북동태평양 클라리온-클리퍼톤 균열대(Clarion-Clipperton Fracture Zone) 사이에 위치한 연구지역 퇴적물의 전단강도 특성과 퇴적학적 변화요인을 파악하기위하여 연구지역 각 지점에서 다중주상시료채취기로 채취된 69개 표층퇴적물을 분석하였다. 북부지역 원양성 적점토의 평균 전단강도는 4.4kPa로 낮은 반면, 중부지역 규질 퇴적물의 평균전단강도는 6.3kPa로 가장 높다. 남부지역 탄산질 퇴적물은 3.4kPa로 가장 낮으며, 남부지역과 중부지역사이의 전이퇴적물은 3.8kPa로 탄산질 퇴적물과 규질퇴적물의 중간 값을 보인다. 원양성 적점토가 완만한 전단강도 증가를 보이는 이유는 일반적인 고화 과정에 의한 함수율 감소에 의한 결과이다. 반면에 규질퇴적물에서 나타나는 퇴적깊이에 따른 전단강도의 급격한 증가는 퇴적결층과 연관되어 있다. 탄산질 퇴적물이 가장 낮은 전단강도를 보이는 이유는 남부지역이 타 지역에 비해 퇴적율이 월등히 높기 때문이다.
Kim, Beom-geun;Khirul, Md Akhte;Cho, Dae-chul;Kwon, Sung-Hyun
한국환경과학회지
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제28권10호
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pp.851-861
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2019
In this study, we performed a sediment elution experiment to evaluate water quality in terms of phosphorus, as influenced by the dissolved oxygen consumed by sediments. Three separate model column treatments, namely, raw, calcined, and sonicated oyster shell powders, were used in this experiment. Essential phosphorus fractions were examined to verify their roles in nutrient release from sediment based on correlation analyses. When treated with calcined or sonicated oyster shell powder, the sediment-water interface became "less anaerobic," thereby producing conditions conducive to partial oxidation and activities of aerobic bacteria. Sediment Oxygen Demand (SOD) was found to be closely correlated with the growth of algae, which confirmed an intermittent input of organic biomass at the sediment surface. SOD was positively correlated with exchangeable and loosely adsorbed phosphorus and organic phosphorus, owing to the accumulation of unbound algal biomass-derived phosphates in sediment, whereas it was negatively correlated with ferric iron-bound phosphorus or calcium fluorapatite-bound phosphorus, which were present in the form of "insoluble" complexes, thereby facilitating the free migration of sulfate-reducing bacteria or limiting the release from complexes, depending on applied local conditions. PCR-denaturing gradient gel electrophoresis revealed that iron-reducing bacteria were the dominant species in control and non-calcined oyster shell columns, whereas certain sulfur-oxidizing bacteria were identified in the column treated with calcined oyster powder.
The objective of this research was to experimentally test the effect of rice straw mats on the reduction of runoff, sediment and discharge under a laboratory scale with different rainfall intensity and slopes. We used the small runoff plots of $1m{\times}1m{\times}0.65m$ ($L{\times}W{\times}H$) in size were filled with loamy sand. Experimental treatments were bare (control), rice straw mats + PAM(SP), rice straw mats + PAM + sawdust(SPS) and rice straw mats + PAM + rice husks(SPR); slope of 10% or 20%; and rainfall intensity of 30 or 60 mm/hr. Runoff volume and coefficient from covered plots were significantly lower than those from control plots. Under the 30 mm/hr and 10% simulations, average runoff coefficient of covered plots decreased more than 92%. Under 60 mm/hr and 20% simulations, the ratios were between 39.8~58.1%. Under the condition of 30 mm/hr rainfall and 10% slope, sediment discharge from covered plots was practically zero. And at 20% plots, sediment reduction ratio was more than 95%. Under the condition of 60 mm/hr rainfall, sediment reduction ratio of 10 and 20% plots ranged between 86.3~95.3% and between 79.8~86.5%, respectively. The differences in initial runoff time, runoff and sediment discharge among different cover materials were not significant. Rainfall intensity showed higher impact on initial runoff time, runoff, and sediment discharge than slope. It was also shown that even if runoff reduction by surface cover were low, sediment discharge reduction could be very significant and contribute to improve the water quality of streams in sloping agricultural regions. It was concluded that the use of straw mat and PAM on sloping agricultural fields could reduce soil erosion and muddy runoff significantly and help improve the water quality and aquatic ecosystem in receiving waters.
