새만금 조간대 표층퇴적물의 성분원소 함량과 지화학적 특성

조영길,류상옥,구영경,김주용,Cho, Yeong-Gil,Ryu, Sang-Ock,Khu, Yeong-Kyeong,Kim, Joo-Yong 한국해양학회 2001 바다 Vol.6 No.1

전라북도 서해안의 새만금 조간대에서 채취한 38개 표층퇴적물에서 주성분 원소(Al, Fe, Mg, Ca, Na, K, Ti)와 미량원소(P, Mn, Ba, Sr, V, Cr, Co, Cu, Ni, Zn, Pb)를 분석하였다. 분석된 원소의 함량은 우리나라 타 조간대 퇴적물에서 보고된 값보다 전반적으로 낮았으며, Ba와 Pb를 제외한 모든 원소가 지각물질의 평균함량에 미달하였다. 함량의 변화는 대부분의 원소에서 <20%(${\sigma_x/\overline{x}$)로 비교적 작았으며, 주성분 원소의 Ca와 미량금속의 Ba, Cu 및 Mn이 각각 81%, 62%, 43% 및 33%로 가장 컸다. 공간적으로는 상부조간대에서 함량이 높은 원소와 지역간 차이가 뚜렷하지 않은 원소로 구분되었으며 , 이러한 분포를 결정짓는 가장 중요한 요인은 입도와의 관련성이었다. 입도 의존적인 경향을 나타낸 Al, Fe, Mg, Ti, Pi Mn, V, Co, Cr, Cu, Ni 및 Zn의 함량은 조간대의 상부로 갈수록 증가하였으며, 따라서 이들 원소의 분포는 조수 퇴적작용에 따른 퇴적물의 입도 분화에 의해 조절되는 것으로 판단된다. 한편, 입도와의 관련성이 미약한 Ca와 Sr, Na, K, Ba 및 Pb의 분포는 조립한 입도의 퇴적물에 많이 포함된 탄산염 및 규산염 광물의 영향을 반영하는 것으로 파악되었다. To investigate the processes governing the distribution of elements in the tidal flat, thirty-eight sediment samples collected from the Saemangeum tidal flat of the Korean west coast were analyzed for their contents of major (Al, Fe, Mg, Ca, Na, K, Ti) and trace (P, Mn, Ba, Sr, V, Cr, Co, Cu, Ni, Zn, Pb) elements. Most elements showed generally lower contents compared to data published for other tidal flats of Korea, and the effect of anthropogenic input could not be recognized in the sediments. The relative abundance and distribution of most of the elements varied significantly with the grain size of sediments. High contents of Al, Fe, Mg, Ti, P, Mn, V, Co, Cr, Cu, Ni and Zn were found in the finer sediments in the upper tidal flat of the study area, suggesting that tidal sedimentation processes play an important role in controlling the distribution of these elements. However, sediment grain size does not impose any significant effect on the abundance and distribution of Ca, Na, K, Ba, Sr and Pb. It appears that the clastic mineralogy in the coarse-grained fractions is the dominant factor determining the distribution of these elements in the study area.

남해 동부해역 임해공단 연안퇴적물의 중금속 오염

조영길(Yeong-Gil Cho),이창복(Chang-Bok Lee) 한국해양환경·에너지학회 2012 한국해양환경·에너지학회지 Vol.15 No.4

