연안 퇴적물의 오염도 개선을 위해 수행되는 준설의 시행 여부 판단을 위해서는 합리적인 준설판단지수(Dredging Index: DI)설정이 필수적이다. 외국에서 사용되는 DI는 국가별 경제수준, 자연환경 특성, 해역의 이용 목적 등이 상이한 까닭에, 국내 환경에 직접 활용하는 것은 비합리적이다. 본 연구에서는 그 동안 축적된 국내 자료를 활용하여 DI를 개발하였고, 이를 오염 우심해역인 마산만의 준설 전·후 환경에 적용하였다. 적용 결과, 개발된 DI는 준설에 따른 퇴적물 환경변화를 잘 지시하는 것으로 판단되며, 준설에 필요한 사회 경제적 여건이 고려된 합리적 DI 값이 도출된다면 특정해역의 준설 범위와 깊이를 결정하는 도구로 사용될 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구는 수중에서 PCB로 오염된 연안퇴적물 입자의 입자크기분포의 변화를 시뮬레이션 할 수 있는 수치모델을 제시한다. 이 모델은 입자의 침강과 연직확산과 함께 응집 현상을 포함하며 공간적으로는 연직방향으로 일차원 모델이다 연직방향 메커니즘에 대한 고려는 퇴적물 입자의 수중 체류시간을 계산하기 위함이다. 본 연구에서는 모델을 개발 제시함과 아울러 실제 미국의 한 사례지역에서의 PCB로 오염된 연안퇴적물의 입자크기분포를 사용하여 모델의 시뮬레이션 결과를 제시하였다. 이 결과 모의시간인 48 시간 내에 퇴적물 입자크기 변화가 상당히 진행되며 수중에서 입자크기별로 입자가 다르게 제거됨과 이 과정에서 응집이 중요한 요인이 될 수 있음을 보이고 있다. 본 연구에서 개발 제시된 모델은 준설 등 환경정화사업과 관련 불가피하게 수반될 수 있는 오염퇴적물의 재부유로 인한 오염확산범위를 평가하는데 유용하게 이용될 수 있다.
초고해상 음향탐사는 기존의 고해상 음향탐사보다 투과력은 작지만 해상력이 뛰어나기 때문에 천해역에서의 해저환경조사에 유용하게 사용된다. 특히 상부 퇴적층의 정밀 층후 및 퇴적구조 확인을 통해 해저에 파묻혀 있는 pipeline, 침몰선박, 인위적 물체 등에 대한 탐색에 이용된다. 이 연구에서는 초고해상 지층탐사기를 이용하여 얻어진 지층탐사 기록과 지질자료를 대비하여 오염퇴적층을 구분하였다. 그리고 지층 기록에 나타나는 음향이상을 해석하여 해저에 매설된 케이블의 매설 깊이를 검측하였다.
국내에 원위치 피복기술의 적용 사례가 전무한 가운데 본 연구에서는 부산 N항을 대상으로 피복 기술에 대한 시범 사업을 수행하였다. 오염 정화를 위하여 원통관과 클램쉘을 이용한 피복 공법이 적용되었다. 두 공법의 피복형상 변화, 퇴적물 오염도 변화, 공정 소요시간, 소요비용을 산정하고 비교하였다. 원통관 공법과 클램쉘 공법 모두 목표 두께인 50 cm를 평균적으로 만족하였다. 그러나 원통관 공법은 해저지형 변화에 민감하게 반응하지 못하는 단점을 가지고 있어 비균일한 피복형상을 나타내었다. 원통과 공법과 클램쉘 공법 적용 시 유기물 함량은 매우 감소하였지만, pH의 뚜렷한 변화는 없었다. Cd, Ni, Zn의 유기물 및 잔류 형태의 비율이 피복 후 증가하였다. 원통관 공법의 경우 클램쉘 공법에 비해 공정 소요시간이 약 4배 정도 더 소요되었다. 클램쉘 공법의 시공비용은 원통관 공법에 비해 약 40% 절감 되는 것으로 나타났다. 오염 퇴적물 정화 효율에 대한 평가를 위해서는 최소 2년 이상의 장기적인 모니터링이 진행되어야 한다.
