해양환경 실험실 2016. 11. 30 최성률 1 1

실험실 소개 교수님 안순모 교수님 전공분야 : 연안역 물질 순환과 생물 다양성 연구실 : 공동실험실습관 707호 전화번호 : 051-510-2281 최종학력 : 이학박사, 1999, Texas A&M Univ 이메일 : sman@pusan.ac.kr 연구항목 및 지점 안순모 교수님

실험실 소개 실험실 인원 박사 : 1명(이지영) 석사과정 : 1명(최성률) 학부과정 : 4명(김서영, 김수현, 조성아, 최아름) 연구항목 및 지점

연구개요 연구목표 및 내용 연 구 목 표 연구항목 및 지점 대상 해역의 빈산소 수괴 형성조건 및 원인분석 빈산소 모델링에 필요한 실측 자료 제공 연구항목 및 지점 수층 특성: 수온, 염분, 용존산소 수층 및 퇴적층 산소요구량 산정 수층 산소 요구량 정량화 및 분석 퇴적물 산소요구량 정량화 및 분석 잠재적 수층 및 퇴적물 산소요구량 분석 빈산소 형성 잠재력 산출 기초생산력 실험 및 분석 유기물 기원 추적 수층 질소영양염 거동 퇴적물 계명 영양염 용출량 산정 퇴적물 탈질소화율 측정

기존 연구 현황 [진해만 저층 빈산소 수괴 분포] 국립수산과학원에서는 1990년 이후 약 25년동안 진해만의 빈산소 발생 양상을 조사 2000년대: 7~9월 사이 2~4회 조사 2005년 이후 ~ 현재: 6~8월 중순까지 2~3회 추가조사 연도별 발생지역, 최저 산소 농도, 수질환경 특성 등의 현황을 파악하는 성과를 이루었으나 그 발생원인에 대한 체계적이고 면밀한 분석 전무한 실정 산소 농도를 포함한 수질 및 퇴적물 특성 항목들과 발생원인 간의 상호관계 이해가 부족 조사정점 2005.07 2005.08 2006.07 2006.09 2007.06 2007.07 2007.08 2007.09

이번 연구의 차별성 2015년 1월부터 거의 매주 수층 특성 현장측정 산소소모의 원인으로서 생지화학적 과정인 WOD, SOD 현장 측정 기상인자와의 상관관계 분석 각 요인의 중요성을 정량적으로 분석

빈산소 발생 원인 성층이 물리적 공급을 조절 공급 소비 공급과 소비가 빈산소 여부 결정 물리적 공급 SOD, WOD 광합성

연구지역

수온, 염분, 용존산소 관측 조사시기 1주일~1개월 간격으로 수온, 염분, 용존산소 수직분포를 조사

수층 산소 요구량 (WOD) 측정 생물 활동 억제 24-48 시간 배양 ZnCl2 첨가(0 hour) 생물 활동 허용

퇴적물 산소 요구량 (SOD) 측정 < 배양> <퇴적물 채취> <MIMS System>

당동만 겨울-봄철 수온, 염분, 용존산소 수직 분포

당동만 봄-여름철 수온, 염분, 용존산소 수직 분포

당동만 용존산소 공간분포 Unit: μM Hypoxia: pink color 5월 31일 6월 13일 7월 29일 9월 10일 10월 22일 11월 28일

빈산소 형성시기 용존산소, 수온의 시간적 변동 Period I : 3월 하순 – 5월 하순 Water Temperature 태풍(찬홈) Dissolved Oxygen Air Tempterature Period I : 3월 하순 – 5월 하순 Period II : 5월 하순 – 8월 중순 Period III : 8월 중순 이후 Wind

산소 수지 분석 d[O2]/dt = + Physical supplies (vertical diffusion, vertical advection, longitudinal advection) - water column respiration (WOD) - Sediment oxygen consumption (SOD)

oxygen concentration gradient (mmol/box/d) 산소 수지 분석 상태 생물학적 산소 소모율 조건 oxygen concentration gradient (mmol/box/d) WOD (mmol/box/d) SOD (mmol/m2/d) Phsycal transport (mmol/m2/d) Period I (3월 하순 – 5월 하순) 각 구간 평균값 -9.5 -23.9 -21.9 36.3 Period II (5월 하순 – 8월 중순) -0.9 -51.5 -3.1 50.7 Period III (8월 중순 이후) 8.0 -52.3 -29.7 91.2 포텐셜 값 -54.5 -25.2 71.5 80.1 89.0

결론 진해만(당동만) 봄과 여름철에 저층에서 저산소층 발생 3월 하순, 성층이 발달하기 시작하면서 저층 산소가 감소 5월 하순부터 8월 중순 까지 강한 성층과 함께 저산소층 지속 8월 중순 이후 성층이 해소 되면서 저층 산소 농도 증가 성층 해소에는 절대 수온 보다는 저층과의 수온차가 중요: 8월 중순 절대온도는 높은 상태에서 수온차가 줄어 들면서 (풍향?, time lag ?), 성층 해소 빈산소층 발달에 물리적 유동(수온차에 의한 성층 발달)이 중요하며, Ks 가 4 m2/day 이하일 때, 성층 발달. 성층 파괴를 위해서는 저층 빈산소 수괴 박스 (1 m x 1 m x 3 m)당 하루에 90 mmole (2.9 g) 이상의 산소 공급 필요.