Phosphorus Phases in the Surface Sediment of the South Sea

남해 표층 퇴적물에서의 인의 존재상

To understand the role of shelf sediment in phosphorus biogeochemical cycle, we carried out sequential sediment extraction (SEDEX) of P and porewater analysis on 14 core samples collected in the South Sea of Korea, SEDEX classified P-pools into 5 phases and results are grouped into two categories: reactive P (loosely sorbed-P and Fe bound-P) and refractory P (detrital inorganic-p, authigenic mineral-P and organic-P). Total P concentrations are decreased with sediment depth in all samples as a result of dissolution to porewater. Reactive P comprises about $20\~50\%$ of total P, and iron bound-P is the major form consisting $70\~80\%$ of reactive P-pool. Iron bound-P decreases sharply with depth. Depth profiles of dissolved P concentration in porewater show mirror image of iron bound-P, revealing the role of FeOOH as a regulator of reactive P supply to overlying water column. Authigenic mineral-P consists less than $5\%$ of total P, thus removal of reactive P by converting into refractory P seems inefficient in shelf sediment. This implies that continental shelf sediment sequesters P temporarily rather than permanently. Results show local variation. Nakdong estuary receiving large amount of terrigenous input shows the highest concentration of total P and reactive P. Here iron oxyhydroxides at the surface sediment control the water column flux of P from sediment. Although total P content at the surface is comparable (500$\~$600 ${\mu}g{\cdot}g^{-1}$) between the South Sea and East China Sea, the former contains more iron bound-P and less derital inorganic-P than the latter. Reasons for the difference seem due in part to particle texture, and to biological productivity which depends roughly on the distance from land.

남해 대륙붕 퇴적물에서 인의 생지화학적 순환을 이해하기 위해 남해에서 채취한 14개 퇴적물 주상시료에 포함된 인의 형태와 공극수를 분석하였다. 건조시킨 퇴적물에서 순차추출을 통해 5 가지 상의 인을 정량화하였다: 1) 약하게 결합되었거나 교환 가능한 인, 2) 철 광물-인, 3) 자생광물-인, 4) 쇄설성 무기인 5) 잔류 유기인. 총 인의 함량은 공극수로 인을 용출시킨 결과로 퇴적물 깊이에 따라 감소하였다. 반응성 인은 총 인의 $20\~50\%$를 차지하며, 철광물-인이 반응성 인의 $70\~80\%$를 차지하여 가장 중요한 상으로 나타났다. 철 광물-인은 퇴적물의 깊이에 따라 감소하였다. 공극수에 용존된 인은 철 광물-인과 거울상으로 대비되어 철 광물이 해수로 되돌려지는 인의 양을 제한하는 인자로 드러났다. 자생광물-인은 총 인의 $5\%$ 미만으로 가장 적은 양을 차지하여 해수로 공급된 반응성 인을 퇴적물로 제거하는 데 크게 기여하지 못하였다. 이것은 대륙붕 퇴적물이 반응성 인을 잠시 보관하고 있지 영구히 제거하고 있지 못함을 의미한다. 분석결과는 해역간에 차이를 보였다. 낙동강 하구역 정점은 육지에서 공급이 많은 까닭에 총 인과 반응성 인을 가장 많이 함유하고 있었다. 이곳에서 퇴적물 표층에 있는 수산화철은 인이 해수로 공급되는 양을 조절하는 것으로 판단된다. 남해 연안역과 동중국해의 표층퇴적물에 포함된 총 인의 농도는 500$\~$600 ${\mu}g{\cdot}g^{-1}$ dry-sediment로 비슷한 수준이었다. 남해 연안역에서는 동중국해역에 비해 철 광물-인을 많이 함유한 대신 쇄설성 무기인의 함량이 적었다. 이러한 차이는 퇴적입자의 물리특성과 생물생산력이 다름에서 비롯될 것으로 예상되는데 이 두 요인은 육지에서 떨어진 거리에 지배될 것으로 예상된다.