어장관리해역으로 지정된 옹진군의 수질 및 퇴적물 환경 특성을 파악하기 위하여 2011년에 4개 도서(장봉도, 자월도, 영흥도, 백령도)를 대상으로 조사를 실시하였다. 수온은 $9.49{\sim}24.14^{\circ}C$로 계절변동 특성을 잘 나타내었고, 염분(23.19~31.49)과 용존산소(5.48~9.36 mg/L)는 수온과 역상관성을 보였으며, 화학적산소요구량(COD)은 평균 1.57 mg/L로 전체적으로 양호한 수준이었다. DIN과 DIP는 각각 0.111~0.666 mg/L, 0.002~0.043 mg/L의 범위로 전 정점에서 낮은 분포를 보였고, 엽록소 a의 농도는 $0.02{\sim}8.07{\mu}g/L$ 범위로 서해의 다른 해역보다 낮았다. 퇴적물의 입도 분포는 모래와 실트가 각각 56.7 %, 34.6 %로 우세하였고, 분급은 불량하였다. 퇴적물의 화학적산소요구량과 강열감량은 각각 $1.00{\sim}11.03mg/g{\cdot}dry$, 0.72~5.29 %의 범위로 시 공간적으로 유사한 경향을 보였다. 총유기탄소와 총질소의 C/N ratio는 8.17~17.97 범위로 하계에 육상기원과 해양기원에 의한 영향이 혼재하는 것으로 나타났다. 표층퇴적물의 미량금속 오염도 평가를 위해 농집지수($I_{geo}$)를 계산한 결과, Cr과 As를 제외한 나머지 금속원소에 의한 오염은 없는 것으로 판단된다. 이러한 연구 결과는 본 연구지역이 전체적으로 양호한 수질을 보이며, 유기물과 금속원소에 의한 표층퇴적물의 오염이 없다는 것을 보여준다.
This study aimed to investigate the hexachlorobenzene (HCB) dechlorinating ability of sediment microbes collected from a natural canal receiving secondary effluents from an industrial estate and nearby factories. Nine sites along the stream and one in the estuary in the Gulf of Thailand into which the canal spills were specified and sampling for sediment and water. Preliminary analysis of the sediments showed that the first four sites nearest to the discharging location were contaminated by HCB within the range of 0.18 to 1.25 ppm. Apart from that, 1,3,5-trichlorobenzene which has never been commercially produced or used in any manufacturing processes except for the transformation from higher chlorinated benzene was also identified in the range of 0.16 to 0.24 ppm. This suggested a possibility of sporadically HCB contamination in this stream. Of more important, people in the community along this canal earn their living by coastal fishery; hence, posing a risk of spreading HCB and its less chlorinated congeners via food chain from caught marine creatures to human. As a result, there is an urgent need to understand the behavior of HCB dechlorination in this stream sediment which can lead to a clean-up action in the future. Serum bottles with sediment slurries (sediment to water ratio of 1:1 (v/v) and filtered to remove particles larger than 0.7 mm) from each site were inoculated with 2 mg/l of HCB, kept anaerobically in the dark at room temperature without any nourishment, and analyzed for HCB and its less-chlorinated congeners every 6 days. Total chemical oxygen demand, suspended solids, and volatile suspended solids were in the range of 21,492-73,584, 158,100-518,100 and 6,000-32,700 mg/l, respectively. It was found that all sediment slurries began to dechlorinate HCB in 12 to 30 days and the HCB was completely removed within 42 to 60 days or so. On the other hand, there was no HCB dechlorination occurred in the controlled set which was sterilized by autoclaving prior to the addition of HCB. This implies that the HCB transformation was solely due to microorganisms' activities. HCB was dechlorinated principally via pentachlolobenzene to 1,2,3,5-tetrachlorobenzene and terminated at 1,3,5-trichlorobenzene which is the major pathway as reported by many researchers. Dichlorobenzene has not been detected in any samples within the dechlorination period of 60 days. The results indicate that the microbial matrix in the sediment of this stream has an outstanding capability to dechlorinate HCB. Existing substrates and nutrients which mainly sorbed onto the solid phase and the typical temperature in Thailand were sufficient and suitable to promote the activities of these HCB-dechlorinating microbes.
본 연구에서는 조력발전소 가동 이후 퇴적물 내 공간적 중금속 오염변화 특성을 알아보기 위하여, 2015년 표층퇴적물, 퇴적물 코어, 입자성 침강물질 내 중금속 농도를 분석하고 가동 이전인 2009년과의 비교를 실시하였다. 2015년에 채취한 표층퇴적물 내 중금속의 평균 농도는 조력발전소 가동 이전인 2009년에 비해 8% (Cd)~31% (Zn, Hg) 감소하였다. 본 연구에서 분석된 8개 원소를 모두 포함한 오염부하지수(PLI)를 계산한 결과, 2015년 자료가 2009년에 비해 중금속 오염도가 18% 감소하였다. 하지만 2015년에도 산업단지에 인접한 상류지역에서는 여전히 Cu, Zn, Pb가 주의기준(TEL)을 초과하였다. 조력발전소 가동 이전에 비해 2015년 중금속에 오염된 퇴적 깊이는 S6 정점에서는 15 cm, S7 정점에서는 12 cm 증가하였으나 중금속의 평균농도는 감소하였다. 입자물질의 총 침강속의 평균은 2009년에 32.5 g/㎡/d에서 2015년 103.5 g/㎡/d로 입자의 침강량이 3.2배 높아졌다. 수층의 입자물질 증가는 조력발전소 가동에 따라 저층 퇴적물이 재부유된 것으로 판단된다. 코어 시료에서 오염 퇴적 깊이와 입자물질의 침강속 증가는 조력발전소 가동으로 인해 발생한 해류의 영향으로 저층 퇴적물이 재부유되어 다른 지역으로 이동/퇴적된 사실을 나타내고 있다. 표층퇴적물과 마찬가지로 상류지역 코어에서는 여전히 Cr, Cu, Zn, Pb, Cd이 주의기준을 초과하고 있었으며, 중금속 오염 퇴적물이 40 cm 이상 축적되어 있어 여전히 산업단지를 통한 중금속 오염이 심각한 것으로 나타났다. 조력발전소 가동에 의한 해수 유통량의 증가로 시화호 중금속 오염은 다소 감소하였으나, 산업활동을 통한 중금속의 오염은 여전히 존재하고 있으며 퇴적물 재이동을 통해 오염된 퇴적물이 시화호 외측으로 방류되어 환경 혹은 생태계에 악영향을 미칠 가능성이 있다. 따라서 금속 안정동위원소를 활용한 오염원 추적과 같은 과학적 조사와 오염원을 줄이기 위한 정책적인 결단이 필요한 것으로 판단된다.
