• 방사성폐기물학회지
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• 제6권4호
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• pp.297-306
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• 2008

본 연구는 방사성 폐기물 처분장의 지하수 화학 조건을 조절하는 수리지구화학 특성을 규명할 목적으로 수행되었다. 이를 위해 처분장 주변의 관측공 중 12개의 관측공이 선정되었으며, 이들 시료를 심도별로 총 46 지점에서 채취하였다. 또한 지표수 3점과 해수 1점의 시료도 채취하였다. 채취된 시료는 양/음이온 분석이 수행되었으며, 물과 용질의 기원을 규명할 추적자로서 산소-수소, 삼중수소, 탄소, 황 동위원소도 분석되었다. 산소-수소 동위원소 분석 결과 지표수와 지하수는 모두 강우 기원임을 보여주었으며, 삼중수소 농도는 깊이가 깊어짐에 따라 감소하고는 있으나 높은 삼중수소 농도는 최근에 충진된 물임을 나타내고 있었다. 양/음이온 분석 결과를 통한 수질 유형 분석에서는 연구 지역 지하수는 Ca-Na-$HCO_3$ 유형과 Na-Cl-$SO_4$ 유형이 대표적이었으며, 상관 분석 결과 이들 이온은 해염, 물-암석 반응의 영향을 받은 것으로 판단된다. 특히 연구 지역에서 Na 비율이 높은 이유는 양이온 교환 반응에 의해 이루어지고 있음을 보여 주었다. 연구 지역의 산화-환원 조건의 경우에는 심도가 깊어짐에 따라 낮은 DO와 Eh 값을 나타내어 환원 환경이 형성되었음을 나타내며, 높은 Fe와 Mn의 농도는 Fe와 Mn 산화물의 환원 반응이 산화-환원 조건을 조절하고 있음을 보여주었다.

• 자원환경지질
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• 제30권6호
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• pp.505-517
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• 1997

광신 연-아연 광산은 단층 열극을 충진한 열극 충진 광상으로서 조선계의 삼태산층과 시대미상의 서창리층에 발달된 석영과 탄산엽맥으로 이루어져 있다. 광화작용은 3회에 걸쳐 진행되었으며, 각 광화시기의 특징은 다음과 같다. 광화 I기=barren한 석영의 침전기, 광화 II기=석영과 능망간석에 수반된 연-아연 광물의 주 침전기, 광화 III기=barren한 방해석의 침전기. 특히, 연-아연 광물은 주로 광화 IIb기에 침전하였다. 유체포유물 연구에 의하면, 광화 IIb기 광화유체의 온도와 염농도는 $182^{\circ}{\sim}276^{\circ}C$와 2.7~5.4 wt. % NaCl 상당 염농도였으며, 연-아연 광물의 침전은 주로 비등작용과 더불어 후기의 천수 혼입작용에 기인하였음을 지시한다. 광화작용은 약 600~700 m의 심도에서 이루어진 것으로 판단된다. 섬아연석과 유비철석의 성분 함량을 이용하여 추정한 광화 IIb기의 황분압($log\;fs_2$)은 -15.5~11.8 atm이다. 황화물의 황동위원소 조성 (${\delta}^{34}S_{CDT}=9.0{\sim}14.5$ ‰)에 근거한 열수유체의 전(全) 황동위원소값 (${\delta}^{34}S_{{\Sigma}S}$)은 약 14 ‰로서 매우 높은데, 이는 심부 화성기원의 황이 퇴적암류내의 황산염과 다소 혼합 된 결과로 사료된다. 산소-수소 동위원소 분석 연구에 의하면, 광화유체는 낮은 수-암비 환경 하에서 주로 주변 모암인 삼태산층 (${\delta}^{18}O=20.1{\sim}24.9$ ‰)과 상당히 반응한 심부 순환 천수로부터 형성되었다. 한편, 광화유체의 산소동위원소값 (${\delta}^{18}O_{H2O}$)은 광화작용의 진행과 더불어 체계적으로 감소 (광화 I기, 14.6~10.1 ‰; 광화 IIa기, 5.8~2.2 ‰; 광화 IIb기, 0.8~-2.0 ‰; 광화 IIc기, -6.1~-6.8 ‰)하였다. 이는 열수계 내로의 천수 혼입이 시간 경과와 더불어 점진적으로 증가하였음을 지시한다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제6권4호
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• pp.307-327
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• 2008

