Article

Ocean and Polar Research. 30 September 2023. 103–111
https://doi.org/10.4217/OPR.2023013

ABSTRACT


MAIN

  • 1. 서 론

  • 2. 재료 및 방법

  •   연구 지역 및 연구 방법

  • 3. 결과 및 고찰

  •   완도 배출수 중 영양염과 유기탄소의 분포

  •   완도 양식장 배출수 중 유기탄소 비율과 단주기 지표 (ODIN/TDIN과 RDIN/TDIN ratios)

  •   완도 배출수 중 형광지수를 이용한 용존유기물질 기원 파악

  • 4. 결 론

1. 서 론

연안 환경은 강, 지하수, 빗물에 의해 유입되는 물질과 농∙축산 폐수, 하수 처리장 배출수, 양식장 배출수 등의 인위적인 기원에 의해 유입되는 물질로 인해 생지화학적 환경변화가 일어나고 있다(Oh et al. 2021). 연안으로 공급되는 물질 경로 중, 양식장 배출수에 의해 연안으로 유입되는 다량의 유기물과 무기 영양염에 의해 다양한 환경 문제가 대두되고 있다(Holmer et al. 2003; Lenzi et al 2003; Liu et al. 2011; Azanza and Benico 2013). 이는, 무분별한 사료 공급에 의한 양식장 배출수 내 미섭취 사료, 어분, 양식 생물종의 배설물과 대사물질 등으로부터 유래된다(Wang et al. 2020; Lei et al. 2021; Kwon et al. 2022). 육상 양식장(Land-based Aquaculture Farms, LAFs)의 밀집화에 따른 막대한 양의 배출수가 연안으로 유입되면 해양 수질 감소 및 탁도 증가(Au et al. 2004; Pedersen et al. 2017), 부영양화 발생, 조류 군집의 변화 등 해양환경에 상당한 영향을 미친다(Bonsdorff et al. 2002; Qin et al. 2005; Park 2014). 특히 부영양화의 경우, 유해 조류 증식(Harmful Algal Blooms, HABs)의 발생(Heisler et al. 2008)과 연안지역의 빈산소 수괴를 일으켜 저서 생물에 영향을 줄 수 있다(Hong 1987; 김 등 2010).

전라남도 완도는 국내 양식 전복 생산량의 약 80% (Ock 2010), 국내 양식 해조류 생산량의 약 60%, 국내 양식 넙치 생산량의 약 32%(옥 2007)를 생산하기 때문에 우리나라 수산양식산업의 중심지라 할 수 있다. 완도 육상 양식장은 2022년도 기준 총 208개소로 국내에서 제주도 다음으로 육상 양식장이 많이 집중되어 있다. 제주도 양식장 배출수에 의한 연안 환경 연구에 따르면, 막대한 양의 양식장 배출수의 연안 방류는 연안의 많은 어장을 오염시키고 있고, 바다 사막화 등의 백화 현상의 확산 추세를 일으키는 등의 해양 환경 문제를 야기시키며(JDI 2008; 최 2009), 조간대의 생물 다양성을 감소시킨다(Choi et al. 2021). 그러나 제주도에 비해 완도에서 양식장 배출수가 연안 환경에 미치는 영향에 대한 연구는 매우 미비한 실정이다.

양식장 배출수가 연안 환경에 미치는 영향을 파악하기 위해서는 양식장 배출수의 환경 오염 실태와 이화학적 특성을 제대로 파악하는 것이 중요하다. 그러나 여전히 완도의 양식장 배출수 내 유기물 및 영양염의 농도조차 잘 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 육상 양식장 배출수가 완도 연안 환경에 미치는 영향을 전반적으로 평가하기 위해 (1) 완도 연안에 위치한 육상 양식장 배출수 내 입자성유기탄소(Particulate Organic Carbon, POC), 용존유기탄소(Dissolved Organic Carbon, DOC), 총 유기탄소(Total Organic Carbon, TOC), 영양염(nutrients) 농도를 분석하였고, (2) 해양 환경의 잠재적 단주기 지표로써 산화성 용존무기질소와 환원성 용존무기질소를 적용하여 양식장 배출수의 산화 및 환원조건을 판단하였다. 또한 (3) 형광 용존 유기물질(Fluorescent Dissolved Organic Matter, FDOM)을 분석하여 완도 육상 양식장 배출수 내 유기물의 기원과 특성을 파악하였다.

