• 한국물환경학회지
• /
• 제33권6호
• /
• pp.670-679
• /
• 2017

An experiment to study the effect of temperature, light, and dredging on release of nutrients downstream from Gongjicheon in the Uiam reservoir was carried out in the laboratory using sediments from different depths. At various water temperatures, dissolved total nitrogen was not released, but the average nutrient flux of dissolved total phosphorus was increased (0.034 at $15^{\circ}C$, 0.005 at $20^{\circ}C$, 0.154 at $25^{\circ}C$, $0.592mg/m^2/d$ at $30^{\circ}C$). Dissolved total phosphorous was released in controlled darkness. In contrast, in controlled light, the concentrations of dissolved total phosphorous and dissolved total nitrogen in the overlying water steadily decreased during the study period (70 d), because they were continuously consumed by the growth of photosynthetic algae. However, there was no significant relationship between water nutrient concentration, nutrient release, and the depth of the sediment. We concluded that the dredging of sediment would not affect the nutrient release rate of the sediment, because there were no significant differences in the nutrient concentrations released from the sediment. When the sediment was removed from the surface to 20 cm in depth, the nutrients were not transferred to the water body, implying that the sediment removal had little effect on secondary pollution.

• Ocean and Polar Research
• /
• 제33권4호
• /
• pp.435-445
• /
• 2011

We investigated geochemical properties, and microbial sulfate- and iron(III) reduction in sediment influenced by the aquaculture of abalone in the Nohwa-do, southern coastal sea in Korea. Concentrations of ammonium, phosphate, and sulfide in the pore-water were higher at farm sites than at control sites. The differences between the 2 types of sites were most apparent in terms of the weights of abalone and the temperature increase during September. Accordingly, the rates of sulfate reduction at the farm sites during September (61 mmol S $m^{-2}d{-1}$) were 3-fold higher than the sulfate reduction during May (20 mmol S $m^{-2}d{-1}$). In contrast, Fe(III) reduction rates were highest at the control sites in May, but its significance was relatively decreased at farm sites during September when sulfate reduction rates were highest. During September, benthic ammonium flux was 3-fold greater at the farm sites (35 mmol N $m^{-2}d{-1}$) than at the control sites (12 mmol N $m^{-2}d{-1}$), and phosphate flux was 8-fold higher at the farm sites (0.018 mmol P $m^{-2}d{-1}$) than at control sites (0.003 mmol P $m^{-2}d{-1}$). Overall results indicated that the inappropriate operation of a large-scale aquaculture farm may result in excess input of biodeposits and high nutrient fluxes from the sediment, thereby decreasing diversity of the benthic ecosystem and deepening eutrophication in coastal waters.

• 수산해양기술연구
• /
• 제45권4호
• /
• pp.223-233
• /
• 2009

It has been considered that fishing areas for shrimp beam trawl have been in ruin because Korean local governments have permitted trawling into the areas limited by the fisheries local regulations from 1994. Physical and biological effects of the trawling were investigated in the study. Physical effects were investigated by optical methods such as trawling tracking by side scan sonar and comparing the gear both before and after trawling. Biological aspects were investigated by grab sampling of benthic animals, concentration of trace metals in sediment and a flux evaluation of ${NH_4}^+,\;{PO_4}^-,\;and\;SiO_2$ by coring. The fishing activity had physical impacts on the seabed but these recovered naturally in less than fourty days naturally, which increased the benthic biodiversity, increases the trace metal concentration of and nutrient flux into the seawater, especially phosphate and silicate. This method and these results can help in further studies looking for disturbances by fishing.

