갯벌(tidal flat)은 조차가 크고, 외해의 강한 파도나 폭풍으로부터 보호되며 조류의 흐름이 약한 반폐쇄적인 내만이나 육상으로부터 퇴적물의 유입이 많은 해역에 발달한다(Chang, 2008). 우리나라 남해안에도 마지막 빙하기(the Last Glacial Age) 이후 해수면의 상승으로 약 2 m 내외의 중조차 환경과 리아스식 해안 및 반폐쇄적인 만, 강하구 등이 형성되면서 해안을 따라 많은 갯벌이 분포하고 있다(Choi et al., 2005). 지난 2008년 국토해양부(현, 해양수산부)에서 우리나라의 갯벌 면적을 조사한 결과, 한반도 전체 갯벌 면적(약 2,490 km²)중 약 16%인 414 km²의 갯벌이 남해안에 분포하고, 이중 전라남도 남부해역에 약 300 km²의 갯벌이 분포하고 있는 것으로 밝혀졌다(http://www.tidalflat.go.kr).

갯벌은 육지와 바다의 경계부근에 위치한 완만한 경사를 가진곳으로 연안생태계 내에서 차지하는 부분은 아주 작다(Gary et al., 1972). 하지만, 다양한 퇴적환경을 바탕으로 수많은 종류의 동식물들이 서식하고 있어 생물 다양성 및 생산성이 높은 곳으로 알려져 있다(Chang, 2008; Hwang and Kim, 2011; Hwang and Koh, 2012). 또한, 수산자원의 보고로서 유용 수산생물의 산란장 및 성육장으로 매우 중요한 역할을 하며, 최근에는 패류 및 해조류 등의 양식을 통해 어업인의 소득증대를 위한 터전으로서 매우 가치가 높은 곳이다(Hwang et al., 2011). 우리나라 남해안의 경우 도암만, 득량만, 여자만, 가막만, 거제만 등 반폐쇄적인 내만에는 갯벌 하부를 중심으로 바지락, 새꼬막, 피조개, 굴 등의 패류양식이 활발하게 진행되고 있다(Kim et al., 2003a; Yoon, 2003; Shin et al., 2011, 2012).

반폐쇄적인 내만의 갯벌은 외해로부터 파랑과 폭풍, 조류 등과 같은 수리역학적 에너지의 영향을 적게 받기 때문에 개방형 갯벌에 비해 퇴적환경 변화가 적어 패류양식에 적합한 곳이지만, 지형적인 특성상 만내 해수의 흐름이 원활하지 않고 체류시간이 길기 때문에 육상에서 유입되는 미량금속과 같은 유해물질에 쉽게 영향을 받는다. 특히, 패류는 어류와 같은 수산생물에 비해 체내 미량금속 농축능력이 뛰어나고 이동성이 거의 없으며, 파도나 조석에 의해 갯벌 표면으로부터 재부유하는 저서미세조류(microphytobenthos)나 유기물을 주요 먹이원으로 하기 때문에(Kim et al, 2003a; Lee et al., 2009; Shin et al., 2012), 오염된 퇴적물의 영향을 직접적으로 받아 체내 미량금속 농도 또한 증가할 가능성이 있다. 최근 한반도 연안에서 갯벌 퇴적물과 패류의 체내 미량금속 농도 사이에 일부 금속원소에 있어서 관련이 있음이 보고되었다(Hwang et al., 2001; Ahn et al., 2006). 또한, 우리나라 남해안의 반폐쇄적인 내만 갯벌에서는 오랜 시간에 걸쳐 패류양식이 이루어져 왔고, 최근 생산량 증대를 위해 과도한 밀식 양식이 성행하고 있어 일부 퇴적물내 산소부족, 혐기화에 따른 황화수소와 같은 유해물질의 발생 등 갯벌 저서환경이 악화되고 있는 실정이기 때문에(Lim and Hur, 2010; Cho et al., 2011; Shin et al., 2011, 2012), 이러한 저서환경으로부터 악영향을 받을 가능성이 높다.

지금까지 남해안의 양식활동이 활발한 반폐쇄적인 내만에서 퇴적 및 저서환경 특성을 파악하기 위하여 퇴적물의 조성과 유기물 및 금속원소의 함량 특성 등에 대한 많은 연구가 진행되어져 왔다(Hue et al., 2000; Yoon, 2003; Noh et al., 2006; Choi et al., 2007; Hong et al., 2007; Lee et al., 2008; Jeon et al., 2012; Kim et al., 2012; Youn et al., 2012). 그러나, 대부분의 연구는 조하대 지역에 대한 연구이고 일부 갯벌 퇴적물의 퇴적환경 (Choi et al., 2005; Ryu and Shin, 2006; Ryu et al., 2006)에 대한 연구가 수행되어져 있으나 갯벌 퇴적물내 저서환경의 지화학적 특성에 대한 연구는 전무한 실정이다.

따라서, 이 연구에서는 천해 갯벌 패류양식이 활발한 반폐쇄적인 내만에서 갯벌 퇴적물의 퇴적 및 저서환경 특성을 파악하고자 하였다. 이를 위해 전남 남부 연안의 득량만, 여자만, 가막만을 연구지역으로 선정하여 패류양식이 활발한 갯벌 하부 퇴적물의 입도(grain size), 강열감량(ignition loss, IL), 화학적산 소요구량(chemical oxygen demand, COD), 산휘발성황화물 (acid volatile sulfide, AVS) 및 미량금속(trace metal) 농도를 조사하였다.

