해양과 자연

1. 해양과 자연 • 태양으로부터 나오는 에너지를 흡수하여 지구의 급격한 온도상승을 억제. • 풍부한 수증기를 발생시켜 육상생태계에 수분을 공급. • 육풍, 해풍 및 계절풍 등을 발생시켜 대기의 순환을 촉진. • 다양하고 많은 어패류를 제공. • 각종 에너지원 및 자원을 공급. • 육상생태계에서 발생하는 오염물질을 정화하여 물질의 순환을 안정하게 유지

2. 해양과 인류 • 경제생활의 근간을 제공 : 어업 • 풍부한 단백질 공급 • 세계 20억 인구가 소비하는 동물성 단백질의 50%를 제공 • 막대한 량의 화물을 운송하는 통로를 제공 • 심해저에 있는 귀금속을 제공 : 미래의 자원의 보고

3. 해양오염의 정의 • 인간의 활동으로 인하여 발생한 물질 또는 에너지가 직·간접적으로 해양에 유입하여 생물자원 또는 인간에게 위해를 가하는 상태 • 해양활동에 장애를 초래 • 해수의 질을 저하 • 해양환경의 쾌적성 감소

4. 해양오염의 유입경로 • ◦ 지구상의 수리학적 순환과정에 가장 낮은 고도에 가장 넓은 면적으로 위치하고 있어, 지구상에서 발생되는 모든 오염물질이 다양한 경로를 통하여 유입. • ◦ 해양오염의 경로 • 육상경로 : 동물 또는 인간이 발생시키는 오염물질이 하천이나 강을 통하여 해양으로 유입 • 해상경로 : 선박이나 해양시설에서 배출되는 오염 • 대기경로 : 지상에서 대기로 배출된 오염물질이 대기에서 체류하다가 해양으로 침강

5. 해양오염의 종류 • 분해성 유기물질 • 부영양화 및 적조 • 유류오염 • 해양투기에 의한 오염 • 산업폐수 등의 독성물질 오염 • 연안의 오염 • 열오염

6. 1. 분해성 유기물질 • 폐쇄된 지역이라도 해표면의 온도가 높으면 공기층과의 사이에서 산소의 교환이 지속적으로 발생. • 분해성 유기물은 해수의 자정작용에 의하여 확산 또는 희석과정을 거치면서 무기물로 분해. 박테리아 작용 • (CH2O)n + nO2 nCO2 + nH2O • 해수의 교환상태가 원활하지 않은 상태에서 유기물 유입속도가 박테리아의 분해속도보다 빠르면 유기물은 축적. • 해수의 온도가 대기의 온도보다 낮고, 유기물 유입속도가 분해속도보다 빠르면 해표면에서 탈산소화가 발생.

7. 1-1. 분해성 유기물질의 종류 • 생활하수 • 음식물찌꺼기, 합성세제, 분뇨 등이 주 오염물질이다. • 독성은 강하지 않으나, 오염부하량이 크고, 다량의 인과 질소가 함유되어 있어, 부영양화의 원인이 된다. • 농업페수 • 비료의 과다사용과 대규모의 가축사육으로 인하여 폐수에 고농도의 인과 질소가 함유되어 있어 부영양화의 원인 • 가축분뇨는 약 50%만이 유기질비료로 활용 • 산업페수 • 식품 등의 가공산업에서 발생

8. 2. 적조 • 다량의 유기물질의 유입으로 영양과잉 상태가 되어 동·식물 플랑크톤, 원생식물 및 박테리아와 같은 바다생물이 일시에 다량으로 증식. • 바다생물이 생물·물리적으로 집적되어 바닷물의 색깔을 변색시키고, 해양생물에 악영향을 미치는 현상. • 적조 발생조건 • 해수의 체류시간이 긴 폐쇄성 내만 해역의 지형. • 육상으로부터 적조생물의 성장과 번식에 필요한 영양염, 비타민, 철 등의 미량원소 공급이 원활하여야 한다.

