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1. 서 론

 천수만은 한반도 서해안에 위치하여 충청남도 보령, 홍성, 서산, 태안군의 육지와 안면도, 효자도, 원산도 등의 도서로 둘러싸인 반폐쇄성 내만으로서 만 입구의 폭은 약 5㎞이고 만의 폭은 죽도의 등서를 기준으로 약 9㎞이며 만의 길이는 약 35㎞로서 수면적은 380㎢이었으나 방조제 건설 등으로 인하여 179㎢로 감소하였고, 수심은 10～25 m로 대조시의 조차는 8 m에 이른다(Park et al., 2000; Lee et al., 2012). 또한 1978년 11월 22일 이 지역 248.8㎦를 수산자원보전 지역으로 고시하였다. 그러나 1980년부터 1984년까지의 서산 AB지구간척공사로 1986년 5월 10일 27.24㎦가 감소된 221.56㎦를 보전지역으로 변경고지 되는 등 감소되어 2010년 12월 9일에 146.915㎦로 변경하였다. 본 해역은 수산자원학적으로 중요한 해역이나 근래에 들어서 하절기에 저서 생물의 폐사현상과 적조 현상이 발생하는 추세에 있다. 이와 같은 천수만에 대하여 그동안 식물플랑크톤에 대하여(Shim and Lee, 1979), 소형 정치망자료에 의한 천수만어류의 계절에 따른 종조성 및 양적 변동(Lee and Seok, 1984), 식물플랑크톤의 공간적, 시간적변화(Shim and Yeo, 1988), 일차생산자의 생물량(Shim and Shin, 1989), 천수만 저서성 어류 군집의 변화(Lee, 1989), 세균군집의 수리학적 분석(Chung et al., 1989), 동물플랑크톤의 계절변화와 생산량(Shim and Yun, 1990), 미세플랑크톤의 상대적 중요성(Shin et al., 1990), 천수만 수질변동에 관한연구(Oh, 1991), 천수만 어류의 종조성 변화 1-저어류(Lee, 1996), 3-부어류(Lee, 1998), 천수만 방조제 건설로 인한 조석현상 변화(So et al., 1998), 천수만 조하대 연성저질의 저서환경과 저서동물 군집의 시공간적 양상(Park et al., 2000), 한반도 서해 천수만의 해안선 변화 및 조간대 해빈 특성(Ryu and Chang, 2005), 수질환경특성과 장기변동(Park et al., 2006), 천수만 퇴적물에서 미량금속의 지화학적특성(Song et al., 2011), 반페쇄적인 천수만 해역의 플랑크톤 군집변화(Lee et al., 2012)이 보고되었다. 부영양화는 생태계에 유기물질의 유입 비율이 증가하는 것이며, 세계 여러 지역에서 연안역의 부영양화는 악영향을 미치는 주요한 문제로 대두되고 있다(Nixon, 1995). 본 해역의 수질환경에 대한 연구는 미흡한 실정으로서 본 연구는 각종 양식어업이 성행하고 있으며 수산자원의 산란 서식장으로 중요한 천수만에 대해 어장환경 모니터링의 일환으로 2010년 2월부터 2011년 12월까지 2년간 실시한 일반 해양환경성분에 대하여 조사한 결과로서 천수만에 대한 시공간적인 환경변동 특성을 파악함으로써 천수만을 효율적으로 이용할 수 있는 해양환경관리 및 보전정책수립의 환경기초 자료로 활용하고자 한다.

2. 재료 및 방법

 연구대상 해역인 천수만에서 2010년부터 2011년까지 2년동안 Fig. 1에서와 같이 16개 정점에 대해 격월별로 년 6회(2, 4, 6, 8, 10, 12월) 조사하였다. 조사시료는 현장에서 표층과 저층의 시료를 채취하여 냉장 또는 냉동상태에서 실험실로 운반하여 분석을 실시하였다. 수온과 염분은 CTD(SBE 19, Seabird Electronics Co.)로 현장에서 측정하였고, 수소이온농도(pH)는 pH meter로, 용존산소량(DO)은 150㎖용 용존산소병에 시료를 채수하여 Winkler 개량법인 윙클러아지드화변법에 의하였고, 화학적산소요구량(COD)은 알칼리성 과망간산칼륨법으로 실험실에서 측정하였다. 부유물질과 엽록소 a 는 현장에서 시료를 각각 전처리하여 실험실에서 해양환경공정시험기준(MLTM, 2008; MLTM, 2010)으로 측정하였고, 영양염류인 인산인(PO₄^3- -P), 암모니아질소(NH₄⁺-N), 아질산질소(NO₃^--N), 질산질소(NO₃^--N), 규산규소(SiO₂-Si) 역시 현장에서 시료를 전처리하여 실험실에서 해양환경공정시험기준으로 측정하였으며, 용존무기질소는 암모니아질소, 아질산질소 및 질산질소를 합한 값으로 나타내었다.

Fig. 1. A map showing the sampling station in the Cheonsu Bay.

 수질 항목에 대해 표․저층 간의 차이에 대한 유의성 검정을 위해서 조사정점별 및 격월별로 표층수와 저층수를 조사하여 표층 측정값에서 저층 측정값을 뺀 차이를 이용하여 대응비교에 의한 T 검정(Paired comparison T test)을 실시하였다. 그 결과 아질산질소, 질산질소 및 용존무기질소를 제외한 전조사항목에서 표․저층간의 차이가 컸으며(p≦0.0108), 이에 본 자료 분석에는 표층과 저층을 분리하여 이용하였다.

 수질환경의 시․공간적 변동을 알아보기 위해 다변량 분석법(Multivariate analysis)의 일종인 주성분분석(Principal component analysis, PCA)의 통계 처리를 사용하였고, 각 측정 항목의 시․공간적인 변동을 구명하기 위해서는 제1모형 이항분산분석(Two factor model Ⅰ ANOVA)을 이용하였으며 처리효과는 조사정점(16 등급)과 조사월(6 그룹)이다.

 수질변동의 요인을 구명하기 위하여 격월별 및 정점별 수질항목간 상관분석(Spearman's correlation analysis)을 통하여 a=0.05 유의 수준에서 유의성을 검증하였으며, 상기의 분석은 PC SAS를 이용하였다(Lee et al., 2003; STI, 2005).

 또한 2012년 7월 22일 변경된 환경정책기본법 제12조 제2항 및 시행령 제2조 관련 수질환경지수를 아래 공식에 의거 산출하였고, 수질평가 지수값을 생태기반 해수수질기준으로 등급화하여 어장환경을 평가하였다.

