부유퇴적물이 해산 어류의 산소소비율에 미치는 영향

Abstract

Suspended sediment (SS) often present in high concentration in coastal area due to natural disaster or human industrial activities. Several previous studies have mainly evaluated the effect of SS through chronic effect to salmonid fishes, while the acute effect to marine fishes has not been well documented. The purpose of this study was to investigate the acute respiratory effects of SS on various marine fishes. The three experiments were conducted 1) species-dependent, 2) age-dependent, 3) heavy metal contamination of sediment exposure to five marine fishes. The sediments used four in situ dredged sediments and one heavy metal contaminated sediment nearby industrial area. Four species of pelagic fishes (Sebastes schlegelii, Takifugu niphobles, Acanthopagrus schlegelii, and Oplegnathus fasciatus) and a benthic fish (Paralichthys olivaceus) were used for this study. At a result, oxygen consumption rate of Korean rockfish and Grass puffer decreased gradually when they were exposed to SS above 1000 mg L-1 (p<0.05). Rock bream and Black sea bream showed no significantly difference between seawater and SS treatment (p<0.05). The oxygen consumption rate of smaller size of flounder (6.8 ± 0.8cm) exposed to dredged sediment, were more changed than larger size (14.1 ± 0.8cm). The oxygen consumption rates of flounder exposed to heavy metal contaminated SS increased up to 240% compared with that exposure to same concentration of non- heavy metal contaminated SS (p<0.05). Oxygen consumption rate of flounder exposure to dissolved copper decreased compared to seawater treatment (p<0.05), and synergistic effect was not observed when copper spiked seawater and non- heavy metal contaminated SS mixture (p<0.05). Overall, the respiratory effect of SS depends on the species and life stage of fish and heavy metal contamination level of sediment. In conclusion, our results provide useful information about the effect of evaluated SS concentrations on marine fishes.