연구지역인 득량만, 여자만, 가막만은 우리나라의 남해안에 위치하고 있는 행정구역상 전라남도에 속해있는 내만들이다(Fig. 1). 연구지역의 가장 서쪽에 위치한 득량만은 서쪽의 장흥과 북쪽의 보성 그리고 동쪽의 고흥반도로 둘러싸여 있는 반폐쇄적인 만이다(Fig. 1A). 만의 전체면적은 347 km²이며, 동서방향의 단축의 길이는 5-11 km, 남서-북동 방향의 장축의 길이가 약 50 km에 이르며 만의 안쪽에서 입구쪽으로 갈수록 폭이 넓어지는 형태를 보인다(Ryu et al., 2006). 평균수심은 약 8 m이고 만의 중앙부에 위치한 득량도를 중심으로 서쪽은 해저경사가 완만하고 동쪽은 수심이 깊으며 최대수심은 만의 입구쪽에서 약 40 m에 달한다(Cho et al., 1998). 만의 남쪽 입구에는 거금도, 금당도, 소록도 등을 중심으로 3개의 수로가 형성되어져 있으며 크고 작은 섬들로 인해 외해수와의 교환은 원활하지 않다(Cho et al., 2011). 조석은 일조부등인 반일주조로 평균조차가 약 2.4 m로서 중조차 환경을 보인다. 갯벌은 만입된 해안을 따라 발달되어 있으며 갯벌의 육지쪽에는 소규모 해빈이 형성되어져 있다. 만내의 얕은 지역에서는 피조개, 키조개, 꼬막 등의 각종 패류 양식이 성행하고 있으며 만의 입구쪽에는 미역, 다시마, 김 등의 해조류의 양식이 이루어지고 있다(Yoon, 2003; Yoon and Kim, 2003). 주변의 지질은 선캄브리아기의 변성암류가 만의 북서쪽 연안과 고흥반도 서쪽을 따라 넓게 분포하고 있으며, 중생대 백악기 유천층군에 해당하는 분출암류와 화산 쇄설성 퇴적암류가 고흥반도 지역에 분포하고 있다(Ryu et al., 2006).

여자만은 북쪽의 순천시와 서쪽의 고흥반도, 동쪽의 여수반도와 고돌산반도로 둘러싸여 있는 반폐쇄적인 만이다(Fig. 1B). 만의 전체면적은 365 km²이고, 남북방향으로 길이가 약 30 km, 동서방향으로 폭이7-22 km이며 중앙부에서 폭이 약 22 km로 가장 넓고 입구쪽에서는 폭이 약 7 km로 가장 좁아 전체적으로 항아리 모양의 형태를 보인다(Choi et al., 2005; Kim et al., 2011). 만의 중앙에 위치한 대여자도를 중심으로 동쪽과 서쪽의 해저경사는 비교적 완만한 편이다(Kim et al., 2007; Lee et al., 2011). 만의 평균수심은 약 5 m로 만 입구의 좌측 서수로와 우측 조발수로에서 20 m 이상을 나타내지만 만 중앙부의 여자도 북부해역까지 방사상으로 수심이 점점 얕아져 그 안쪽으로는 5 m 이하의 낮은 수심을 보인다(Kim et al., 2005). 만의 남쪽 입구에는 낭도와 조발도, 백일도 등의 크고 작은 섬들이 20개 이상 산재하고 있고 해수의 유동은 북서-남동방향으로 발달한 좌우수로를 통하여 이루어지지만, 지형적인 특성에 의해 외해와의 해수교환은 매우 제한적이다(Choi et al., 2007; Park et al., 2011). 주변 육지로부터 큰 강물의 유입은 없으나 북동쪽의 이사천과 동천, 북서쪽의 벌교천 등의 소하천을 통한 담수 및 육상 오염물질의 유입이 있다(Kim et al., 2011). 조석은 일조부등이 심한 반일주조로 평균조차가 약 3.0 m로서 중조차 환경을 보이며, 만의 가장 안쪽지역과 가장자리를 중심으로 갯벌이 발달해 있다. 특히, 여자만은 펄갯벌이 넓게 발달해 있어 새꼬막 등의 패류 살포식 양식이 성행하고 있다(Kim et al., 2005; Shin et al., 2011).