 수질평가지수(WQI) = 10 × [저층산소포화도(DO)] + 6 × [(식물플랑크톤 농도(Chl-a) + 투명도(SD)) / 2] + 4 × [(용존무기질소농도(DIN) + 용존무기인 농도(DIP)) / 2]

3. 결과 및 고찰

3.1 시․공간적 분포 특성

 2010년 2월부터 2011년 12월까지 짝수월에 16개 정점에서 조사한 수질 항목의 시․공간적 유의성 검정을 위해 정점별, 격월별 수질자료를 이용한 분산 분석 결과는 Table 1과 같다. 수질 항목별 정점별 차이를 살펴보면 전조사 항목에서 표층과 저층 공히 정점 간 차이가 없었으나, 격월별로는 표층에서의 전조사항목과 저층에서의 부유물질 항목을 제외한 나머지 조사항목에서 높은 유의적인 차이가 있었다(p≦0.0183). 이는 천수만의 수질의 공간적 변화보다는 계절적 변화가 더 큼을 의미한다. 공간적 변동 관계를 살펴보고자 표층과 저층의 항목별 및 정점별 평균 자료를 이용하여 주성분분석(PCA)을 실시하였으며, 분석에 이용된 수질 항목은 수온, 염분, pH, 용존산소, 화학적산소요구량, 인산인, 암모니아질소, 아질산질소, 질산질소, 용존무기질소, 규산규소, 부유물질 및 엽록소 a 이었다. 수층별로 살펴보면 표층의 경우 주성분 Ⅰ에서는 공간적 변화를 39.46 % 설명할 수 있었으며 이 중 염분〉아질산질소〉수소이온농도〉암모니아질소〉화학적산소요구량〉용존무기질소〉수온 순으로 기여하고 있었다. 주성분 Ⅱ에서는 19.38 %를 설명할 수 있었으며, 이 중 엽록소 a 〉인산인〉질산질소〉용존무기질소 순으로 기여하고 있었다. PCA에 이용된 항목 중 규산규소를 제외한 모든 수질항목은 주성분 Ⅰ, Ⅱ 및 Ⅲ에 5 % 이하의 유의 수준에서 의미 있는 상관성이 있었다(Table 2). 주성분 Ⅰ은 아질산질소, 수소이온농도, 암모니아질소, 화학적산소요구량 및 용존무기질소와 양의 상관성(p≦0.0346), 염분과는 음의 상관성을 나타내었다(p<0.0001). 주성분 Ⅱ에서는 인산인 및 질산질소와 양의 상관성(p≦0.0478), 엽록소 a와 음의 상관성(p<0.0001)을 나타내었다(Fig. 2). 저층의 경우 주성분 Ⅰ에서는 공간적 변화를 53.79 % 설명할 수 있었으며, 이 중 인산인〉규산규소〉염분〉암모니아질소〉질산질소〉아질산질소〉엽록소 a〉화학적산소요구량〉용존산소〉부유물질〉용존무기질소 순으로 기여하고 있었다. 주성분 Ⅱ에서는 17.58 %를 설명할 수 있었으며, 이 중 수소이온농도〉용존무기질소 순으로 기여하고 있었다. PCA에 이용된 모든 수질항목은 주성분 Ⅰ, Ⅱ 및 Ⅲ에 1 % 이하의 유의 수준에서 의미 있는 상관성이 있었다(Table 2). 주성분 Ⅰ은 인산인, 규산규소, 암모니아질소, 아질산질소, 엽록소 a, 화학적산소요구량 및 용존무기질소와 양의 상관성(p≦0.0486), 염분, 질산질소, 용존산소 및 부유물질과 음의 상관성을 나타내었다(p≦0.0326). 주성분 Ⅱ에서는 수소이온농도와 양의 상관성(p=0.0003), 용존무기질소와 음의 상관성(p=0.003)을 나타내었다(Fig. 2). 공간적 분포 특성은 표층과 저층이 다른 양상을 보였는데 표층에서는 내만인 어류 양식장 인근이며 부남호의 영향을 받는 서산 AB지구 앞 연안의 정점 1과 중간역인 정점 2∼11 및 외해의 영향을 받는 천수만 입구쪽인 정점 12∼16의 세 그룹으로 구분되어진다. 그중 Ⅰ 그룹인 정점 1에서는 대체로 엽록소 a가 다른 조사정점에 비해 상대적으로 높았었고 염분과 부유물질이 낮은 특징을 나타내었으며, Ⅲ 그룹인 만입 구측인 정점 12∼16에서는 염분과 부유물질 및 질산질소가 높았고 수소이온농도와 화학적산소요구량 및 암모니아질소가 상대적으로 낮은 상태이었다. 저층에서는 표층과 마찬가지로 육역의 영향을 받는 정점1과 만의 중간에 위치한죽도를 경계로 죽도 북측연안의 정점 2∼7 및 죽도에서 만 입구쪽까지인 정점 8∼16의 세 그룹으로 구분되어 주로 어류양식과 패류양식 및 마을어업이 죽도북측의 Ⅰ,Ⅱ 그룹 연안에서 주로 이루어지고 있었다. 이는 표층에서는 서산AB지구의 부남호 및 간월호의 영향과 만 입구쪽의 보령화력발전소 및 외해수의 영향 등에 따라 구분되어지고, 저층에서는 양식어업 구역과 그 외 연안으로 구분되어지는 특징을 나타내었다.

Table 1. ANOVA tables for spatial and temporal differences in water quality in the Cheonsu Bay of Yellow Sea from 2010 to 2011

Table 2. Spearman's correlation coefficient and probabilities among water quality parameters using the spatial means of bimonthly data collected from 2010 to 2011 at the stations. The principal component scores for axes Ⅰ, Ⅱ and Ⅲ in Fig. 2

Fig. 2. Principal component ordination using the spatial means of bimonthly data from 2010 to 2011 in the Cheonsu Bay of Yellow Sea. The correlations between the PCA scores and the analyzed variables are expressed with vectors.

 격월별 변화는 정점별로 차이가 있어 대체로 내측의 경우 격월에 따른 변화가 상대적으로 큰 상태이었고 만 입구 측으로 갈수록 변화폭이 줄어드는 경향을 나타내었다. 본 연안을 항목별로 살펴보면 수온은 우리나라의 격월별로 차이가 있어 여섯 그룹으로 구분되었고, 염분은 2월과 12월, 4월과 6월, 10월 및 8월의 네 그룹으로 나누어지며, 수소이온농도는 표층에서는 2월과 10월, 그 외 각 조사월의 다섯 그룹, 저층에서는 6월, 4월, 8월 및 그 외 조사월의 네 그룹으로 구분되었다. 용존산소는 표층에서 여섯그룹 저층에서 6월과 10월, 그 외 각 조사월의 다섯그룹, 화학적산소요구량은 표층에서 10월과 12월, 그 외 각 조사월의 다섯그룹, 저층에서는 2월, 4월, 8월과 12월, 6월과 10월의 네 그룹으로 구분되었고, 부유물질은 표층에서는 4월, 10월 및 그 외 조사월의 세 그룹, 저층에서는 목포연안(Park et al., 2010)과 마찬가지로 유의적인 차이가 없었다. 영양염류의 계절적 순환은 생산, 분해 등의 생물학적 과정과 성층, 혼합 등의 수문학과 인입-출입의 바란스, 담수 유입 등 영양염류의 공급원에 의존한다(Wafar et al., 1983; Gentilhomme and Lizon, 1998; Fock, 2003). 본 연안의 영양염류 중 인산인은 표층의 경우 10월과 12월, 2월과 8월, 4월과 6월의 세 그룹, 저층에서는 8월∼12월, 2월∼6월의 두 그룹으로 구분되며, 암모니아질소는 표층의 경우 8월과 12월, 그 외 조사월의 두 그룹, 저층에서는 8월, 12월 및 그 외 조사월의 세 그룹, 아질산질소는 표층의 경우 10월과 12월, 그 외 조사월의 두 그룹, 저층에서는 2월과 4월, 그 외 조사월의 다섯 그룹으로 구분되어지며, 질산질소는 표층의 경우 12월, 2월, 4월과 10월, 6월과 8월의 네 그룹, 저층에서는 2월과 12월, 10월, 4월과 8월, 6월의 네 그룹으로 구분되고, 용존무기질소는 표층의 경우 각 조사월의 여섯 그룹, 저층에서는 8월과 12월, 그 외 조사월의 두 그룹으로 구분되어진다. 엽록소 a는 표층의 경우 6월, 8월, 10월 및 그 외 조사월의 네 그룹, 저층에서는 8월과 10월, 그 외 조사월의 두 그룹으로 구분되어진다(Table 5). 즉 내측은 간월호와 부남호 및 양식어장의 영향을 많이 받는 곳으로 육상에서 유입되는 각종 오염원의 영향 등으로 격월별 분산정도가 심하였고, 외해측으로 갈수록 외해수와 자정작용 등으로 안정화되어가는 경향을 보이고 있었다.

