하구둑이 영산강 하구호와 하구역 퇴적물의 지화학 및 유기물 분해 특성에 미치는 영향

Abstract

본 연구는 하구둑으로 인한 퇴적물환경 변화를 알아보기 위하여, 영산강 하구둑을 기점으로 영산강 상류에 위치한 몽탄대교까지 약 23.5 km 구간에 해당되는 하구호지역 3개정점(YL1, YL4, YL5)과 영산강 하구역 내 3개 정점(YE1, YE2, YE4)에서 퇴적물 내 지화학적 성분과 황산염 환원 및 철환원에 의한 유기물 분해특성 및 퇴적물 내 인과 철의 분포특성을 이해하기 위해 퇴적물 내 영양염 용출률과 인의 존재형태를 조사하였다. 공극수의 NH4+, PO43-, Fe2+ 농도는 정점 YE1 에서 가장 높은 농도로 나타났다. 특히 SO42- 의 농도는 하구호(<3.5 mM) 에 비해 하구역(26 mM)에서 높게 나타났다. 유기물 축적이 높은 정점 YE1에서 황산염 환원이 가장 높게 나타났으며 (16.53mmol S m-2d-1), 하구호는 철환원과 메탄생성기작에 의한 유기물 분해가 높은 것으로 나타났다. 저층 영양염 플럭스를 수층 내 일차생산력으로 환산(redfield ratio)하여 그 상대적인 비율을 계산한 결과, 퇴적물 내 영양염 용출은 하구역 정점에서 무기질소(22~48%)와 무기인(12~83%)이 benthic-pelagic coupling을 상대적으로 지지하는 것으로 나타났으며, 하구호 정점에서는 무기질소(0%)와 무기인(4~9%)의 용출 정도가 낮아 benthic-pelagic coupling 약한 것으로 나타났다. 퇴적물로부터 인의 존재형태 분석 결과, 철 결합인은 영산강 상류부근(정점 YL1: 53.92 μmol g-1)이 외해(정점 YE4: 6.84 μmol g-1)보다 약 8배 높게 나타났으며 이는 철환원이 정점 YE4(35.04 mmol Fe m-2d-1)보다 정점 YL1(181.73mmol Fe m-2d-1)에서 높게 나타나는 것과 일치하는 결과였다. 이 결과들은 SO42- 농도가 낮은 하구호 내에서는 철환원에 의한 유기물 분해가 활발해지면서 전자수용체인 산화철과 결합하고 있던 인은 공극수로 용출되며, 철환원에 의해 형성된 Fe2+ 이온이 확산되어 퇴적물 표층(산화층)에 존재하는 산소와 만나 산화철을 형성하며 공극수로 용출 된 인과 결합하는 순환 구조를 가진다. 반면, 하구역 내에서는 철환원보다는 황산염 환원에 의한 유기물 분해가 활발하여, 상당수의 인이 산화철과 결합하지 못하고 용출되어 수층 내 일차생산을 지지하며 부영양화를 가속화 시키는 악순환을 반복하고 있음을 의미한다.