시화호의 퇴적환경과 중금속오염

현상민,천종화,이희일,Hyun, Sang-Min,Chun, Jong-Hwa,Yi, Hi-Il 한국해양학회 1999 바다 Vol.4 No.3

시화호 내 5개 정점에서 채취한 주상시료들을 지화학적으로 분석하여 시화방조제 건설이후 퇴적환경 및 중금속오염에 대해 연구하였다. 시화호내 퇴적환경은 유기물의 C/N비와 C/S비에 의해 무산소환경, 산화환경, 그리고 두 환경이 공존하는 지역으로 세분되었다. 산화환원환경을 지배하는 요인은 수심과 퇴적물의 공급차인것으로 사료된다. 주상시료에서 분석된 지화학적 원소중 Mn-U-Mo간의 상관관계는 각 정점간의 산화 환원환경의 지시자로 사용이 가능하다. 주상시료들의 Al과 Ti 함량은 퇴적물특성에 의해 구분되며, 5개 중금속(Cr, Ni, Cu, Zn 및 Pb)함량은 중금속에 의한 오염정도를 지시한다. 중금속의 상대적 함량은 방조제에 가까운 시화호 중심부분에서 보다 안산-반월공단에 가까운 지역에서 높게 축적되어 있다. 특히 주상시료의 표층퇴적물은 시화호 중앙부보다 시화-반월공단쪽이 약 2-8배 정도로 중금속축적이 높다. Five core sediments acquired from the Lake Shihwa are analyzed for variations of sedimentary environment and heavy metal pollution after the Shihwa seawall construction. The depositional environment of the study area is divided into anoxic, oxic and mixed suboxic conditions based on the C/N ratio and C/S ratios of organic matters. Controlling factors for redox condition are the water depth and the difference in industrial effluents supply. Correlations among geochemical elements (Mn, U, Mo) show a distinctive difference and thus can be used as an indicator of redox condition. The content of Al, Ti are dependent on the sediment characteristics, and the contents of heavy metals (Cr, Ni, Cu, Zn, and Pb) indicate heavy metal pollution. The concentrations of heavy metals are higher near Shiswa-Banwol industrial complexies than the central part of Lake Shihwa. Especially, the accumulation of the heavy metal at the surface sediments near Shihwa-Banwol industrial complex are two to eight times higher than in the center of Lake Shihwa.

오끼나와 해곡 주장사료 퇴적물에 대한 저서생 유공충의 군집변화와 지역해 고환경변화

현상민,Hyun, Sang-Min 한국제4기학회 2009 제사기학회지 Vol.23 No.2

To investigate the paleoceanographic environmental changes around the Okinawa Trough, Japan, a piston core (RN88-PC5) was conducted on benthic foraminiferal species composition, assemblage, sedimentological and geochemical analyses. Trubidite sediment intercalated in studied core contains different benthic foraminiferal species, dwelling in shallow coral reef species, from normal hemipelagic sediment. These different benthic foraminiferal species and its assemblage are interpreted as reworked sediment when turbidite current occurred, synchronically. Grain size analysis clearly showed that mean grain size difference occurred between trubidite and hemipelagic sediments. Geochemical analysis also showed the difference of chemical composition between two sedimentary facies. Results of the foraminiferal oxygen isotope analysis showing global surface water warming records since the last 10 ka. The geochemcial analysis and previous works showed that turbidite sediment of studied core indicating sporadic occurrence of regional paleoceanographic events. Assemblage of shallow coral reef benthic foraminifera especially occurred with turbidite layer clearly support the sporadic occurrence of paleoceanographic events such as regional earthquake. 오끼나와 해곡 (Okinawa Trough)의 고해양 환경변화를 파악하기 위해 동 해역에서 얻어진 주상시료(RN88-PC5)를 이용하여 저서성 유공충의 종조성 및 군집구조를 파악하고 그 외 퇴적학적, 지화학적 연구를 수행하였다. 저탁류 퇴적물(turbidite sediment)을 협재한 주상시료는 같은 코아에서 나타나는 퇴적물인 반원양성 퇴적물 (hemipelagic sediment) 특성과는 다른 천해지역 산호초에 서식하는 저서성 유공충 종을 다량으로 함유하고 있다. 이들 천해역 저서성 유공충은 저탁류 퇴적물이 퇴적될 때 동시적으로 재동, 운반되어 퇴적된 것으로 해석되었다. 주상시료 퇴적물에 대한 입도분석 결과는 저탁류퇴적물과 반원양성 퇴적물과의 뚜렷한 입도변화를 보일 뿐만 아니라 두 퇴적물간에는 화학적 조성차이도 잘 보이고 있다. 부유성 유공충에 대한 산소동위원소 기록은 동 연구지역 표증해양이 홀로세에 들어서서 따뜻해지는 범 지구적인 기록을 공유하고 있는 것으로 나타났다. 또한 화학분석 결과와 기존의 연구결과를 종합하여 고찰하면 연구주상시료의 저탁류 퇴적물은 지역해의 고환경 기록인 저탁류 퇴적물의 주기적인 발생을 잠재적으로 지시하고 있는 것으로 해석된다. 연안 산호초지역에 서식하는 천해성 저서 유공충군집이 저탁류 퇴적층에 주기적으로 나타나는 것은 지역해에서 지진과 같은 고해양학적 사건이 주기적으로 일어났음을 지시한다.