가막만은 북쪽의 여수반도와 서쪽의 고돌산반도, 동쪽의 돌산도로 둘러싸여 있는 반폐쇄적인 만이다(Fig. 1C). 만의 전체면적은 112 km²이고 남북방향으로 길이가 약 15 km, 동서방향으로 폭이 9 km이며 전체적으로 남북으로 긴 타원 형태를 하고 있다(Noh et al., 2006; Oh et al., 2008). 평균수심은 약 9 m이며 만의 중앙부에 얕은 구릉을 중심으로 북쪽으로는 오목하게 수심이 깊고 동쪽으로는 수심이 얕고 완만한 경사를 보이며 남쪽으로는 수심이 점점 깊어져 만의 입구쪽에서 수심이 40 m에 이른다(Kim et al., 2012). 만의 북동쪽과 남쪽에 2개의 입구를 통해 해수의 출입이 이루어지며, 북동쪽 입구의 폭이 매우 좁아 대부분의 만내 해수는 남쪽 입구를 통해 유동하지만 입구에 위치한 백야도, 개도, 화태도 등과 같은 크고 작은 섬들에 의해 외해와의 해수교환은 매우 제한적이다(Oh et al., 2008; Hwang et al., 2010a). 주변 육지로부터 큰 강물의 유입은 없으나 주변에 도시 및 임해공단이 인접하고 있어 하수를 통한 오염물질의 유입으로 부영양화로 인해 상습적으로 적조가 발생하기도 한다(Lee et al., 2008). 조석은 일조부등이 심한 반일주조로 평균조차가 약 2.5 m로서 중조차 환경을 보이며 만의 동쪽 가장자리에 갯벌이 발달해 있다. 수심이 얕은 지역을 중심으로 피조개 양식이 이루어지고 있으며, 상대적으로 수심이 깊은 북부 내만해역과 입구쪽에는 대규모 수하식 굴양식이 성행하고 있다(Hwang et al., 2010a; Shin et al., 2012).

전남 남부 반폐쇄적인 내만 해역에서 갯벌 퇴적물의 지화학적 특성을 파악하기 위여 2009년 11월 득량만 12개 정점(D1-D12)과 2010년 10월 여자만 19개 정점(Y1-Y19)과 가막만 9개 정점(G1-G9)에서 채니기(van Veen grab sampler)를 이용하여 퇴적물을 채취하였다(Fig. 1). 각 정점에서 0-2 cm내의 표층 퇴적물만을 미리 산세척한 고밀도 폴리에틸렌병(high density polyethylene bottle)에 담아 냉장 및 냉동상태로 실험실로 운반한 후 입도와 IL, COD, AVS 및 미량금속(Al, Fe, Cu, Pb, Zn, Cd, Hg, As)을 Hwang et al. (2011)이 제시한 방법에 따라 분석하였다.

분석과정을 간략히 설명하면, 입도는 유기물과 탄산염을 제거한 퇴적물을 4Ø (62.5 μm) 표준체로 물체질을 하여 4 Ø 보다 큰 조립질 입자는 110℃에서 24시간 동안 건조한 후 진탕기(Ro-tap sieve shaker, Fritsch, Anaiysette 3)로 약 20분간 건식체질(dry sieving)을, 4 Ø 보다 작은 세립질 입자는 일정 시 간간격으로 피펫팅 후 건조하여 시료무게를 구하였다. 이후 모든 자료는 그래픽 방법으로 처리하였고 퇴적물의 특성을 나타내는 평균입도(mean grain size, Mz)는 Folk and Ward (1957)의 계산식을, 퇴적상의 분류는 Folk (1968)의 방법을 따랐다. IL은 습시료 약 20 g을 110℃에서 24시간 건조한 후 시료를 곱 게 분쇄한 다음 미리 무게를 측정한 도가니에 담아 전기로에 넣고 550℃에서 2시간 동안 회화시킨 후 도가니의 무게를 측정하여 회화 전후 무게차이로부터 계산하였다. COD는 습시료 약 1-2 g을 삼각플라스크에 담아 0.1 N 과망간산칼륨(KMnO₄)과 10% 수산화나트륨(NaOH)을 넣고 잘 혼합한 다음 1시간 동안 중탕한 후 실온으로 냉각시켜 10% 요오드화칼륨(KI), 4% 아지드화나트륨(NaN₃), 증류수를 차례대로 가해 500 mL로 만든 후 유리섬유여과지로 여과하여 여과용액 100 mL를 취하여 30% 황산(H₂SO₄)을 넣고 0.1 N 티오황산나트륨(Na₂S₂O₃ㆍ5H₂O) 용액으로 적정한 후 계산하였다. AVS는 습시료 약 2-3 g을 황화수소(H₂S) 발생관에 담은 후 약간의 증류수를 넣고 뚜껑을 닫은 다음, 황산 2 mL를 넣어 이때 발생하는 황화수소를 검지관에 흡수시켜 그 값으로부터 계산하였다. 금속원소는 습시료를 -80℃에서 동결건조한 후 플라스틱 재질의 체(Ø < 63 μm)로 체질하여 통과된 퇴적물을 사용하였다. 체를 통과한 퇴적물 약 1 g을 테프론 재질의 비이커에 넣고 혼합산(HNO₃:HF:HClO₄= 2:2:1)을 이용하여 digestion하였으며, 이후 산을 완전히 휘발시킨 후 2% 질산(HNO₃)을 사용하여 100 mL로 정용한 다음 수은을 제외한 미량금속은 유도결합플라즈마 질량분석기(ICPMS, Perkin Elmer, ELAN 9000)로 측정하였고, 수은은 자동수은분석기(Milestone, DMA 80)로 측정하였다. 이때, 미량금속 분석자료의 신뢰성을 확보하기 위하여 10-15개의 시료당 3개의 인증표준물질을 시료와 함께 분석하였다. 인증표준물질(certified reference material)로는 MESS-3(marine sediment, NRC)를 이용하였으며, 각 미량금속의 평균 회수율은 Al 99%, Fe 98%, Zn 102%, Cu 96%, As 99%, Pb 97%, Cd 101%, Hg 100%였다.

