한국 동해안 영일만 표층 퇴적물의 금속 함량과 공간 변화 특성

Abstract

한국 동해안 영일만 해역에서 퇴적물의 금속 함량과 공간 변화 특성을 연구하기 위해 총 27개의 표층 퇴적물을 채취하여, 입자조직, 유기탄소, 금속 원소들의 함량을 분석하였다. 연구해역애서 표층 퇴적물의 입도는 전반적으로 해안선 부근에서 조립하고 만의 중앙부에서 세립하며, 이러한 공간 변화는 해저지형과 반시계방향의 해류 패턴에 의한 것으로 해석된다. 유기탄소와 금속 원소들의 함량은 대부분 퇴적물의 입도 변화에 수반되어 니질 함량이 높은 만의 중앙부에서 높고 사질 함량이 높은 해안선 쪽으로 갈수록 낮아진다. 그러나 칼슘, 스트론튬, 칼륨의 함량은 조립한 퇴적물이 우세한 해안선 부근 퇴적물에서 높고, 몇몇 중금속(구리, 아연, 카드뮴) 함량 또한 유기물 함량이 매우 높은 구항과 형산강 입구의 퇴적물에서 높은 특징을 보인다. 상관관계 및 요인분석 결과에 의하면, 대부분의 금속 원소들의 함량과 공간 변화는 퇴적물의 입도에 의해 조절되는 것으로 보이나, 카드뮴, 구리 아연, 주석 등은 퇴적층의 무산소 환경에서 일어나는 지화학적 메카니즘이 이들의 함량과 공간 변화를 조절하는 일차적인 요인으로 제시된다. 약산추출 부분(labile fraction)의 함량과 농축비(concentration enrichment ratio) 연구결과에 의하면, 중금속 원소들의 존재 형태가 대부분 "sulfide minerals"와 관련된 것으로써, 이들의 형성과 축적이 일부 연구해역에서 중금속 오염의 주원인으로 제시된다. 한편, 칼슘과 스트론튬 경우에는 퇴적물에 함유된 패각 함량에 의해, 그리고 칼륨은 사질 퇴적물에 우세한 장석(feldspar) 광물에 의해 조절되는 것으로 해석된다.

Bottom sediments from Youngil Bay, East Coast of Korea, were analyzed for grain composition as well as elemental compositions and total organic carbon (TOC) content in order to investigate the spatial variability and content of metal elements. Grain size distribution of the sediments seems to be controlled by anticlockwise current pattern with bottom topography of the study area. Spatial variability of TOC and all elemental contents reflects those of grain size, but an exception was found in the harbor area (Old-Port): their contents are high in the central part of the bay with the muddy sediment and decrease toward the sand-dominated coastal zone. However, contents of Ca, Sr, K are high in the sand-dominated coastal zone and contents of some heavy metals (Cd, Cu, Zn) are high in the Old-Port area and the mouth of Hyeongsan River. The correlation matrix and R-mode factor analyses reveal that four important factors controlling the distribution of metals in the bay are sediment grain size (or quartz dilution effect), the formation of sulfide minerals associated with decomposition of organic matters under anoxic geochemical environment, calcium carbonate (mainly shell fragments) and coarse-grained feldspar mineral. According to the metal content of labile fraction an CER (concentration enrichment ratio) value, high accumulation of some heavy metals in the harbor area seems to result not formed by early diagenetic processes under anoxic environment.