1.서 론

연안에서는 항만 및 연안개발사업, 산업폐수의 유입, 토 사투기 등에 의하여 육상 기원의 토사가 유입되어 부유물 질농도는 상승하게 된다. 특히 하구역에 위치한 댐은 수문 개방에 의하여 방류가 일어나면서 연안에서는 부유물질의 농도가 일시적으로 상승하는 등의 급격한 환경변화가 일어 난다(Moon et al., 1991; Tazaki et al., 2002). 또한 연안 관리 를 위하여 지속적으로 이루어지는 준설이나 연안으로의 선 박운항이 증가하고 장기간 연안에서 정박하게 됨으로써 퇴 적층으로부터 부유물질이 부유하게 되면서 연안 환경에 큰 변화를 초래하게 된다.

연안 환경에서 부유물질에 의한 탁도의 증가는 광 투과량 을 감소시켜 1차생산량에 영향을 미치며 부유물질의 침착에 의해 부착기질이 감소되고 서식처가 파괴됨으로써 저서 생 물들의 생태-생리적 영향을 증가시키는 요인이 될 수 있으 며, 장기적으로는 대량 폐사를 일으켜 어업 피해를 초래할 수 있다(Ohata et al., 2011). 따라서 부유물질이 연안 환경과 생태계에 미치는 영향은 간과될 수 없으며 적절한 관리가 없으면 부유물질에 의한 영향은 심화될 가능성이 높기 때문 에, 부유물질에 의한 생물영향에 대한 검토는 연안 생태관리 계획수립에 있어서 중대한 비중을 차지한다고 할 수 있겠다.

부유물질에 대한 영향은 부유물질발생이 빈번히 발생하 는 강하구에서의 생태계 변동 등에 대해 종합적으로 고찰되 었으나(Newcombe and MacDonald, 1991; Willber and Clarke, 2001; Berry et al., 2003; Bilotta and Brazier, 2008), 많은 연구가 담수역에 서식하는 송어류나 연어류를 대상으로 하여 이루 어져 있다. 이에 본 연구에서는 연안에 서식하는 유용 해양 생물에 미치는 부유물질의 영향에 대해 알아보기 위하여 부 유물질에 대한 생물검정에 관한 연구결과들을 중심으로 부 유물질과 관련된 최근 연구 조사 자료를 분석하고 검토하여 연안에서의 부유물질 농도 증가가 서식생물에 미치는 영향 을 평가하기 위한 기초정보를 제시하고자 한다.

2.연구방법

2.1.조사항목 및 범위

본 연구에서 실시한 조사항목 및 범위는 다음과 같다.

1)조사항목

부유물질이 해양생물에 미치는 영향에 대한 문헌조사를 실시하였다. 수계의 존재하는 부유물질에 대한 영향에 대해 서 국내논문과 국외논문 자료를 검색하였다.

2)대상종

본 조사에서 대상으로 하는 종은 연안에 서식하는 유용 해양생물로 한정하고 정보수집을 실시하였다.

2.2조사방법

1)검색에 사용한 데이터베이스

검색 대상으로 한 데이터베이스의 종류는 다음과 같다. 검색기간은 제한하지 않았다.

2)검색방법

상기 데이터베이스에 대해서 이하의 키워드에 의한 검색 을 실시하였다. 데이터베이스의 검색에 의해 얻어진 문헌 리스트에서 본 조사의 목적에 부합하다고 판단되는 문헌을 수집하여 해양생물과 연관된 문헌들을 분류하였다. 검색키 워드에 대해서 한국어, 영어, 일어를 사용하였다.

3)자료 정리 방법

해양생물 종류별로 부유물질에 대한 총괄표를 작성하였다.

3부유물질의 정의 및 측정방법

부유물질(suspended solids)는 수계에 존재하는 부유물질을 의미하며 부유물질과 관련된 용어로 SS(suspended solids, suspended sediments), 부니, 부유토사, 현탁물질 등의 용어가 사용된다.

수계에 존재하는 부유물질량과 관련하여 측정하는 방법 에는 부유물질량(SS, mg/L)과 탁도(turbidity, NTU) 및 투명도 (transparency, 수심)가 서로 연관되어 사용되고 있다(Bilotta and Brazier, 2008).