Table 5. Descriptive statistics of water quality parameters at the sampling stations collected in February, April, June, August, October, and December from 2010 to 2011 in the Cheonsu Bay of Yellow Sea

Table 5. continued

 또한 시간적 변동 관계를 표층과 저층의 항목별과 정점별 및 격월별 자료를 이용하여 주성분분석(PCA)을 실시하였고, 분석에 이용된 수질 항목은 공간적 변동에 이용된 항목과 같은 수온 외 12개 항목 이었다. 수층별로 살펴보면 표층의 경우 주성분 Ⅰ에서는 시공간적 변화를 40.95 % 설명할 수 있었으며 이 중 용존무기질소〉규산규소〉인산인〉아질산질소〉수소이온농도〉암모니아질소〉질산질소〉용존산소, 엽록소 a 〉수온 순으로 기여하고 있었다. 주성분 Ⅱ에서는 19.37 %를 설명할 수 있었으며, 이 중 수온〉용존산소〉염분〉질산질소〉화학적산소요구량 순으로 기여하고 있었다. PCA에 이용된 항목 중 규산규소를 제외한 모든 수질항목은 주성분 Ⅰ, Ⅱ 및 Ⅲ에 1 % 이하의 유의 수준에서 의미 있는 상관성이 있었다(Table 3). 주성분 Ⅰ은 용존무기질소, 규산규소, 인산인, 아질산질소, 암모니아질소, 질산질소, 수온 및 부유물질과 양의 상관성(p.0.0095), 수소이온농도, 용존산소 및 엽록소 a와는 음의 상관성을 나타내었다(p<0.0001). 주성분 Ⅱ에서는 용존산소, 염분, 질산질소, 엽록소 a 및 용존무기질소와 양의 상관성(p.0.0059), 수온, 화학적산소요구량 및 암모니아질소와 음의 상관성(p.0.0018)을 나타내었다(Fig. 3). 저층의 경우 주성분 Ⅰ에서는 시공간적 변화를 44.70 % 설명할 수 있었으며 이 중 규산규소〉아질산질소〉용존무기질소〉수소이온농도〉인산인〉암모니아질소〉엽록소 a〉용존산소〉수온〉질산질소〉부유물질〉화학적산소요구량〉염분 순으로 기여하고 있었다. 주성분 Ⅱ에서는 18.81 %를 설명할 수 있었으며, 이 중 수온〉용존산소〉염분〉질산질소〉화학적산소요구량〉부유물질〉용존무기질소 순으로 기여하고 있었다. PCA에 이용된 모든 수질항목은 주성분 Ⅰ, Ⅱ 및 Ⅲ에 1 % 이하의 유의 수준에서 의미 있는 상관성이 있었다(Table 3). 주성분 Ⅰ은 규산규소, 아질산질소, 용존 무기질소, 인산인, 암모니아질소, 수온, 질산질소 및 부유물질과 양의 상관성(p<0.0001), 수소이온농도, 엽록소 a, 화학적 산소요구량 및 염분과 음의 상관성을 나타내었다(p≦0.0018). 주성분 Ⅱ에서는 용존산소, 염분, 질산질소, 화학적산소요구량, 부유물질 및 용존무기질소와 양의 상관성(p≦0.0006), 수온과 음의 상관성(p<0.0001)을 나타내었다(Fig. 3). 시간적 분포 특성은 표층과 저층이 다른 양상을 보였는데 표층에서는 2010년 10월과 2011년 8월, 12월을 제외한 전 조사월의 Ⅰ그룹, 2010년 10월과 2011년 12월의 Ⅱ그룹, 2011년 8월의 Ⅲ 그룹인 세 그룹으로 구분되어진다. 그중 대부분의 조사월인 Ⅰ 그룹은 영양염류가 상대적으로 낮은 수준인 반면 엽록소 a, 용존산소, 염분 및 수소이온농도는 높은 수준이었다. Ⅱ그룹는 Ⅰ 그룹과 상반되는 경향이었으며, 2011년 8월의 Ⅲ 그룹은 화학적산소요구량과 영양염류 및 부유물질은 비교적 높았었고, 염분, 용존산소 및 엽록소 a 가 낮은 특징을 나타내었다. 저층에서는 2010년 2월, 4월, 6월, 12월과 2011년 2월, 4월, 6월, 10월의 Ⅰ그룹, 2010년 8월과 10월 및 2011년 8월의 Ⅱ그룹, 2011년 12월의 Ⅲ 그룹인 세 그룹으로 구분되어진다. 그중 Ⅰ 그룹은 염분, 용존산소, 화학적산소요구량, 수소이온농도 및 엽록소 a가 상대적으로 높았으며, 영양염류는 낮은 수준을 나타내었다. Ⅱ그룹은 수온과 영양염류가 높은 반면 염분, 수소이온농도, 용존산소 및 엽록소 a 가 낮았었고, Ⅲ 그룹은 질산질소를 비롯한 영양염류, 염분 및 부유물질이 높았으며 수소이온농도와 엽록소 a 가 낮은 특징을 나타내었다.

Table 3. Spearman's correlation coefficient and probabilities among water quality parameters using the bimonthly data collected from 2010 to 2011 at the stations. The principal component scores for axes Ⅰ, Ⅱ and Ⅲ in Fig. 3

Fig. 3. Principal component ordination of 2 year water quality using the bimonthly data of all stations from 2010 to 2011 in the Cheonsu Bay. The correlations between the PCA scores and the analyzed variables are expressed with vectors.

3.2 수질 항목별 변동 특성

1) 수온

 수온은 2년 동안 평균 표층은 13.75±2.42℃(정점 15)~15.29±2.45℃(정점 14)이었고, 저층은 13.57±2.58℃(정점 5)~14.23±2.59℃(정점 8)로 예년(1983∼2004)(Park et al., 2006)과 마찬가지로 표․저층 공히 정점 간 유의적인 차이가 없었으며 정점 내에서의 변동계수는 55.75~65.90 %로 비슷한 수준이었다(Table 1, 4, Fig. 4). 월별로는 평균 표층은 2.98±0.16℃(2월)~26.91±0.28℃(8월)이었고 저층은 2.80±0.15℃(2월)~26.26±0.19℃(8월)로 표․저층 공히 유의수준 0.0001 이하에서 큰 차이를 보였다. 변동계수는 2월에 30.51 %(표층)과 31.18 %(저층)로 높았으나 점차 낮아져 10월에 3.62 %(표층)과 4.06 %(저층)로 가장 낮았다. 2월에는 정점 간의 수온차가 상대적으로 약간 컸으며 이와 같은 결과는 천수만, 경기만(Park et al., 1999; Park and Park, 2000), 아산연안(Park et al., 2007) 및 군산연안(Park et al., 2009a)이 2월에 정점 간 수온차가 큰 것과 같은 경향을 보였다. 연도별 격월별 변동 양상을 보면 2011년 2월에는 평균 표층 2.31±0.08℃, 저층 2.16±0.11℃로 가장 낮았었고, 2010년 8월에 표층 28.37±0.18℃, 저층 27.26±0.13℃로 가장 높았었다. 2년 동안 조사일의 평균기온과 수온을 살펴보았을 때 y = 0.7657x + 5.0683 (R² = 0.9134)로 상관성이 높았으며 대체로 저수온기인 12월과 2월에는 수온이 기온보다 3.31∼7.65℃ 높았었고, 고수온기인 6월과 8월에는 0.34∼2.79 낮은 상태이었다. 변동계수는 예년에 비해 약간 낮은 분산량을 나타내었다(Table 1, 5, Fig. 5).