9. 적조 생물과 수색 변화

11. 2-1. 적조생물의 특성 • 규조류 : 강수성 • 규산염, 질산염, 인삼염 등의 영양염이 풍부. • 규조류의 색상에 따라 바닷물이 변색. • 편모조류 : 비강수성 • 육상으로부터 유입되는 비타민류, 유기물 등 성장촉진물의 영향을 받는다. • 해저퇴적물층에서 지내다가 적당한 환경에서 포자가 발아해서 표층으로 상승. • Cochlodinium 적조 : 남해안에서 주로 발생 생물체에 직접적인 영향 • 여름철 수온 20℃ 이상에서 발생 (최근 11월까지 관측)

12. 2-1. 적조의 종류 • 편조적조 : 편조류가 우점종일 때 • 규조적조 : 규조류가 우점종일 때 • 단독형적조 : 한종이 90%이상일 때 • 혼합형적조 : 여러종이 혼합되었을 때 • 최근에는 편조류에 의한 단독형적조가 자주 발생

13. 2-2. 우리나라의 적조특성 일본의 세토내해, 유럽 각국 연안, 미국의 켈리포니아 연안 및 동부 연안, 중국의 발해연안, 동남아시아 연안, 국내의 마산만에서 상습적 발생.

14. 2-3. 적조에 의한 피해 • 무독성 피해 • Chaetoceros와 같은 적조식물은 긴 가시를 가지고 있어 초식동물의 아가미 조직사이에 끼게 되면서 다량의 점액질 분비를 자극 • 점액질의 분비가 지속되면 점액질이 소진되어 아가미 조직을 와해시켜 산소교환을 방해. • 무산소/저산소 영향에 의한 피해 • 식물플랑크톤의 대발생은 수중에 용존산소를 결핍시켜 고착성 저서생물의 분해작용을 방해하는 치명적 영향을 준다. • 유독성 피해 • 여러 지역에서 유해조류에서 만들어진 독은 일시적이거나 영구적으로 수산자원의 손실을 초래 • 수산업 활동에 심각한 영향을 주고, 동시에 인간의 건강을 위협.

15. 2-4. 유해성 적조의 발생지역

16. 2-5. 적조의 장점 • 적조를 발생시키는 와편모조류는 생태계에서 광합성을 하는 식물 플랑크톤으로 생태계 먹이사슬의 일차생산자 • 와편모조류에서 아미노산 및 광합성 산물이 조체 밖으로 빠져나와 용존 유기탄소를 제공 • 북해의 유전은 다량의 와편모조류가 퇴적되어 형성된 것으로 추정 • 식물플랑크톤은 광합성작용으로 다량의 이산화탄소를 소비하므로 식물성 적조는 대기중의 이산화탄소의 감소에 기여

17. 3. 유류오염 • 해양으로 유입되는 유류의 총량 : 3,200,000 ton/year • 세계 원유생산량 : 3,000,000,000 ton/year • 대륙으로부터 유입 : 37%선박활동 : 33% 대기 중에서 침강 : 9%Seepage : 7% 선박사고 및 원유탐사 등 : 14%

18. 3-1. 선박에 의한 유류오염 • 선박사고는 75%가 항구 내에서 조업 중에 발생하지만, 유류의 유출량은 200,000 ton/year이다. • 대형유조선의 사고는 발생빈도는 낮지만, 일단 사고가 발생하면 치명적인 해양오염이 발생한다. • 최초의 선박사고 : Torrey Canyon호(1967, 119,000 ton) • 가장 큰 해양사고 : Atlantic Empress호(1979, 287,000 ton) 우리나라 : Sea Prince호(1995. 7., 여천군 소라도, 5,000 ton)

19. 3-2. 유류오염에 의한 피해 • 유류의 성분 중에서 방향족 탄화수소가 지방족 탄화수소보다 독성이 강하다. • 탄소수 3~6개의 저분자량 화합물 : 대기 중으로 휘발 • 탄소수 7~20개의 중분자량 화합물이 탄소수 21개 이상의 고분자량 화합물보다 독성이 강하다. • 방향족 탄화수소 : 생물의 대사작용 방해 • 세포벽을 파괴하고, 단백질과 결합하여 효소나 단백질 구조에 영향을 준다. • 지방족 탄화수소, 고리탄화수소 : 마취효과

20. ※ 탄화수소 • 방향족 탄화수소 : 벤젠고리로 연결된 유기화합물 • 지방족 탄화수소 : 사슬모양의 탄화수소 • 포화탄화수소 : 메탄계 탄화수소라고도하며, 단일결합의 유기화합물 • 불포화탄화수소 : 이중결합 또는 삼중결합의 유기화합물