• 한국해양학회지:바다
• /
• 제15권1호
• /
• pp.41-50
• /
• 2010

소형선박에서 운영이 가능한 연안용 benthic chamber(BelcI)를 개발했다. 운영상에 유연성이 큰 BelcI는 연안 저층 경계면 연구에 폭넓게 이용될 수 있을 것으로 판단된다. BelcI는 몸체, 자동채수기, 교반기 및 전자제어부로 구성된다. 운영상에 유연성을 극대화하기 위해 몸체는 사각 셀 단위의 2단 구조로 설계했다. 센서신호의 증폭, 교반기 및 채수장치 제어회로를 초 전력 소모 회로로 구성하여 외부 전원장치를 제거했다. PIV(particle image velocimetry)기법으로 측정한 chamber 내부의 유체유통은 전형적인 radial-flow impeller의 특성을 나타냈다. chamber내 물의 혼합 시간은 약 30초로 추정되었으며, 바닥면에서 shear velocity($u^*$)는 약 $0.32\;cm\;s^{-1}$였다. 산경계층(DBL) 두께는 약 $180{\sim}230\;{\mu}m$였다. 현장에서 측정한 산소소모율은 약 $84\;mmol\;O_2\;m^{-2}\;d_{-1}$로 선상배양결과 보다 2배 이상 컸다. 저층 영양염 플럭스는 "질산+아질산"이 $0.18\;{\pm}\;0.07\;mmol\;m^{-2}\;d^{-1}$, 암모니움이 $2.3\;{\pm}\;0.5\;mmol\;m^{-2}\;d^{-1}$, 인산인이 $0.09\;{\pm}\;0.02\;mmol\;m^{-2}\;d^{-1}$, 규산규소가 $23\;{\pm}\;1\;mmol\;m^{-2}\;d^{-1}$로 추정되 었다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제39권5호
• /
• pp.288-302
• /
• 2017

퇴적물이 수층의 영양염 분포에 미치는 영향을 평가하기 위해서 퇴적물의 용출률을 정확하게 측정할 필요가 있다. 이에 본 연구에서 퇴적물 용출률 측정 방법 중 퇴적물 코어 배양법을 대상으로 용출률의 측정 조건과 실험 절차를 제시하였다. 낙동강 수계 중류에서 2015년 7월에 표층이 교란되지 않은 퇴적물 코어 시료를 채취하여, pre-incubation 시간(6, 12, 24시간), 초기 산소농도(포화도 90, 70 50%), 확산경계층의 두께(0, 0.6-0.8, 1.2-1.4 mm), 배양 온도(10, 17, 20, $25^{\circ}C$) 등을 여러 가지 조건으로 조성하여 측정한 영양염 용출률의 결과를 그 바탕으로 하였다. 네 가지 주요 환경 조건이 달라지면, 안정화 시간 동안 유기물 분해 및 산화 과정에 의한 화학 조성 변화, 퇴적층의 산화-환원 환경 변화에 따른 흡착 및 탈착, 퇴적물-수층 경계면에서의 수리역학적 상황 변동에 의한 물질 교환 증감, 퇴적물 내 미생물의 활성 증가 등을 야기하여 퇴적물의 영양염용출률에 영향을 미친다. 따라서, 퇴적물 코어 배양법으로 실제 현장값과 유사한 결과를 생산하기 위해서는 현장 심수층의 수온 및 용존산소 농도, 유속을 자연 상태와 가깝게 재현하고 퇴적물 시료 채집 후 되도록 빠른 시간 안에 배양 실험을 수행해야 한다. 두 개의 반복구에 대하여 퇴적물 코어 배양법으로 영양염 용출률을 측정하였을 때 대부분의 실험 조건에서 상대백분율차가 20% 이하였다. 측정 조건과 절차를 엄밀히 준수하여 실험하였을 때 정밀도를 확보할 수 있는 것으로 사료되며, 향후 측정 결과의 정확도를 확인하기 위하여 현장 측정법과 비교할 예정이다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제39권11호
• /
• pp.613-625
• /
• 2017

