The estimation of sedimentary organic carbon budge and in situ benthic respiration and nutrient flux in the continental shelf sediments of southern Yellow Sea

Abstract

본 연구는 황해 냉수대 해역 퇴적물 내 유기탄소 산화율 측정에 의한 탄소 수지 산정과 저층 및 저층-수층 연결고리(benthic-pelagic coupling)을 추정하였다. 황해 남부 해역 중심부(CSYS; central southern yellow sea)와 황해 남부 해역 서단(WSYS; westmost part of southern yellow sea)에서 퇴적물 내 지화학 성분, 현장 관측 장비 운용 및 퇴적물 시료 채집을 통해 퇴적물 총 산소 소모율, 저층 영양염 용출율에 대한 조사가 이루어졌다. 측정된 총 산소 소모율 및 확산 산소 소모율은 각각, 7.71-10.3 mmol m–2 d–1 와 6.44 ± 1.33-9.09 ± 0.09 mmol m–2 d–1로 나타났다. 측정된 산소 소모율은 모두 CSYS 정점이 WSYS 정점에 비해 1.1-1.4배 높게 나타났으며, 현장 관측 장비를 통해 측정된 결과가 선상 배양을 통해 측정된 결과보다 1.1-1.3배 높게 나타났다. 산소 투과 깊이는 0.64 ± 0.11-1.2 ± 0.6 cm로 나타났으며, 산소 소모율과 유사한 경향을 보였다. 저층 영양염 용출율은 용존 무기질소가 –0.25-2.02 mmol m–2 d–1로 나타났으며, 용존 무기 인 및 규산염은 각각, 0.02-0.07 mmol m–2 d–1, 1.72-2.84 mmol m–2 d–1로 나타났다. 저층 영양염 용출율이 일차 생산력을 위한 영양염 요구량에 대한 기여도는 각각, 용존 무기질소가 1.47-27.1%, 용존 무기 인이 4.30-15.1%, 용존 무기 규산염이 18.5-30.5%로 나타났다. 표층부터 20 cm까지 누적한 퇴적물 공극수 내 질산염, 암모니아, 인산염, 규산염 농도는 정점간 유사하게 나타났다. 하지만, 퇴적물 내 탄소 수지는 정점간 차 이가 나타났다. WSYS에서 유기탄소 침강률(680 g m–2 yr–1)과 표층 퇴적물 유기탄소 함량(2.3%)은 CSYS (212 g m–2 yr–1 및 0.99%)에 비해 약 2-3배 이상 높게 나타났으나, 유기탄소 산화율은 29.0 g m–2 yr–1 CSYS(34.7 g m–2 yr–1)에 비해 상대적으로 낮게 나타났다. 한편, WSYS 정점의 표층 퇴적물 C/N(9.99) 및 Chl-a/Phaeopigment(0.95)를 CSYS(7.5 및 1.2)와 비교해 봤을 때, WSYS 정점 표층 퇴적물 유기탄소는 상대적으로 난분해성 이었으며, WSYS의 퇴적물 내 유기탄소 매장률은 47.9%로 CSYS(19.0%)에 비해 2배이상 높게 나타났다. 본 연구 결과는 황해 남부 해역 내 퇴적물 수송 및 분포 특성과 관련 있는 것으로 사료 되어진다.