Table 4. Descriptive statistics of water quality parameters in the Cheonsu Bay of Yellow Sea from 2010 to 2011

Fig. 4. Spatial trends of water quality from 2010 to 2011 in the Cheonsu Bay of Yellow Sea.

Fig. 5.Bimonthly trends of water quality from 2010 to 2011 in the Cheonsu Bay of Yellow Sea.

2) 염분

 염분은 Table 1, 4 및 Fig. 4와 같이 정점 간에는 평균 표층은 30.45±0.55(정점 2)～31.29±0.37(정점 15)이었고 저층은 30.75±0.54(정점 1)～31.35±0.36(정점 15)으로 서산 AB지구와 육상의 영향을 받는 내만측이 만 입구측에 비해 0.6(저층)∼0.8(표층) 정도 낮아 외측으로 갈수록 약간씩 높아지는 경향이었으나, 표․저층 공히 정점 간 차이가 없었다. 예년 (1983년∼2004년, 22개년 평균)에 비해 내만측이 0.3정도 낮은 상태이었다. 곰소만(Yang et al., 2003), 새만금(Kim and Kim, 2002), 군산연안, 경기연안보다 높았었고, 목포연안(Park et al., 2010)과 비슷하였으며 가로림만(Park et al., 2009b)과 여자만(Park et al., 2011)에 비해 낮은 염분을 나타내었다. 정점 내에서의 변동계수는 표층 4.05～8.00 %, 저층 3.95～6.03 %로 표층의 분산량이 저층에 비해 약간 높았고 대체로 내측에서 외측으로 갈수록 낮아지는 경향이었으며 예년의 4.40～5.58 %에 비해 약간 높은 분산량을 나타내었다. 격월별로는 평균표층 28.37±0.35(8월)～31.78±0.10(12월), 저층 28.67±0.31(8월)～31.94±0.06(2월)로 표․저층 공히 격월별 큰 차이를 보였으며(p<0.0001), 변동계수는 여름철(8월)이 표층 7.00 %, 저층 6.11 %로 약간 높았고 그 외 조사월은 0.86～4.96 % 범위이었다(Table 1, 5, Fig. 5). 염분은 육수 유입, 강우량과 증발량 변화의 복합적 요인에 기인하고 겨울철에는 육수의 유입이 줄고 강한 바람에 의한 높은 증발량으로 인해 높게 나타난다(Gong, 1971). 연도별 격월별 변동 양상은 Fig. 4 와 같이 표층과 저층 공히 전반적으로 불규칙한 변곡선 형태를 보이고 있으며, 2011년 8월이 표층 26.62±0.28, 저층 27.03±0.16으로 특히 낮은 상태 이었는데 이는 조사일인 8월 13일이전인 7월 31일부터 8월 12일까지 집중호우 221 mm(기상청 기후자료)에 따른 육수 유입에 기인한다.

3) 수소이온농도

 수소이온농도(pH)는 정점 간 평균이 표층 8.10±0.04(정점 16)～8.27±0.05(정점 3), 저층 8.11±0.04(정점 16)～8.20±0.05(정점 8)로 표․저층 공히 정점 간 유의적인 차이가 없이(표층 p=0.7511, 저층 p=0.9999) 고른 농도분포를 보여 예년의 천수만, 아산연안과 같은 상태이었다. 변동계수는 표층 1.81～2.35 %, 저층 1.78～2.26 %로 인천연안, 아산연안, 가로림만, 목포연안 및 여자만과 마찬가지로 전 수질항목 중 가장 낮았다(Table 1, 4, Fig. 4). 격월별로는 표층 8.04±0.01(8월)～8.38±0.01(6월), 저층 7.99±0.02(8월)～8.27±0.01(6월)로 높은 유의적인 차이를 보였으며(p<0.0001), 표층과 저층 공히 6월은 높았고 2월과 10월 및 12월은 유사한 상태이었다. 변동계수는 표층 0.76(8월)～3.39 %(12월), 저층 0.66(6월)～3.48 %(12월)로 낮았다(Table 5, Fig. 4). 연도별 격월별 변동 양상은 전반적으로 약간의 변곡선 형태를 보이고 있으며, 2010년 12월에는 표층과 저층 8.52±0.01로 월등히 높은 반면 2011년 12월에는 표층 7.97±0.01, 저층 7.96±0.00으로 낮은 상태를 나타내었다(Table 1, 5, Fig. 5).

4) 용존산소

 용존산소(DO)는 정점별 평균이 표층 8.72±0.52 mg/L(정점 14)～9.03±0.55 mg/L(정점 12), 저층 8.25±0.92 mg/L(정점 1)～9.01±0.68 mg/L(정점 8)로 예년과 마찬가지로 정점 간의 유의적인 차이는 없었으며, 변동계수는 표층 18.04(정점 15)～26.20 %(정점 1), 저층 21.50(정점 15)～38.63 %(정점 1)으로 내만의 저층에서 약간 높은 분산량을 나타내었고, 예년 19.50～20.04%에 비해 저층에서 약간 높은 분산량을 나타내었다(Table 1, 4, Fig. 4). 격월별로는 표층 6.47±0.10 mg/L(8월)～11.72±0.13 mg/L(2월), 저층 5.61±0.21 mg/L(8월)～11.78±0.15 mg/L(2월)로 표․저층 공히 큰 차이를 보였으며(p≦0.0004), 변동계수는 표층의 6월, 저층의 6월과 8월에는 19～22 % 정도이고 그 외 조사월은 5～11 % 정도로 계절별 변동폭이 정점별 변동폭보다 낮았다(Table 1, 5, Fig. 4) . 연도별 격월별 변동 양상은 2011년 8월에는 표층 6.24±0.09 mg/L, 저층 5.49±0.11 mg/L로 낮은 상태이었으며 그중 내만역인 부남호인근 정점 1 저층에서 2.46 mg/L로 빈산소 현상을 나타내었고 그 외 조사정점에서는 양호한 상태이었다. 그러나 용존산소는 수온에 의해 용해도가 결정되므로 수온과 염분의 함수로 산출되는 포화도를 이용하였다(Park et al., 1999). 용존산소포화도는 정점별 평균은 표층 101.20±2.48 %(정점 16)～108.04±3.47 %(정점 3), 저층 89.22±6.56 %(정점 1)～102.11±3.59 %(정점 15)로 표․저층 공히 정점간 차이가 없었으며, 월별로는 표층 95.25±1.74 %(8월)～113.36±3.86 %(6월), 저층 81.79±3.28 %(8월)～111.70±1.32 %(4월)로 표․저층 공히 P<0.0001로 차이가 매우 컸었다(Table 1, 5, Fig. 5). 연도별 격월별 변동 양상은 2010년 2월에는 표층 106.35±1.36 %, 저층 105.84±1.68 %이었다가 6월까지 약간 낮아진 후 점차 높아져 표층에서는 2011년 6월 131.25±3.76 %, 저층에서는 4월 115.03±2.04 %로 최대치를 보이다가 8월에는 표층 88.59±1.25 %, 저층 77.88±1.65 %로 낮아진 후 12월에는 표층 98.41±0.55 %, 저층 96.55±0.49 %로 양호한 상태이었다.