This study examined the relationship between Phragmites australis' growth and sediment properties at mud tidal flat of Donggum-ri, Gilsang-myeon, Gangwha-gun, Incheon city. Field survey was carried out from May, 2010 to October, 2010. Water content, soil texture, electric conductivity and water table depth for sediment, density, height, dry weight and flowering for P. australis were examined at several plots from the starting point (the coastal embankment) to the end point of the two populations. The result was as follows. Firstly, the water table increased along distance from the embankment at one line (N-line) but was similar at the other line (S-line) in a P. asustralis population. Water tables were higher out of than within a P. australis population at two populations. Secondary, in N-line, the height and dry weight of P. australis decreased along the distance from embankment but, in S-line, those were similar in its population. P. australis' growth was dependent on electric conductivity at lower layer (water table level) rather than upper one (the surface). Thirdly, density of P. australis changed during growing season and was similar in a population, except for the end point of patch. In summary, the growth and distribution of P. australis were dependent on salt content of tidal flat's sediment (water table level) and this was affected by fresh water of the inland.
The spatial variation of organic matter sources in tidal flat sediment of the Nanakita River estuary, involving Gamo lagoon on the north-east coast of Honshu Island, Japan, was examined using carbon stable isotopes and fatty acid biomarkers. The spatial variation of total organic carbon (TOC) contents and ${\delta}^{13}C$ values were highly variable in between the stations, such as sandy flat (1.3 mg/g, -21.0‰), sand-muddy flat (2.6 mg/g, -21.9‰), and muddy flat (24.9 mg/g, -25.9‰), respectively. Particularly, at the muddy flat, high TOC content and low ${\delta}^{13}C$ value of the sediments indicated that the surface sediment was composed largely of terrestrial organic matter. Whereas, at the sandy flat and sand-muddy flat, the high ratios of diatom and bacteria biomarkers indicated the high contribution of abundant microorganism along with marine organic matter in sediment composition. From these results, it considered that the amount and origin of transported sedimentary organic matter indicated different characteristics in this study stations.
The vertical distribution of suspended sediments in the mangrove-mud coast is complicated due to the characterization of cohesive sediment properties, and the influence of hydrodynamic factors. In this study, the time-evolution of suspended sediment concentration (SSC) in water depth is simulated by a one-dimensional model. The model applies in-situ data measured in October 2014 at the outer station in Cu Lao Dung coastal areas, Soc Trang, Vietnam. In the model, parameters which have influence on vertical distribution of SSC include the settling velocity Ws and the diffusion coefficient Kz. The settling velocity depends on the cohesive sediment properties, and the diffusion coefficient depends on the wave-current dynamics. The settling velocity is determined by the settling column experiment in the laboratory, which is a constant of 1.8 × 10-4 ms-1. Two hydrodynamic conditions are simulated including a strong current condition and a strong wave condition. Both simulations show that the SSC near the bottom is much higher than ones at the surface due to higher turbulence at the bottom. At the bottom layer, the SSC is strongly influenced by the current.
광양만에 분포하는 미고결 퇴적충의 물성특성을 Core 시료를 채취하여 분석하였다 퇴적상태의 특성을 지시하는 퇴적층의 공극율이 퇴적깊이에 따라 일정한 변화를 나타내지 않으며, 이는 자체하중에 의한 자연적 압밀이 매우 미세한 것을 나타내고 있다. 조석에 의한 해수면 변동이 퇴적층 거동에 미치는 영향을 수치해석적으로 분석한 결과, 퇴적층에 형성되는 공극수압이 이토층의 낮은 투수계수에 기인하여 해수면 변동에 따른 표층 수압변화보다 느리게 진행되고 있다. 따라서, 최소 해수면시점에 발생되는 공극수압이 해수압에 의한 역학적 응력보다 커서 퇴적층의 유효응력이 인장력으로 반전되며 일정깊이에서의 현장유효응력도 인장력상태(quick sand condition)인 것으로 나타난다. 이러한 현상은 퇴적물조직의 재구성이 내부적으로 발생될 수 있는 가능성을 제시해 주고 있다. 모래질이토층(sandy mud layer)이 이토층내에 존재할 경우에도 이토층과의 경계부분에서 인장력강태의 현장유효응력(quick sand condition)이 발생한다. 이는 퇴적물 재구성작용에 의해 모래질 입자가 표층에서 하부층으로 하강될 수 있는 역학적 이론근거를 제시해 주고 있으며, 본 연구결과에 의하면 모래질 입자들이 약 40cm 깊이에 하강될 때까지 quick sand condition이 형성된다.