투명도는 해수의 투명한 정도를 나타내는 지표로서, 통상 세키디스크(secci disk, 투명도판)라 불리는 직경 30 cm의 백 색이고 평탄한 원판을 수중에 내리고 위에서 보았을 때 보 이지 않을 때의 깊이로 투명도를 나타낸다. 투명도는 해수 의 청탁 외에 표면의 파랑, 기상상태, 일사 등의 영향을 받 으며, 수계에 존재하는 고형물질이나 용존물질 등에 의하여 영향을 받는다.

탁도는 물속에 현탁되어 있거나 용존되어 있는 미립토사, 니질성분, 유기물질, 플랑크톤, 오염 화학물질들에 의해 나 타나는 광 산란도 특성에 의해 물의 광학적 특성을 나타내 는 지표로써, Nephelometric turbidimeters로 측정하는데 측정단 위로 Nephelometric turbidity units (NTU)를 사용한다. 탁도는 자원관리측면에서 널리 사용되고 있으며, 사용 편이함 때문 에 널리 사용되기는 하나 현탁 부유물질량을 직접 측정하는 것이 아니라 단지 현탁되어 있는 부유물질과 관련되어 있는 용어로 부유물질의 크기, 종류등과 관련된 부유물질 농도를 직접적으로 나타내는 것은 아니다(Bilotta and Brazier, 2008).

부유물질량은 해안침식, 영양염 이동, 산업적 폐기물의 유 입 등과 관련되어 고려되는 용어로써, 수계로 유입된 토사 미립자나 니질 등의 양에 의해 결정된다. SS는 채수한 시료 를 0.7 μm 공극의 글라스 필터로 여과한 후 건조시켜 무게 를 측정해서 시료 1 L에 포함되어지는 고형물의 양(mg/L)으 로 나타낸다. 부유물질량은 탁도와 비교하여 시간 및 경제 적 비용이 높다는 것이 단점이다. 수계에서 발생하는 부유 물질에 대한 영향을 고려하기 위해서는 부유물질의 지속시 간, 발생되는 부유물질의 평균 농도, 부유물질 퇴적특성 및 부유물질에 포함되어 있는 유기물 함량등에 대해 함께 고려 할 필요가 있다(Hewitt et al., 2001). 특히 부유물질에 의해 해 양생물에 영향을 미치는 수준을 결정하는 것은 매우 어려운 데, 탁도의 측정은 지질ㆍ수리학적 조건, 측정과 관련한 기 기와 반복측정에 대한 신뢰도 등에 의해 영향을 받게 되며, 탁도 측정과 부유물질량과의 불이치 되는 점 및 탁도계의 신뢰성은 해양생물에 미치는 영향을 결정하는데 중요하다 (Bash et al., 2001). Table 1에서 부유물질량과 탁도 및 투명도 에 대한 용어의 정의에 대해서 Bash et al.(2001)을 참조해서 재구성하여 나타내었다.