경주 중 저준위처분장의 안전성평가에 필요한 기초자료를 제공하고, 지화학 모델링의 자료를 제공하기 위하여 처분부지의 암석, 광물에 대한 지구화학적 특성연구를 수행하였다. 이를 위하여 편광 현미경 관찰, X-선 회절분석, 주원소 및 미량원소 화학분석, 미세조직관찰을 위한 주사전자현미경(SEM) 분석, 안정동위원소분석이 수행되었다. 조사지역내에는 지역적으로 파쇄대가 발달하여 있으며 이 파쇄대를 따라 매우 다양한 변질양상을 관찰할 수 있다. 처분부지의 모암은 화강섬록암 및 섬록암으로서 지표지질조사시 이들의 관계는 점이적으로 변하는 데에 비해 화학적으로는 비교적 명확하게 구별되어 화강섬록암이 성록암에 비해 높은 $SiO_2$ 함량, 낮은 MgO, $Fe_2O_3$ 함량을 보여준다. 그러나 $SiO_2$의 증가에 따라 각 주원소들의 변화경향이 동일선상에 놓여 있어서 이들이 동일한 마그마 기원일 가능성을 지시한다. 처분부지내의 주원소들의 공간적 분포를 살펴보면, 섬록암 지역이 화강섬록암 지역에 비해 낮은 $SiO_2,\;Al_2O_3,\;Na_2O,\;K_2O$ 및 높은 CaO, $Fe_2O_3$ 분포를 보여주어 화강섬록암과 섬록암 지역의 차이가 명확하다. 이 중 CaO와 $Na_2O$의 분포 양상은 섬록암과 화강섬록암 지역 간의 차이가 더욱 분명하고 그 증감 경향이 거의 정확하게 상반되어 있어 주구성광물인 사장석의 조성변화가 처분부지 암석의 조성을 변화시키는 가장 큰 원인임을 알 수 있다. 시추코아에서 확인된 단열광물은 몬모릴로나이트, 제올라이트광물, 녹니석, 일라이트, 방해석, 황철석 등이다. 일반적으로 열수변질광물로 알려져 있는 황철석과 로먼타이트가 매우 광범위하게 분포하는 것으로 보아 조사지역 전반에 걸쳐 광범위한 광화작용 혹은 열수변질작용이 있었음을 지시한다. 단열대 내 황철석의 황 안정동위원소분석과 단열충전광물들의 산소 및 수소 안정동위원소 분석결과 역시 이들이 마그마 기원임을 지시한다. 따라서 처분부지 내 단열충전광물들은 단열대를 따르는 지하수와의 단순한 물-암석 반응 이외에 광범위한 마그마 기원의 열수작용에 의한 영향을 받은 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제50권4호
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• pp.287-302
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• 2017