2. 재료 및 방법

연구 지역 및 연구 방법

완도는 전라남도 남부에 위치한 군으로 섬으로만 이루어져 있다. 완도군의 면적은 396.7 km2으로 전남의 3.2 %를 차지한다. 본 연구는 2021년 7월에 완도군의 동남쪽에 위치한 농공단지길 연안을 따라 운영되는 육상 양식장들 중 임의로 5 개소를 선정하여 양식장 배출수를 배수구에서 바로 무균 채수병에 채수하였고(Fig 1), 유입수는 LAFs 1에서 채수하였다. 이렇게 채수한 시료는 500°C에서 약 3–5시간 동안 구운 pre combusted GF/F filter (Whatman 0.7 μm) 를 이용해 즉시 여과 후 분석하였다. 영양염은 15 ml conical tube 에 채수하여 영하 20°C 에서 냉동 보관하였고, 입자성유기탄소는 여과하는데 사용되었던 GF/F filter paper 를 분석 전까지 petri-dish에 냉동 보관하였다. 용존유기탄소는 pre-combusted 된 glass ampoule 에 약 20 ml의 시료를 담고, pH 를 2 이하로 낮춰서 미생물 활동을 억제하기 위해 염산 20 μL를 첨가하였으며, 대기 중의 기체와의 교환을 막기 위해 입구를 녹여서 완전히 밀봉한 채로 실온에 보관하였다.

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Fig. 1.

Maps of study sites in Wando

영양염은 SEAL Analytical의 영양염 자동 분석기 QuAAtro39를 이용하여 분석하였다. CRM (Certified Reference Material)으로는 일본에서 공급받은 Kanso의 해수 영양염 표준물질(RMNS)을 이용하였다. 이 연구에서는 아질산염 질소(NO2-), 질산염 질소(NO3-), 암모늄 이온(NH4+)을 용존무기질소(Dissolved Inorganic Nitrogen, DIN)로, 인산염(PO4-)을 용존무기인(Dissolved Inorganic Phosphate, DIP)으로, 규산염(SiOH4)을 용존규산염(Dissolved Inorganic Silicate, DSi)으로 정의하였다. 질산염 질소를 산화성 용존무기질소(Oxidized Dissolved Inorganic Nitrogen, ODIN), 아질산염 질소와 암모늄 이온을 합하여 환원성 용존무기질소(Reduced Dissolved Inorganic Nitrogen, RDIN), 둘을 모두 합하여 총 용존무기질소(Total Dissolved Inorganic Nitrogen, TDIN)로 정의하였다.

입자성유기탄소의 농도는 Thermo Scientific 사의 CHNS analyzer로 고온 연소법을 이용하여 분석하였다. Sulfanilamide 와 L-Cystine 시약에 따른 검정곡선을 이용해 탄소의 무게(mg)를 계산하여 시료의 부피(L)로 나누어 농도를 구하였다.

용존유기탄소의 농도는 Shimadzu 사의 TOC-VCPH 장비의 고온 산화법을 이용해 분석하였다. 아세트아닐리드(acetanilide)를 이용하여 표준 용액을 제조하여 농도에 따른 검정곡선을 그려 표준화하였다. 용존성 유기탄소 표준물질인 DSR (Deep Seawater Reference)과 비교하여 오차 범위 5% 이내를 확인하여 신뢰도를 입증하였다. 총 유기탄소는 입자성유기탄소와 용존유기탄소 농도의 합으로 산정하였다.