4.해양생물에 대한 부유물질의 영향

4.1.연안수역 서식 패류에 미치는 영향

연안수역은 부유물질의 유입 및 퇴적층으로부터의 부유 에 의하여 부유물질의 농도가 증가하게 되면 먹이생물상의 변화 및 질적 저하로 무척추동물의 섭식변화 및 성장저해를 일으키게 된다. 또한, 부유물질이 저질층으로 퇴적함으로써 저질층의 질적 저하 및 용존산소(DO) 감소에 의해 서식처의 환경변화가 발생하여 부유물질에 대한 무척추동물의 내성 이 낮아지고 무척추동물 군집내의 종밀도를 감소시키며 종 다양성을 감소시키게 됨으로 해서 연안 수역의 무척추동물 군집변화를 일으키게 된다(Quinn et al. 1992; Ellis et al, 2002). 부유물질에 대한 연구는 먹이를 여과해서 섭취하는 습성으 로 인하여 수중의 높아진 부유물질에 의해 직접적인 영향을 받는 것으로 알려진 패류에 대해서 많은 연구가 진행되어 있으며, 특히 바지락, 백합과 같은 백합목(Order Veneroida)류 에 대한 부유물질의 영향 연구가 많이 수행된 것으로 나타 났다. 패류에 대한 부유물질의 영향에 관한 자료를 Table 2 에 정리하였다. 부유물질의 급성독성영향(폐사율)을 위한 실 험조건으로 설정된 부유물질농도는 굴을 대상으로 하여 3000 mg/L의 고농도에서도 이루어졌으며, 실험기간은 100 mg/L의 저농도에서는 최장 65일, 1000 mg/L 이상의 고농도에서는 96 시간 측정이 이루어지기도 하였다. 부유물질에 대한 패류의 민감성을 비교하기에는 각 논문들이 사용한 부유물질의 농 도나 실험기간 및 성장단계가 상이하여 직접적인 비교는 어 려우나, 패류에 대한 부유물질의 반수치사농도(LC₅₀)는 전복 Haliotis discus hannai 치패의 경우 7d-LC₅₀이 1887.7 mg/L (Yoon and Park, 2011), Nordotis discus 치패의 4d-LC₅₀이 546.74 mg/L (Chung et al., 1993)을, Scapharca broughtonii 치패의 15d-LC₅₀은 274.55 mg/L (Chung et al., 1994), 바지락 Tapes philippinarum은 25d-LC₅₀이 692.09 mg/L (Chin et al., 1998)을 나 타냈다. 동죽 Mactra veneriformis, 가무락 Cyclina sinensis, 백합 Meretrix lusoria은 1000 mg/L 농도에서 50 % 폐사에 이르는 시 간이 각각, 37일, 42일 및 50~51일이었으며(Chang and Chin, 1978), 굴 Crassostrea virginica은 1000~1500 mg/L 농도에서 12 일 동안 50 %의 폐사율을 보이고(Davis and Hidu, 1969), 녹색 담치 Perna viridis는 1000 mg/L농도에서 14일 동안 폐사가 일 어나지 않았는데(Cheung and Shin, 2005), 이러한 결과로부터 담치류가 부유물질에 대한 내성이 다른 종보다 강한 것으로 보인다. 패류의 수정란이나 유생을 대상으로 하는 연구는 매우 제한되어 있는데, C. virginica 의 수정란은 1500 mg/L에 서 100 % 폐사하였으며(Loosanoff, 1962; Davis and Hidu, 1969), 188 mg/L 이상의 농도에서 발생이 저해되었다(Davis and Hidu, 1969). Venus mercenaria 의 수정란은 3000 mg/L에서 100 % 폐 사하였으며, C. virginica 보다 높은 농도인 750 mg/L농도에서 발생이 저해되는 개체들이 나타나서. 굴(C. virginica)의 수정 란이나 유생은 백합(V. mercenaria)보다 부유물질에 의한 영 향이 큰 것으로 나타났다.

패류에 나타나는 생리적 저해현상은 부유물질농도 증가 에 따라 여과율의 저하(Davis and Hidu, 1969; Kiorboe et al., 1981; Bricelj and Malouf, 1984; Jones et al., 2002), 섭이율의 감 소(Nicholls et al., 2003), 산소소비율 증가(Grant and Thorpe, 1991; MacDonald et al., 1998), 대사율 저하(Lee, 1994; Chin et al., 1998; Chung et al., 1994) 및 성장저하(Bricelj et al., 1984; MacDonald et al., 1998) 등이 나타났으며, 부유물질농도가 증 가한 환경에서 패류의 아가미에 미세 토사입자가 부착하여 호흡장애를 일으키기도 하고, 아가미가 막혀 섭식활동을 하 지 못한 결과 폐사에 이르게 되었다(Lee, 1994; Shin et al., 2002; Norkko et al, 2006). 그러나 일부 종에서는 작은 부유물 질입자를 먹이로써 여과섭취하여 양호한 성장을 나타내기 도 하였다(Kiorboe et al., 1981b; Ellis et al., 2002). 또한 수온 상승은 부유물질에 대한 민감도를 증가시켰다(Chung et al., 1994; Cho, 2004). 부유물질의 퇴적으로 기인한 저질 환경 변 화는 패류의 잠입 기피현상을 발생시켜 사망에 이르게 되고 결국 패류의 생식범위를 제한하는 요인으로 작용하였다(Ellis et al, 2002; Nicholls et al., 2003).

