태안해안의 춘계 해양수질

태안해안의 춘계 해양수질

유영석¹*·정희석¹·오선관¹·성완모¹·서승직¹·정주영¹·조현서²

1국립공원관리공단국립공원연구원, ²전남대학교해양기술학부

Seawater Quality of Spring in Taean Coast, Korea

Young-Seok You

¹

*, Hee-Suk Jong

¹

, Sun-Kwan Oh

¹

, Wan-Mo Sung

¹

, Seung-Jik Suh

¹

, Ju-Young Jeong

¹

and Hyeon-Seo Cho

²

1National Park Research Institute, Korea National Park Service, Namwon 590-811, Korea

2Faculty of Marine Technology, Chonnam Nation University, Yeosu 550-743, Korea

요 약 :본연구는태안해안의춘계해양수질특성을파악하기위하여 2012년 5월(춘계)에수행되었다. 부유입자물

질은 7.20~24.00 mg/L의농도범위로 나타났으며, 표층에서 학암포와 이원방조제앞해역그리고저층에서는 백사장

앞 해역에서 높은 농도를 보였다. 용존산소와 화학적산소요구량의 농도범위는 각각 7.07~11.33 mg/L와 0.73~2.57 mg/L의범위로나타났다. 그리고당암포해역의표층과저층의모두에서 용존산소는낮은농도를보였으며, 화학적 산소요구량은높은 농도를나타내었다. 용존무기질소는 0.054~0.257 mg/L, 그리고용존무기인은 0.002~0.010 mg/L의 범위로나타났다. 용존무기질소와 용존무기인을이용한 N/P 비는 16 이상으로질소보다는인이 1차생산자의생물제 한요소로작용하는해역으로나타났다.

주요어 :태안해안, 해양수질, 춘계, 화학적산소요구량, N/P 비

Abstract :This study was performed to characterize the seawater quality of spring in Taean coast at May, 2012. Taean coast is located in the western area of middle part in Korea. The results are as follows: Suspended particle matter (SPM) concentrations were in the range of 7.20~24.00 mg/L, and showed the highest values in the surface layer of Hagampo and Iwon tide embarkment sea areas, and in the bottom layer of Baeksajang sea area. Ranges of dissolved oxygen(DO) concentration and chemical oxygen demand (COD) were 7.07~11.33 mg/L and 0.73~2.57 mg/L, respectively. In all of the surface and bottom layer of Dangampo sea area, dissolved oxygen (DO) concentration was the lowest values, but chemical oxygen demand (COD) was the highest values. Ranges of dissolved inorganic nitrogen (DIN) concentrations were 0.054~0.257 mg/L and dissolved inorganic phosphorus (DIP) concentrations were 0.002~0.010 mg/L. N/P ratios were higher than 16 in both layer at all surveyed sea area. It means that phosphorus is more limited nutrient than nitrogen in the growth of phytoplankton.

Key words :Taean coast, Seawater quality, Chemical oxygen demand (COD), N/P ratios

서 론

최근연안해역은 인간활동에따른 도시화와 산업화의 집 중으로 인해육상기인 오염원과 해상기인 오염원의 증대를 가져와 해양환경의지속적인 이용을 저해하고 해양환경 악 화로 기초 생산과 생물 생존 및 성장률의 저하를 가져와 해 양생물 생태계에 영향을 미치고 있다. 해양환경 중 해양수 질은 해역에 서식하는 생물들의 서식환경의 중요한 인자이

며, 해양수질에 따라 서식하는 생물들의 종다양성, 생산성 등을 결정시켜 해양생태계의 변화를 좌우하는 큰 요인이라 할 수있다. 따라서해양수질을 조사·분석하는것은해역의 건전한생태계의유지 또는해역의생산성을평가하고관리 하는데 매우중요한 과정이다.