갯벌 퇴적물의 입도는 그 해역 주변 퇴적물의 공급원과 종류, 조류로의 특성, 갯벌의 경사, 조류와 파랑 등에 의한 수리역학적 조건, 생물의 종류와 밀도 등에 의해 좌우되며 그 해역의 퇴적학적 특성을 반영한다(Jung et al., 2010). 연구해역내 표층 퇴적물에 대한 각 정점별 자갈, 모래, 실트, 점토의 함량을 Fig. 2에 나타내었다.

득량만 갯벌 퇴적물중 자갈은 0.0-12.4%(평균 1.6±3.8%), 모래는 0.2-91.1%(평균 30.8±34.5%), 실트는 7.9-91.8%(평균 45.4±27.1%), 점토는 1.1-51.6%(평균 22.2±16.6%) 범위였다. 자갈은 만 서쪽의 정점 D4와 D5, 그리고 만의 북동쪽의 정점 D7에서만 나타날 뿐 그외 정점에서는 나타나지 않았다. 모래는 만의 입구쪽 정점 D1, 서쪽 정점 D5, 북동쪽 정점 D7과 D11에서60% 이상으로 가장 높은 함량을 보였다. 실트는 입구쪽 정점 D2, D3과 D12, 북서쪽의 D6에서 60% 이상으로 가장 높은 함량을 보였으며, 그외 정점들에서는 실트와 점토가 40% 내외의 비슷한 함량으로 혼재되어 있었다. 퇴적물의 평균입도 (mean grain size, Mz)는 2.6-8.5Ø(평균 5.4±2.3Ø)범위로 중립사(medium sand)부터 극세립실트(very fine silt) 사이에 해당하였다. 자갈, 모래, 실트, 점토 함량을 기초로 Folk (1968)의 삼각좌표에 표시하여 각 정점별 퇴적물 유형(sedimentary type)을 살펴본 결과, 정점 D2, D3, D6는 실트(silt, Z), 정점 D8, D9, D12는 니(mud, M), 정점 D10은 사질니(sandy mud, sM), 정점 D11은 사(sand, S), 정점 D1은 실트질사(silty sand, zS), 정점 D4, D5는 역니질사(gravelly muddy sand, gmS), 정점 D7은 약역니질사[slightly gravelly muddy sand, (g)mS]였으며(Fig. 3A), 조립질의 사 퇴적물부터 세립질인 실트와 니 퇴적물까지 다양한 퇴적물이 혼재하여 분포하는 것으로 나타났다.

여자만 갯벌 퇴적물중 자갈은 0.0-1.3%(평균 0.07±0.30%), 모래는 0.1-12.6%(평균 2.4±3.4%), 실트는 48.8-70.1%(평균 60.9±6.0%), 점토는 26.0-46.5%(평균 36.6±5.4%) 범위였다. 자갈은 만의 북서쪽 벌교천 입구에 위치한 정점 Y9에서만 나타날 뿐 그외 정점에서는 나타나지 않았으며, 모래 또한 만 입구쪽 정점 Y19 에서만 12.6%로 높게 나타날 뿐 대부분의 정점에서 1% 미만의 낮은 함량을 보였다. 반면, 실트는 거의 모든 정점에서 50% 이상으로 가장 높은 함량을 보였으며 점토는 40% 내외의 함량을 보였다. 퇴적물의 평균입도(Mz)는 6.8-8.5Ø (평균 7.7±0.4Ø)범위로 조립실트(coarse silt)부터 극세립실트 (very fine silt)사이로 서로 비슷한 입도를 나타내었다. 자갈, 모래, 실트, 점토 함량을 기초로 Folk (1968)의 삼각좌표에 표시하여 각 정점별 퇴적물 유형을 살펴본 결과, 여자만내에는 정점 Y4, Y5, Y17은 실트(Z), 정점 Y19는 사질실트(sZ), Y9은 약역질니[(g)M], 그외 정점들은 니(M)였으며(Fig. 3B), 세립질인 니(M) 퇴적물이 우세하게 분포하고 있는 것으로 나타났다.

가막만 갯벌 퇴적물중 자갈은 0.0-13.2% (평균 2.1±4.4%), 모래는 0.8-82.5% (평균 13.6±26.6%), 실트는 3.0-65.1% (평균 50.9±19.1%), 점토는 1.3-44.6% (평균 33.5±13.0%) 범위였다. 자갈은 만의 북서쪽 정점 G3과 북동쪽 정점 G5, G6에서만 나타날 뿐 그외 정점에서는 나타나지 않았으며, 모래 또한 만의 북서쪽 정점 G3 와 북동쪽의 G6에서 각각 82.5%와 21.6%로 높게 나타날 뿐 대부분의 정점에서 5% 미만의 낮은 함량을 보였다. 반면, 실트는 그외 정점에서 약 60%로 높은 함량을 보였으며, 점토는 40% 내외의 함량을 나타내었다. 퇴적물의 평균입도(Mz)는 0.4-7.9Ø (평균 6.5±2.3Ø)범위로 극조립사(very coarse sand)부터 극세립실트(very fine silt)사이였으나 높은 모래함량을 보인 정점 G3와 G6를 제외하면 모든 정점에서 7.0Ø이상 이였다. 자갈, 모래, 실트, 점토 함량을 기초로 Folk (1968)의 삼각좌표에 표시하여 각 정점별 퇴적물 유형을 살펴본 결과, 가막만내에는 정점 G5, G6은 약역질니[(g)M], 정점 G3는 역질 사(gS), 그외 정점들은 니(M)였으며(Fig. 3C), 여자만과 마찬가지로 세립질인 니(M) 퇴적물이 우세하게 분포하고 있는 것으로 나타났다.