대기층의 고품위 석회석 생성기작은 고품위로 퇴적되었다는 견해와 퇴적 이후 열수의 작용에 의해 상부 영역에 국한되어 백색화와 함께 고품위화 하였다는 두 가지 견해로 나뉘어 있으며, 광물-암석화학적 연구를 통해 이들 견해를 검토하였다. 대기층의 암색은 크게 백색, 담갈색, 담회색, 회색, 암회색의 다섯 단계로 구분할 수 있다. 이 중 백색~담회색 암석은 53.15 ~ 55.64 wt. % CaO의 고품위 석회석이며, 담갈색은 20.71 ~ 21.67 wt. % MgO로 거의 순수한 백운석이다. 대기층은 상부와 하부의 석회암대와 그 사이에 중부 백운암대로 구성되어 있으며, 상부가 하부에 비해 전반적으로 높은 CaO 함량을 보인다. 다만, 대기층 상부와 하부에서 전반적으로 백색화 현상이 관찰되며, 하부에서 백색에 비해 담회색 암석의 CaO 함량이 높은 경향이 나타나고 있어, 백색화와 CaO 함량은 상관관계가 없는 것으로 확인된다. 또한, 고품위 석회석과 중-저품위 석회석의 구분은 CaO 성분과 함께 $Al_2O_3$, $K_2O$ 등 이질성분의 함유정도에 따라 구분되는데, 백색도가 높은 영역에서 이질성분의 함량이 증가하는 양상을 보이기도 한다. 특히, $Al_2O_3$는 열수에 의해 쉽게 제거될 수 없는 성분이므로, 열수 작용에 의해 백색화와 함께 이질 성분이 제거되었다는 이론은 증거가 미약한 것으로 판단된다. 산소-탄소 안정동위원소 분포는 대기층 상부와 하부의 석회암대 모두에서 탄소 안정동위원소의 변화 폭은 2 ‰ 이내인 반면, 산소 안정동위원소는 16 ‰ 이상의 큰 폭의 변화가 인지되어, 대기층 전반적으로 열수의 영향을 받은 것으로 확인된다. 열수작용의 시기는 $85.1{\pm}1.7Ma$로 주변 동원광산의 광화시기와 일치한다. 회색-담회색-백색으로 백색화가 진행될수록 산소 안정동위원소 비는 낮아지는 경향이 확인되며, 이는 이 지역 탄산염암의 백색화는 열수에 의한 현상임을 지시한다. 따라서, 대기층은 전반적으로 열수의 영향을 받았으며, 열수에 의해 백색화가 진행되었으나, 고품위 석회석화는 백색화와 관련이 없으며, 열수에 의한 현상이 아닌 것으로 판단된다. 대기층 상부에서의 고품위화는 이질물 특히, $Al_2O_3$ 성분이 효과적으로 제거될 수 있는 퇴적환경을 고려하여야 하며, 중부 백운암대를 중심으로 상-하부 주변에서 CaO 함량이 증가하는 양상으로부터 순차층서적으로 퇴적 당시 이질물의 퇴적작용이 배제된 탄산염 천해환경이 조성된 결과로 보는 것이 타당할 것이다.

• 암석학회지
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• 제10권1호
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• pp.1-12
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• 2001

경상분지 통남부에 위치하는 울산 철-사문암광산 지역에는 유일하게 국내에서는 초염기성암과 탄산염 암체가 공간적으로 연관성을 가지고 소규모로 분포하고 있다. 야외지질조사, 광상시추코아자료, 안정동위원소 분선 등의 연구결과는 울산의 탄산염암체는 용융체에서 형성된 카보내타이트의 가능성이 큰 것으로 나타났으며, 산출상태는 관입암상의 특징임을 반영하고 있다. 이번 연구에 의한 이곳의 지질은 중생대 퇴적암과 화산암, 이를 관입하고 있는 화강암류, 화강암을 관입하고 있는 초염기성암, 이 초염기성암을 관입하고 있는 카보내타이트로 이루어진다. 탄산염암체는 지표 상에서는 초염기성암과 함께 동심원상의 타원형으로, 수직단면도에서는 깔때기형태로 산출되고 있다. 탄소, 산소 안정동위원소비는 전형적인 맨틀기원의 카보내타이트로서의 특징이라기보다는 특이한 이원성형태(bimodal pattern)를 나타내었으며, 이는 울산의 카보내타이트를 형성한 마그마가 맨틀에서 직접적으로 상승한 마그마라기보다는 지각 내에서 형성된 2차적 카보내타이트 마그마임을 지시하는 것으로 해석된다. 즉, 초염기성암 마그마가 상승하면서 지각 내에 있던 석회질암이 용융되어, 탄산염마그마를 형성하고, 심부의 파쇄대가 발달한 현재의 장소에 사문암체를 형성한 초염기성 마그마와 그 뒤를 이어 탄산염마그마가 관입한 것으로 여겨진다. 또한 울산 철-사문암광산 지역은 심부파쇄대가 발달된 것이며, 탄산염암체내의 유체포유물의 유형, 안정동위원소의 패턴, 초염기성암과의 공간적 관계 등은 울산의 탄산염암체가 카보내타이트로 해석되는 것을 지지해주고 있다.