태안해안은 119개의 도서와 만들로 구성되어 있어 해안선 이 복잡하며, 해역 수심이 얕고 밀물과 썰물의 조석차가 크 고, 구불구불한 해안선을 따라 내륙 깊숙이 갯벌이 산재하

*Corresponding author E-mail: ocean89@daum.net

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여 있으며 그 면적은 102 km²로 충청남도의 총 갯벌면적

304.2 km²에 약 1/3을 차지하고 있다(해양수산부 1998). 이 러한 해양환경으로 어족의 산란장과 생육장이 되고 있으며, 영양염류가 풍부한 갯벌에서는 김양식과 굴양식이 성행하고 있다. 어류의 경우 계절마다 종류가 다르지만 숭어, 전어, 밴댕이, 농어, 황복, 풀망둑 등이 대표적인 어종이며, 갯벌에 서생산되어지는패류는연간약 50,000톤이상으로 조개류 외에도 주요 수산생물로는 낙지, 갯지렁이가 있으며 연간

500톤 이상이 출하되고 있다(충남발전연구원 2009). 이외 태

안해안은 수려한 해양경관과 풍부한 관광자원 등으로 관광 산업이 발달하여 있는 실정이며, 인근에는 대산공단, 태안화 력발전소 등의 산업활동에 의한 대산항, 태안항과 같은 대 규모 항만시설과 어업활동으로 인한 11개의 소규모 어항들 이있어 선박활동이활발한지역으로 2007년 12월허베이스 프리트호유류유출사고와같은 대형유류오염사고가있던해 역이다. 태안해안 주변 연안환경은 태안군과 서산시에 둘러 싸여 있는 반폐쇄적인 형태의 만인 천수만이 위치하고 있으 며, 만내에는 서산지구간척지 개발로 A·B 방조제(부남호, 간월호)가 건설되었다. 방조제 건설로 해수유동량과 유속이 감소하고저층에유기퇴적물이축적되어주변해양환경변화 를 초래했으며, 방조제 내부의 부영양화된 담수가 우기에 집중적으로 방출되고 있다(충남대학교 1996). 방출된 담수는 백사장을 잇고 있는 수로를 통해 국립공원 해역 내로 다량 의 유기물과 낮은 염분의 해수를 유입시키게 되어 국립공원 해역 내의 해양환경변화와 해양생물 생태계 영향을 미칠 우 려가있다.

따라서본 연구는태안해안의해수를조사·분석하여해양 환경중 해수수질 특성을 파악하므로 과학적이고효율적인 해양생태계와 해양환경을 관리하고 이용하기 위한 기초자료 를 제공함에 있다.

재료 및 방법

태안해안의해양수질특성을 파악하기위하여 Figure 1에 서 보는 바와 같이 태안육역에서 약 1~3 km 떨어진 연안해 역을 따라 총 22개 지점을 선정하여 2012년 5월에 현장조 사를 실시하였다. 해양수질 시료는 각 지점마다 표층수와 저층수를 Van Dorn 채수기를 사용하여 채수하였으며, 채수

한 시료는 실험실로 운반 후 여과지(GFFs 47 mm, 0.7µm,

Whatman, England)를 이용하여 여과하여 실험하기 전까지

−20^oC에서 냉동보관 후 분석하였다.

조사항목은 수소이온농도(pH), 수온(Temp.), 염분(Sal.), 용 존산소(DO), 화학적산소요구량(COD), 부유입자물질(SPM), 암모니아성질소(NH4+-N), 아질산성질소(NO2−-N), 질산성질 소(NO₃⁻-N), 용존무기질소(DIN; Dissolved Inorganic Nitrogen, 암모니아성질소+아질산성질소+질산성질소), 용존무기인 (DIP; Dissolved Inorganic Phosphrous, 인산성인) 등의 11개 항목을 조사·분석하였다.

항목별 분석방법은 수온, 염분, 용존산소, 수소이온농도는

현장계측장비인 YSI(6600EDS V2)를이용하여 현장에서조 사하였으며, 이외의 용존영양염류는 자동수질분석기(AACS_V,

BLTECH)를 이용하여 분석하였다. 분석방법은 해양환경공정

시험기준(국토해양부 2010)에 준하여 분석하였다.

결과 및 고찰

태안해안에서의춘계 해수수질을조사하고분석한항목들 Figure 1. Map showing the sampling stations.

Table 1. Seawater quality in the study area.

