마산만으로 유출 유입하는 미세 플라스틱의 이동과 확산

Abstract

마산만 미세 플라스틱의 이동과 확산 그리고 유입·유출량을 파악하기 위하여 3차원 해양순환모델(ROMS)을 이용해 2018년 진해만과 마산만의 해수 순환을 수치 모의하고, 라그랑지 입자추적 모델(LTRANS)을 이용하여 겨울철(2월)과 여름철(7월) 미세 플라스틱의 이동·확산 실험을 수행하였다. 이동·확산 실험에서는 마산만 안에서 미세플라스틱의 평균 체류시간, 마산만으로 유입·유출되는 양, 낙동강과 대한해협 그리고 진해만과 대한해협의 대기로부터 떨어져 해류를 타고 마산만으로 유입되는 양을 계산하였다. 입자 추적 모델에 이용된 마산만 하천과 대기에서 유입되는 미세 플라스틱의 양과 마산만 내부에 퇴적되는 양은 한국해양과학기술원 위해성분석연구센터에서 관측한 자료를 이용하였다. 2월에 관측한 자료에 의하면 마산만의 소하천과 하수처리장 그리고 대기에서 유입되는 양은 300×107개/day다. 수치모델 실험에 의하면 마산만 지역 내에서 유입된 미세 플라스틱은 평균 13일 정도 마산만 안에 체류하다가 마산만 밖으로 유출된다. 낙동강에서 마산만으로 유입된 미세 플라스틱은 평균 8.4일 동안 마산만에 체류하다 마산만 밖으로 유출된다. 대한해협에서 미세 플라스틱을 투하하였을 때, 대부분 투하됨과 동시에 수치모델의 동쪽 경계를 가로질러 동해로 빠르게 유출되고, 일부 미세 플라스틱이 마산만으로 유입되어 평균 2일 정도 체류하다 유출된다. 진해만과 대한해협의 대기에서 바다로 떨어진 미세 플라스틱이 해류를 따라 마산만으로 유입되어 평균 5.2일 동안 마산만 안에 체류하다 마산만 밖으로 유출된다. 겨울철에는 마산만으로 유입되는 미세 플라스틱이 유출 또는 퇴적되는 양보다 많아 마산만 해수 안의 미세 플라스틱이 축적되고 있다. 7월에 관측한 자료에 의하면 마산만의 소하천과 하수처리장 그리고 대기에서 유입되는 양은 394×107개/day이다. 수치모델 실험에 의하면 평균 7일 정도 체류하다가 마산만 밖으로 유출된다. 낙동강으로부터 마산만으로 유입된 미세 플라스틱은 평균 4.1일 동안 마산만에 체류하다 마산만 밖으로 유출된다. 대한해협에서 마산만으로 유입되는 미세 플라스틱은 평균 3.5일 체류하다 유출된다. 진해만과 대한해협의 대기에서 마산만으로 유입되는 미세 플라스틱은 평균 5.5일 동안 체류하다 마산만 밖으로 유출된다. 여름철에는 마산만에서 유출 또는 퇴적되는 양이 유입되는 양보다 많아서 마산만 해수 안의 미세 플라스틱이 감소한다. 입자 추적 모델을 이용하여 계산한 마산만 미세 플라스틱의 유입량을 살펴보면, 겨울철에는 진해만과 대한해협의 대기로 떨어진 미세 플라스틱이 해류를 타고 마산만으로 이동하여 마산만 미세 플라스틱 양의 약 86%를 차지하고, 여름철에는 대한해협을 통해서 해류를 타고 마산만으로 공급되는 양이 약 71%를 차지하였다. 이 연구에서는 수치모델 실험은 외부에서 마산만으로 유입되는 미세 플라스틱 양이 마산만 내부의 지역 하천, 하수처리장 그리고 대기에서 유입되는 양보다 크다는 것을 보여준다.