• 자원환경지질
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• 제40권5호
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• pp.635-649
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• 2007

이 연구에서는 호남지역에 분포하는 5개 온천(죽림, 변산, 지리산, 덕산, 화순)에서 9개 온천시료와 인근의 지하수 시료 3개를 채취하여 수질화학 성분과 안정동위원소 $({\delta}^{18}O,\;{\delta}D,\;{\delta}^{34}S)$ 및 영족기체(He, Ne, Ar) 동위원소 분석을 통하여 온천수의 지화학적 특성, 지화학적 진화, 그리고 황, 헬륨, 아르곤의 기원을 해석하고자 하였다. 호남지역 온천수의 수온은 $23.0{\sim}30.5^{\circ}C$ 범위로 저온형 온천특성을 보이고 pH는 $7.67{\sim}9.98$ 범위로 알카리성의 특성을 보여주었다. 전기전도도는 $153{\sim}746{\mu}S/cm$ 범위로 지역에 따라서 큰 차이를 보여주었다. 온천주변 지하수의 수질특성은 온천수보다 낮은 pH와 전기전도도의 특성을 보여주었다. 온천수와 지하수의 지화학적 성분은 파이퍼도상에서 크게 3개의 유형으로 구분된다($Na-HCO_3$ 유형, Na-Cl 유형, $Ca-HCO_3$ 유형). 온천수의 지화학적 진화과정을 보면 초기에 $Ca-HCO_3$ 유형에서 출발하여 $Ca(Na)-HCO_3$ 유형을 거쳐 $Na-HCO_3$ 유형으로 진화하였으며, 일부 온천수는(JR1)의 경우 pH 9.98의 알카리성으로, $Na-HCO_3$ 유형의 종말점까지 도달하여 지화학적 진화의 최종단계에 도달되었음을 보여준다. 온천수의 산소 및 수소동위원소 조성은 순환수선을 따라 도시되며 지역에 따라 위도효과를 보인다. 황산염에 대한 황동위원소 대부분 화성기원을 보인다. 그러나 JR1 온천은 고염수에서 기원한 것으로 보이는 해양성기원을 보인다. 온천수의 $^3He/^4He$ 비와 $^4He/^{20}Ne$ 비는 $0.0143{\times}10^{-6}{\sim}0.407{\times}10^{-6}$ 범위와 $6.49{\sim}584{\times}10^{-6}$ 범위를 각각 보여주어 대기와 지각성분의 혼합선상에 도시된다. 이는 온천수내 헬륨가스의 대부분이 지각기원임을 의미한다. 죽림온천(JR1)의 경우 맨틀기원의 헬륨가스의 혼합율이 다른 온천에 비해 다소 높은 비율을 보여준다. 이들 동위원소비와 온천수의 pH와는 대체적으로 정의 상관관계가 확인되었다. 아울러 $^{40}Ar/^{36}Ar$비가 $292.3{\times}10^{-6}{\sim}304.1{\times}10^{-6}$ 범위로 대기기원임을 지시한다.

• 자원환경지질
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• 제32권2호
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• pp.129-139
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• 1999

베트남 짜봉 지역의 열수 금광상은 단일 광화 시기의 석영$\pm$방해석 맥으로 산출되며, 원생대의 Chulai Complex와 Kham Duc Formation을 이루는 ga 흑연 편마암 및 편암 내의 단층 열극을 충진하고 있다. 광석의 금 품위는 1.3~92.4g/ton 이다. 광석 광물은 매우 단순하여 주로 황철석 및 미량의 base-metal 황화물과 에렉트럼으로 구성된다. 금은 다음과 같은 두 유형의 공생군에서 산출된다. :1) 함철량이 풍부함 섬아연석+엘렉트럼 공생군으로서 황철석 내의 내포물로 산출되며 초기에 해당;2) 함철량이 낮은 섬아연석+방연석+엘렉트럼 공생군으로서 황철석의 단열을 따라 산출되며 후기에 해당. 유체포유물자료 및 공생광물군에 대한 열역학적 고찰에 의하면, 광화작용은 H\sub 2\O-CO\sub2\(-CH\sub 4\)-NaCl 계 유체로부터 230~42$0^{\circ}C$의 고온에서 진행되었으며 광화 유체의 황 분압은 10\sup -6\-10\sup -10\atm 이었다. 광석 광물의 침전은 주로 CO\sub 2\ 개스의 일탈을 수반한 유체 불혼화에 의해 진행되었다. 광화 유체 중 물의 산소 및 수소 동위원소 조성과 황화광물의 황 도위 원소 조성 및 유체포유물 CO\sub 2\ 의 탄소 동위원소 조성은 본 연구 지역의 중-고온형 금 광화작용이 마그마성 유체로부터 진행되었음을 지시한다.