5) 화학적 산소요구량

 화학적 산소요구량(COD)은 정점별 평균이 표층 1.23±0.14 mg/L(정점 12)～2.19±0.51 mg/L(정점 3), 저층 1.18±0.16 mg/L(정점 14)～1.68±0.17 mg/L(정점 5)로 표․저층 공히 정점 간에는 유의적인 차이가 없었으며(표층 p=0.5811, 저층 p=0.5178), 내만역인 간월호 인근 정점 3 표층에서 평균 2.19±0.51 mg/L로 비교적 높은 상태이었다. 변동계수는 표층 37.81(정점 5)～84.45 %(정점 9), 저층 26.73(정점 8)～52.45 %(정점 1)로 예년에 비해 정점별 변동폭의 변화가 다소 줄어든 상태이었고, 인천연안, 아산연안 및 군산연안에 비해 다소 높았으며, 목포연안에 비해서는 다소 낮은 변동폭을 나타내었다(Table 1, 4, Fig. 4). 격월별로는 표층 1.05±0.07 mg/L(4월)～2.14±0.31 mg/L(6월), 저층 1.19±0.12 mg/L(10월)～1.87±0.14 mg/L(2월)로 표․저층 공히 높은 유의적 차이가 있었고(p<0.0001), 변동계수는 표층 21.22(8월)～82.27 %(6월), 저층 16.01(8월)～56.16 %(10월)로 하절기인 8월에 상대적으로 낮은 분산량을 나타내어 격월별 변동폭의 변화가 컸으며 이는 예년과 다른 경향이었다(Table 1, 5, Fig. 5). 연도별 격월별 변동 양상은 표층의 경우 대체로 2010년 2월부터 2011년 6월까지 약간씩 증가하여 3.20±0.49 mg/L 이었다가 감소하였고, 저층의 경우 2010년 10월까지 감소 후 증가하여 2011년 2월에 2.12±0.21 mg/L 이었다가 그 후 감소하여 평형상태를 유지하고 있었다.

6) 부유물질

 부유물질은 정점별 평균 표층 16.8±3.81 mg/L(정점 3)～30.4±6.57 mg/L(정점 14), 저층 22.1±4.25 mg/L(정점 6)～32.3±6.67 mg/L(정점 16)로 표․저층 공히 정점 간에 유의적인 차이가 없었다(표층 p=0.7292, 저층 p=0.9954). 변동계수는 표층 69.55(정점 4)～85.83 %(정점 11), 저층 57.25(정점 15)～93.71 %(정점 2)로 표층에서는 정점간 비슷하였으나 저층의 경우 내측이 외측에 비해 변동 폭이 큰 상태로 양식장등 외부의 영향을 표층보다 더 받는 것으로 추정된다(Table 1, 4, Fig. 4). 격월별로는 표층 16.5±1.83 mg/L(4월)～30.5±4.23 mg/L(10월), 저층 23.2±1.73 mg/L(2월)～34.1±4.37 mg/L(10월)로 표층에서는 10월과 4월 및 그 외 조사월의 세 그룹으로 구분되어 유의적인 차이가 있었고(p=0.0183), 저층에서는 격월별로 유의적인 차이가 없었다(p=0.2175). 이러한 현상은 서해안의 일반적인 현상인 겨울에 북서계절풍의 영향으로 높고 여름에 낮은 경향과 다른 추세이었다. 변동계수는 표층 47.03(2월)～90.92 %(6월), 저층 42.15(2월)～86.79 %(6월)로 여름과 겨울철에 비해 봄과 가을철이 높은 분산량을 나타내었다(Table 1, 5, Fig. 5). 연도별 격월별 변동 양상은 표층의 경우 2010년 10월까지 점차 낮아졌다가 그 후 증가하여 2011년 10월에는 53.9±0.81 mg/L로 높았으며, 표층과 저층 공히 2011년 6월부터 높은 부유물질량을 나타내었다. 예년(1983∼2004) 평균과 비슷하나 그중 2000년부터 2004년까지에 비해서는 대체로 9 mg/L정도 높은 부유물질량을 나타내었다(Fig. 5).

7) 인산인

 인산인(PO₄^3--P)은 정점별 평균은 표층 0.010±0.002 mg/L(정점 1, 6, 7, 12, 15)～0.012±0.004 mg/L(정점 2, 5, 8, 9), 저층 0.010±0.002 mg/L(정점 15)～0.018±0.006 mg/L(정점 1)로 예년과 마찬가지로 표․저층 공히 정점 간에는 유의적인 차이가 없었으며(표층 p=1, 저층 p=0.9171). 예년평균 0.013 mg/L과 비슷한 상태를 나타내었다. 인천 및 경기만에 비해 대략 50 % 수준이었고, 곰소만과 유사하였으며, 아산만, 가로림만, 목포연안 및 여자만에 비해 약간 낮은 상태이었다(Table 1, 4, 6, Fig. 4). 변동계수는 표층의 경우 70.86(정점 16)～119.15 %(정점 4), 저층은 67.60(정점 14)～114.43(정점 1)로 표층과 저층공히 예년과 마찬가지로 내만측이 외측에 비해 변동 폭이 큰 상태이었다. 격월별로는 표층 0.002±0.000 mg/L(6월)～0.021±0.002 mg/L (12월), 저층 0.004±0.001 mg/L(4. 6월)～0.022±0.002 mg/L (12월)로 표층은 12월, 10월> 8월, 2월> 4월, 6월의 세 그룹, 저층은 12월, 8월, 10월> 2월, 4월, 8월의 두 그룹으로 구분되어 높은 유의적인 차이(p<0.0001)가 있었다. 변동계수는 표층 43.77(12월)～111.07 %(4월), 저층 47.44(12월)～148.04 %(4월)로 예년에 비해 변동폭이 약간 증가한 상태이었다(Table 1, 5, Fig. 5). 연도별 격월별 변동 양상은 2010년 6월 표층 0.001±0.000 mg/L, 저층 0.002±0.000 mg/L로 낮아졌다가 그 후 증가하여 2010년 10월에는 표층 0.027±0.002 mg/L, 저층 0.013±0.001 mg/L이었다가 2011년 4월까지 낮아져 표층 0.001±0.000 mg/L, 저층 0.001±0.000 mg/L로 가장 낮은 농도를 보였으며, 그 후 증가와 감소 후 2011년 12월에는 표층 0.030±0.001 mg/L, 저층 0.031±0.001 mg/L로 높은 수준을 나타내었다(Fig. 5).

8) 암모니아질소

 암모니아질소(NH₄⁺-N)는 정점별 평균이 표층 0.015±0.005 mg/L(정점 15)～0.044±0.015 mg/L(정점 8), 저층 0.021±0.008 mg/L(정점 11)～0.056±0.019 mg/L(정점 1)로 표․저층 공히 정점별 유의적 차이가 없었으며(표층 p=0.8866, 저층 p=0.6204), 예년에 비해 56 % 수준, 인천연안의 12 %, 새만금 연안의 26 % 수준으로 낮았었고, 가로림만, 목포연안 및 여자만과 유사한 결과를 나타내었다(Table 1, 4, 6, Fig. 4). 변동계수는 표층 103.76(정점 14)～177.09 %(정점 9), 저층 101.79(정점 4)～161.80 %(정점 16)로 예년과 마찬가지로 정점별 변동폭이 큰 상태이었다. 격월별로는 표층 0.011±0.001 mg/L(6월)～0.066±0.009 mg/L(8월), 저층 0.012±0.003 mg/L(2월)～0.091±0.010 mg/L(8월)로 표층에서는 8월, 12월과 그 외 조사월의 두 그룹, 저층에서는 8월과 12월 및 그 외 조사월의 세 그룹으로 구분되는 상태로 표층과 저층 공히 높은 유의적인 차이가 있었다(p<0.0001). 변동계수는 표층 53.18(6월)～111.64 %(12월), 저층 52.00(4월)～134.89 %(2월)로 12월과 2월이 다른 조사월에 비해 변동 폭이 다소 높았었다(Table 1, 5, Fig. 5). 연도별 격월별 변동 양상은 2010년 2월부터 점차 높아져 2010년 8월에 표층 0.025±0.005 mg/L, 저층 0.064±0.017 mg/L 이었다가 낮아져 2010년 12월에는 표층 0.003±0.001 mg/L, 저층 0.004±0.001 mg/L로 조사기간중 가장 낮았으며, 그 후 점차 불규칙적으로 증가하여 2011년 8월에는 표층 0.107±0.009 mg/L, 저층 0.119±0.008 mg/L로 가장 높은 상태이었는데 이는 염분과 마찬가지로 집중호우에 의한 육수의 유입에 기인한다(Fig. 5).