이상의 퇴적물 입도 분포특성을 살펴보았을 때, 비록 득량만, 여자만, 가막만은 남해 중앙부에 위치한 반폐쇄적인 특성을 가진 서로 인접한 만들이지만, 각기 다른 퇴적물 입도 분포특성을 나타내었다. 전반적으로 여자만과 가막만은 니(M) 퇴적물이 우세하게 분포하였으며, 여자만이 가막만에 비해 평균입도가 다소 높은 것으로 보아 상대적으로 세립한 퇴적물로 이루어져 있는 것으로 보인다. 반면 득량만의 경우 다양한 형태의 퇴적물이 분포하는 것으로 나타났다. 이는 득량만이 다른 두 만과 달리 주변에 큰 하천의 유입이 없어 육상으로부터 퇴적물의 유입이 제한적이고, 만의 입구가 매우 넓어 외해로부터 조류 및 파랑 영향을 더 많이 받기 때문인 것으로 생각된다.

우리나라의 연안 퇴적물은 생활하수 및 산업 오·폐수의 유입은 물론 다양한 양식활동에 의한 자가오염의 영향으로 급격한 유기물 축적이 이루어지고 있는 실정이다(Kang et al., 1993). 연구해역 또한 제한적이기는 하지만 하천을 통한 인근 육상으로부터 담수와 오염물질의 유입이 있고 만내 곳곳에 대규모 패류양식이 성행하고 있어 이들로부터 기원한 퇴적물내 유기물 오염이 예상된다. 따라서, 연구해역내 퇴적물중 유기물 함량 및 분포특성을 알아보기 위하여 득량만, 여자만, 가막만내 퇴적물 중 IL과 COD 그리고 AVS농도를 Fig. 4에 나타내었다.

득량만 갯벌 퇴적물 중 IL, COD, AVS는 각각 2.7-9.3% (평균 6.2±2.2%), 4.1-16.7 mgO₂/g (평균 9.2±4.1 mgO₂/g), 0.001-0.158 mgS/g (평균 0.044±0.049 mgS/g) 범위로 정점간에 뚜렷한 농도차이를 보였다. 특히, 퇴적물의 입도와 비슷한 분포를 보이며 북동쪽 내만에 평균입도가 높은 세립질의 니 퇴적물로 이루어진 정점 D8, D9 과 만의 동쪽 정점 D12에서 높고, 평균 입도가 낮은 상대적으로 조립한 사 퇴적물을 보인 정점들(D1, D7, D11)에서 다른 정점들에 비해 낮은 IL, COD, AVS 함량을 나타내었다(Fig. 4). 특이하게 정점 D4와 D5 의 경우 역니질사의 조립한 퇴적물임에도 불구하고 다른 주변의 세립한 퇴적물에 비해 비슷하거나 상대적으로 높은IL, COD, AVS 함량을 보였다. 이전에 Yoon (2003) 또한 득량만의 조하대 퇴적물중 유기물 함량 분포에서 연구해역과 같은 D4와 D5 정점 인근 해역에서 유기물 함량이 높게 나타났으며, 이는 이들 정점 인근의 수문리 주변 육상으로부터 소하천을 통해 유입되는 농업용수의 영향 때문이라고 보고한 바 있다. 따라서, D4와 D5 정점에서 상대적으로 높은 유기물 함량은 인근 육상으로부터 유입된 외부기원 유기물의 영향 때문인 것으로 생각된다.

여자만 퇴적물 중 IL, COD, AVS는 각각 2.7-4.1% (평균 3.1±0.4%), 9.8-17.7 mgO₂/g (평균 12.1±2.0 mgO₂/g), 불검출-0.307 mgS/g (평균 0.083±0.089 mgS/g) 범위로 정점간에 비슷한 평균입도를 보임에도 불구하고 COD와 AVS 함량에 있어서 정점간에 뚜렷한 농도차이를 나타내었다. 특히, 만내 북동쪽의 정점 Y14와 Y16은 주변의 세립한 퇴적물로 이루어진 다른 정점들에 비해 상대적으로 높은 IL, COD, AVS 함량을 나타내었다. 이는 만의 북동쪽에 위치한 이사천과 동천을 통해 육상의 오염된 하수가 만내로 유입되고, 또한 정점 Y16이 위치한 봉전리 주변 해역에 대규모 살포식 새꼬막 양식장이 산재하고 있다는 사실을 고려할 때, 인근 육상과 양식장으로부터 유입된 외부기원 유기물의 영향을 주변 해역의 정점보다 직접적으로 혹은 상대적으로 많이 받았기 때문인 것으로 생각된다.