Parameters

May, 2012

Surface Bottom

Range Mean Range Mean

Temp.(^oC) 10.44~20.33 14.22 10.41~18.47 13.16 Sal.(‰) 31.93~32.15 32.04 31.93~32.16 32.04

pH 8.04~8.21 8.12 8.03~8.20 8.12

DO(mg/L) 7.13~11.33 9.95 7.07~11.13 10.10 SPM(mg/L) 7.20~23.00 13.77 8.89~24.00 13.74 COD(mg/L) 0.73~2.57 1.76 1.04~2.48 1.84 DIN(mg/L) 0.070~0.257 0.147 0.054~0.257 0.138 DIP(mg/L) 0.003~0.007 0.004 0.002~0.010 0.005 N/P ratio 18.78~73.87 37.46 12.29~65.55 30.70

의 농도범위와 평균치를 Table 1에 나타내었으며, 층별 수평 분포도를 Figure 2~Figure 4에 나타내었다.

조사·분석된 항목들의 층별 그리고 수평농도분포를 살펴 보면 다음과 같다.

pH는육수의유입, 온도에의한광합성식물의활동과유

기물의분해작용등에영향을받는 항목으로표층과저층에

서 동일한 8.12를 나타내었으며, 수산생물의 서식·양식 및 해수욕에 적합한 수질에 해당하는 해역수질기준(해양수산부, 2008) 등급 I을 나타내었다.

수온은 저층보다는 표층에서 다소 높은 범위와 평균을 나 타내었으며, 동일한 계절에 조사된 결과(국립공원연구원,

2011)와유산한범위와평균을나타내었다. 수평분포는표층

Figure 2. Horizontal distribution of Temperature, Salinity and SPM in Taean coast.

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과 저층 모두에서 천수만 안쪽해역인 당암포해역 정점에서 수로를 따라 다소 높은 수온을 나타내었으며, 학암포에서 신진도에 이르는 해역에서 가장 낮은 수온을 나타내었다.

염분은 표층과 저층에서 평균 32.04‰로 동일하고, 염분 농도범위는작게 나타났다. 수평분포는 작은농도범위로인 해해역에 따른큰차이는 보이지않았지만, 표층은 당암포

해역 정점에서 저층은 연포 안쪽해역 정점에서 다소 높게 나타났다.

해수 중의 부유입자물질(SPM)은 빛의 투과량을 감소시켜 광합성작용의 저해 등 생물의 활동에 영향을 미치게 하는 항목으로조사된부유입자물질의농도범위는저층에서다소 높은농도범위를 나타내지만 평균에서는 표층에서 높게나 Figure 3. Horizontal distribution of DO, COD and DIN in Taean coast.

타났다. 해역별 수평농도분포는 표층에서 학암포와 이원방 조제 앞 해역 정점들과 저층에서는 천수만해역의 해수가 유 입되는 백사장 앞 해역 정점에서 20 mg/L 이상의 높은 농도 를나타내었지만이외의대부분해역에서는 10 mg/L 전후의 상대적으로낮은농도를나타내었다. 이러한결과는 동일한 계절에조석활동이활발한 조간대에서조사되었던해상·해 안국립공원 해양환경변화 측정망 자료(국립공원연구원 2011) 의 평균 10.21~45.08 mg/L 보다 낮은 농도로 나타났으며, 연 안활동이 활발하고 천해역으로 반폐쇠적 해역인 광양만(유 등 2008)의 7.57~152.29 mg/L 보다 낮은 농도범위를 나타내 었다. 이는 채수하는 조사정점 위치와 해역환경 차이로 인 한원인이 크다고볼 수있다.

용존산소(DO)는 해수 중에서 식물의 광합성, 동물의 호흡, 유기물 분해 등으로 인하여 변화가 일어나며 해양으로 유기 물 유입이 많아지면 다량의 산소 소비가 이루어진다. 용존 산소는 표층과 저층 모두에서 유사한 농도범위를 보였으며, 평균농도에서 저층이 다소 높게 나타났다. 수평농도분포는 표층과 저층에서 유사한 분포 형태로 당암포 앞 해역정점