9) 질산질소

질산질소(NO₄^--N)는 정점별 평균이 표층 0.028±0.012 mg/L(정점 4)～0.058±0.017 mg/L(정점 12), 저층 0.027±0.010 mg/L(정점 3)～0.050±0.015 mg/L(정점 14)로 표․저층 간 유의적인 차이가 없었다(p=0.1598), 정점별로는 표층과 저층 공히 공간적으로 비슷한 농도를 나타내었으며(p=0.9977, p=0.9785), 예년과 비슷한 수준이었고, 인천연안 0.338 mg/L, 군산연안 0.297 mg/L의 12～14 %, 아산만 0.180 mg/L, 가로림만 0.140 mg/L의 22∼29 %, 목포연안 0.149 mg/L의 40 % 수준이었고, 여자만과 비슷한 농도를 나타내었다(Table 1, 4, 6, Fig. 4). 변동계수는 표층 103.16 %(정점 12)～193.36 %(정점 3), 저층 98.11 %(정점11)～130.99 %(정점 3)로 예년과 마찬가지로 방조제 인근 정점에서 분산량이 컸었다. 격월별로는 표층 0.012±0.005 mg/L(6월)∼0.091±0.014 mg/L(12월), 저층 0.007±0.001 mg/L(6월)∼0.078±0.011 mg/L(12월)로 표층과 저층 공히 높은 유의적인 차이가 있었으며(p<0.0001)(Table 1, 5, Fig. 4), 표층의 경우 12월>2월>10월, 4월>8월, 6월로 저층의 경우 12월, 2월>10월> 4월, 8월>6월의 네 그룹으로 구분되어(Table 1, 5, Fig. 5) 일반적으로 알려진 연안역에서 봄철과 여름철에는 낮고 늦은 가을과 겨울철에는 높은 상태를 나타내었다(Gentilhomme and Lizon, 1998; Fock, 2003). 연도별 격월별 변동 양상은 전반적으로 표․저층 공히 불규칙한 변곡선 형태로 표층에서는 2010년 6월에 0.003±0.000 mg/L, 저층에서는 2010년 8월에 0.003±0.001 mg/L로 가장 낮았었고, 2011년 12월에 표층 0.164±0.012 mg/L, 저층 0.138±0.003 mg/L로 가장 높은 농도를 나타내었다.

10) 용존무기질소

 용존무기질소(DIN)는 그 기여도에 있어 질산질소는 표층 54.67 %와 저층 48.72 %, 암모니아질소는 표층 40.00 %와 저층 46.15 %, 아질산질소는 표층 5.33 %와 저층 5.13 %이었다. 정점별 평균은 표층 0.064±0.023 mg/L(정점 4)～0.093±0.041 mg/L(정점 3), 저층 0.067±0.016 mg/L(정점 11)～0.094±0.024 mg/L(정점 1)로 예년과 마찬가지로 표층과 저층 공히 정점간 유의적 차이가 없이 비슷한 분포를 나타내었다(p=1). 천수만 예년의 1983년부터 2004년까지 평균 0.098 mg/L에 비해 0.022 mg/L정도 낮은 농도를 나타내었고 인천연안 0.662 mg/L, 군산연안 0.436 mg/L의 11～17 %, 새만금연안 0.298 mg/L,아산만 0.258 mg/L의 26∼29 %, 가로림만 0.174 mg/L, 목포연안 0.149 mg/L, 곰소만 0.114 mg/L의 44∼67 % 수준이었으며, 여자만과 비슷한 농도를 나타내었다(Table 1, 4, 6, Fig. 4). 변동계수는 표층 84.54(정점 11)～153.96 %(정점 3), 저층 84.49(정점 11)～107.03 %(정점 9)로 예년과 비슷한 분산량을 나타내었다. 격월별로는 표층의 경우 0.025±0.005 mg/L(6월)∼0.150±0.025 mg/L(12월) 범위로 12월>8월>10월>2월>4월>6월의 여섯 그룹으로 구분되어 높은 유의적 차이가 있었으며 (p<0.0001), 저층 또한 0.031±0.004 mg/L(6월)∼0.134±0.020 mg/L(12월)로 12월, 8월> 2월, 10월, 4월, 6월의 두 그룹으로 구분되어 높은 유의적인 차이가 있었다(p<0.0001). 변동계수는 표층 71.14(10월)～119.31 %(6월), 저층 63.01(8월)～85.01 %(12월)로 저층이 표층에 비해 변동폭이 낮은 상태이었다(Table 1, 5, Fig. 5). 연도별 격월별 변동 양상은 질산질소와 유사한 변곡선 형태를 나타내었으며, 2010년 2월 표층 0.085±0.014 mg/L, 저층 0.099±0.013 mg/L 이었다가 점차 낮아져 2010년 6월 표층 0.028±0.010 mg/L, 저층 0.018±0.001 mg/L이었고 그 후 증감을 반복하면서 증가추세를 나타내어 2011년 12월에 표층 0.277±0.021 mg/L, 저층 0.245±0.006 mg/L로 가장 높은 농도를 나타내었다(Fig. 5).

Table 6. Comparison of salinity and nutrient concentration in the different regions of Korean coastal waters

11) 규산규소

 해양에서의 생물학적 활동은 규산규소(SiO₂-Si)의 분포를 조절하는 중요한 요인으로 작용하며, 규조류의 계절적 성장의 영양을 받는 연안에서는 표층에서의 규산규소의 농도는 규조류 대번식기에 감소한다(Park, 1988). 규산규소의 정점별 평균은 표층 0.150±0.046 mg/L(정점 1)～0.236±0.051 mg/L(정점8), 저층 0.182±0.036 mg/L(정점 15)～0.278±0.091 mg/L(정점 2)로 표․저층 공히 정점 간에는 유의적인 차이가 없이(표층 p=0.9998, 저층 p=0.9959) 공간적으로 비슷한 농도 분포를 나타내었다(Table 1, 4, Fig. 4). 변동계수는 표층의 경우 74.84(정점 8)～115.86 %(정점 3), 저층은 67.55(정점 11)～115.39 %(정점 3)로 표층과 저층 공히 인산인과 마찬가지로 내만측이 외측에 비해 변동 폭이 큰 상태이었다. 격월별로 는 표층 0.095±0.009 mg/L(4월)～0.263±0.034 mg/L (12월), 저층 0.095±0.010 mg/L(4월)～0.401±0.043 mg/L (8월)로 표층은 12월, 10월 > 8월, 2월 > 6월, 4월의 세 그룹, 저층은 8월 > 12월, 10월 > 2월, 6월 > 4월의 네 그룹으로 구분 되어 높은 유의적인 차이(p<0.0001)가 있었다. 대체로 경기만(Park, 1988)의 50 % 수준이었다. 변동계수는 표층 54.06(4월)～96.59 %(2월), 저층 56.69(4월)～98.52 %(2월)로 인산인과 비슷한 수준이었다(Table 1, 5, Fig. 5). 연도별 격월별 변동 양상은 2010년 2월 표층 0.280±0.046 mg/L, 저층 0.269±0.046 mg/L이었다가 낮아져 2010년 6월에는 표층 0.027±0.007 mg/L, 저층 0.060±0.019 mg/L로 조사기간중 가장 낮은 상태이었다가 표층에서는 2010년 10월에 0.422±0.035 mg/L, 저층에서는 2010년 8월에 0.522±0.072 mg/L 높아진 후 불규칙적인 감소와 증가로 2011년 12월에는 표층 0.445±0.014 mg/L, 저층 0.450±0.012 mg/L로 높은 농도를 나타내었다(Fig. 5).

