한반도 주변 연안 해저를 통한 담지하수의 유출: 미래 수자원으로서의 중요성

황동운,김규범,이재영,Hwang, Dong-Woon,Kim, Gue-Buem,Lee, Jae-Young 한국해양학회 2010 바다 Vol.15 No.4

해저지하수 유출은 최근 전 지구적인 혹은 지역적인 규모에서 육상의 담수, 영양염류 및 다른 용존 화학원소들을 해양으로 공급하는 중요한 역할을 담당하는 것으로 밝혀지고 있다. 특히, 해저를 통한 육상 담지하수의 해양으로의 유출은 해양환경학적 측면뿐만 아니라 미래 수자원 확보측면에서 매우 중요한 의미를 가진다. 일반적으로 해저를 통한 담지하수 유출은 전 세계 연안해역에서 일어나고 있으며, 그 양은 지역 또는 측정 방법에 따라 강물 유출량의 0.01-17% 범위인 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서 조사 및 계산된 한반도 주변 해저 담지하수의 유출량은 제주도, 영일만, 마산만, 여자만 지역에서 주변 강물 유출량의 약 50%, 57%, 89%, 420%로 다른 나라의 연안 해역에 비해 상당히 양이 많고 지역적으로 큰 차이를 보였다. 하지만, 본 연구에서 이용한 담지하수 유출량 계산 방법은 연안해역에서의 기초적인 물수지 방법을 이용한 것으로, 보다 정확한 담지하수 유출량 평가를 위해서는 앞으로 연안해역에서 물수지에 영향을 미치는 여러가지 요인들(강수량, 조석, 증발, 물의 체류시간 등)의 시공간적 변화에 대한 지속적인 모니터링이 필요하다. 또한, 여전히 해저 담지하수 유출량을 평가하는데 있어서 방법적인 문제가 많이 제기되고 있는 만큼, 수리역학적인 방법 및 seepage meter를 이용한 실제측정 등을 통한 상호비교가 요구된다. Submarine groundwater discharge (SGD) has been recognized as a provider for freshwater, nutrients, and dissolved constituents from continents to the oceans and paid more attention with regard to the mass balance of water or dissolved constituents on local and global scales. The submarine discharge of fresh groundwater (fresh SGD) through seepage or springs in coastal ocean may be especially important in aspects of water resource and marine environment managements in the future. Based on the worldwide compilations of observed fresh SGD, our review reveals that fresh SGD occurs in various marine environments along most shoreline of the world and the global estimates of fresh SGD were approximately 0.01-17% of surface runoff. In addition, the input of fresh SGD calculated and investigated in this study were about 50%, 57%, 89%, and 420% of total river discharge in Jeju Island, Yeongil Bay, Masan Bay, and Yeoja Bay, respectively. These inputs from fresh SGD along the shoreline of Korea Peninsula are much higher than those of the whole world, greatly vary with the region. However, since these estimates are based on the water balance method mainly used in coastal ocean, we have to perform continuous monitoring of various parameters, such as precipitation, tide, evapotanspiration and water residence time, which have an impact on the water balance in a lot of areas for evaluating the precise input of fresh SGD. In addition, since the method estimating the input of fresh SGD has brought up many problems, it is required to make an intercomparison between various methods such as hydrogeological assumption, numerical modeling, and seepage meter.

제주도 해안에서 해저지하수의 유출에 의한 환경화학적 특성과 유출량 측정

박관석(Gwan-Serk Park),김규범(Gue-buem Kim),양한섭(Han-Seob Yang) 한국해양환경·에너지학회 2004 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2004 No.-

We measured seepage rates of coastal groundwater from a volcanic island, standing in the South Sea of Korea. The seepage rates measured along the sandy coast were in the range 50~280 m/yr, which are much higher than those reported from typical continental coast. On the eastern coast of Jeju, almost all groundwater discharge is attributed to recirculating seawater, while fresh groundwater contributes about 20% of the total submarine groundwater discharge(SGD) on the western coast of Jeju. Thus, submarine groundwater discharge appears to be important for the management of water resources in western Jeiu, The measured radionuclides (<SUP>228</SUP>Ra, <SUP>226</SUP>Ra, and <SUP>222</SUP>Rn) and nutrients in the groundwater suggest that the discharge of both fresh and recirculated seawater will have a significant influence on the budget of coastal nutrients and other chemical constituents in this region.