국제공동 해양 시추사업(IODP)의 등장과 지구과학에의 학술적 성과 및 한국프로그램(K-IODP)의 역할

현상민,장세원,이영주,Hyun, Sang-Min,Chang, Se-Won,Lee, Young-Joo 한국제4기학회 2011 제사기학회지 Vol.25 No.2

국제공동해양시추사업(Ocean Drilling Program: ODP)는 DSDP, IPOD 그리고 현재의 IODP 등의 여러 가지 이름으로 바뀌어 왔지만 공고한 국제협동을 통해 지구과학의 발전에 크게 기여하여 왔다. 약 10 년 전에 시작된 IODP는 이제 2013년부터 2단계로 진입하면서 더욱더 견고한 국제협력, 새로운 과학 영역에 대한 도전, 그리고 새로운 과학적 목표를 향해 발전해 나갈 것이다. 이 논문은 그동안 수행된 ODP탐사로 얻어진 탁월한 연구성과와 새롭게 출범되는 IODP의 구조와 새로운 과학영역을 한층 발전시키기 위해 필요한 역할에 대해 정리하였다. 특히 2단계로 접어드는 IODP에서는 현재까지 이루어지지 않았던 북극해와 같은 지역에 대한 조사와 심해 생물권(biosphere) 등 미생물 영역에 대한 연구, 기후변화에 대한 연구가 더욱 활성화 될 것으로 기대된다. 이처럼 IODP는 가맹국들의 강력한 국제협력을 통해 IODP는 앞으로도 지구과학의 발전에 중요한 역할을 할 것으로 생각된다. The ODP (Ocean Drilling Program) has been greatly contributed to the progress of Earth Science through the strong international cooperation with its name changed from DSDP DSDP(Deep Sea Drilling Program), IPOD (International Phase of Ocean Drilling) to IODP (Integrated Ocean Drilling Program). The IODP program which was launched about ten years ago will continue to develop toward the 2nd phase of scientific targets through the tight international cooperation. Distinguished scientific results from the various expedition as well as new phase of IODP structure and its important role that enhance the new scientific fields are summarized in this study. In particular, Arctic Expedition and deep-biosphere and high resolution climatic study that was not performed in previous ODP stages, will be extensively conducted in coming new 2nd IODP stages. Likewise, through strong international cooperation, it is expected that IODP would play an important role in Earth Science developments.