12) DIN/DIP

 DIN/DIP는 몰(mole)농도 비이며, 정점별 평균은 표층 14.97±2.66(정점 16)～47.26±31.77(정점 12), 저층 13.23±1.93(정점 9)～28.41±12.28(정점 7)로 표․저층 공히 정점별 유의적인 차이가 없었으며(표층 p=0.8275, 저층 p=0.6841), 2003년과 2004년의 평균치인 21.34와 유사하였고(Park et al., 2006), 가로림만 18.73, 아산만 17.89, 곰소만 17.25에 비해 약간 높았으며, 여자만과 비슷한 상태이었다(Table 1, 4, Fig. 4). 변동계수는 표층 52.51(정점 10)～232.85 %(정점 12), 저층 46.76(정점14)～149.75 %(정점 7)로 정점 12의 표층에서 높은 변동폭을 나타내었다(Fig. 5). 격월별로는 표층의 경우 8.51±0.77(10월)～38.71±6.19(4월)범위로 유의적인 차이가 있어 4월, 6월 >2월, 8월 > 12월, 10월의 세 그룹으로 구분되어지고(p=0.0008), 저층의 경우 7.22±0.41(10월)～38.84±1.93(4월)범위로 높은 유의적인 차이가 있어 4월>2월>6월>8월>12월>10월의 여섯그룹으로 구분되어진다(p<0.0001). 전반적으로 10월과 12월을 제외한 조사월에 DIN/DIP 비가 Redfield ratio(Redfield et al., 1963)인 16이상으로 예년과 마찬가지로 인산인이 식물플랑크톤의 제한요인으로 작용하고 있어 인산인의 외부유입이 있을시 적조의 대량 발생이 우려된다. 변동계수는 표층 51.09(10월)～192.97 %(6월), 저층 32.41(10월)～85.55 %(4월)로 표층이 저층에 비해 높은 변동폭을 나타내었다(Table 1, 5, Fig. 5). 연도별 격월별 변동양상은 전반적으로 불규칙한 변곡선 형태로 2010년 6월 표층에서 56.10±23.52로 높아진 후 낮아져 2010년 12월에는 표층 3.97±0.33, 저층 4.12±0.32로 조사기간중 가장 낮았으며 그 후 높아져 2011년 4월에는 표층 56.67±10.29, 저층 50.08±10.04로 가장 높아진 후 불규칙하게 감소하여 2011년 12월에는 표층 20.81±1.66 저층 17.50±0.42로 비교적 안정화 된 상태를 나타내었다(Fig. 5).

13) 엽록소 a

 엽록소 a는 정점별 평균 표층 1.25±0.25㎍/L(정점 8)～2.28±0.66㎍/L(정점 1), 저층 1.29±0.34㎍/L(정점 8)～2.56±0.82 ㎍/L(정점 1)로 표․저층 공히 정점 간에 유의적인 차이가 없었으며(표층 p=0.9727, 저층 p=0.9198) 비슷한 생산력을 나타내었다. 변동계수는 표층 59.66(정점 2)～111.81 %(정점 3), 저층 61.33(정점 12)～112.25 %(정점 5)로 저층의 경우 내측이 외측에 비해 변동 폭이 큰 상태로 양식장과 육역의 영향을 표층보다 더 받는 것으로 추정된다(Table 1, 4, Fig. 4). 격월별로는 표층 0.67±0.10㎍/L(10월)～2.10±0.26㎍/L(6월), 저층 0.73±0.14㎍/L(10월)～2.66±0.30㎍/L(4월)로서 표․저층 공히 높은 유의적인 차이가 있고(p<0.0001) 표층에서는 6월>12월, 4월, 2월>8월>10월의 네 그룹으로 구분되며, 저층에서는 4월, 6월, 2월, 12월>8월, 10월의 두 그룹으로 구분되어진다. 변동계수는 표층 58.62(2월)～89.04 %(4월), 저층 62.84(4월)～104.18 %(10월)로 10월 저층에서 상대적으로 약간 높은 분산량을 나타내었다(Table 1, 5, Fig. 5). 연도별 월별 변동양상은 표층의 경우 2010년 2월부터 8월까지 평형상태이었다가 10월에 0.29±0.06 ㎍/L로 조사기간중 가장 낮은 수준이었으며 12월에 3.08±0.37 ㎍/L로 조사기간 중 가장 높았다가 불규칙적으로 낮아져 2011년 12월에는 0.85±0.16 ㎍/L를 나타내었다. 저층에서는 2010년 6월 3.80±0.60 ㎍/L로 가장 높았다가 급격히 감소하여 10월에는 표층과 마찬가지로 0.24±0.03 ㎍/L로 가장 낮았었고 12월에 3.37±0.30 ㎍/L로 높아진 후 불규칙적인 변동으로 12월에 0.86±0.23 ㎍/L을 나타내었다(Fig. 5).

3.3 수질항목간의 상관성

 2년간의 수질자료(n=192)를 통하여 항목간의 상관분석 결과 표층과 저층 공히 수온은 염분 및 용존산소와 음의 상관성이 있는 반면, 암모니아질소와는 양의 상관성이 있었다. 염분은 수소이온농도 및 용존산소와 양의 상관성이 있었고, 암모니아질소, 아질산질소, 용존무기질소 및 규산규소와는 음의 상관성이 있어 육수의 영향에 따라 변화하는 것으로 사료된다. 수소이온농도는 용존산소 및 엽록소 a와 양의 상관성이 있는 반면 대부분의 조사항목인 암모니아질소, 아질산질소, 질산질소, 용존무기질소, 인산인 및 규산규소와는 음의 상관성이 있었다. 용존산소는 엽록소 a와 양의 상관성이 있는 반면 암모니아질소, 아질산질소, 용존무기질소, 인산인 및 규산규소와 음의 상관성이 있었고, 용존산소 용해도는 화학적산소요구량과 양의 상관성이 있는 반면 질소계 영양염류 및 규산규소와 음의 상관성이 있었다. 화학적산소요구량은 부유물질과 양의 상관성이 있었다. 질소계 영양염류인 암모니아질소, 아질산질소, 질산질소, 용존무기질소는 인산인, 규산규소 및 부유물질과 양의 상관성이 있는 반면 엽록소 a와 음의 상관성이 있었고, 인산인과 규산규소 및 부유물질은 엽록소 a 와 음의 상관성이 입증되었다(Table 7). 그 중에서 염분은 수온과 음의 상관성을 보이고 계절별로 유의적인 차이를 나타내었으며, 수소이온농도 및 용존산소와는 양의 상관성을, 암모니아질소, 아질산질소, 용존무기질소 및 규산규소와는 음의 상관성을 나타내었다. 이러한 결과는 대체로 아산연안, 가로림연안, 군산연안, 목포연안 및 여자만과 유사한 경향으로 육수의 영향에 따라 변화되고 있음을 시사하고 있다(Fig. 6).

Table 7. Pearson's correlation analysis among water quality parameters in the Cheonsu Bay of Yellow Sea from 2010 to 2011(Upper; Surface water, Down: Bottom water)

Fig. 6.Relationship among water quality parameters. All the values were double transformed with square roots for the data normality.