용존 유기물질의 형광 분석은 SCINCO사의 FluoroMate FS-2를 이용하여 측정하였다. 시료의 형광세기(Intensity)는 여기 방출 연속파장법(excitation-emission matrix spectroscopy, EEMs)을 바탕으로, 들뜸 파장(excitation wavelength)은 250–500 nm 범위에서 5 nm 간격으로, 방출 파장(emission wavelength)은 250–600 nm 범위에서 2 nm 간격으로 측정하였다. 바탕값의 보정과 라만 산란 피크의 제거를 위해 초순수(De-ionized water)의 형광세기를 측정하였다. Counts per second (초당 카운트, cps) 단위로 표현되는 측정 값은 1 ppb의 quinine sulfate dihydrate 용액을 표준물질로 사용하여 Quinine sulfate 용액을 Ex/Em = 350/450 nm에서 형광 측정하여 quinine sulfate units (QSU)로 변환하였다. 이렇게 변환한 값은 PARAFAC (Parallel Factor Analysis) 모델링을 통해 FDOM component로 구분하였다.

용존유기물질의 휴믹 지수(humification index, HIX)는 255 nm의 들뜸 파장에서 관측되는 435−480 nm 방출 파장에서의 총 형광세기와 300−345 nm 방출 파장에서의 총 형광세기의 비율로 계산하였다(Zsolnay et al. 1999). 생물 지수(biological index, BIX)는 310 nm의 들뜸 파장에서 관측되는 380 nm 방출파장의 형광세기와 430 nm 방출파장의 형광세기의 비율로 계산하였다(Huguet et al. 2009). 형광 지수(Fluorescence index, FI)는 370 nm의 들뜸 파장에서 관측되는 470 nm 방출파장의 형광세기와 520 nm 방출파장의 형광세기의 비율로 계산하였다(McKnight et al. 2001).

3. 결과 및 고찰

완도 배출수 중 영양염과 유기탄소의 분포

완도 육상 양식장 배출수 내 용존무기질소, 용존무기인, 그리고 용존규산염의 농도는 각각 11–22 μM (평균: 17± 3.7 μM), 0.5–2.5 μM (평균: 1.4±0.7 μM), 그리고 12–17 μM (평균: 14±1.6 μM)의 범위를 보였고, 입자성 유기탄소와 용존유기탄소 농도는 각각 14–78 μM (평균: 37±22 μM), 60–98 μM (평균: 81±13 μM)의 범위를 보였다(Table 1). 완도 육상 양식장 배출수의 영양염, 입자성 유기탄소, 용존유기탄소 농도는 다른 나라 양식장 배출수(용존무기질소: 0.03–284 μM; 용존무기인:0.03–19.6 μM; 용존규산염: 2.6–114 μM; 입자성 유기탄소: 8.3–4033 μM; 용존유기탄소: 158–1033 μM)에 비해 낮은 경향을 보였다(Table 2). Lee et al. (2018)에서 보고된 우리나라 자란만 농도(아질산염 질소+질산염 질소: 0.05–14.4 μM; 용존무기인: 0.002–1.26 μM; 용존규산염: 1.43–48.3 μM)와 Lee et al. (2009)에서 보고된 진해만 농도(용존무기질소: 2.7–32 μM; 용존무기인: 0.28–3.10 μM; 용존규산염: 3.3–41 μM)는 용존규산염을 제외하고 완도 육상 양식장 배출수에서 유사한 농도 범위를 보였다. 또한 완도 육상 양식장 배출수 내 입자성 유기탄소의 농도는 Lee et al. (2020)에서 보고된 패류 양식이 활발한 자란만 내 해수 농도(평균: 33±16 μM)와 유사하게 나타난 반면 진해만 내 해수 농도(25–193 μM)에 비해 낮은 농도 범위를 보였다(Kim et al. 2013). 완도 양식장 배출수의 용존유기탄소 농도는 진해만 농도(29–233 μM)에 비해 낮았다(Kim et al. 2013). 이와 같이, 양식장 배출수 중 영양염과 유기탄소 농도가 나라별 지역별로 다양한 분포로 나타나는 것은 양식생물종에 따른 사료 및 배설물의 차이에 의해 나타난 결과로 판단된다.

