용존산소 동위원소를 이용한 동해 저층바닥수 용존산소 감소 현상 이해

Abstract

동해 울릉 분지는 주변 분지와 달리 용존 산소의 수직분포가 바닥 수층 가까이에서 급격하게 소모되는 특징적인 분포를 보인다. 이러한 현상에 대하여 이전 연구들은 유기물이 풍부한 표층 퇴적물과 관련한 유기물 분해 과정에서 용존 산소가 소비된 결과로 주로 설명하였다. 이 연구에서는 2020-2022년 울릉 분지 내 동일 정점에서 획득한 용존 산소의 농도와 동위원소 구성비(δ18ODO)를 이용하여 동해 울릉 분지 바닥 수층에서 용존 산소가 소비되는 현상을 해석하고자 하였다. 울릉 분지 용존 산소 농도는 수심 300 m부터 바닥 수층까지 지속적으로 감소하였으며 약 700와 1,800 m를 기점으로 감소폭의 차이를 보였다. 반면에 δ18ODO는 용존 산소가 급격한 감소를 보였던 수심 700 m 부근까지 증가하다가 이후 바닥 수층까지는 지속적으로 감소하였다. 특히 조사 시기별 차이는 있지만 수심 1,800 m부터 해저경계면에 근접한 수심 2,150 m까지 용존 산소 농도가 약 5 μmol kg-1 급격히 감소하면서 δ18ODO 또한 최대 0.4∼2.0‰ 감소하는 형태를 보였다. 연구해역의 생지화학적 특성을 고려할 때 바닥 수층의 용존 산소 소비에 기여할 수 있는 과정으로 유기물 분해, 수층에서 퇴적물 내로의 용존 산소의 확산, 그리고 용존 철, 망간의 산화-침전 반응 등이 발생할 수 있다. 일반적으로 수층 내 유기물 분해와 용존 산소의 확산에 의해 산소가 소비되면 동위원소 분별작용으로 가벼운 용존 산소들이 선별적으로 소모되거나 확산하기 때문에 남은 용존 산소는 상대적으로 무거워져 δ18ODO가 커지는 분포를 보이지만 용존 산소가 광물 산화 및 침전에 의해 소모되면 δ18ODO가 반대로 작아지는 경향이 나타나는데 실제로 연구해역의 바닥 수층에서 이 같은 분포가 관찰됐다. 이를 바탕으로 용존 철, 망간의 농도가 높게 나타나는 연구해역의 바닥 수층의 생지화학적 특성과 산소 동위원소 분포를 증거로 용존 산소가 용존 상태의 철, 망간이 산화-침전되는 과정이 용존 산소의 감소에 기여할 수 있다는 것을 제시하였다.