마이크로네시아 축 경산호 골격의 지화학 원소 농도에 대한 예비연구

현상민,박흥식,김수현,김한준,장석,Hyun, Sang-Min,Park, Heung-Sik,Kim, Su-Hyun,Kim, Han-Jun,Jang, Suk 한국제4기학회 2008 제사기학회지 Vol.22 No.1

과거 수 년 간에 걸친 해양환경변화와 중금속 농도에 의한 오염정도를 알아보기 위해 열대 및 아열대 해역에서 흔히 볼 수 있는 경골산호(Porites lutea)를 조사하였다. 연X선 사진 분석 결과 분석된 산호시료는 길이 71mm 에 뚜렷한 성장륜을 가지고 있어 과거 수 년에 걸친 해양환경 변화를 잘 지시하고 있다. 골격 중에 포함된 주요원소 및 미량원소 분석결과 각 원소의 최고값, 최저값 사이의 편차가 큰 것으로 나타났다. 원소들 간의 관계를 살펴본 결과 일부원소는 화학적 분배계수에 의해 aragonite 격자에 기계적으로 치환되어 축적된 것으로 판단되며 일부원소는 이차적인 환경요인에 의해 축적된 것으로 판단된다. Sr/Ca, Mg/Ca에 근거한 환경변화는 수년전에 큰 변화가 있었던 것으로 판단되며 Mg/Ca의 경우 특정기간에 큰 폭으로 증가하는 경향을 보인다. 일부 중금속의 농도는 크게 수 십배의 농도 변화를 보이고 있으며 특히 Cu, Zn의 경우는 성장하는 동안 Mg/Ca와 같은 거동을 보이는 것으로 나타났다. 이러한 요인은 아마도 지역적 오염과 해양환경변화와 관련이 있는 것으로 해석된다. 추후 전처리 과정 등을 포함한 추가적인 연구를 필요로 한다. We investigated metal concentrations and oceanic environment changes that have occurred over the past several years by studying the hard coral Porites lutea, which inhabits tropical and subtropical areas. Soft X-radiographs clearly showed distinctive annual bands within 71 mm coral sample, which reflect changes in the oceanic environment over this period. There were large fluctuations in the major and minor element concentrations. Considering the physicochemical partition coefficient, some elements accumulated in the aragonite matrix in a mechanical manner, while others were affected by environmental factors. The concentrations of some heavy metals varied over a wide range, implying local environmental effects. The variation of Sr/Ca and Mg/Ca in coral skeleton clearly showed large-scale fluctuation over the specific intervals, implying environmental changes during this period. The concentrations of heavy metals also show high fluctuations, and roughly accord with Mg/Ca variation. In addition, Cu and Zn seem to show cyclicity-like peaks, coincide with Mg/Ca variation over the specific intervals. Such variation might be related to local pollution and oceanographic changes. More detailed investigation is necessary, including the pretreatment of coral skeleton sediment.

지화학적 자료에 근거한 광양만 표층퇴적물의 특성과 저서환경

현상민 ( Sang Min Hyun ),팽우현 ( Woo Hyun Paeng ),이태희 ( Tae Hee Lee ) 한국환경생물학회 2004 환경생물 : 환경생물학회지 Vol.22 No.-