노출실험을 통한 진주담치(Mytilus edulis)와 넙치(Paralichthys olivaceus)의 Pb 및 Cd 축적에 관한 연구

조영길(Yeong-Gil Cho),김기범(Gi Beum Kim) 한국해양환경·에너지학회 2007 한국해양환경·에너지학회지 Vol.10 No.1

만경강 퇴적물의 중금속 함량 및 분포

조영길 ( Yeong Gil Cho ) 한국환경과학회 2007 한국환경과학회지 Vol.16 No.5

연구논문 : 영산강 하구 표층 퇴적물의 중금속 함량 및 분포

조영길(Yeong Gil Cho),박경양(Kyung Yang Park) 한국환경과학회 1998 한국환경과학회지 Vol.7 No.4

한국 남서해안 도암만 표층퇴적물의 중금속 함량 및 분포 특성

조형찬,조영길,CHO, HYEONG-CHAN,CHO, YEONG-GIL 한국해양학회 2015 바다 Vol.20 No.4

한국 남서해 연안의 도암만에서 44개 표층퇴적물을 채취하여 총유기탄소(TOC), 총질소(TN) 및 중금속(Al, Fe, Mn, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn)을 분석하였으며, 11개 시료에 대해서는 화학적 존재형태별 분석을 병행하였다. TOC(0.32~3.10%), TN(0.03~0.26%)은 주변 해역의 평균 수준이었고, C/N 비(7.9~11.9)에 근거할 때 육상기원 유기물의 영향이 반영된 일부 지역이 구분되었다. 중금속 함량은 대부분의 정점에서 해양퇴적물 주의기준(TEL) 이하였고, 화학적 존재형태별 함량은 광물격자부분에서 Cr, Cu, Ni 등이, 비광물격자부분에서 Mn, Pb가 총량의 절반을 상회하였다. 연구지역의 중금속 배경농도를 누적빈도곡선과 선형회귀분석에 의해 추정한 결과 Cu=11.8, Ni=23.1, Pb=26.8, Zn=76.6, Cr=56.7, Mn=585 mg/kg으로 계산되었으며, 이를 바탕으로 한 농축지수($I_{geo}$)에 근거해 국지적인 Mn 농축의 징후를 확인하였다. 그러나 농축지수와 존재형태비를 고려할 때 Zn, Pb도 환경변화에 따른 용출 가능성이 추정되었다. Forty-four surface sediments from Doam Bay were analyzed for total organic carbon (TOC), total nitrogen (TN), total metal (Al, Fe, Mn, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn) and further chemical partitioning of metals were carried out in some samples. The TOC (0.32~3.10%) and TN (0.03~0.26%) values of the samples were similar to those of other coastal area. The C/N ratios ranged from 7.9 to 11.9 with an average 9.3 which revealed that contribution of terrestrial organic matters was relatively rare. Contents of analysed metals showed a level lower than threshold effects level (TEL) in sediment quality guidelines. Based on the chemical speciation of metals, the lattice fractions were found in the order Cr > Cu > Ni > Zn > Pb > Mn, while Mn and Pb are the ratio of the non-lattice fractions accounted for more than 50%. The average baseline values were obtained relative cumulative frequency curves and linear regression analysis. The respective baseline concentrations for Cu, Ni, Pb, Zn, Cr and Mn were 11.8, 23.1, 26.8, 76.6, 56.7, 585 mg/kg, respectively. Based on geoaccumulation index ($I_{geo}$) with a baseline values of Mn showed that face the contamination phase from estuarine stations. However, in case of Zn and Pb, although there is no sign of contamination, it could be release from sediment when there is a change in the environment, which is caused from the high ratio of non-lattice fractions.