가막만 퇴적물 중 IL, COD, AVS는 각각 1.2-8.5% (평균 5.6±2.0%), 5.0-18.6 mgO₂/g (평균 14.0±4.1 mgO₂/g), 불검출-0.348 mgS/g (평균 0.096±0.127 mgS/g) 범위로 앞서 다른 두 만과 마찬가지로 정점간에 뚜렷한 농도차이를 나타내었다. 만의 북쪽 내만역에 위치한 정점 G4에서 가장 높은 IL과 COD 농도를 나타내었으며, 특이하게 만의 북동쪽 입구 부근의 정점 G6에서 약역니질사로 조립한 퇴적물임에도 불구하고 다른 주변의 세립질 퇴적물에 비해 AVS 농도는 가장 높고, IL과 COD 함량이 비슷하거나 상대적으로 높았다. 정점G4가 위치한 북서내만역의 경우 대규모 수하식 굴양식장이 분포하고 있고 여수시와 인접하여 웅천이나 선소지역의 도심하천을 통해 생활하수의 유입이 있다. 정점 G6 의 경우에는 만의 북동쪽 입구를 통해 유입되는 여수항내 해수의 영향을 크게 받는 해역이다. 이전에 Noh et al. (2006) 또한 이 연구와 같은 해역에서 표층 퇴적물중 유기물 함량을 조사한 결과, G4인근의 북쪽 내만역 퇴적물에서 만내 다른 해역에 비해 높은 유기물 함량을 보인다고 보고하였으며, 그 원인으로 과도한 양식활동과 육상으로부터 생활하수 및 산업폐수의 유입 때문이라고 보고한 바 있다. 따라서, 이들 두 해역에서의 높은 유기물 농도는 인근 육상과 양식장으로부터 유입된 외부기원 유기물의 영향 때문인 것으로 생각된다.

이상의 연구해역내 갯벌 퇴적물중 IL, COD, AVS 함량특성을 종합해보면, 득량만 퇴적물중 유기물 함량은 입도와 유사한 분포를 나타내며 상대적으로 세립질인 니와 실트 퇴적물에서 높고 조립질인 사 퇴적물에서 낮은 특성을 보인다. 반면, 여자만과 가막만은 퇴적물의 입도와는 큰 상관성을 보이지 않으며 인근 육상과 양식장으로부터 유입된 외부기원 유기물의 영향을 받아 일부 정점들에서 높은 농도를 보이는 것으로 나타났다. 또한, 여자만의 경우 득량만과 가막만에 비해 상대적으로 세립한 퇴적물로 이루어져 있음에도 불구하고 IL 농도가 상당히 낮은 특성을 보이며, COD와 AVS 농도는 세립질 퇴적물로 이루어진 여자만과 가막만이 상대적으로 조립한 퇴적물로 이루어진 득량만에 비해 높은 특성을 나타내고 있었다.

한편, 연구해역인 득량만, 여자만, 가막만 갯벌 퇴적물중 IL, COD, AVS 농도를 이전의 연구결과와 비교해 보면, 새만금(Kim et al., 2003b), 변산반도(Jung et al., 2010), 영광-무안 연안(Hwang et al., 2010b) 등 서해 연안의 개방형의 갯벌 퇴적물에서 보고된 IL, COD, AVS 농도보다는 비슷하거나 다소 높았으나, 같은 해역의 조하대 퇴적물에서 보고된 IL, COD, AVS 농도보다는 낮았다(Fig. 5). 또한, 연구해역의 모든 정점에서 COD농도는 일본의 수산환경 퇴적물 오염기준(20 mgO₂/g; Yokoyama, 2000)보다 낮았으며, AVS 농도는 비록 여자만의 정점 Y14와 Y16, 가막만의 정점 G4와 G6 에서 일본의 수산환경 퇴적물 오염기준(0.2 mgS/g; Yokoyama, 2000)보다 높았으나 그 외 정점들에서는 모두 낮았다(Fig. 4). 따라서, 득량만, 여자만, 가막만의 갯벌 퇴적물은 유기물에 대하여 오염되지 않은 건강한 상태인 것으로 생각된다.

연구해역내 갯벌 퇴적물중 각 정점별 미량금속 농도를 Fig. 6에 나타내었다. 득량만 퇴적물중 알루미늄(Al)은 4.2-11.5%(평균 8.2±2.8%), 철(Fe)은 1.6-4.3%(평균 3.3±0.8%), 아연(Zn)은 55-142 mg/kg(평균 104±24 mg/kg), 납(Pb)은 15.4-29.2 mg/kg(평균 23.7±3.6 mg/kg), 구리(Cu)는 5.7-19.2 mg/kg(평균 14.1±3.8 mg/kg), 비소(As)는 5.8-11.7 mg/kg(평균 8.6±1.7 mg/kg), 카드뮴(Cd)은 0.024-0.099 mg/kg(평균 0.056±0.022 mg/kg), 수은(Hg)은 0.004-0.028 mg/kg(평균 0.017±0.007 mg/kg) 범위였으며 정점간에 2-3배의 큰 농도차이를 보였다. 조립한 사 퇴적물을 보인 정점들(D1, D7, D11)에서 다른 정점들에 비해 상대적으로 낮은 미량금속 농도를 나타내었으나 입도와는 뚜렷한 상관성을 보이지 않았다. 하지만, 대부분의 미량금속들(Fe, Cu, Pb, Zn, Hg)이 IL과 좋은 양의 상관성을 보였고(r=0.72-0.95, Fig. 7), 따라서 퇴적물내 유기물 함량 이 이들 미량금속의 농도분포에 큰 영향을 주는 것으로 생각된다. 일반적으로 연안해역에서 퇴적물중 미량금속의 농도는 주로 퇴적물의 입도와 쇄설성 광물의 영향을 크게 받는 것으로 알려져 있으나 환경에 따라서는 생물기원 물질 즉 유기물의 영향을 받는 것으로 알려져 있다(Cho et al., 2001; Shin et al., 2002; Hwang et al., 2010b).