Table 1.

Concentrations of nutrients, POC, and DOC in effluent and influent of land-based fish farms during the summer (July) of 2021

DIN
(µM)
NH4+
(µM)
DIP
(µM)
DSi
(µM)
POC
(µM)
DOC
(µM)
RDIN/TDIN ODIN/TDIN HIX BIX FI
LAFs E1 16 10 1.6 13 31 77 0.67 0.33 1.42 0.99 1.61
LAFs E2 11 5 0.5 13 14 60 0.46 0.54 1.76 1.14 1.53
LAFs E3 16 10 0.7 12 28 98 0.69 0.31 1.68 1.11 1.61
LAFs E4 19 16 2.5 15 78 82 0.88 0.12 1.29 1.02 1.47
LAFs E5 22 17 2.0 17 35 87 0.80 0.20 1.53 1.04 1.59
LAFs I1 11 8 0.4 16 25 89 0.81 0.19 1.58 1.05 1.49
Table 2.

Comparison of nutrients, POC, and DOC concentration in effluents from land-based fish farms: a Contrast between Wando, Korea, and Different Countries, including Jeju, Korea

DIN (µM) NH4+ (µM) DIP (µM) DSi (µM) POC (µM) DOC (µM) Reference
Korea
(Wando)
11-22
(17±4)
5-17
(12±4)
0.5-2.5
(1.4±0.7)
12-17
(14±2)
14-78
(37±22)
60-98
(81±13)
This study
Korea
(Jeju)
15-190
(70±40)
0.9-1.6
(2.4±0.9)
22-290
(122±62)
41-307
(116±52)
Oh et al.(2021)
China Fish farm 0.5-284
(62±50)
0.8-19.6
(4.2±3.8)
3.7-114
(53±36)
8.3-4,033
(833)
179-1,033
(472±262)
Herbeck et al. (2013)
Shrimp farm 7.1-58
(31±1.4)
1.2-3.2 Yang et al.(2017)
France Fish farm 53 Garren et al.(2008)
Shrimp farm 0.03-8.97 (1.3±2.6) 0.03-4.45 (0.47±0.47) 2.6-39.2 (15.8) 81-387 Thomas et al. (2010)
Chile 39.5 19 3.42 158 Ryan et al.(2022)
Turkey ~3.18 ~0.61 ~14.55 97 Basaran et al. (2010)
Hungary 5.6 6.4 Gál et al.(2016)