에서 7.5 mg/L 이하의 가장 낮은 농도를 나타내지만 Joh

(1986)가 제안한 저서생물 서식에 영향을 미치는 용존산소

기준인 4.3 mg/L 보다는 높은 농도를 나타내었다. 그리고 이 러한 농도는 해역수질기준(해양수산부 2008) 등급 II를 나 타내었으며, 이외의 대부분의 해역에서는 등급Ⅰ를 나타내 었다. 당암포 해역은천수만의 북쪽만입구역으로만의반 폐쇄석인지형 특성으로인해해수순환이 원활치않고유입 된 유기물이 무기화과정으로 인한 산소소비로 나타나는 것

으로 판단되며 하계에는 성층 현상이 발달할 경우 빈산소 해역이 출현할 것으로 판단된다.

화학적산소요구량(COD)은 유기물 양을 나타내는 간접지 표로서해역의수질기준및부영양화의 척도로매우 중요하 게 다루어진다. 화학적산소요구량은 평균농도에서 표층에 비해 저층이 상대적으로 다소 높게 나타났으나 농도 차는 크지 않았다. 수평농도분포는 천수만의 당암포 해역에서 2.4

mg/L 이상으로 가장 높은 농도로 해역수질기준(해양수산부

2008) 등급 III을 나타내었으며, 이외의 해역에서 등급 II를

나타내었다. 당암포 앞 해역에서의 농도분포는 지형적 특성 에 의한것도 있지만 가두리 양식이 성행하고 방조제가 위 치하고 있어이로 인한유기물 유입에 의한영향이 크다고 판단된다. 이외의 해역에서 농도분포는 조사된 정점들이 육 역에서 인접한 연안해역으로 육상으로부터의 유입부하량에 의한 영향과 조석활동에 의한 재부유된 유기물에 의한 것으 로도 판단된다.

용존무기질소(DIN)는해수중 함유된암모니아성질소, 아 질산성질소, 질산성질소로 구성되며 식물플랑크톤의 필수 영양소이지만, 과도하게존재하면 부영양화현상등의악영 향을 미칠 수 있다. 층별 농도는 저층보다는 표층에서 농도 범위와 평균농도가 상대적으로 다소 높았으며, 수평농도분 포는 표층에서 태안해안의 북쪽해역에 위치한 학암포와 신 두리 해역의정점들에서 0.20 mg/L(14.28µg-at./L) 이상의농 도를 보였으며, 저층 또한 학암포를 포함한만리포와 파도 리 앞해역들에서높은농도를 나타내었다. 이들농도는일 본 수산환경수질기준(日本水産資源保存協會 2000)에 제시된 Figure 4. Horizontal distribution of DIP in Taean coast.

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적조발생 가농도인 7.14µg-at./L를 상회하는 것으로 나타났

다. 그리고 기초생산력이 매우 커서 많은 어패류의 증양식 이 성행하는 가막만에서 0.42~4.14µg-at./L(제 등 2008)와 산업폐수와 생활하수의 증가로 해양수질 환경이 오염이 가 중 되어가는 광양만의 0.81~8.45µg-at./L(유 등 2008) 보다도 높은 농도를 나타내었다.

용존무기인(DIP)은 해수 중에서 인산인의 형태로 존재하 는용존무기인을 말하며 질소와함께식물 플랑크톤의필수 영양소로 해역에서 부족하기 쉬운 성분이나 질소와 더불어 과도하게 존재하면 부영양화 현상으로 인한 적조 등의 악영 향을 유발하기도 한다. 용존무기인은 표층보다는 저층에서 상대적으로 다소 높은 농도범위와 평균을 나타내었으며, 수 평농도분포는 저층에서 당암포 해역 정점에서 0.01 mg/L

(0.32µg-at./L)로 가장높은농도를나타내었고, 그다음으로

용존무기질소와 유사한 해역에서 0.005 mg/L(0.16µg-at./L) 이상의 농도로 표층에서 학암포 그리고 저층에서 신두리, 만리포와 백사장 아래 해역들에서 다소 높게 나타났다. 이 러한 결과는 가막만의 ND~1.54µg-at./L(제 등 2008)와 광양 만의 ND~0.92µg-at./L(유 등 2008) 보다도 낮은 농도를 나 타내었다.