동해 울릉분지 남단 주상퇴적물에 대한 최종빙기-홀로세간의 지화학적 기록 변화: 고해양환경 변화

허식,한상준,현상민,Huh, Sik,Han, Sang-Joon,Hyun, Sang-Min 한국해양학회 2001 바다 Vol.6 No.2

최종빙기와 흘로세 사이의 전이기에 일어난 동해의 고해양환경 변화를 이해하기 위하여 울릉분지 최남단 대륙사면에서 얻어진 주상시료(95PC-1)퇴적물에 대한 지화학적 고분해 연구를 하였다. 지화학적 결과는 주요 고행양학적변화가 이 전이기에 뚜렷하게 일어나고 있음을 밝히고 있다. 주요원소를 분석한 결과 최종빙기와 홀로세 사이에 뚜렷한 퇴적물의 조성변화를 보이고 있으며 이는 퇴적물의 공급변화가 수반되었음을 지시하고 있다. 퇴적물 중의 $TiO_2/Al_2O_3$는 흘로세와 최종빙기의 퇴적물 조성이 다름을 지시하고 있다. 유기탄소 함량도 약 $0.5{\sim}4%$ 정도의 폭으로 변화하고 있으며 이러한 변화는 평균적인 최종빙기와 간빙기(흘로세)의 값과 비교했을 때 각각 $2{\sim}4$배, 2배 정도 증가하여 전이기에 생물생산이 증가한 것임을 알 수 있다. 대륙기원 유기물의 유입을 지시하는 C/N비도 이 전이기를 중심으로 10이상을 보이고 있어 유기물이 인근 대륙으로부터 유입되었음을 지시하고 있으며, 특히 최종빙기 동안에는 활발하게 대륙으로부터 유기물이 유입되었음을 알 수 있다. 탄산염 함량변화는 흘로세 기간동안에는 비교적 안정하여 약 2.5%전후의 값을 보이고 있다가 전이기에 큰 폭의 변화를 보이면서 최종빙기에는 점진적으로 감소하는 경향을 보이고 있다. 퇴적물의 화학원소에 근거한 풍화지수(CIW)를 조사해본 결과 약 1만년을 경계로 뚜렷하게 변화하고 있으며 이러한 점은 유기물과 탄산염에 나타난 전이기와 잘 일치하고 있다. 입도분석 결과 나타난 최종빙기와 흘로세 간의 실트질 퇴적물의 함량차이는 빙기동안에 강해진 기후요소와 밀접히 관계되는 것으로 생각된다. 따라서 전이기에 나타나는 지화학적 기록변화는 해수면 상승과 결부된 해양환경변화 및 지역적인 기후변동과도 밀접히 관계되고 있음을 지시한다. To understand paleoceanographic environmental changes in the Esat Sea during the transitional period between Holocene and last glacial maximum, geochemical high resolution study was conducted by using a piston core(95PC-1) samples collected from the southernmost part of the Ulleung Basin. Geochemical results reveal that major distinctive paleoceanographic variations in transitional period are prominent. Major elemental concentrations show distinctive variations between glacial and Holocene suggesting changes in sediment supply. $TiO_2/Al_2O_3$ ratio of the sediment indicates different sediment composition between Holocene and glacial period. The content of total organic carbon ranging from 0.5% to 4% during transitional period. These vslues showed 2-4 times and two times higher than those of last glacial and Holocene, respectively. The C/N ratios deduced from organic matters exceed10 during transitional period suggesting terrigenous organic matter are supplied from continent, especially during last glacial maximum. Carbonate contents are relatively stable during Holocene and last glacial maximum with gradual decrease during glacial period with high fluctuation during transitional period. The variations of chemical index of weathering (CIW) also show a distinctive variation between glacial and Holocene, which is coincident with those of carbonate and organic carbon. The grain size distribution indicates that the difference content of silt fraction during Holocene and glacial period is closely related with climatic effect during glacial period. Therefore geochemical differences in sediment composition between Holocene and last glacial maximum is thought to be related to paleoceanographic, sea-level change and local paleoclimatic changes.

New IODP 소개 및 K-IODP 추진 현황

김길영(Gil Young Kim),장세원(Se Won Chang),현상민(Sang Min Hyun),이영주(Young Joo Lee) 대한지질학회 2014 대한지질학회 학술대회 Vol.2014 No.10

동해의 MIS 4 빙하기에 일어난 저염분화의 고해양학적 의미 : 부유성 유공충의 δ¹⁸O 및 δ¹³C 분석

김정무(Jung Moo Kim),송승욱(Seung Wook Song),현상민(Sang-Min Hyun),김진경(inkyung Kim),석봉출(Bong-Chool Suk),入野智久(Tomohisa Irino),島村道代(Michiyo Shimamura) 한국고생물학회 2009 고생물학회지 Vol.25 No.2