완도 육상 양식장 유입수 내 용존무기질소, 용존무기인, 그리고 용존규산염의 농도는 각각 11 μM, 0.4 μM, 16 μM을 보였다(Table 1). 완도 육상 양식장 유입수는 용존무기인을 제외하고 Kwon et al. (2022)에서 조사된 제주도 육상 양식장 유입수 농도보다 현저히 낮은 농도(용존무기질소: 5–223 μM, 용존규산염: 9–388 μM)를 보였다. 완도 육상 양식장 유입수 내 입자성유기탄소와 용존유기탄소의 농도는 각각 25 μM, 89 μM로 Kim (2023)에서 조사된 제주도 육상 양식장 유입수(입자성유기탄소: 6–9 μM, 평균: 8±1 μM; 용존유기탄소: 33–87 μM, 평균: 53±21 μM)보다 높은 농도 범위를 보였다. 본 연구 지역과 비슷하게 육상 양식장이 밀집되어 있는 제주도 양식장 유입수를 비교해 보면, 완도 육상 양식장 유입수는 해수의 형태로 양식장으로 공급되지만 제주도 양식장 유입수는 육상으로부터 해양으로 유출되는 담지하수(fresh groundwater)와 물리적인 외력에 의해 육상으로 침투한 해수가 해저면에서 해양으로 재순환 및 혼합되어 유출되는 염지하수(saline groundwater)를 포함하는 해저 지하수(Submarine Groundwater Discharge, SGD)(Moore 2010)의 형태로 공급된다. 따라서 유입수 형태로 인해 사육수의 바탕 값이 결정되어진다. 영양염의 경우, 완도 유입수는 상대적으로 제주도 유입수에 비해 낮은 농도를 보이고, 유기탄소는 상대적으로 높은 농도를 보인다. 이는 제주도에서 유입수로 사용하는 해저 지하수에 육상기원의 영양염 농도가 상대적으로 높기 때문에 나타난 결과로 판단된다. 농업 활동에 사용되는 합성 비료에 의해 해저 지하수 내 용존무기질소는 높은 농도를 보이며, 용존규산염은 지각을 구성하는 대표적인 지각 기원 물질이기 때문에 해수보다 지하수에 높은 농도를 보인다(Kim 2023). 또한 제주도 해저 지하수 내 유기탄소 농도는 해수의 유기탄소보다 낮게 나타나기 때문에(Song 2021) 해수를 유입수로 사용하는 완도에서 상대적으로 더 높은 농도 범위를 보이는 것으로 판단된다. 또한 제주도의 경우 모든 측정 항목에서 배출수가 유입수 보다 높은 농도를 보이지만 완도는 서로 유사하게 나타났다. 본 연구에서 체류시간을 계산하진 못했지만 반 폐쇄적 내만 형태를 보이는 완도는 해수 유동이 상대적으로 정체되어 사면이 바다와 접하는 섬 지형의 제주도보다 체류시간이 더 길 가능성이 높을 것으로 보인다.

완도 양식장 배출수 중 유기탄소 비율과 단주기 지표 (ODIN/TDIN과 RDIN/TDIN ratios)

완도 육상 양식장 배출수 내 총 유기탄소 중 입자성유기탄소의 비율은 19–49%(평균: 29±10%), 용존유기탄소의 비율은 51–81%(평균: 71±10%)로 유입수(입자성 유기탄소: 22%, 용존유기탄소: 78%)와 유사하게 나타났다. 그러나 Kim (2023)에서 조사된 하계 제주도 육상 양식장의 경우, 본 연구와 다르게 배출수에서 유입수보다 상대적으로 더 높은 입자성 유기탄소 비율을 보였다. 본 연구에서 용존유기물질을 PARAFAC 모델링으로 EEM 을 분류하였다(Fig 2). Coble (2007)에서 제시한 피크 파장위치에 따른 component는 Stedmon and Markager (2005)에서 제시한 피크 파장위치에 따라 excitation/emission 이 430 nm/ 460 nm에서 강한 피크를 보였다. 이는, 미생물 분해에 의해 빠르게 생성되고 제거되는 부식 형광(Humiclike fluorescence)의 특성을 보인다. 용존유기물질의 기원과 특성을 파악하기 위하여 완도 육상 양식장 배출수의 용존유기탄소 농도와 Component 의 상관관계를 살펴본 결과, r2 = 0.991로 높은 상관관계를 보였다(Fig 3). 따라서 육상 양식장 배출수의 용존유기탄소는 미생물에 의한 입자성 유기탄소의 빠른 분해가 주 기원으로 판단된다.

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Fig. 2.

Excitation-emission matrix spectroscopy (EEMs) contour polts of each component determined by using the parallel factor analysis (PARAFAC) model

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Fig. 3.

Correlations between intensity of Component and DOC concentration in effluents of land-based aquaculture farms (n = 5)

완도 육상 양식장 배출수의 암모늄 이온 농도는 5–17 μM (평균: 12±4 μM)의 범위를 보였다(Table 1). 유입수의 암모늄 이온 농도는 8 μM로 나타났다(Table 1). 완도 육상 양식장 배출수의 암모늄 이온 농도와 다른 나라 양식장 배출수 농도를 비교하였을 때, 헝가리나 터키에 비해 상대적으로 높은 농도 범위를 보였으나 중국과 칠레보단 상대적으로 낮은 농도 범위를 보였다(Table 2). 본 연구 지역 내 암모늄 이온 농도는 자란만 농도(0.26–12.00 μM)에 비해 높은 농도 범위를 보였다(Lee et al. 2018). 본 연구 지역의 유입수 내 암모늄 이온 농도는 Kwon et al. (2022)에서 조사된 제주도 육상 양식장 유입수의 농도(0.2–0.5 μM)보다 훨씬 높은 농도를 보였다.