용존무기질소와 용존무기인을 이용한 N/P 비의 Redfield ratio(Redfield et al. 1963)는 15~16 이상이면 인이 생물제한 요소로, 그 이하이면 질소가 생물제한요소로 작용한다고 알 려져 있다. N/P 비는 표층과 저층 모두에서 30.00 이상을 나타내어 질소보다는 인이 1차생산자의 생물제한 요소로 작 용하는해역이며, 이와유사한 N/P비를 나타내는해역은서 해안에 위치한 새만금(김 등 2002), 인천연안(여 등 1998),

경기만(박 등 1999) 등으로유사한 비의범위에 있다. 이러

한 태안해안의 N/P비는 여름철 육상기인 오염원에 의한 인 의 외부유입이 있을 경우에는 적조현상이 유발될 가능성이 큰 것으로 판단된다.

결 론

태안해안의 춘계 해양수질을 조사·분석하였다. 부유입자 물질은 7.20~24.00 mg/L의 농도범위로 나타났으며, 표층에 서 학암포와 이원방조제 앞 해역 정점들과 저층에서는 천수 만해역의 해수가 유입되는 백사장 앞 해역 정점에서 20 mg/

L 이상의 높은 농도를 나타내었다. 용존산소는 7.07~11.33 mg/L의 농도범위로 표층과 저층에서 유사하게 당암포 앞 해역 정점에서 7.5 mg/L 이하의 가장 낮은 농도를 나타내어 해역수질기준 등급 II를 나타내었다. 당암포 해역에서 낮은 농도는 만의 반폐쇄석인 지형특성으로 인해 해수순환이 원 활치 않고 유입된 유기물이 무기화과정으로 인한 산소소비 로 나타나는 것으로 판단된다. 화학적산소요구량은 0.73~

2.57 mg/L의농도범위로천수만의당암포해역에서 2.4 mg/

L 이상으로 가장높은 농도로해역수질기준등급 Ⅲ을 나타 내었다. 이는 해역에 지형적 특성도 있지만 가두리 양식이 성행하고 방조제가 위치하고 있어 이로 인한 유기물 유입에

의한영향으로 판단된다. 용존무기질소는 0.054~0.257 mg/L 의 범위로 표층에서 태안해안의북쪽해역에 위치한 학암포 와 신두리 해역의 정점들에서 0.200 mg/L(14.28µg-at./L) 이 상의 농도를 보였으며, 저층 또한 학암포를 포함한 만리포 와 파도리 앞 해역들에서 높은 농도를 나타내었다. 이러한 농도는 적조발생 가농도인 7.14µg-at./L를 상회하는 것으로

나타났다. 용존 무기인은 0.002~0.010 mg/L로 저층에서 당

암포 해역 정점에서 0.01 mg/L(0.32µg-at./L)로 가장 높은 농도를 나타내었고, 용존무기질소와 유사한 해역인 표층에 서 학암포 그리고 저층에서 신두리, 만리포와 백사장 아래 해역들에서 다소 높게 나타났다. 용존무기질소와 용존무기 인을 이용한 N/P 비는 표층과 저층 모두에서 30.00 이상을 나타내어 질소보다는 인이 1차생산자의 생물제한 요소로 작 용하는해역으로 판단되며, 이러한결과로여름철에 육상기 인 오염원에의한인의 외부유입이있을 경우에는적조현상 이 유발될 가능성이 클 것으로 예측된다. 이러한 결과들로 태안해안은 연안환경 중 천수만 내수와 만내의 방조제, 하 천으로부터의 담수유입, 조석활동과 같은 자연현상으로 인 한 저층 퇴적물의 재부유로 인한 유기물 유입의 영향 등으 로 해양환경변화가 활발하게 일어나는 해역으로 판단된다. 따라서 보다상세하고집중적인 해역조사와 육상기인 오염 원 조사 등에 의한 해양환경변화의 체계적인 조사와 평가가 수반되어져야 한다고 생각된다.

사 사

본 연구는 국립공원연구원이 수행하고 있는 해상공원 환 경변화 측정망 구축 사업에 의한 결과이다.

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(2012년 9월 1일 접수; 2012년 9월 15일 채택)