득량만 표층수중 영양염류의 시공간적 분포특성: 1. 영양염류의 계절변화와 기초생산 제한인자

양한섭 ( Han Soeb Yang ),김성수 ( Soung Soo Kim ),김규범 ( Gue Buem Kim ) 한국수산학회 1995 한국수산과학회지 Vol.28 No.4

한반도 남서연안에 위치한 득량만에서 1992년 7월부터 1993년 3월까지 계절별로 염분과 영양염류의 농도를 측정하여 득량만 표층수중 영양염류의 시공간적 변화특성과 기초생산 제한인자의 계절변화에 대해 고찰하였다. 염분의 평균농도는 추계에 가장 낮고 춘계에 가장 높았으며, 용존무기질소는 동계에 가장 높고 하계에 가장 낮았다. 그러나, 인산염과 규산염은 하계에 가장 높았으나, 최소값은 인산염의 경우 추계와 동계에, 규산염은 추계에 나타났다. 계절별로 다소의 차이는 있으나, 염분은 만 입구쪽에서 북쪽으로 갈수록 점차 낮아지는 경향을 보이며, 득량도 서쪽이 동쪽 보다 다소 낮았다. 용존무기질소는 하계의 경우 거의 고갈된 농도를 보이나, 나머지 계절에는 고염수가 존재하고 있는 만의 입구쪽 정점들에서 상대적으로 높고 만의 안쪽에서는 거의 고갈된 농도를 보인다. 인산염은 하계의 경우 염분과 상반된 분포를 보이며, 춘계의 경우 만 입구쪽 정점들에서 상대적으로 높은 농도를 나타내는 것을 제외하면 추계와 동계에는 거의 고갈된 농도를 보인다. 규산염은 하계의 경우 염분과 상반된 분포를 보이나 나머지 계절에는 염분과 유사한 분포양상을 보인다. 용존무기질소는 하계의 경우 만의 전 해역에서 생물생산의 제한인자로 작용하고 있으나, 나머지 계절에는 만의 안쪽 해역에서만 제한인자로 작용하고 있다고 생각된다. 인산염은 추계와 동계에는 전 해역에서 생물생산을 제한하고 있으나, 춘계의 경우는 만의 안쪽 해역에서만 제한인자로 작용하고 있다고 생각된다. 규산염의 경우는 담수의 공급량이 작은 동계와 춘계에 만의 안쪽 해역에서 규조류의 생산을 제한하고 있다고 생각된다. 인산염과 규산염은 하계의 경우 염분과 부(-)의 상관성을 나타내는 것으로 보아 주로 담수의 유입에 의해 만내로 공급되고 있다. 그러나, 나머지 계절에는 용존무기질소와 규산염의 농도가 염분과 정의 상관성을 나타내는 것으로 보아 용존무기질소 및 규산염 농도가 비교적 높은 외해수가 만내로 유입되고 있음을 의미한다. In order to see the seasonal variation of nutrients and the limiting factors to the primary productlon in Deukryang Bay, both dissolved inorganic nutrients and salinity were measured in the suface waters during the periods from July 1992 to March 1993. The mean value of salinity was the lowest in fall and the highest in early spring. Dissolved inorganic nitrogen (DIN) was the highest in winter and the lowest in summer. However, both phosphate and silicate were the highest in summer and the lowest in fall. Salinity was generally higher in the outer region than in the inner region of the bay. DIN content was nearly depleted (less than 2μM) in summer. From fall to spring, DIN content was nearly depleted in the inner region and relatively high in the outer region of the bay. Phosphate was the highest in summer showing an opposite distribution pattern to salinity, and it was nearly depleted (less than 0.1μM) in fall and winter. In spring, however, phosphate content was slightly high in the outer region. Silicate content showed an opposite distribution pattern to salinity in summer. In other seasons, however, the distribution pattern of silicate was similar to the salinity. DIN seemed to be a limiting factor for the primary production at all area of the bay in summer and at the inner region in other season. However, phosphate seemed to be a limiting factor at all area of the bay in fall and winter and at the inner region in spring. Silicate may limit the production of diatoms at the inner region of the bay in winter and spring. Both phosphate and silicate showed a good inverse relationship with salinity in summer, which indicates inputs of these nutrients from the freshwater runoff. In the other seasons, both nitrate and silicate showed a positive linear relationship with salinity in the outer region of the bay, suggesting that these two nutrients were mainly supplied by the inflow of the offshore costal water which had high nitrate content associated with vertical mixing.

