2025년 동중국해의 표층 퇴적물 중 다환방향족탄화수소의 분포 특성

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 2025년 하계 동중국해 표층 퇴적물 내 잔류성 유기 오염 물질인 다환방향족탄화수소(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs)의 농도와 공간적 분포 특성을 파악하고, 주요 조절 인자 및 기원을 파악하기 위하여 수행하였다. 2025년 6월 30일부터 7월 9일까지 연구 대상 해역의 18개 정점에서 표층 퇴적물을 채취하였으며, 16종의 모체 PAHs(16PAHs)와 Alkylated PAHs(Alkyl PAHs), 그리고 총유기탄소(Total organic carbon, TOC), 입도(Grain size), 화학적산소요구량(Chemical oxygen demand, COD) 등 물리·화학적 인자를 분석하였다.
분석 결과, 16PAHs의 농도는 59.95~114.39 ng/g-dry wt.(평균 79.94 ng/g-dry wt.)의 범위를 나타내었다. 공간적으로는 니질(Mud) 함량과 유기물 농도가 가장 높은 정점(St. 5)에서 최고농도를 보였으며, 통계 분석 결과 PAHs 농도는 Mud 함량 및 TOC와 강한 양의 상관관계가 나타났다. 이는 연구 해역 내 PAHs의 거동이 퇴적물의 비표면적 및 유기물 함량에 따른 ‘입도 효과(Grain size effect)’에 의해 조절될 수 있음을 시사한다. PAHs의 농도가 TOC와 Mud 함량에 영향을 받음이 확인됨에 따라 입도와 유기물에 의한 자연적 배경 요인을 고려하여 상대적인 농도 분포를 파악하기 위해 이중 정규화(Dual normalization)를 수행한 결과, 단순히 농도가 높았던 St. 5는 평균 수준으로 낮아진 반면, St. 14와 St. 15가 정규화한 데이터 모두에서 전체 평균을 넘는 결과를 보였다. 이는 해당 정점의 퇴적물이 물리·화학적 조성만으로 설명하기 어려운 외부 기원의 미세한 영향이 상대적으로 더 잔존하고 있음을 시사한다.
그리고 오염원 추적 결과, 고분자 PAHs의 우점과 이성질체 진단비(Diagnostic ratios) 분석을 통해 연구 해역은 석탄 및 바이오매스 연소와 같은 고온의 연소 기원(Pyrogenic)이 지배적인 것으로 판단된다. 다만 Alkyl PAHs의 비중이 전체의 약 45%를 차지하고 있어, 연소 기원이 우세한 가운데 선박 활동이나 유류 유출 등 유류 기원(Petrogenic) 오염 물질이 일부 혼재된 복합적인 오염 특성을 보였다.
생태 위해성 평가 결과, 모든 정점의 개별 PAHs 농도는 NOAA의 ERL 기준값에 비해 매우 낮은 수준을 나타내었고, 12PAHs의 발암 잠재력(Total toxic equivalent quantity, TEQ)을 합한 값 또한 기준값(430 ng/g-dry wt.)에 비해 매우 낮은 수준으로 나타났다.
또한 타 문헌의 연구 결과와 비교한 결과, 본 연구 해역인 동중국해의 표층 퇴적물 내 total PAHs의 농도는 육상 오염원으로부터 격리된 지역과 비슷한 배경 농도 수준으로 나타났다.
결론적으로, 하계 동중국해 연구 해역의 퇴적물 중 PAHs는 연소 기원이 우세한 오염으로 나타났고, 저서 생물에게 부정적인 생태학적 영향을 미칠 가능성이 희박한 상태이며, 타 연구 결과와의 비교 결과 오염이 거의 되지 않은 배경 농도 수준으로 나타났다.

목차 (Table of Contents)

• 그림 목차 Ⅲ
• 표 목차 Ⅳ
• 국문 초록 ⅰ
• 1. 서론 1
• 2. 재료 및 방법 3
• 가. 대상해역 3
• 나. 분석 항목 및 분석 방법 5
• 1) 분석 항목 5
• 2) 분석 방법 8
• 가) 다환방향족탄화수소(PAHs) 8
• 나) 총유기탄소(Total organic carbon, TOC) 12
• 다) 입도분석 12
• 라) 화학적산소요구량(Chemical oxygen demand, COD) 12
• 마) 강열감량(Ignition loss, IL) 13
• 다. 검출한계 및 회수율 14
• 3. 결과 및 고찰 16
• 가. 결과 16
• 1) 퇴적물의 물리·화학적 특성 16
• 가) 입도 분포 및 함수율 16
• 나) 유기물 함량 및 분포 19
• 2) PAHs의 분포 특성 및 오염 평가 23
• 가) PAHs의 농도 및 조성 23
• 나. 고찰 28
• 1) PAHs 분포의 물리·화학적 조절인자 28
• 가) 주요 환경 인자와의 상관관계 28
• 나) 총유기탄소 및 입도 조성이 미치는 영향 28
• 다) 퇴적물 성상을 고려한 PAHs의 상대적 분포 특성 32
• 2) 오염원 규명 36
• 가) 이성질체 진단비를 이용한 오염 기원 판별 36
• 나) 선박 입출항 통계 분석을 통한 잠재적 유류 오염원 평가 37
• 3) 생태 위해성 평가 41
• 가) 퇴적물 오염 평가 기준(SQGs) 적용 41
• 나) 독성 등가값(TEQ) 산출 41
• 다) 국내외 타 해역과의 농도 및 기원 비교 45
• 4. 결론 48
• 참고문헌 50
• Abstract(영문초록) 57