영산강의 유기물 플럭스와 장기변동에 대한 연구

조형찬,조영길,CHO, HYEONG-CHAN,CHO, YEONG-GIL 한국해양학회 2017 바다 Vol.22 No.4

영산강의 유기물 농도와 플럭스를 파악하기 위하여 2006~2015년까지 10년 동안 약 2주 간격으로 영본D 지점에서 강물을 채취하여 유기물(DOC, POC)을 분석하였다. DOC 농도는 연평균 $2.49{\sim}4.39mg{\cdot}C/L$ 범위로 연중 중영양상태가 유지되었고, 조류증식 및 강수에 의한 증감에 따라 30.1% (${\sigma}_x/\bar{x}$) 변동하였다. POC는 2006년 $6.68({\pm}2.80)mg{\cdot}C/L$에서 2015년 $0.19({\pm}0.14)mg{\cdot}C/L$로 10년간 점진적으로 무려 97% 감소하였으며, 2011년 보건설을 기점으로 극적인 변화를 보였다. 이는 보에 의한 정체와 거름망 효과에 기인한 것으로서 보건설 전후로 POC와 SPM 관계의 상이함, 보건설 이후 POC와 chlorophyll-a의 관계로부터 POC의 기원 및 조성의 극명한 변화가 유도된 사실을 파악하였다. TOC 농도는 POC 감소효과로 보건설 이후 52.3% 줄었고 POC:DOC 존재형태 비 또한 DOC가 90.9%에 달하는 압도적 우위를 차지하였다. 하구언 배수량을 이용해 계산된 TOC 플럭스는 $2.56{\sim}19.41{\times}10^9g{\cdot}C/yr$ 범위에서 점진적 감소가 뚜렷하였으며, 2011년을 기점으로 전후 5년 평균 $14.54{\times}10^9g{\cdot}C/yr$에서 $5.40{\times}10^9g{\cdot}C/yr$로 62.9% 줄었다. 따라서 보건설 이후 2015년까지 $9.14{\times}10^9g{\cdot}C$, 즉 매년 약 $1.83{\times}10^9g{\cdot}C$의 유기물이 하상에 축적되었을 것으로 추정된다. Dissolved and particulate organic carbon concentrations and fluxes were measured and estimated for the Yeongsan River during 2006~2015. The dissolved organic carbon (DOC) concentrations ranged from 2.49 to $4.39mg{\cdot}C/L$ with a variance of 30.1% (${\sigma}_x/\bar{x}$), and showed a simple correlation to algal bloom and precipitation. The particulate organic carbon (POC) concentrations had gradually decreased from 6.68 to $0.19mg{\cdot}C/L$ for 10 years, and changed definitely with weir construction in 2011. Based on the relationships between POC and suspended particulate matters and between POC and chlorophyll-a, we found out that the distinct variation of the origin and composition of POC was caused by stagnation and screening effect of the dammed river. The total organic carbon (TOC) concentrations dropped to 52.3% (from 8.26 to $3.94mg{\cdot}C/L$) as the POC concentrations diminished to more than 94.8% after weir construction, in which the DOC forms up to 90.9%. The fluxes of TOC, based on the relationship between the annual TOC concentration and the discharge of Yeongsan dike sluice, were $2.56{\sim}19.41{\times}10^9g{\cdot}C/yr$, and showed a great deal of variability in 2011. Since then the TOC flux dropped to $5.40{\times}10^9$ (2011~2015) from $14.54{\times}10^9g{\cdot}C/yr$ (2006~2010). These results suggest that the weirs trapped annually $1.83{\times}10^9g{\cdot}C$ on a river bed, but released in great levels of dissolved organic form at their exits.

자연 정화작용 연구: I. 갯벌과 농지 상층수중 유 ${\cdot}$ 무기 원소의 거동에 관한 예비 연구

최강원,조영길,최만식,이복자,현정호,강정원,정회수,Choi, Kang-Won,Cho, Yeong-Gil,Choi, Man-Sik,Lee, Bok-Ja,Hyun, Jung-Ho,Kang, Jeong-Won,Jung, Hoi-Soo 한국해양학회 2000 바다 Vol.5 No.3