낚시터로 장기 임대중인 농업용 저수지 2곳을 대상으로 낚시터 영향권(effective zone) 2지점의 퇴적물과 비영향권(ineffective zone) 1지점의 퇴적물을 호기(oxic)와 무산소(anoxic) 조건을 조성한 실험실 코어배양법(laboratory core incubation)을 이용해 영양염류 용출시험을 2회씩 실시하였다. 용출 실험동안 상등수 내 DO, EC, pH, ORP의 변화는 낚시터 영향구간과 비영향 구간 사이에 유의할만한 차이는 관측되지 않았으며(p>0.05), 농업용 저수지의 퇴적물-심층수 확산경계면과 유사한 환경으로 조성되었다. 질산성 질소($NO_3{^-}-N$)를 제외하고 암모니아성 질소($NH_4{^+}-N$), 총인(T-P), 인산염 인($PO{_4}^{3-}-P$)이 호기 보다는 무산조 조건에서 통계학적으로 유의한 수준(p<0.05)으로 퇴적물에서 상등수로 더 많은 용출량이 측정되었다. 이는 상등수 내 DO 농도 감소에 따라 미생물 매개의 암모늄화가 촉진되고 질산화 작용이 억제되어 암모니아성 질소가 퇴적물에서 상등수로 확산 용출되고, 퇴적물 표층의 산화층이 환원되어 유기물에 결합된 인과 금속 산화물과 결합된 인의 해리 등을 통해 인산염인이 퇴적물에서 상등수로 확산용출이 가속화되었기 때문이다. 낚시터 영향권과 비영향권 사이 영양염류 용출량(benthic nutrient diffusive flux)값의 차이는 통계학적으로 유의하지 않았다(p>0.05). 따라서 농업용 저수지 내 낚시활동이 퇴적물의 영양염류 용출량을 통계학적으로 유의한 수준으로 증대시키지 않는 것으로 조사되었다. 이러한 결과는 농업용 저수지 설립년도 대비 10여년의 단기간 낚시활동으로 인해 퇴적물 오염 기여도가 비교적 낮고, 코어배양법의 속도제한된 확산(rate-limited diffusion)으로 발생한 것으로 판단된다. 호기와 무산소 조건 모두에서 퇴적물 내 영양염류 총량과 영양염류 용출량 사이에 유의적 상관관계가 도출되지 않았다. 따라서 농업용 저수지 수질오염의 가속화가 낚시활동으로 인한 직접적 원인보다는 유역에서 유입되는 다양한 비점오염원 내 영양염류가 주요 요인으로 판단되며, 영양염류의 용출을 저감하기 위해 포기 및 물순환 등을 통해 심층수의 빈산소화를 억제할 필요가 있다.

• 한국해양학회지:바다
• /
• 제26권2호
• /
• pp.110-123
• /
• 2021

시화호 인근 연안 퇴적물에서 유기물 분해 특성, 퇴적물로부터의 영양염 용출 및 주요 조절요인을 파악하기 위해 공극수와 퇴적물 내 지화학 성분, 혐기성 유기물 분해율, 황산염 환원율 및 저층 영양염 용출률을 측정하였다. 연구정점은 소래포구 인근 정점(E0), 송도갯벌 정점(E1), 오이도 선착장 부근 정점(E3), 시화 조력발전소 수문 앞 정점(E5)으로 선정하였다. 유기탄소와 공극수 내 암모니아, 인산염 농도는 정점 E0에서 가장 높게 나타났으며, 외측 해역(정점 E1, E3, E5)으로 갈수록 점진적으로 감소하였다. 혐기성 유기물 분해율과 황산염 환원율은 정점 E0에서 각각 260.6 mmol C m^-2 d^-1와 91.4 mmol S m^-2 d^-1로 외측 정점들보다 각각 4-9배, 6-54배 높게 나타났다. 혐기성 유기물 분해에서 황산염 환원이 차지하는 비율은 정점 E3, E5에서 11-23%로 미미한 것으로 나타났으나, 정점 E0, E1에서는 47-70%로 황산염 환원에 의해 혐기성 유기물 분해가 주도되는 것으로 나타났다. 또한, 혐기성 유기물 분해율과 황산염 환원율은 용존 유기탄소와 상관성이 매우 높은 것으로 나타났다(r² = 0.795, 0.777). 한편, 정점 E0, E1, E3에서 퇴적물로부터 용출된 무기질소와 무기인은 각각 일차생산자가 요구하는 무기질소와 무기인의 120-510%와 26-178%를 공급하는 것으로 나타났다. 이상의 결과들은, 시화호 인근 연안 퇴적물 내 유기물 분해는 이용 가능한 용존 유기탄소의 공급에 의해 조절되고 있으며, 과도한 유기물 분해는 저층 영양염 용출을 촉진시켜 부영양화를 야기할 수 있음을 의미한다.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제23권7호
• /
• pp.878-884
• /
• 2017

