서해안 태안 어은리 갯벌의 연속관측 메탄(CH4) 플럭스 특성 평가

Abstract

In 2014, on 31 August and 1 September, the emissions of CH4 , CO2 , and O2 gases were measured six times using the closed chamber method from exposed tidal flat sediments in the same position relative to the low point of the tidal cycle in the Eoeun-ri, Taean-gun, on the Mid-western Coast of Korea. The concentrations of CH4 in the air sample collected in the chamber were measured using gas chromatography with an EG analyzer, model GS-23, within 6 hours of collection, and the other gases were measured in real time using a multi-gas monitor. The gas emission fluxes (source (+), and sink (-)) were calculated from a simple linear regression analysis of the changes in the concentrations over time. In order to see the surrounding parameters (water content, temperature, total organic carbon, average mean size of sediments, and the temperature of the inner chamber) were measured at the study site. On the first day, across three measurements during 5 hours 20 minutes, the observed CO2 flux absorption was -137.00 to −81.73mg/m2/hr , and the O2 absorption, measured simultaneously, was -0.03 to 0.00mg/m2/hr . On the second day using an identical number of measurements, the CO2 absorption was -20.43 to −2.11mg/m2/hr , and the O2 absorption -0.18 to −0.14mg/m2/hr . The CH4 absorption before low tide was −0.02mg/m2/hr (first day, Pearson correlation coefficient using the SPSS statistical analysis is -0.555(n=5, p=0.332, pronounced negative linear relationship)), and −0.15mg/m2/hr (second day, -0.915(n=5, p=0.030, strong negative linear relationship)) on both measurement days. The emitted flux after low tide on both measurement days reached a minimum of +0.00mg/m2/hr (+0.713(n=5, p=0.176, linear relationship which can be almost ignored)), and a maximum of +0.03mg/m2/hr (+0.194(n=5, p=0.754, weak positive linear relationship)) after low tide. However, the absolute values of the CH4 fluxes were analyzed at different times. These results suggest that rate for CH4 fluxes, even the same time and area, were influenced by changes in the tidal cycle characteristics of surface sediments for understanding their correlation with these gas emissions, and surrounding parameters such as physiochemical sediments conditions.

2014년 8월 31일~9월 1일 충남 태안 어은리 갯벌 퇴적물의 동일한 실험 장소에서 닫힌 챔버를 이용하여 챔버내 가스들(메탄( CH4 ), 이산화탄소( CO2 ) 및 산소( O2 ))의 갯벌 표면 노출시 일조량이 있는 조석주기의 저조 시점을 기준으로 각 기체의 플럭스량을 파악하기 위해 총 6회 실험하였다. 챔버 내에서 채취된 대기 샘플 중 메탄의 농도는 6시간 이내에 지구온실가스 측정용 EG model GS-23 가스크로마토그래피로 분석하였으며 그 외 가스종은 Multi Gas Monitor를 이용하여 실시간 측정하였다. 각 가스 종들의 배출원(source (+)) 또는 흡수원(sink (-))의 플럭스 계산값은 단순 선형 회귀분석을 이용하여 시간에 따른 각 기체의 농도변화인 1차 함수 기울기 값을 수식에 대입하여 계산하였다. 또한 주변 환경 특성을 참고하기 위해 퇴적물 함수율, 온도, 총유기탄소, 챔버내 온도 및 퇴적물 퇴적상도 측정하였다. 첫째날, 총 3회 플럭스 측정이 진행되는 5시간 20분 동안 이산화탄소는 −137.00∼−81.73mg/m2/hr 흡수원, 산소는 −0.03∼0.00mg/m2/hr 흡수원 그리고 둘째날, 이산화탄소는 -20.43~-2.11 mg/m2/hr 흡수원, 산소는 −0.18∼−0.14mg/m2/hr 흡수원으로 모두 동일하였다. 메탄의 경우 양일간 조석주기의 저조 시점이 되기 전에는 첫째날 −0.02mg/m2/hr 흡수원(SPSS 통계분석을 이용한 Pearson 상관계수는 뚜렷한 음의 선형관계인-0.555(n=5, p=0.332)) 및 둘째날 −0.15mg/m2/hr 흡수원(상관계수는 강한 음의 선형관계인 -0.915(n=5, p=0.030))으로 작용하였다. 그리고 저조시점 이후로 메탄은 첫째날 최소 +0.00mg/m2/hr 배출원(상관계수는 거의 무시될 수 있는 선형관계인 +0.713(n=5, p=0.176)) 및 둘째날 최대 +0.03mg/m2/hr 배출원(상관계수는 약한 양의 선형관계인 +0.194(n=5, p=0.754))이 된다는 플럭스 양상은 양일간 모두 같았다. 그러나 CH4 플럭스 값은 일자 및 시간별로 모두 다르게 분석되었다. 이러한 결과는 같은 시간, 동일지역 퇴적물 일지라도 CH4 플럭스 변화율은 갯벌 근처 해수의 표층 조석주기 특성 이해를 통한 가스 방출 상관관계 및 물리화학적 퇴적물 환경과 같은 주변 변수에 따라 영향을 받음 수 있음을 보여준다.