여자만 퇴적물중 Al은 7.2-10.1% (평균 8.4±0.9%), Fe은 3.6-5.2% (평균 4.4±0.5%), Zn은 94-128 mg/kg (평균 110±9 mg/kg), Pb은 25.0-30.3 mg/kg (평균 27.0±1.5 mg/kg), Cu는 14.7-27.1 mg/kg (평균 19.1±2.8 mg/kg), As는 5.9-9.8 mg/kg (평균 7.5±1.0 mg/kg), Cd은 0.070-0.128 mg/kg(평균 0.088±0.014 mg/kg), Hg은 0.011-0.031 mg/kg (평균 0.020±0.004 mg/kg) 범위였다. IL, COD, AVS 함량이 높았던 만의 북동쪽 정점 Y14와 Y16에서 상대적으로 높은 미량금속 농도를 나타내었으나 이들 두 정점을 제외하면 정점간에 농도차이는 크지 않았다. 이는 다른 연구해역과 달리 여자만내 퇴적물 조성이 서로 유사하고 만내 퇴적물의 미량금속 농도에 영향을 줄 만한 특별한 오염원이 존재하지 않기 때문인 것으로 생각된다. 또한, Fe, Cu, Pb, Zn, Hg의 경우 평균입도 및 IL과 좋은 양의 상관성을 보여(r=0.57-0.82, Fig. 7), 퇴적물내 입도와 유기물 함량이 이들 미량금속의 농도분포에 큰 영향을 주는 것 으로 생각된다.

가막만 퇴적물중 Al은 7.3-13.7% (평균 9.0±1.9%), Fe은 3.0-6.5% (평균 4.4±0.9%), Zn은 71-167 mg/kg (평균 125±28 mg/kg), Pb은 21.4-34.8 mg/kg (평균 30.3±4.3 mg/kg), Cu는 11.4-44.1 mg/kg (평균 26.6±9.8 mg/kg), As는 5.5-7.4 mg/kg (평균 6.5±0.6 mg/kg), Cd은 0.057-0.224 mg/kg (평균 0.133±0.047 mg/kg), Hg은 0.010-0.040 mg/kg (평균 0.027±0.010 mg/kg) 범위였다. 사 퇴적물로 이루어진 정점 G3에서 가장 낮은 농도를 보였으며 높은 IL과 COD 농도를 보였던 북쪽 내만의 정점 G4에서 높은 미량금속 농도가 나타내었다. 입도와는 뚜렷한 상관성을 보이지 않았으나 득량만과 유사하게 Fe, Cu, Zn, Cd의 경우 IL과 좋은 양의 상관성을 보여 (r=0.72-0.95, Fig. 7), 퇴적물내 유기물 함량이 이들 미량금속의 농도분포에 큰 영향을 주는 것으로 생각된다.

이상의 연구해역내 갯벌 퇴적물중 미량금속의 함량특성을 종합해보면, 득량만, 여자만 가막만 모두 Al과 As를 제외한 모든 미량금속들이 퇴적물의 입도 혹은 유기물 함량과 밀접한 관련이 있으며, 특히 세립질의 유기물 함량이 높은 해역에서 높은 미량금속 농도를 나타내었다. 또한, 가막만 갯벌 퇴적물이 As를 제외한 모든 미량금속에 대하여 득량만과 여자만 갯벌 퇴적물보다 상대적으로 미량금속 농도가 높았다. 이는 세 만 모두 만의 내외측에 많은 양식장이 산재해 있다는 사실에 고려할 때, 가막만의 경우 주변 양식장의 영향 이외에 인접한 여수시와 여천 산업단지로부터 인간활동에 의한 오염물질의 유입 영향을 많이 받기 때문인 것으로 생각된다.

한편, 연구해역내 갯벌 퇴적물중 미량금속 농도를 이전에 보고된 서해안과 남해안의 갯벌 퇴적물중 미량금속 농도와 비교해 보면(Table 1), 득량만의 경우 비슷한 입도를 가진 전남 북서부의 영광-무안 연안(Hwang et al., 2010b)과 전남 서부의 도서(Hwang and Kim, 2011) 갯벌 퇴적물중 미량금속 농도에 비해 Pb과 Cd은 비슷한 반면 그외 모든 미량금속들은 높았다. 여자만과 가막만 또한, 비슷한 퇴적물 입도를 가진 서해안의 줄포만(Kim et al., 2008)과 전남 서부의 압해도(Hwang et al., 2011) 갯벌 퇴적물중 미량금속 농도에 비해 As 는 낮고 그외 미량금속들은 상대적으로 높았다. 따라서, 남해안의 반폐쇄적인 내만 갯벌 퇴적물이 서해안의 개방형의 다른 갯벌 퇴적물에 비해 상대적으로 미량금속 농도가 높다. 이는 연구해역 주변에 대규모 산업단지 혹은 큰 도시와 같은 인위적인 오염원들이 존재하고, 지형적인 특성상 만내 해수의 흐름이 원활하지 않아 주변의 하천을 통해 육상에서 유입되는 미량금속과 같은 유해물질들이 외해로 빠져나가지 못하고 만내에 축적되기 때문인 것으로 생각된다. .