수층으로 용출되는 질소(N)와 인(P)의 영양염 플럭스는 1차 생산성에 대한 총 영양요구량의 상당 부분을 지원할 수 있기 때문에 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 $6.14mmol\;m^{-2}d^{-1}$, DIP $0.32mmol\;m^{-2}d^{-1}$로 조사정점 중 가장 높게 나타났다. 퇴적물 COD의 경우 법산의 사계절 값이 $4.0{\sim}10.8mg/g{\cdot}dry$로 나타나 유기물 오염에 의한 환경 악화가 진행되고 있었다. 앞으로 갯벌어장 관리에 대한 방안이 마련되지 않는다면 양식생물의 생산량 감소의 문제가 발생될 것이다. 따라서 생물자원의 지속적인 이용을 위해 갯벌 환경의 장기적인 모니터링이 선행되어야 할 것으로 판단된다.

• Ocean and Polar Research
• /
• 제30권3호
• /
• pp.225-238
• /
• 2008

In order to investigate the effects of intertidal sediments on the nutrient cycle in coastal environments, the benthic fluxes of ammonium, nitrate, nitrite, phosphate, and silicate at two stations on the intertidal flat of Keunso Bay were determined during each season. The efflux of ammonium was observed at S1 and resulted from the diffusion of remineralized ammonium and acceleration caused by the bioirrigation of macrofauna. The influx of ammonium at S2 was probably due to nitrification in the water column. The influx of nitrate was observed at both stations during all seasons, indicating that the nitrate in the pore water was removed by denitrification. Vigorous bioirrigation led to the efflux of dissolved inorganic nitrogen (DIN) at S1, whereas the influx of DIN at S2 was predominantly caused by denitrification. Contrary to the diffusive and bio-irrigated release of remineralized phosphate from the sediment at S1, the influx of phosphate was observed at S2, which may be attributable to adsorption onto iron oxides in the aerobic sediment layer. Silicate, which is produced by the dissolution of siliceous material, was mostly released from the sediment by molecular diffusion and bioirrigation. However, the influx of silicate was observed at S2 during spring and winter, which was ascribed to adsorption by particulate matter or assimilation by benthic microphytes. The annual fluxes of DIN were 328 mmol $m^{-2}yr^{-1}$ at S1 and -435 mmol $m^{-2}yr^{-1}$ at S2. The annual fluxes of phosphate were negative at both sites (-2.8 mmol $m^{-2}yr^{-1}$ at S1 and -28.9 mmol $m^{-2}yr^{-1}$ at S2), whereas the annual fluxes of silicate were positive at both sites (843 mmol $m^{-2}yr^{-1}$ at S1 and 243 mmol $m^{-2}yr^{-1}$ at S2).

• 해양환경안전학회지
• /
• 제18권6호
• /
• pp.536-544
• /
• 2012

지속적인 양식활동과 어장환경 보호를 위해서는 연안해역과 양식어종마다 각기 다른 연안생태계의 물질순환에 대한 연구가 필요하며, 양식장아래 퇴적물-수층 경계면의 침강 용출 플럭스에 관한 정확한 산정이 중요하다. 이에 관한 연구방법 중 벤틱 챔버를 이용한 현장배양법과 코아 채니를 이용한 실내배양실험법으로 퇴적물 산소요구량과 용존무기질소 용출 플럭스를 비교하여 보았다. 통영 어류 가두리양식장, 여수 어류 가두리양식장, 완도 전복양식장에 대하여, 퇴적물 산소요구량을 측정하여본 결과, 현장배양법은 116, 34, $31\;mmol\;O_2\;m^{-2}\;d^{-1}$, 실내배양법은 52, 17, $15\;mmol\;O_2\;m^{-2}\;d^{-1}$이었고, 용존무기질소 용출 플럭스의 경우, 현장배양법은 7.18, 7.98, $1.78\;mmol\;m^{-2}\;d^{-1}$, 실내배양법은 3.33, 3.74, $1.96\;mmol\;m^{-2}\;d^{-1}$로, 현장배양법이 실내배양법보다 약 2배 높게 나타났다. 본 연구는 각 양식장에 따른 물질 플럭스를 살펴봄으로서, 양식장아래 퇴적물-수층 경계면에 대한 두 가지 물질수지 계산 방법의 특성을 비교하였다.