3.4. 수질평가지수

 본 연안의 수질평가지수는 정점 간 평균이 23.42±1.47(정점 15)～33.58±4.32(정점 1)로 정점 간 유의적인 차이가 없는 상태이었고( p=0.1457). 변동계수는 21.73(정점 15)～44.57%(정점 1)로 대체로 내만측에서 입구측으로 갈수록 점차 지수와 변동계수가 낮아지는 추세이었다(Table 1, Fig. 7). 수질평가 지수값을 생태기반 해수수질기준으로 등급화한 결과 서산 AB지구 부남호 인근의 정점 1에서는 Ⅲ등급, 천수만 입구측인 정점 15에서는 Ⅰ등급, 그 외 전 조사정점에서는 Ⅱ등급을 나타내었다. 격월별 수질평가지수는 22.63±0.75(2월)～34.81±2.06(8월)로 높은 유의적인 차이를 보여(p<0.0001), 8월, 6월 > 12월, 10월, 4월, 2월의 두 그룹으로 구분되어지나, 본 지수값을 생태기반 해수수질기준으로 등급화 하였을 경우 6월과 8월은 Ⅲ등급, 10월과 12월은 Ⅱ등급, 2월과 4월은 Ⅰ등급으로 구분되어진다. 수질평가지수의 변동계수는 18.68(2월)～33.42%(8월)로 8월과 6월이 다른 조사월에 비해 변동폭이 높았었다(Table 1, Fig. 7). 수질평가지수의 연도별 월별 변동 양상은 전반적으로 변곡선 형태를 보이고 있으며, 2010년 2월에는 23.75±1.15이었다가 6월에는 39.00±1.59로 조사기간 중 가장 높은 평가지수를 보이다가 점차 낮아져 2011년 2월에는 21.50±1.15이었고 그 후 점차 높아져 8월에는 36.88±1.51 이었고, 10월에는 20.38±0.38로 가장 낮은 수준이었으며 2011년 12월에는 24.19±0.82로 비교적 낮은 상태를 나타내어 전반적으로 하절기는 높아지고 동절기는 낮아지는 순환하는 형태이었다(Fig. 7).

Fig. 7.Temporal trends of water quality grade using the water quality index of stations from 2010 to 2011 in the Cheonsu Bay of the Yellow Sea.

4. 결 론

 2010년부터 2011년까지 2년 동안 천수만에서 16개 조사정점의 수층(표층․저층)별, 격월별로 년 6회 조사한 결과, 표층수와 저층수 간에는 아질산질소, 질산질소 및 용존무기질소를 제외한 전조사항목에서 표․저층간의 차이가 컸었다. 정점 간의 공간적 분포 특성을 조사항목별로는 표층과 저층공히 예년과 마찬가지로 차이가 없었으나, 주성분 분석결과 표층에서는 서산 AB지구 앞 연안의 정점 1과 중간역인 정점 2∼11 및 외해의 영향을 받는 천수만 입구측인 정점 12∼16으로, 저층에서는 정점 1과 만의 중간에 위치한 죽도 북측연안의 정점 2∼7 및 죽도 남측연안인 정점 8∼16의 세 그룹으로 각각 구분되는데, 표층에서는 서산AB지구의 부남호 및 간월호의 영향과 만 입구 인근의 보령화력발전소 및 외해수의 영향 등으로, 저층에서는 양식어업 구역과 그 외 연안으로 구분되어 표층과 저층이 다른 양상을 나타내었다. 시간적 분포 특성은 표층에서는 2010년 10월과 2011년 8월 및 12월을 제외한 조사월의 Ⅰ그룹, 2010년 10월과 2011년 12월의 Ⅱ그룹, 2011년 8월의 Ⅲ 그룹으로 저층에서는 2월, 4월, 6월과 2010년 12월 및 2011년 10월의 Ⅰ그룹, 8월과 2010년 10월의 Ⅱ그룹, 2011년 12월의 Ⅲ 그룹으로 각각 구분되어진다. 항목별로 살펴보면 수온은 평균 표층 14.47±0.61℃, 저층 13.88±0.60℃로 저수온기에는 기온보다 3.31∼7.65℃ 높았었고, 고수온기에는 0.34∼2.79 낮은 경향이었으며, 염분은 표층 30.93±0.12, 저층 31.06±0.11로 예년에 비해 0.30 낮아졌으며, pH는 표층 8.21±0.01, 저층 8.17±0.01로 전 수질항목 중 변동폭이 가장 적었으며, 용존산소는 표층 9.10±0.14㎎/L, 저층 8.74±0.17㎎/L, 용존산소포화도는 표층 104.50±0.91 %, 저층 98.19±1.12 %로 정점 간 차이가 없었고, 화학적산소요구량은 표층 1.65±0.07㎎/L, 저층 1.42±0.04㎎/L로 간월호 인근연안의 표층에서 2㎎/L를 약간 초과한 상태이었다. 부유물질은 표층 23.7±1.33㎎/L, 저층 27.9±1.41㎎/L 로 저층의 경우 시․공간적 차이가 없었다. 영양염류 중 인산인은 표층 0.014±0.001 ㎎/L, 저층 0.013±0.001㎎/L로 예년과 비슷한 수준으로 4월과 6월이 낮았고 12월이 높았으며, 암모니아질소는 표층 0.030±0.003㎎/L, 저층 0.036±0.003㎎/L로 8월에 집중호우로 인하여 높은 상태이었고, 질산질소는 표층 0.041±0.004㎎/L, 저층 0.038±0.003㎎/L로 예년과 비슷한 수준이었으며. 용존무기질소는 표층 0.074±0.006㎎/L, 저층 0.078±0.005㎎/L로 예년에 비해 0.022㎎/L정도 낮은 농도를 나타내었고, 격월별로는 인산인과 유사한 경향이었다. 규산규소는 표층 0.184±0.012㎎/L, 저층 0.224±0.015㎎/L로 격월별로는 표층 세 그룹, 저층 네 그룹으로 구분되었다. DIN/DIP 비는 표층 22.84±2.46, 저층 19.17±1.34로 예년과 비슷한 경향이었다. 엽록소 a는 표층 1.59±0.10㎍/L, 저층 1.92±0.12㎍/L로 정점 간 비슷한 생산력을 나타내었다. 수질항목간의 상관성에 있어서 수온은 암모니아질소와 양의 상관성이 있었고, 염분은 수소이온농도 및 용존산소와 양의 상관성, 암모니아질소, 아질산질소, 용존무기질소 및 규산규소와는 음의 상관성이 있었다. 수질평가지수는 평균 27.32±0.64로서 생태기반 해수수질 기준은 Ⅱ등급이며, 그중 부남호 인근의 정점 1에서는 Ⅲ등급, 천수만 입구측인 정점 15에서는 Ⅰ등급, 그 외 조사정점에서는 Ⅱ등급을 나타내었다. 격월별로는 6월과 8월은 Ⅲ등급, 10월과 12월은 Ⅱ등급, 2월과 4월은 Ⅰ등급으로 하절기에 유해적조현상 및 빈산소 발생이 우려되며, 경인연안, 아산연안, 군산연안 및 목포연안과 마찬가지로 육수 유입의 원인에 기인한 것으로 사료되므로 육상의 오폐수 유입이 차단 될 수 있는 정책과 주의가 요구된다.

감사의 글

 본 연구는 국립수산과학원 R&D과제인 서해해양환경연구(RP-2013-ME-088)의 일환으로 수행된 것으로 현장조사에 적극 협조 해 주신 시험조사선 탐구 2호 직원께 감사드립니다.