우리나라 갯벌과 농지내 유 ${\cdot}$ 무기 원소의 거동을 이해하기 위해 제한된 환경의 실험실 수조에서 예비실험을 수행하였다. 총 6개의 아크릴 투명 수조에 갯벌 퇴적물 3종 SW1&2(anoxic, silty mud), SW3&4(anoxic, mud), SW5&6(suboxic, mud)과 농지 토양 3종 FW1&2(벼 포기 포함), FW3&4(벼 포기 제외), FW5&6(간척 농지,펴 포기 제외)을 채운 후 오염물질(구리, 비소, 카드뮴, 크롬, 납, 수은, Glucose+Glutamic acid)이 주입된 해수와 담수를 각각 SW 및 FW수조에 넣고, 2주일에 걸쳐 상층수 및 표층 퇴적물/토양을 채취 ${\cdot}$ 분석하였다. 분석 결과 FW와 SW상층수 중 질산염 이온의 농도는 각각 700${\sim}$800 ${\mu}$M, 2${\sim}$5 ${\mu}$M로 FW에서 현저히 높았고, 인산염 이온의 농도는 각각 3${\sim}$4 ${\mu}$M, 1${\sim}$2 ${\mu}$M(SW1 제외)로 FW에서 약간 높았다. 특이하게 SW1에서 인산염 이온은 시간이 지남에 따라 수 십 ${\mu}$M에 이르는 높은 농도로 증가하였다. 한편, 표층 퇴적물/토양 중 박테리아 세포 수는 FW1&3에서 평균 2.5${\times}$10$^9$cells/g dry sediment으로 SW의 평균 3.0${\times}$10$^8$cells/g dry sediment 보다 약 10배가 높았다. FW5 토양 중 박테리아 세포 수(3.5${\times}$10$^8$cells/g dry sediment)는 SW 퇴적물 중 숫자와 유사하였다. SW 퇴적물 중 MUF-Phosphate 활성도는 100-200 nM/ml/hr이지만 FW5&6을 제외한 FW 토양에서는 약 2,000 nM/ml/hr로 현저히 크게 나타났다. ${\beta}$-D-Cellobiose, ${\alpha}$-D-Glucose, 그리고 ${\beta}$-D-Glucos의 활성도 또한 FW 퇴적물에서 큰 값을 보였다. 그러나 FW5&6 토양 중 효소활성도는 SW 퇴적물에서의 값과 유사했다. 수조 상층수 중 Cu, Cd, As 농도는 모든 FW, SW수조에서 시간이 지남에 따라 일관성 있게 감소하였고, 제거속도는 Cu가 다른 원소에 비해 빨랐다. 제거속도는 FW 3개 수조 중 FW5&6에서 세 원소 모두 가장 느렸고, SW 3개 수조 중에서는 SW1&2에서 가장 빨랐다. SW와 FW간 제거속도 차이는 세 원소 모두 명확치 않았다 Cr은 FW에서 전반적으로 감소하는 경향을 보였지만 SW에서는 실험 초기에 감소하다 24시간 이후에는 증가 후 일정한 양상을 보였다. Pb은 FW에서 전반적으로 감소했지만 SW에서는 초기에 급격히 증가 후 다시 급격히 감소하는 양상을 보였다 Pb 또한 Cu, Cd, As와 마찬가지로 SW1&2에서 제거속도가 가장 빠르게 나타났다. FW 상층수 중 Hg는 시간에 따라 급격히 감소했고, 제거속도는 Fw5&6에서 가장 느렸다. 이러한 결과에 근거할 때 벼가 자라고 있고 이분해성 유기물이 풍부한 FW1&2, FW3&4 토양과 상층수에서는 유기물의 분해 활동이 활발하였지만, 벼가 경작되지 않는 FW5&6과 SW 에서는 유기물이 상대적으로 결핍되어 유기물의 분해활동이 적었을 것으로 판단된다. 한편, 수조에 인위적으로 유기물을 첨가한 경우 박테리아 세포수는 SW1에서 164시간 동안 4배 증가하였으나 SW3과 SW5에서는 각각 2.7배, 1.5배 그리고 FW1&3&5의 경우 각각 약 2배, 1.7배, 0.6배 정도만 증가하였다. Cu, Cd, As등 친 유기성 원소들의 시간에 따른 농도 감소 그리고 이들 원소(Hg 포함) 농도 감소 속도가 유기물이 적은 FW5&6에서 상대적으로 느리게 나타난 결과 등은 이들 금속들이 부유 입자 표면의 유기물과 결합 ${\cdot}$ 침적되어 퇴적물로 제거되었기 때문에 나타난 결과로 생각된다. 한편, SW1&2에서 이들 원소의 제거 속도가 빨랐고 Organic and inorganic characteristics including bacterial cell number, enzyme activity, nutrients, and heavy metals have been monitored in twelve acrylic experimental tanks for two weeks to estimate and compare self-purification capacities in two Korean wet-land environments, tidal flat and rice field, which are possibly different with the environments in other countries because of their own climatic conditions. FW tanks, filled with rice field soils and fresh water, consist of FW1&2 (with paddy), FW3&4 (without paddy), and FW5&6 (newly reclaimed, without paddy). SW tanks, filled with tidal flat sediments and salt water, are SW1&2 (with anoxic silty mud), SW3&4 (anoxic mud), and SW5&6 (suboxic mud). Contaminated solution, which is formulated with the salts of Cu, Cd, As, Cr, Pb, Hg, and glucose+glutamic acid, was spiked into the supernatent waters in the tanks. Nitrate concentrations in supernatent waters as well as bacterial cell numbers and enzyme activities of soils in the FW tanks (except FW5&6) are clearly higher than those in the SW tanks. Phosphate concentrations in the SW1 tank increase highly with time compared to those in the other SW tanks. Removal rates of Cu, Cd, and As in supematent waters of the FW5&6 tanks are most slow in the FW tanks, while the rates in SW1&2 are most fast in the SW tanks. The rate for Pb in the SW1&2 tanks is most fast in the SW tanks, and the rate for Hg in the FW5&6 tanks is most slow in the FW tanks. Cr concentrations decrease generally with time in the FW tanks. In the SW tanks, however, the Cr concentrations decrease rapidly at first, then increase, and then remain nearly constant. These results imply that labile organic materials are depleted in the FW5&6 tanks compared to the FW1&2 and FW3&4 tanks. Removal of Cu, Cd, As from the supernatent waters as well as slow removal rates of the elements (including Hg) are likely due to the combining of the elements with organic ligands on the suspended particles and subsequent removal to the bottom sediments. Fast removal rates of the metal ions (Cu, Cd, As) and rapid increase of phosphate concentrations in the SW1&2 tanks are possibly due to the relatively porous anoxic sediments in the SW1&2 tanks compared to those in the SW3&4 tanks, efficient supply of phosphate and hydrogen sulfide ions in pore wates to the upper water body, complexing of the metal ions with the sulfide ions, and subsequent removal to the bottom sediments. Organic materials on the particles and sulfide ions from the pore waters are the major factors constraining the behaviors of organic/inorganic elements in the supernatent waters of the experimental tanks. This study needs more consideration on more diverse organic and inorganic elements and experimental conditions such as tidal action, temperature variation, activities of benthic animals, etc.