• 자원환경지질
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• 제26권4호
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• pp.433-444
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• 1993

전남(全南) 보성(寶城)지역 보덕(寶德) 광산의 에렉트럼 (은(銀)함량=32~73 atom. %)-황화광물 광화작용(鑛化作用)은 선캠브리아기(紀) 편마암(片麻岩)내의 단층(斷層) 열극을 충진한 석영맥(石英脈)으로 산출된다. 석영맥은 광물조성이 단순한 괴상(塊狀)이며, 구조(構造)적으로 2회에 걸쳐 형성되었다. 열수변질대(熱水變質帶) 견운모(絹雲母)에 대한 K-Ar 연령은 $155.9{\pm}2.3$ Ma로서 광화작용(鑛化作用)이 후기 쥬라기(紀)에 일어났음을 지시한다. 유체포유물(流體包有物) 연구에 의하면, 광화작용(鑛化作用)은 다양한 $CO_2$ 함량 ($X_{CO_2}=0.0{\sim}0.7$)과 저염도(低鹽度) (0.0~7.4 wt. % NaCl 상당농도(相當濃度))를 갖는 $H_2O-CO_2$계(系) 유체(流體)로부터 $200^{\circ}{\sim}370^{\circ}C$의 온도(溫度)범위에서 진행되었다. 광화유체(鑛化流體)의 불혼화(不混和) ($CO_2$비등(沸騰)) 증거는 광화용(鑛化用)시의 압력(壓力)이 약 1 kbar에 이르렀음을 지시한다. 금(金)-은(銀) 침전(沈澱)은 base-metal계(系) 황화광물(黃化鑛物) 보다는 후기, 약 $250^{\circ}C$ 근처에서 진행되었고, 유체(流體) 불혼화(不混和)에 따라 황화광물(黃化鑛物) 침전(沈澱) 및 $H_2S$ 일탈이 야기되면서 주로 냉각(冷却) 및 유황분압(硫黃分壓)의 감소에 기인하였다. 광화유체(鑛化流體)의 유황동위원소(硫黃同位元素) 조성 (${\delta}^{34}S_{{\Sigma}S}=1.7{\sim}3.3$‰)은 유황(硫黃)의 화성(火成)기원을 나타낸다. 한편, 광화유체(鑛化流體)의 산소(酸素)-수소(水素) 동위원소(同位元素) 조성 (${\delta}^{18}O_{water}=4.8{\sim}7.2$‰ ; ${\delta}D_{water}=-73{\sim}-76$‰)은, 보덕(寶德)광산의 심부(深部) 중온형(中溫型) 함금(含金) 광화유체(鑛化流體)는 동위원소적(同位元素的)으로 진화된 $H_2O-rich$ 순환천수(循環天水)와 심부(深部) magma 기원의 $H_2O-CO_2$ 유체(流體)와의 혼합물(混合物)로부터 기원했음을 지시한다.

• 자원환경지질
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• 제28권3호
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• pp.185-197
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• 1995

