동해 울릉분지 심해 퇴적물 내 공극수의 지화학 성분 분포

Abstract

2007년 여름 동해 울릉분지 심해 퇴적물(정점 D2, D4)에서 공극수내 화학 성분의 수직 분포를 조사하였다. 그 결과 표층퇴적물에서 아래로 내려가면서 표층 0.5 cm 근처에서 산소는 먼저 고갈되고, 그 아래 NO3-, NH4+, Mn2+, Fe2+, H2S의 순으로 나타나는 수직 분포 양상이 확인되었다. 표층부터 깊이 12 cm까지 분석한 결과, 유기물 분해 산물인 NH4+는 D2에서 58.25～81.47 μM, D4에서 24.95～70.36 μM의 분포 범위를 나타냈으며, NO3-는 각 정점 별로 0.42～1.96 μM, 0.22～30.83 μM의 분포 범위를 나타냈다. 특히 D4에서 NH4+는 2.5 cm 깊이까지 감소하다가 이 후 다시 증가하였고, NO3-는 깊이 2.5 cm 내에서 급격히 감소하는 양상을 보였다. DET probe를 이용하여 표층 6 cm 깊이까지 Mn2+의 미세 수직 분포(2 mm 간격)를 조사한 결과, 두 정점에서 각각 0.99～333.70 μM, 0.83～276.10 μM의 분포 범위를 나타냈다. 특히 D2의 경우 깊이 1.4～3.8 cm 층에서 급격히 증가한 반면, D4의 경우 더 아래 깊이 3.0～5.4 cm 층에서 급격히 증가하는 양상을 보였다. Ferrozine과의 반응을 통해 측정된 Fe2+는 각 정점에서 3.90～25.63 μM, 2.06～25.18 μM의 분포 범위를 나타냈다. 두 정점 모두 표층부터 5 cm 깊이까지 낮은 농도로 균일한 분포를 보이다가 그 아래에서 증가하는 경향을 나타냈다. 황산염 환원 과정에서 생성된 H2S를 분석한 결과, D2에서 표층부터 12 cm 깊이까지 검출되지 않았으며, D4에서도 11 cm 깊이에서 1.56 μM의 값을 보였을 뿐 그 위층에서는 검출되지 않았다. 퇴적물 내 유기물 분해 경로별 상대적 중요성을 정량화하기 위해 지화학 성분들(NO3-, Mn2+, Fe2+, H2S)의 농도 구배로부터 각각의 mass flux를 계산하였다. 그 결과 정점 D2에서 0.01(NO3-), 0.60(Mn2+), 0.04(Fe2+), 0.00(H2S) gC m-2 y-1, 정점 D4에서 0.81(NO3-), 0.91(Mn2+), 0.06(Fe2+), 0.05(H2S) gC m-2 y-1의 값을 보였으며, 이를 통해 동해 울릉분지 심해 퇴적물에서 혐기성 조건 아래 유기물 분해는 황산염 환원이나 철 환원보다 망간 환원에 의해 주도되고 있을 것으로 추정된다.