암모늄 이온은 상대적으로 단시간 내에 산화되기 때문에 RDIN/TDIN 또는 ODIN/TDIN의 비율로 나타내는 단주기 지표로 활용할 수 있다(정과 양 2016). ODIN/TDIN은 총 용존무기질소 중 산화가 완료된 비율을 뜻하고, RDIN/TDIN 은 앞으로 산화가 진행되어야 할 비율을 뜻한다. 본 연구에서 조사한 완도 육상 양식장 배출수 및 유입수의 RDIN/TDIN과 ODIN/TDIN 비율을 Table 1에 제시하였다. 배출수의 평균 RDIN/TDIN 비율(0.70)과 유입수의 비율(0.81)은 Lee et al. (2022)에서 조사한 제주도 하수처리장 배출수의 비율(0.59)보다 높게 나타났다. 조 등 (1998)은 유기물 분해에 의해 저층의 산소 소모가 크게 증가하여 빈산소화되면 표층과 저층 사이에 용존 산소 성층화가 발생하며, 저질 퇴적층 용출에 의해 저층의 암모늄 이온 농도가 높게 나타난다고 보고하였다. Yang et al. (2017) 또한 퇴적물에서 암모늄 이온이 방출되기도 하고, 양식 활동에 의해 생성된 유기물질의 미생물 광물화에 의해 암모늄 이온 농도가 높게 나타난다고 보고하였다. 따라서, 본 연구 지역의 높은 RDIN/TDIN 비율은 (1) 유입수로 사용되는 저층수의 높은 암모늄 이온 농도와 (2) 배출수에서 유기물이 분해되며 생성되는 암모늄 이온 농도에 의해 나타난 결과로 판단된다.

완도 배출수 중 형광지수를 이용한 용존유기물질 기원 파악

유기물의 기원을 추적하는 지표로 HIX, BIX, FI를 사용하였다(Huguet et al. 2009; McKnight et al. 2001). Huguet et al. (2009)에 의하면 HIX 의 값은 미생물에 의한 유기물 분해작용의 정도를 나타내기 때문에 미생물에 의한 부식 정도가 늘어날수록 값이 증가한다. HIX < 4일 경우 생물학적 또는 해양 박테리아 기원의 특성을 띈다. HIX 는 값이 커질수록 휴믹 특성도 강해진다. 4–6일 경우 용존유기물질은 약한 휴믹 특성 및 강한 자생적 component 의 특성을 갖고, 6–10일 경우 강한 휴믹 특성과 약한 자생적 component 의 특성을 가진다. 그리고 > 16일 때 강한 부식 정도 및 육상 기원의 특징을 보인다. 완도 육상 양식장 배출수에서 HIX 값은 1.29–1.76(평균: 1.54±0.19)의 범위를 보였으며 유입수에서 HIX 값은 1.58로 나타났다(Table 1). 완도 육상 양식장 배출수와 유입수에서 HIX < 4를 보였기 때문에 본 연구 지역의 용존유기물질은 부식화 정도가 낮고, 강한 자생적 또는 해양 박테리아 기원의 특성을 띈다.