충주 광산 지역은 계명산층과 이를 관입한 중생대 화강암질 암석으로 구성되며, 이들 화강암질 암석중 백악기초(134 Ma) 흑운모 화강암과 계명산층을 구성하는 석영-운모 편암의 접촉부에서 회중석을 수반하는 스카른 광상이 산출된다. 스카른은 구성광물의 공생 특성과 주 구성광물의 양적인 비에 의해 석류석 스카른대, 규회석 스카른대, 녹염석 스카른대 및 녹니삭 스카른대로 분류된다. 석류석의 화학조성은 초기 순수한 안드라다이트 (>Ad96)에서 후기 알루미늄 함량비가 증가하는 안드라다이트-그라슈라(Ad~50)로 점이적인 변화를 나타내며, 녹염석은 $Fe^{3+}$ 의 함량비가 높은 고용체 상(Ps=35)에서 암루미늄 함량비가 높은 고용체 상(Ps=25)으로 변화하는 양상을 띤다. 광물 공생 및 화학 조성상의 특징으로 볼 때 스카른화 작용은 Ca와 Fe의 활동도가 흑운모 화강암의 접촉부에서 높고 Al, Mg, K 및 Si 활동도는 석영-운모 편암내에 발달되는 스카른에서 증가하는 경향을 나타낸다. 녹염석 스카른대에서 산출되는 회중석의 유체포유물 균질화 온도는 $300{\sim}380^{\circ}C$ 이며 NaCl 상당 염농도는 3-8wt. %로, 석영 및 녹염석 유세포유물 균질화 온도는 $300{\sim}400^{\circ}C$이다. 후기 녹니석 스카른대내에서 수반되는 황화광물의 황 동위원소비는(${\delta}^{34}S$) 황철석 $9.13{\sim}9.51%_{\circ}$, 방연석 $5.85{\sim}5.96%_{\circ}$이며, 공존하는 황철석-방연석 광물쌍에 의한 동위 원소 지질온도는 $283{\pm}20^{\circ}C$이다. 이산화탄소 몰분율($X_{CO_2}$)은 $L-CO_2$가 관찰되지 않으며 $H_2O$ 풍부한 유체포유물로 구성되고 있는점과, 안드라다이트 및 규회석의 광물공생 특성과 대비하여 볼때 약 0.01로 추정된다. 광물공생 및 화학조성, 상 안정 관계, 유체포유물 연구, 동위원소 지질온도계등의 연구 결과에 의해 충주광산 지역 스카른화 작용은 $400{\sim}260^{\circ}C$ 온도 조건과 산소분압이 감소($fo_2=10^{-30}{\sim}10^{-25}$)하는 환경에서 진행되었으며, 텅스텐 광화작용은 이러한 스카른 형성 과정 중 온도의 감소($350^{\circ}C$)와 산소분압이 감소($fo_2=10^{-27}$) 하는 조건에서 수반되었다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제17권2호
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• pp.120-129
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• 2012

낙동강 하구에 위치한 갯벌 퇴적물에서 2005년 7월부터 2006년 9월까지 퇴적물-수층을 통한 산소와 용존 무기질소 플럭스, 그리고 탈질소화율을 계절별로 조사하였다. 현장 조건 수온에서 퇴적물 배양을 통해 측정된 산소 플럭스의 범위는 $-37.0{\sim}0.5mmol\;O_2\;m^{-2}\;d^{-1}$이었고, 수온이 증가할수록 퇴적물에 의한 산소소모가 많아져, 수층에서 퇴적물로의 산소 플럭스가 증가하였다. 탈질소화율은 $4{\sim}2732{\mu}mol\;N\;m^{-2}\;d^{-1}$의 범위로 같은 방법으로 측정한 국내 연안의 결과보다 높은 값을 나타냈고 산소 플럭스와 유사한 계절변화를 보였다. 질소동위원소를 이용하여 측정된 탈질 소화율은 수층에서 퇴적물로 유입되는 질산염 플럭스와 높은 상관관계를 보였다. Isotope pairing technique에서 계산되는, 총 탈질소화 중 "수층에서 유입된 질산염을 이용하는 탈질소화($D_w$)"도 수층에서 유입되는 질산염 플럭스와 양의 상관 관계를 보여 수층에서 유입되는 질산염이 탈질소화의 계절변동의 원인임을 시사하였다. 여름철에 질산염농도가 높은 담수의 유입 증가가 낙동강 하구 퇴적물로의 질산염 유입과 탈질소화를 촉진시킨 것으로 추정된다. 낙동강 하구 퇴적물에서 생지화학적 과정의 일반적인 패턴 및 경향을 파악하기 위하여, 이 연구에서 측정된 여러 생지화학적 플럭스를 방향과 크기에 따라 분류하여 보았다. 그 결과, 수온과 질산염 유입 변화에 따라서 여름철에는 수층에서 퇴적물로의 산소와 질산염 플럭스가 높게 나타나고 탈질소화도 높은 반면, 여름철을 제외한 나머지 시기에는 이들 플럭스가 낮아, 갯벌 퇴적물의 생지화학적 과정이 낙동강 담수 유입에 민감하게 반응함을 알 수 있었다.