해안침식이 우세한 반폐쇄적 조간대의 퇴적작용: 한국 서해안의 함평만

장진호,김여상,조영길,Chang, Jin-Ho,Kim, Yeo-Sang,Cho, Yeong-Gil 한국해양학회 1999 바다 Vol.4 No.2

해안침식이 우세한 반폐쇄적 조간대의 퇴적작용을 규명하기 위해 우리 나라 서해안의 함평만 조간대에서 지형, 퇴적물, 집적율, 해안절벽의 침식율 등을 조사하였다. 함평만 조간대는 전반적으로 조류세곡(tidal creek)의 발달이 미약하고, 고조선 해빈(high-tide beach), 조간대 사주(intertidal sand shoal) 등에 의해 지형적 기복이 표시되며, 대체로 상부방향으로 오목한 지형단면을 보인다. 조간대 퇴적물은 해안절벽의 침식에 의해 공급된 육상기원의 조립 퇴적물(자갈, 모래)과 조석작용에 의해 바다로부터 공급된 세립 퇴적물(펄)이 다양하게 혼합됨으로써 복모드형 입도분포, 불량한 분급, 양의 왜도 등의 조직적 특성을 보인다. 표층 퇴적물의 퇴적상 분포는 대체로 저조선 방향과 만 입구 방향으로 세립해지는 경향을 보여, 조간대의 일반적 경향과 다르다. 조간대층은 대부분 생물교란에 의해 균질화된 상태이며, 만 입구의 펄질 조간대에서 제한적으로 렌즈상층리(lenticular bedding), 평행엽리(parallel lamination) 통이 관찰된다. 조간대의 침식은 상부 조간대와 하부 조간대를 중심으로 추로 봄철(3~5 월)과 겨울철(10~3월)에 우세하며, 침식우세 지역의 경우 연평균 침식율이 5.2 cm/yr에 이른다. 침식에 의한 해안절벽의 후퇴는 내만역의 절벽에서 최고 1.4 m/yr의 속도로 이루어지는데, 대체로 초여름(5~6 월)에 우세하여 조간대의 최대 침식시기(봄철)와 1~2 개월의 시간차를 보인다. 이렇듯 함평만과 같은 전형적인 반폐쇄적 환경 내에서 조간대와 해안절벽이 침식되는 까닭은 풍파와 지역적 해수면 상승의 상호작용 때문인 것으로 판단된다. Hampyong Bay is a semienclosed and macrotidal bay which opens to the eastern Yellow Sea through a narrow inlet in the southwestern coast of Korea. In order to understand the tidal-flat sedimentation in the semienclosed setting, morphology, sediments, accumulation rate and sea cliff erosion were investigated in the tidal flat of Hampyong Bay. The tidal flat of Hampyong Bay lacks intertidal drainage systems, and generally shows the concave-upward profile whose relief is designated by marked morphological features such as high-tide beaches, intertidal sand shoals and tidal creeks. Surfacial sediments of the tidal flat mainly consist of mud, sandy mud, gravelly mud, gravelly sand and muddy gravel, thus showing the textural characteristics of multimodal grain-size distribution, poorly sorting and positive skewness. The sediments generally coarsen landward due to the increase in coarse fraction content. Sedimentary structures are deeply bioturbated, but parallel lamination and lenticular bedding are locally found in the mudflat near mean low water line. Annual accumulation rates across the tidal flat (along Line SM) average -5.2 cm/yr with a range of -45.8~+4.2 cm/yr, indicating that the tidal flat is erosional. In general, erosion rates of upper and lower tidal flat are higher than those of middle tidal flat. Seasonally, the erosion rates are much higher during spring and winter when dominant wind direction corresponds to the long axis of Hampyong Bay. Sea cliffs are eroded at a rate of 1.4 m/yr. The biggest sea cliff erosion generally occurs 1~2 months later after tidal flats were extensively eroded. Such erosions of tidal Oats and sea cliffs in the semienclosed bay setting are interpreted to be due to wind waves coupled with local sea-level rise.