BIX는 해양에서 1차 생산 기원이나 박테리아에 의한 자생적 기원에 의해 비교적 최근에 생성된 유기물의 정도를 나타내는 지표로 값이 작아질 수록 오래 전에 생성된 유기물의 특성을 띈다. Huguet et al. (2009)에 의하면 BIX 값이 0.6–0.7일 경우 낮은 자생적 component의 특성을 갖고, 0.8–1일 때 강한 자생적 component 의 특성을 갖는다. 그리고 BIX > 1일 때 생물학적 또는 해양 박테리아 기원의 특성을 띈다. 완도 육상 양식장 배출수에서 BIX 값은 0.99–1.14(평균: 1.06±0.06) 범위를 보였으며 유입수에서 생물 지수 값은 1.05로 나타났다(Table 1). 완도 육상 양식장 배출수와 유입수에서 생물 지수가 1보다 큰 값을 보였기 때문에 본 연구 지역의 용존유기물질은 자생적 기원의 최근에 생성된 특성을 띈다. 이는 앞서 언급한 Component 의 미생물 분해에 의해 빠르게 생성되고 제거되는 용존유기물질의 특성을 뒷받침한다.

FI는 육상식물과 퇴적물에서 기원한 유기물과 수층의 미생물 활동에 의해 생성된 유기물의 기원을 나타내는 지표이다. McKnight et al. (2001)에 의하면 FI 값이 1.4–1.5일 경우 주로 육상 기원이며, 값이 높으면(~1.9) 미생물 기원의 특성을 띄고 값이 낮으면(~1.4) 육상 기원 풀빅산의 특성을 갖는다. 완도 육상 양식장 배출수에서 FI 값은 1.47–1.61(평균: 1.56±0.06)의 범위를 보였으며 유입수에서 FI 값은 1.49로 나타났다(Table 1). 완도 육상 양식장 배출수와 유입수에서 FI 값이 1.4로 나타났기 때문에 본 연구 지역의 용존유기물질은 퇴적물에서 기원한 유기물의 특성을 띈다.

이와 같이, 유기물의 기원을 추적하는 지표인 HIX, BIX, FI 값을 통해, 완도 양식장 배출수에서는 미생물 분해에 의해 생성된 자생적 기원과 퇴적물에서 공급되어지는 용존유기물질이 우세한 것으로 판단된다.

4. 결 론

완도 육상 양식장 배출수 중 영양염과 유기탄소의 분포는 유입수의 형태에 의한 영향을 받은 것으로 보인다. 본 연구지역의 높은 RDIN/TDIN 비율은 배출수 중 유기물질이 미생물 광물화 등에 의해 분해되면서 암모늄 이온 농도가 증가하고, 분해 과정 중 산소 소모가 증가하여 빈산소화된 저층에서 암모늄 이온이 용출되는데 본 연구 지역은 유입수로 저층수를 사용하기 때문에 나타난 결과로 판단된다(Fig 4). Component와 배출수 내 용존유기탄소 농도가 유의미한 양의 상관관계를 보이는 것으로 보아, 본 연구 지역 유기물의 주요한 기원은 미생물에 의한 입자성 유기탄소의 빠른 분해인 것으로 판단된다. 완도 육상 양식장 배출수 중 유기물은 낮은 HIX와 높은 BIX를 통해 미생물 분해 활동에 의한 자생적 기원의 특성을 가지는 것으로 추정되었다. 또한, FI 와 RDIN/TDIN ratio 를 통해 주로 퇴적물에서 공급되었다고 판단된다. 본 연구는 양식장 배출수는 연안 환경의 빈산소화 발생에 영향을 줄 수 있음을 시사하였다. 그러나 배출수의 특성에 대해 더 자세히 조사하기 위해 양식장이 없는 control site 와 비교분석과 배출수의 영향이 어디까지 미치는지에 대해 배출수 뿐만 아니라 배출수가 방류되는 연안 해수 및 퇴적물에 대한 추가적인 조사도 필요할 것으로 판단된다. 추후 장기간에 걸친 심도 깊은 모니터링이 더 이루어진다면 현재 우리나라 양식장 배출수 오염 실태가 어느 정도인지 고찰할 수 있을 것이다.

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Fig. 4.

A schematic diagram showing the dynamics of the “organic carbon and nutrients” in effluent of land- based fish farms

Acknowledgements

이 논문은 2022년 해양수산부 재원으로 해양수산과학기술진흥원의 지원을 받아 수행된 연구입니다(전남씨그랜트).

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