4.2.연안수역의 서식 어류에 미치는 영향

어류는 서식처 주변의 환경이 변하게 되면, 내성한계 이 하의 환경에서는 체내 적응과정을 거치면서 환경에 순화되 기 때문에 외부의 환경자극에 대한 생리, 생태적 영향은 거 의 받지 않으나 급작스런 수질악화로 인해 환경이 변화되면 이에 따른 자극으로 인해 심한 스트레스를 받게 된다. 성어 의 경우 일시적으로 본래의 서식처를 떠나 다른 곳으로 회 피하는 행동으로 그 영향으로부터 벗어날 수 있으나, 이동 능력이 적은 저서어류나 자치어 등은 환경변화에 의한 잠재 적인 생리 생태적 영향을 받을 가능성이 높다.

어류에 대한 부유물질의 영향은 주로 담수역에 서식하는 연어류에 대해서 많은 연구가 이루어져 있다(Bash et al., 2001; Bilotta and Brazier, 2008). 연어류는 부유물질 발생환경에서 수정란 발생 및 자어류의 발달이 저해되고 생존에 영향을 받게 되며, 아가미조직에 응집하여 아가미호흡을 저해시키 고, 심각한 대사활동 저해현상을 유발하게 되어 결국 폐사 가 발생하기도 하고, 면역력을 감소시키며 삼투압기능을 저 하시키는 것으로 알려져 있다(Bash et al., 2001; Redding et al., 1987). 해산어류에 대한 부유물질의 영향은 연어류에 비하여 연구가 매우 미비하다. 국내외에서 부유물질에 대한 어류의 생리생태적 영향에 대해 보고된 연구들을 Table 3에 정리하 였다. 해산어류의 반응은 주로 난 및 자치어를 대상으로 하 여 폐사율에 대해서 조사되었다. 부유물질 노출에 따른 어 류의 생물독성정도를 비교해 보면, 문절망둑 Acanthogobius flavimanus의 28d-LC₅₀은 2614 mg/L (Chin et al., 1998), 넙치 Paralichthys olivaceus 치어의 7d-LC₅₀은 156.9 mg/L이며(Yoon and Park, 2011), 점토광물질 smectite에 대한 넙치의 96h-LC₅₀은 37000 mg/L를 보였다(Baba et al., 2006). 어류에 영향을 미치는 부유물질농도 및 기간은 어종에 따라 매우 다양하게 나타났는 데, Iwata et al.(2011)은 부유물질을 구성하는 물질의 종류에 따 라 어류에 미치는 영향이 다르게 나타나는 것에 주목하였다. pyrophyllite, kaolinite과 pyrophyllite 혼합물질, sericite 및 smectite 의 4종류에 대해서 넙치를 대상으로 생물검정을 실시한 결과, pyrophyllite의 96h-LC₅₀은 44000 mg/L, kaolinite+pyrophyllite은 5000 mg/L, sericite는 79900 mg/L, smectite는 4000 mg/L로, 물질 종류에 따라 영향농도가 달라지는 것으로 나타났다. 부유물 질환경에서 폐사한 어류는 아가미조직이 변형된 것이 관찰 되었으며 아가미의 이차새변에 점토 광물질이 응집되어 있 었던 결과로부터 부유물질에 의한 어류의 폐사는 아가미손 상이 아니라 점토광물질에 의하여 아가미가 폐색되어 호흡 곤란이 일어나서 결국 폐사에 이르는 것으로 보았다(Baba et al. 2006). 그러나 Li and Shen(2012)는 감성돔 Acanthopagrus schlegelii을 10일 동안 노출시켰을 때 100 mg/L의 부유물질농 도에서는 큰 영향이 없었지만 1000 mg/L의 농도에서는 염류 세포의 변화 및 Na⁺-K⁺-ATPase의 활성저해 등의 아가미 손상 이 발생하였으며, 자연해수로 치환시켜도 손상된 아가미는 완전히 회복되지 않았다고 보고했다. 또한, Opsanus tau 같은 어류는 14600 mg/L의 고농도의 부유물질 환경에서 3일간의 노출에도 호흡 및 혈액학적 특성에 큰 영향이 나타나지 않 았다(Neumanna et al., 1975). Newcombe and Jensen(1996)는 부 유물질이 어류에 미치는 영향을 부유물질의 농도와 기간 및 생물반응을 모델에 적용시켜 상대적 영향정도를 종합적으 로 정리하여, 부유물질 농도가 높을수록, 영향기간이 길수록 생물반응은 커진다고 보고하였다. 부유물질 발생은 어류의 행동에도 영향을 미치게 되는데, 먹이에 대한 공격률을 감 소시키기도 하며(Ohata et al., 2011), 어류 자치어의 떼짓기 행 동을 감소시켰다(Ohata et al., 2013).