부유퇴적물 가운데 입자가 세립한 퇴적물은 해양생태계 내에 장기간 부유하며 높은 농도로 존재할 때 어류의 호흡부터 치사까지 영향을 미친다. 부유퇴적물 노출에 의한 어류 영향 연구는 1900년대 이후 꾸준하게 이루어졌고 특히 수산 어류를 중심으로 진행되었다. 국외의 경우 부유퇴적물 영향 연구는 주요 수산 종인 연어와 송어와 같은 담수 어류를 대상으로 진행되었다. 반면 국내에서는 해상 가두리에 양식되는 넙치와 조피볼락과 같은 해산 어류가 주요 수산 생물로서 이에 대한 연구가 진행되었다. 기존의 어류에 대한 부유퇴적물의 영향 연구들은 특히 장기간 동안의 성장 또는 치사 영향 연구에 편향되어 있고 단기간 내 영향을 확인할 수 있는 어류의 생리 대사 지표를 이용한 연구는 부족한 실정이다. 또한 중금속과 같은 대표적인 오염물질이 부유 퇴적물과 혼합 존재할 때 해양생물에 노출 됨으로 인해 일어날 수 있는 잠재적인 혼합 독성 등에 대한 연구 또한 필요하다. 본 연구는 부유퇴적물이 해산 어류에 미치는 영향에 대해 파악하기 위해 국내에서 주로 가두리 양식 대상인 해산 어류를 실험에 이용하였다. 부유퇴적물 어류 영향 파악의 지표로는 생리대사 측정치 가운데 하나인 산소소비율을 사용하였다. 실험 퇴적물은 국내의 준설 현장(인천 신항, 광양항, 부산 신항, 제주 애월항)에서 채취한 퇴적물과 산업단지 부근 하천(안산 신길천)에서 채취한 다량의 중금속에 오염된 퇴적물을 사용하였다. 실험 생물은 국내 양식어류 생산량의 80%를 차지하는 조피볼락, 복섬, 감성돔, 돌돔, 넙치를 이용하였다. 부유퇴적물의 노출 영향을 확인하기 위해 1) 종 간 비교, 2) 개체 연령 간 비교, 3) 부유퇴적 물 중금속 오염도 간 영향을 비교하고자 하였다. 부유퇴적물 노출 실험은 각각 1) 조피볼락-인천 신항 부유퇴적물, 복섬-광양항 부유퇴적물, 감성돔 -부산 신항 부유퇴적물, 돌돔-제주 애월항 부유퇴적물, 2) 2개월령 넙치, 6개월령 넙치-광양항 부유퇴적물, 부산 신항 부유퇴적물, 그리고 3) 넙치-안산 신길천 부유퇴적물, 구리해수 및 부유퇴적물 혼합 노출 실험을 실시하였다. 부유퇴적물에 노출된 어류는 종에 따라 민감도가 상이한 것으로 나타났다. 복섬과 조피볼락의 산소소비율은 부유퇴적물 농도에 따라 음의 상관관계를 보였다(p<0.05). 감성돔과 돌돔의 경우 모든 부유퇴적물 처리구에서 농도에 따른 상관관계를 보이지 않았다(p<0.05). 부유퇴적 물에 노출된 넙치의 산소소비율은 개체 연령에 따라 어릴수록 변화 폭이 큰 것으로 나타났다. 2개월령 넙치는 부유퇴적물의 농도와 노출시간에 따라 음의 상관관계를 보였고 6개월령 넙치는 특정 상관관계를 보이지 않는 것으로 나타났다(p<0.05). 중금속 6종(크롬, 카드뮴, 구리, 니켈, 납, 아연)의 농도가 퇴적물 중금속 관리기준 해양환경기준을 초과하는 안산 신길천 부유퇴적물에 노출된 넙치의 산소소비율은 상대적으로 오염도가 낮은 인천 준설 부유퇴적물에 노출 되었을 때에 비해 최대 2.4배 상승하였다(p<0.05). 부유퇴적물을 첨가하지 않고 구리를 용해시킨 해수 2 mg L-1 처리구에 노출된 넙치의 산소소비율은 해수 상태에서의 산소소비율에 비해 최대 67% 감소한 반면 구리와 부유퇴적 물을 혼합하여 노출시켰을 때는 구리와 부유퇴적물 단일 노출에 비해 유의한 차이를 나타내지 않았다(p<0.05). 부유퇴적물 노출에 대한 어류 산소소비율의 변화는 종에 따라 상이하고 동일한 종에 있어서는 개체의 크기가 작을수록 더 큰 영향을 받을 수 있음을 알 수 있었다. 구리의 경우 수 층에 용존 상태로 존재하는 경우 부유퇴적물과 혼합 노출 되었을 때보다 큰 영향이 나타날 수 있음을 확인하였다. 중금속 오염된 부유퇴적물에 노출된 넙치의 산소소비율은 오염되지 않은 퇴적물에 노출 되었을 때에 비해 산소소비 율이 급격하게 상승하였고 퇴적물의 중금속 오염도가 높아질수록 산소소 비율의 변화가 급격하게 커지는 것을 확인하였다. 따라서 향후 어류의 산소소비율을 비롯한 생리 대사에 영향을 줄 수 있는 다양한 노출 물질 에 대한 생물 영향 연구가 필요하다. 그리고 항만 공사나 준설과 같은 해상산업활동을 진행함에 있어서 현장의 퇴적물에 대한 오염도 조사가 반드시 필요할 것으로 판단된다. 마지막으로 니질 퇴적물 뿐만 아니라 사질 퇴적물 재 부유에 의한 영향평가 또한 고려하여 해양생물에 대한 부유퇴적물의 전반적인 영향에 대한 파악이 필요할 것이다. 본 연구의 결과는 부유퇴적물이 해산 어류에 미치는 영향에 대한 기초자료로 쓰일 수 있을 것으로 기대된다.