100
ISQG low (ANZECC)
Station
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
SQI
0 20 40 60 80 100
ISQG high (ANZECC)
Station
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
SQI
0 20 40 60 80 100 (a)
(c)
(e) (f)
(d) (b)
ISQG (CCME/ANZECC)
Station
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
SQI
0 20 40 60 80 100
ISQG high (CCME/ANZECC)
Station
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
SQI
0 20 40 60 80
(g) 100 (h)
Figure 4-4-2. 다양한 퇴적물 권고기준으로부터 산정된 진해만의 퇴적물 환경지수 (a)
CCME interim sediment quality guideline (ISQG), (b) CCME probable effect level (PEL), (c) NOAA effect range low (ERL), (d) NOAA effect range median (ERM), (e) ANZECC interim sediment quality guideline low (ISGQ-low), (f) ANZECC interim
(a) (b)
(c) (d)
_ISQG _ERL
_ISQG high _ISQG
Figure 4-4-3. 다양한 퇴적물 환경기준에서 도출된 진해만 해역내 퇴적물 환경지수의
분포
Deriving method
Sediment Quality Index a (Canada CCME)
Station
CCME NOAA ANZECC CCME/
ANZECC ISQG PEL ERL ERM ISQG low ISQG
high ISQG PEL
1 3 1 2 1 4 2 4 2
2 3 1 2 1 3 1 3 1
3 2 1 2 1 2 1 3 1
4 2 1 2 1 2 1 2 1
5 2 1 1 1 2 1 2 1
6 2 1 1 1 2 1 2 1
7 2 1 1 1 1 1 2 1
8 2 1 1 1 2 1 2 1
9 2 1 1 1 3 1 3 1
10 2 1 2 1 3 1 3 1
11 2 1 2 1 5 2 5 2
12 2 1 2 1 2 1 3 1
13 2 1 2 1 3 1 3 1
14 2 1 1 1 2 1 3 1
15 2 1 1 1 2 1 2 1
16 2 1 2 1 2 1 3 1
Table 4-4-3. 퇴적물 환경지수를 기초로 한 진해만 퇴적물의 등급화
a
1 (Excellent, SQI 95-100); 2 (Good, SQI 80-94); 3 (Fair, SQI 60-79); 4 (Marginal, SQI 45-59); 5 (Poor, SQI 0-44)
Figure 4-4-4. 진해만 표층퇴적물 중 PCDD/Fs와 TBT의 공간분포