21. 4. 해양투기에 의한 오염 • 육지에서 발생하는 폐기물 중 비교적 무해하고, 처리가 곤란하며, 처리비용이 큰 오염물질을 지정된 장소에 투기 • 허용 폐기물 : 분뇨 및 정화조 오니, 생물학적 하수찌꺼기 수산물 가공 잔재물, 폐산 및 폐알카리 • 폐기물에 의한 해양오염방지협약(런던협약)에 1996년 가입하여 산업폐기물로 분류되는 폐산 및 폐알카리의 해양투기가 금지. • 플라스틱, 비닐 및 스티로폴의 해양유입 • 어류의 영양실조 및 부력장애, 잠수장애를 유발 • 폐기물, 어구 등에 의한 오염 • 해양식물의 성장방해 및 해양동물에 심각한 피해를 유발

22. 비닐의 순환 인간에게 버림받은 비닐 조각은 물질순환계를 통해 식탁으로 돌아오고, 인간은 비닐을 섭취 • 인간이 함부로 버리는 비닐은 강을 거쳐 바다로 유입 • 비닐은 파도에 찢겨 작은 조각으로 분해 • 새우잡이 그물에 걸려 새우와 섞임 • 작은 비닐조각은 분류에 한계 • 새우젓갈에 비닐 조각이 최대 30% 까지 혼합

23. 4-1. 해양투기 지역

24. 4-2. 년도별 해양투기 발생량

25. 4-2. 해양투기 물질별 발생량

26. 5. 산업폐수 등의 독성물질 오염 • 산업폐수에 함유된 화학물질은 500만종이 넘으며, 하천 등에서 확인된 물질은 1500종이다. • Cd, As, CN, Hg, Pb, Phenol 등 독성이 강하고, 인체에 축적되는 물질에 대해서만 규제하여, 해양으로 유입되는 다른 유해물질에 대해서는 확인할 수 없다. • 농업폐수에도 살충제, 제초제, 항생제, 생장조절제와 같은 화학물질이 400종 이상이 함유. • 특히 Dioxin 등의 유기염소계 탄화수소 및 중금속 등에 의한 오염문제가 심각.

27. 6. 연안의 오염 • 해수와 담수가 만나는 염하구와 조간대는 외해나 대륙붕에 비하여 생산성이 높아 수산생물의 약 60%가 연안해역과 직․간접적으로 연계. • 조간대 중 갯벌은 육지로부터 각종 유기물과 토사가 유입되어 생물에게 서식지와 산란지를 제공하여 다양한 생물종이 서식. • 농지 및 산업단지 건설을 위한 매립 및 간척사업으로 인하여 갯벌이 기하급수적으로 감소

28. 6-1. 갯벌의 주요기능 • 어류의 생산 및 서식지 기능 • 갯벌의 생산성은 육상의 생산성보다 9배의 가치를 갖는다. • 갯벌의 어류생산성은 9 ton/acre이다.(1 acre = 4,046.8㎡) • 2. 오염정화기능 • 갯벌에서 자생하는 미생물이 육상에서 유입되는 오염물질을 자연분해. • 3. 심미적 기능 • 휴식 또는 휴양공간의 개념이 적용 • 4. 홍수조절기능 • 급속한 물의 흐름을 완화하여 저장 • 5. 폭풍조절기능 • 태풍의 영향을 완화시켜 육지의 개발지역의 피해를 감소

29. 6-2. 연안오염의 영향 • 방조제의 준설과 매립으로 부유물질의 농도변화 및 매립토사에 의한 생태계 변화. • 방제제의 건설로 조류의 흐름과 수위가 변화. • 방조제 안쪽 담수호의 수질악화. • 시화호, 새만금 • 방파제 등의 구조물에 의한 갯벌 및 해안의 침식 • 남제주의 산호 서식지 파괴

30. 6-3. 갯벌의 평가 • 시장재화 • 수산물과 같이 시장에서 거래되는 재화와 서비스 • 경제적 가치의 평가가 용이 • 비시장재화 • 해수욕장, 해양공원과 같이 경제적 재화로 평가하기가 어려운 재화 • 경제적 가치를 가치평가 기법을 이용

31. 7. 열오염 • 발전소, 정유공장 등의 대단위 산업시설에서 발생하는 다량의 냉각수에 의하여 발생.