광양만 표층퇴적물의 중금속 함량 및 분포

이창복,고철환,조영길,Lee, Chang-Bok,Koh, Chul-Hwan,Cho, Yeong-Gil 한국해양학회 2000 바다 Vol.5 No.2

광양만에서 채취된 91개 표층퇴적물에서 철, 망간, 크롬, 코발트, 구리, 니켈, 아연 및 납의 함량을 측정하였다. 분석된 금속 가운데 철, 크롬, 니켈 및 아연의 함량은 대부분의 시료에서 압도 의존적인 경향을 나타낸 반면 망간, 코발트, 구리 및 납은 입도와의 관련성이 뚜렷하지 않고 육지에 인접한 해역에서 국지적인 증가를 보였다. 평균입도, 유기탄소 및 각 금속을 변수로 한 R-mode 요인분석 결과도 철, 크롬, 니켈 및 아연이 입도, 유기탄소와함께 총 분산의 약 61%를 설명하는 factor 1에서 높은 적재값을 나타내 나머지 금속의 함량을 조절하는 요인과 구분되었다. 각 금속의 공간적 분포와 퇴적물의 입도, 유기탄소 및 금속간의 관련성 등을 종합적으로 검토한 결과 철, 크롬, 니켈 및 아연은 퇴적물의 입도에 의해서, 그리고 망간, 코발트, 구리 및 납은 해당 중금속의 배출과 관련된 해안 및 육지의 오염활동에 의해서 그 함량이 지배되는 것으로 파악되었다. 한편, 섬진강 부유물을 표준으로 삼아 계산된 농축비의 공간적 분포를 토대로 중금속의 축적이 활발한 지역이 구분되었는 바, 여수반도 북서쪽 연안에는 특히 아연 및 납이, 묘도 남수로를 포함한 여수반도 중북부 해안에는 망간, 코발트 및 구리가 농축된 것으로 드러났다. Heavy metals (Fe, Mn, Cr, Co, Cu, Ni, Zn, Pb) were determined in ninety-one surface sediments collected from Kwangyang Bay, south coast of Korea. The data show that the Fe, Cr, Ni, and Zn distribution in the bay can be described by metal vs. grain size relationship. However, the distribution pattern of Mn, Co, Cu and Pb were found to be changed because they are anthropogenically enriched to sediment. Correlation matrix and R-mode factor analyses revealed that two important factors controlling the distribution of metals in the bay are grain size and anthropogenic input.