한국 동해 표층수중 226Ra과 228Ra의 농도분포

김성수,양한섭,권영안,김규범 한국수산학회 1992 한국수산과학회지 Vol.25 No.5

동해 남부 및 중부해역의 총 14개 정점에서 표층수중 Ra동위체를 MnO₂피복 아크릴섬유로 추출한 후 분리농축시켜 감마계측하였다. 본 연구결과, 동해표층수중 ^(228)Ra의 농도분포는 102∼232 dpm/10³ℓ 범위로 연안정점들이 외해역 정점보다 다소 높은 농도를 보였고, 대마난류의 주류가 북상하는 정점들에서 상대적으로 높은 농도를 보였다. ^(226)Ra의 농도는 70∼110 dpm/10³ℓ 범위로 ^(228)Ra에 비해 해역별 혹은 정점별로 농도차이가 작았으나, 농도분포는 ^(228)Ra의 경우와 유사하였다. 동해표층수중 Ra동위체의 비는 1.0∼2.7 범위로 쿠로시오 표층수 보다 훨씬 큰 값이나, 황해표층수 보다는 작은 값이다. 동해표층수중 해역별 Ra동위체 비의 수평분포는 ^(228)Ra의 농도분포와 비슷하다. 동해표층수중 ^(226)Ra과 ^(228)Ra은 좋은 정의 상관성을 나타내며, 염분에 대한 ^(228)Ra의 농도도 좋은 역의 상관성을 나타내었다. 염분과 Ra동위체비의 상관관계로 부터 동해표층수는 황해 및 동지나해 대륙붕수와 쿠로시오 표층수가 혼합된 것으로 사료되며, 동해표층수중 Ra동위체의 농도는 해역별 혹은 계절별로 달라진다. Using MnO₂-coated fiber extraction and gamma counting techniques, we measured the distributions of ^(228)Ra and ^(226)Ra in the surface waters at 14 stations of East Sea of Korea in September, 1988. The concentrations of ^(226)Ra and ^(228)Ra in the surface waters ranged 70∼110 dpm/10³ℓ, and 102∼232dpm/10³ℓ, respectively. In general, the concentrations of Ra isotopes were shown higher in the coastal and southern stations than those in the outer and northern stations in our observed area. Also, the concentrations of Ra isotopes in the study area were significantly higher than values in the other area of the East Sea and Kuroshio surface water, but much lower than the concentrations in the surface water of Yellow Sea reported previously. There was an inverse relationship between the ^(228)Ra/^(226)Ra ratio and salinity in the surface waters of Kuroshio, Yellow Sea and East Sea of Korea. This indicates that the continental shelf waters such as Yellow Sea and East China Sea are main source of Ra isotopes in surface waters of the East Sea of Korea.

진해만 퇴적물의 퇴적속도와 중금속 오염

양한섭,김성수,김규범 한국환경과학회 1995 한국환경과학회지 Vol.4 No.5

In the Chinhae Bay, Korea, sedimentation rates and sedimentary record of anthropogenic metal loads were determined by ^210Pb dating and heavy metal analysis of four sediment cores. The sedimentation rates varied from 0.16g/㎠/yr(3.1㎜/yr) at Sta. C4, located within narrow waterway to 0.24g/㎠/yr(4.8㎜/yr) at Sta. C1, located in Haengam Bay. Maximum contents of Mn, Zn, Cu and Cr were observed at Sta. C2 located near the mouth of Masan Bay, while minimum contents were observed at Sta. C4. Mn/Fe ratios at Sta. C2 and Sta. C4 showed gradually increasing and decreasing downward, respectively, in the upper layer of sediment cores. This suggests that Mn may be diagenetically redistributed in highly reduced environment. At Sta. C2, the concentrations of Zn and Cu began to increase from 1920s by anthropogenic input and have been remarkablely increasing since mid 1960s. At Sta. C3, located near Sungpo, anthropogenic input of these two elements has also slightly increased after 1970s. However, pollution of these two elements was not significant in Haengam Bay(Sta. C1) and Chiljun waterway(Sta. C4). The pollution of Co, Ni and Cr was not remarkable in all core samples except surface sediment of Sta. C2. The total input of anthropogenic Zn and Cu since 1920s was estimated to be 28∼792 ㎍/㎠ and 0∼168㎍/㎠, respectively. Sta. C2 showed remarkablely higher values relative to other stations: anthropogenic loads of Zn and Cu constituted 27% and 29% of the total sedimentary inventories at the present day, respectively. Fe, Ni, Cr and Co contents showed good correlation(r>0.8) with each other. Anthropogenic Zn and Cu also showed a very good positive correlation(>0.9). However, correlation between these two group of element was quite scattered, indicating different sources and geochemical behaviors.