어류에 대한 부유물질의 영향은 부유물질의 종류나 입자 크기 및 영향 기간 등에 의해서 영향 정도가 달라진다(Berry et al., 2003; Baba et al., 2006; Iwata et al., 2011). 또한 같은 종 이라도 성장에 따라 부유물질에 대한 회피반응이 달라져서, 부유물질의 영향도 다르게 나타날 것이므로, 성장단계에 따 른 부유물질의 영향 연구도 필요하다.

4.3.해조류에 미치는 영향

수계에 발생한 부유물질이 해조류에 미치는 영향에 관한 논문은 그 수가 한정되어 있으며 지금까지 이루어진 많은 연구는 잘피류(Eel grass, Seagrass)를 대상으로 하고 있으며, 주로 현장실험으로 이루어졌다(Moore et al., 1997; Longstaff and Dennison, 1999; Longstaff et al., 1999). 일반적으로 부유물 질이 증가한 환경은 해수의 혼탁으로 인하여 수중광량이 감 소하게 되고 이로 인하여 해조류는 광합성 작용에 저해를 받게 되고 부유물질이 해조의 엽상체에 침착되어 해조류의 광합성을 저해하며(Chang et al., 1983, Suzuki et al., 1997), 연 안에 부유물질의 유입은 저농도 일지라도 해조류 유주자의 기질 착생을 저해시키게 된다(Arakawa and Matsuike, 1992; Arakawa, 2005; Suzuki et al., 1997). 또한 부유물질 발생 환경이 장기간 계속되면 해조류의 성장이 둔화되거나 폐사시키게 되 며, 해조류의 분포를 제한하게 된다(Thirb and Benson-Evans, 1985; Umar et al., 1998). Table 4에 부유물질이 해조류에 어느 정도 영향을 미치는 가에 대하 조사한 결과를 나타내었다. 해 조류의 생육에 영향을 미치는 부유물질농도는 미역 Undaria pinnatifida이 1~1.5 mg/L, 김 Porphyra yezoensis이 10 mg/L로 미 역은 부유물질의 피복 및 퇴적에 대한 저항성이 김보다 약한 것으로 알려져 있다(Suzuki et al., 1998). 그러나 포자의 착생저 해를 일으키는 부유물질농도는 미역 20 mg/L, 김이 1 mg/L로 김이 미역보다 저해농도가 낮게 나타났다. 이러한 결과는 해조류의 생활사에 따라 영향정도가 다르게 나타날 가능성 을 의미하겠다. 부유물질에 대한 해조류의 생리적 저해의 정도는 수중 광량변화 및 부유물질의 농도, 노출기간, 입자 크기 등과 상호작용 및 생육단계에 따른 고려가 있어야 할 것으로 보인다.

4.결 론

연안에서 발생되는 부유물질 농도 증가가 서식생물에 미 치는 영향을 검토한 결과를 정리하면 다음과 같다.

부유물질에 의한 생물학적 영향은 부유물질의 농도, 노 출기간, 생물의 성장단계에 따라 다양하게 나타날 것이며, 이에 대한 검토는 부유물질의 영향에 대한 이해를 향상시킬 것이다.