Distributions of 15 PAHs and 82 PCBs were investigated in sediment and fish samples collected from the Suyoung Estuary of Busan, one of the most urbanized and newly contaminated areas in Busan. The concentrations of $S_{15}PAH$ in sediments ranged from 17.9 to 777 ng/g-dry and were mainly originated from combustion processes. The concentrations of $S_{82}PCB$ in sediments ranged from 0.55 to 12.5 ng/g-dry and were significantly correlated with those of 12 dioxin-like PCBs and 6 non-dioxin like PCBs. Higher concentrations of PAHs and PCBs were found in the upper river and the inner Suyoung Bay than in marina and the outer Suyoung Bay. No sites exceeded the ecotoxicological values of PAHs and PCBs in marine sediments. Benzo[a]-pyrene was not detected in fish samples and the concentrations of $S_4PAH$ (0.15~0.45 ng/g-wet) were lower than the maximum level set by EU. The levels of PCBs in fish samples were at less than 1% of the Korean maximum level and 2% of the EU maximum level. The concentrations of dioxin-like PCBs were $0.01{\sim}0.32pg-TEQ_{WHO-2005}/g-wet$, and the highest concentration was found in eels, which were at less than 5% of the EU maximum level. Dietary intakes of PAHs and PCBs through fish consumption were estimated, and their lifetime cancer risk and non-cancer risk were much lower.
연안 저서시료에 의한 benzene과 toluene, meta-xylene(BTX)의 혐기성 분해를 촉진시키기 위해 전자수용체 및 접종 시료의 적응에 따른 분해 정도를 조사하였다. 비적응 시료에 의해 BTX 는 10주 정도의 적응기 후에 분해되기 시작하여 16주 경과 후 benzene은 37~61%, toluene은 57~61% 분해되었다. 접종 시료별 혐기성 분해도는 유해물질의 유입이 많은 지역에서 채취한 시료가 우수한 분해력을 보였다. 그러나 6개월 가량 적응시킨 결과, 접종 시료별 BTX의 분해 차이는 나타나지 않았으며 적응기가 발생하지 않은 채 빨리 분해시켰다. BTX 단일 화합물을 첨가하였을 경우, 메탄생성 조건에서도 분해도가 다른 조건에 비해 다소 느리게 일어났으며, BTX 혼합체에서는 탈질화 조건에서 분해력이 다소 떨어졌다. BTX의 성분별 분해 정도는 m-xylene이 가장 빨랐으며, benzene의 분해가 가장 느렸다. 오랜 기간 BTX에 적응된 시료에 의해서도 m-xylene의 분해가 빨랐으나 benzene의 분해도 신속히 일어나 toluene과 비슷한 분해율을 나타냈다. 이러한 BTX의 혐기성 분해에 따라 독성이 감소하였다.
Organic matter and trace metals were investigated in surface sediments of Gomso Bay, where there is dense Manila clam Ruditapes philippinarum farming activity, to evaluate contamination of sediments in intertidal shellfish farming area. We measured mean grain size (Mz), chemical oxygen demand (COD), ignition loss (IL), acid volatile sulfide (AVS), total organic carbon (TOC), and total nitrogen (TN), and trace metals (As, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Pb and Zn) in intertidal and sublittoral sediments. The intertidal sediments were mainly composed of coarser sediments (sand, silty sand, and sandy silt), with Mz values ranging from 2.61 to 4.79 Ø. Mz and the content of organic matter in sediments were lower in the intertidal zone than in the sublittoral zone. The mean metal concentrations in surface sediments decreased in the order Fe > Mn > Zn > Cr > Pb > Cu > As > Cd > Hg. The metal concentrations in surface sediments showed a significant positive correlation with Mz and organic matter content, indicating that metal concentrations in the surface sediments of Gomso Bay are controlled by Mz and organic matter. The concentrations of organic matter and trace metals in the study region were lower than or similar to those in other intertidal zones in western coast and much lower than those reported in other shellfish farming areas in Korea. Our results suggest that intertidal Manila clam farming sediments from Gomso Bay are not contaminated by organic matter and trace metals.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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