제4기 후기의 고해양 변화를 밝히기 위하여 동해 한국대지(Korea Plateau)에서 채취된 코어퇴적물(M04-PC1A; 131° 27.937′E, 38° 00.043′N, 수심 758.7m, 총길이 587㎝)로부터 부유성 유공충(Globigerina bulloides, Neogloboquadrina pachyderma)의 산소·탄소동위원소(δ¹?O, δ¹³C)를 고정밀(high-resolution) 간격으로 측정하였다. 산소·탄소동위원소 곡선과 알케논 변동곡선을 대비한 결과, 이 코어퇴적물의 지질시대는 산소동위원소층서(MIS; Marine Isotope Stage) 1-8(300 ka)에 해당되며, 제4기 후기의 빙하기인 MIS 2(12-24ka), MIS 4(59-74 ka), MIS 6(130-190 ka) 및 MIS 8(251-297 ka)에 δ¹?O값이 급격히 낮아지는(lighter) 주기적인 저염분화(low-salinity) 현상이 뚜렷하게 기록되어 있음을 확인하였다. 또한 δ¹³C값은 MIS 2와 MIS 4에서는 높아지고(heavier) MIS 6과 MIS 8에서는 낮아지는 특징을 나타낸다. MIS 2와 MIS 4에는 하천수가 유입하여 표층수에 담수층막(freshwater lid)이 형성되고 성층화되어 저층수가 무산소환경(anaerobic)으로 변하였기 때문에 δ¹³C값이 높게 나타나며, MIS 6과 MIS 8에는 해수의 수직순환운동(vertical circulation)이 비교적 원활해지면서 저층수로부터 12C가 포함된 유기물 영양분(nutrients)이 유입되어 표층수의 δ¹³C값이 낮게 나타나는 것이라고 추정된다. 동해는 제4기 후기 간빙기에 일어난 전지구적인 해수면 상승으로 인하여 태평양과 연결되면서 주로 해수온도의 영향을 받는다. 그러나 LGM을 포함한 빙하기에는 태평양으로부터 격리되면서 반고립화(semi-isolated)되었으며 해수온도보다는 주로 염분의 영향을 받아 지역적인 저염분화 현상을 주기적으로 나타내고 있다고 추정된다. To reconstruct the late Quaternary paleoceanographic changes in the East Sea, we have conducted high-resolution measurement of oxygen and carbon isotope values (δ¹?O, δ¹³C) of planktonic foraminifera (Globigerina bulloides, Neogloboquadrina pachyderma) collected from marine sediments of Korea Plateau (M04-PC1A; 131° 27.937′E, 38° 00.043′N, water depth: 758.7m, core length: 587cm). Through the comparison between oxygen and carbon isotope curves and alkenone SST curve, it was revealed that the core sediments were deposited during the last 300 thousand years (MIS 1-8). δ¹?O value of planktonic foraminifera shows sharp decreases, which correspond to low-salinity event, in the intervals of MIS 2 (12-24 ka), 4 (59-74 ka), 6 (130-190 ka), and 8 (251-297 ka). δ¹³C value significantly increases in MIS 2 and MIS 4, while it decreases in MIS 6 and MIS 8. Such changes in δ¹?O and δ¹³C values imply two different paleoceanographic conditions of the East Sea: 1. During MIS 2 and MIS 4, the sea was strongly stratified, with the freshwater lid and anaerobic bottom-water condition. 2. During MIS 6 and MIS 8, relatively active vertical circulation promoted the upwelling of 12C-rich organic nutrients, consequently decreasing δ¹³C value of the planktonic foraminifera. We conclude that the paleoceanographic conditions of the East Sea in the glacial periods of the late Quaternary are characterized by the salinity, rather than the sea surface temperature.

Introduction of New IODP and progress direction of K-IODP

김길영(Gil Young Kim),장세원(Se-Won Chang),현상민(Sang-Min Hyun) 대한지질학회 2014 지질학회지 Vol.50 No.5

부유성 유공충의 δ¹⁸O 및 Mg/Ca 분석에 의한 제4기 후기 동해의 고해양 변화

김정무(Jung-Moo Kim),佐川拓也(Takuya Sagawa),이영주(Young-Joo Lee),석봉출(Bol-Chul Suk),현상민(Sang-Min Hyun) 한국고생물학회 2005 고생물학회지 Vol.21 No.2