2001년 황해 2차 탐사에서 채취된 89개 표층 퇴적물 시료에 대하여 고분해능 X선 회절분석기와 Siroquant v.3.0 프로그램을 이용하여 광물조성을 구하였다. 황해 표층 퇴적물은 주구성광물(석영 57.8%, 사장석 16.0%, 알카리 장석 10.0%), 점토광물 및 방해석 등으로 구성되어 있다. 점토광물 중에는 일라이트(8.7%)가 가장 많고, 녹니석(2.6%)이 두번째로 많으며, 카올리나이트(0.6%)는 매우 소량들어 있고, 스멕타이트는 존재하지 않는 것으로 밝혀졌다. 석영 함량은 황해의 가장자리에 많고, 산동 반도 남동쪽에서 제주도 남서쪽을 연결하는 북서-남동 방향을 따른 해역에서 매우 낮다. 이런 분포 경향은 조립질 퇴적물인 모래의 분포 경향과 일치한다. 이를 통하여 조립질 퇴적물은 많은 양의 석영으로 구성되어 있으며, 황해의 동쪽과 남서쪽으로 많은 양이 유입되었을 가능성이 크다고 추정할 수 있다. 일라이트의 분포는 석영과 반대되며, 세립질 퇴적물과 비슷한 경향을 나타낸다. 이것은 세립질 퇴적물의 상당한 양이 황해의 북서쪽으로부터 공급되었을 가능성을 보여준다. 이번 연구 결과만 가지고 황해 퇴적물의 근원지를 정확하게 규명하는 것은 힘들기 때문에, 이와 비슷한 일련의 연구가 계속되어야 할 것으로 판단된다.
시화호를 대상으로 수계 중 다환방향족탄화수소(PAHs)의 농도와 분포특성을 조사하였다. 용존상과 입자상으로 분리된 물시료와 저질 시료를 분석한 결과 시화호의 상류인 반월지역과 하류인 시화지역의 물 시료 중 PAHs 농도는 각각 $21.9{\sim}49.6\;ng/L$, $19.4{\sim}99.7\;ng/L$로 나타났으며, $85{\sim}90%$ 정도가 용존상에 존재하였다. 또한 저질시료에서는 반월지역이 $51.7{\sim}325\;ng/g-dry$, 시화지역이 $13.4{\sim}72.3\;ng/g-dry$으로 다소 지역적 차이가 있는 것으로 나타났다. 수중 용존상은 저분자와 중간 분자량대 화합물이 주를 이루고 수중 입자상과 저질은 중간 분자량과 고분자량대 화합물이 주를 이루고 있었다. 옥탄올/물 분배계수에 대한 수중 용존상/입자상 분배계수로부터 얻어진 회귀직선의 기울기는 $0.73{\pm}0.12$로 나타났으며, 물/저질 분배계수로부터 얻어진 기울기는 $0.59{\pm}0.10$으로 나타났다. 이러한 결과로부터 저질/물 사이의 분배현상 뿐만 아니라 수중 용존/입자 상 분배 현상도 평형에 도달하고 있지 못한 것을 알 수 있었다.
본 연구에서는 우리나라의 대표적인 조간대 퇴적지형인 강화도 남단 갯벌을 사례로 서해안 조간대 지역의 퇴적환경을 구명하고 올바른 이용 및 관리방안을 고찰하였다. 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 강화도 남단 갯벌은 세계적으로 그 가치가 인정되고 있는 지형 생태적으로 중요한 해안습지이다. 그러나 해안생태계의 자정작용 역할을 하는 염생습지의 대부분은 간척되어 현재는 농경지로 이용되거나 그대로 방치되고 있다. 둘째, 강화도 남단 갯벌의 평균 조석간만의 차는 7.3m로, 조석차를 바탕으로 권역을 구분하면 고위 조간대 중위 조간대 저위 조간대 및 천해로 구분 지을 수 있다. 또한 대부분 간척된 과거 염생습지로 이루어진 육지권역이 포함될 수 있다. 셋째, 연구지역의 퇴적환경을 지시한다고 판단된 표층 퇴적물의 물리적 특성을 분석한 결과 평균 입도 분포는 모래 41.5% 실트 47.3% 점토 11.2%로 나타나서 실트의 비율이 상당히 높은 비율을 차지하고 있는데, 이는 퇴적물의 생태적 특성을 지시하는 것이다. 넷째, 권역별 이용 및 관리방안으로는 (1) 고위 및 중위 조간대는 갯벌 체험학교와 인공 염생습지, 그리고 양식업 대상지로 이용할 수 있으며 오염물질의 유입과 양식장 관리가 중요한 곳이다. (2) 저위 조간대는 특정기간의 갯벌체험과 바다 낚시 대상지로 이용할 수 있으며 조류의 통과시기와 패류의 산란시기에는 각별한 주의가 요구되는 곳이다. (3), 천해는 외해와 인접한 곳으로서 극히 일부 기간의 갯벌 체험과 바다 낚시 대상지로 이용할 수 는 곳이다. (4) 인접 육지부는 방조제를 이용한 철새관찰용 시설물 설치와 갯벌의 생태적 특징을 중심으로 한 홍보물을 설치할 수 있는 생태 관광지 대상지이다. 또 갯벌부로 유입되는 생활하수와 축산폐수의 관리가 중요한 곳이기도 하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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