퇴적물내 높은 미량금속 농도가 연구해역내 갯벌 퇴적물에 서식하는 저서생물 및 유용수산생물에 어느 정도 영향을 주는지 알아보기 위하여 국내외 연안 퇴적물의 오염기준(sediment quality guidelines; SQGs)과 비교를 통하여 연구해역내 갯벌 퇴적물중 미량금속의 오염실태를 살펴보았다. 국외 기준으로 는 전 세계적으로 퇴적물의 오염평가에 널리 이용되는 미국 해양대기청(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)에서 권고하고 있는 ERL (effect range low) 농도(Buchman, 2008)을 적용하였으며, 국내 기준으로는 최근 우리나라의 해양수산부(고시 제2013-186호)에서 제정한 해양퇴적물 환경기준중 주의기준(threshold effects level, TEL) 농도(http://www.mof.go.kr)를 비교하여 알아보았다. 이들 두 기준농도는 퇴적물중 미량금속의 배경농도 뿐만 아니라 생물영향까지 고려한 것으로 이 기준을 초과하는 미량금속 농도를 함유한 퇴적물은 서식생물에 악영향을 줄 가능성이 있다.

먼저, 미국 NOAA에서 퇴적물 오염평가시 적용하는 ERL농도는 Cu 34 mg/kg, Pb 46.7 mg/kg, Zn 150 mg/kg, Cd 1.2 mg/kg, As 8.2 mg/kg, Hg 0.15 mg/kg 이다. 이 기준농도들을 연구 해역내 퇴적물중 미량금속 농도와 비교해 보았을 때(Fig. 6), 득량만의 경우 As에 있어서 만 입구쪽의 일부 정점들(D1-D3)을 제외한 거의 모든 정점들에서 ERL 농도를 초과하였으나, 그외 미량금속에 있어서는 모든 정점에서 ERL 보다 낮았다. 여자만 또한 As에 있어서 만의 북서쪽 벌교천 입구쪽의 일부 정점들 (Y9, Y10)에서 ERL 농도를 초과하였으나 그외 정점들은 ERL 보다 낮았고, 그외 미량금속에 있어서도 모든 정점에서 ERL 보다 낮았다. 하지만, 가막만의 경우 앞서 두 만과 달리 Cu는 만의 북서쪽 G5, Zn은 만의 북쪽 G4, G5 정점에서 ERL 값을 초과 하였으나 그외 정점에서는 ERL을 초과하지 않았다. 또한, 그외 Pb, As, Cd, Hg은 모든 정점에서 ERL보다 낮았다.

우리나라의 연안 퇴적물 환경기준인 TEL 농도는 Cu 20.6 mg/kg, Pb 44.0 mg/kg, Zn 68.4 mg/kg, Cd 0.75 mg/kg, As 14.5 mg/kg, Hg 0.11 mg/kg 이다. 여기서, Pb, As, Cd, Hg은 ERL과 마찬가지로 퇴적물중 미량금속 농도와 기준농도를 직접 비교하여 오염을 파악할 수 있지만, Cu와 Zn은 퇴적물중 Li을 이용하여 입도의 영향을 보정한 농도를 산출하여 비교할 것을 권고하고 있다. 그러나, 본 연구의 경우 우리나라의 퇴적물 기준을 설정하기 이전에 연구가 이루어져 Li의 분석결과가 없기 때문에 현재로서는 갯벌 퇴적물내Cu와 Zn의 오염평가는 불가능하다. 따라서, 이 연구에서는 이들 미량금속을 제외한 Pb, As, Cd, Hg에 대해서만 오염평가를 실시하였다. 그 결과(Fig. 6), 앞서 ERL 평가와 달리 갯벌 퇴적물중 Pb, As, Cd, Hg은 득량만, 여자만, 가막만 모든 해역내 모든 정점에서 TEL 값보다 낮았다.

이상의 미량금속 오염평가 결과를 보았을 때, 반폐쇄적인 내만인 득량만, 여자만, 가막만 갯벌 퇴적물내 미량금속은 전반적으로 저서생물 및 유용수산생물에 악영향을 줄 만큼 오염되지 않은 건강한 저서환경을 유지하고 있는 것으로 생각된다. 하지만, 서해안의 다른 개방형 갯벌 퇴적물보다 상대적으로 미량금속 농도가 높고, 특히 가막만과 여자만은 주변에 여천산업단지와 만의 북쪽에 여수, 순천 등과 같은 큰 도시가 위치하고 있어 육상의 도심하천을 통해 유입되는 미량금속이 연구해역의 지형적인 특성에 의해 외해로 빠져나가지 못하고 오랫동안 체류하면서 퇴적물과 서식생물에 축적되어 오염을 일으킬 가능성이 매우 높다. 따라서, 반폐쇄적인 내만 갯벌 퇴적물의 저서환경 및 생태계 보전을 위해 지속적인 미량금속 모니터링을 통한 관리가 필요하다.