지난 몇 년간 독도 인근 해역의 바닷물과 해저 퇴적물 그리고 대기 중에서 측정된 유기오염물질 중
다환방향족탄화수소(PAHs : Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) 농도는 국내는 물론 전 세계 어느 해역과 비교해도 매우 낮고 깨끗한 수준이었다.
하지만 현재의 청정함이 미래의 청정함까지 보장할 수 있는 것은 아니다.
유기오염물질(organic pollutants)은 인간의 각종 산업활동에 의해서 또는 탄소를 포함하고 있는 유기물이 불에 탈 때 주로 생성되는 유해 화학물질로서, 자연환경으로 유입되면 쉽게 분해되지 않고 오랜 시간 남는 특성을 가지고 있다. 또한 먹이사슬 과정을 거쳐 생물의 체내로 흡수되어 암을 발생시키거나 내분비계 장애를 일으키는 것으로 알려져 있다.
유기오염물질의 또 다른 특성은, 오염물질이 생성되거나 사용되어진 지역에서만 생물체나 사람들에게 영향을 주는 것이 아니라, 원래 만들어진 곳에서부터 멀리 떨어져 있는 곳까지 바람이나 해류 등을 타고 이동하여, 이러한 화합물이 사용되어진 적이 없는 청정지역에까지 그 영향을 미친다는 것이다. 그 예로 인간의 활동이 거의 없었던 남극이나 북극해 등지에서도 이러한 오염물질이 검출되고 있다(Wania, 2003). 이와 같은 이유 때문에 오염물질을 사용하고 배출하는 지역뿐만 아니라 오염물질이 유입될 수 있는 청정 지역에서도 장거리 이동 오염물질의 지속적이고 체계적인 관리와 감시가 필요하다. 물론 독도도 그 예외일 수는 없다.
유기오염물질 중 가장 일반적인 감시 대상 화합물 중 하나인 다환방향족탄화수소의 독도 주변해역 바닷물, 해저 퇴적물, 대기 내 조성과 분포 특성을 파악하고, 이들의 기원과 오염원을 파악하고자 하였다.
바다 밑바닥의 표층퇴적물은 2006년 12월과 2007년 3월 두 차례에 걸쳐 독도 인근의 수심 50m에서 최대 2,300m에 이르는 해역에서 스미스-맥킨타이어 그랩(Smith-McIntyre Grab) 또는 박스 코어(Box Corer) 장비를 이용하여 채취하였다. 바닷물 시료는 2007년 3월 대용량 해수 시료 채취기를 이용하여 채취하였으며, 대기시료는 대용량 대기시료 채집기를 연구선 최상갑판에 설치하여 채취하였다.
유기오염물질(organic pollutants)은 인간의 각종 산업활동에 의해서 또는 탄소를 포함하고 있는 유기물이 불에 탈 때 주로 생성되는 유해 화학물질로서, 자연환경으로 유입되면 쉽게 분해되지 않고 오랜 시간 남는 특성을 가지고 있다. 또한 먹이사슬 과정을 거쳐 생물의 체내로 흡수되어 암을 발생시키거나 내분비계 장애를 일으키는 것으로 알려져 있다.
유기오염물질의 또 다른 특성은, 오염물질이 생성되거나 사용되어진 지역에서만 생물체나 사람들에게 영향을 주는 것이 아니라, 원래 만들어진 곳에서부터 멀리 떨어져 있는 곳까지 바람이나 해류 등을 타고 이동하여, 이러한 화합물이 사용되어진 적이 없는 청정지역에까지 그 영향을 미친다는 것이다. 그 예로 인간의 활동이 거의 없었던 남극이나 북극해 등지에서도 이러한 오염물질이 검출되고 있다(Wania, 2003). 이와 같은 이유 때문에 오염물질을 사용하고 배출하는 지역뿐만 아니라 오염물질이 유입될 수 있는 청정 지역에서도 장거리 이동 오염물질의 지속적이고 체계적인 관리와 감시가 필요하다. 물론 독도도 그 예외일 수는 없다.
유기오염물질 중 가장 일반적인 감시 대상 화합물 중 하나인 다환방향족탄화수소의 독도 주변해역 바닷물, 해저 퇴적물, 대기 내 조성과 분포 특성을 파악하고, 이들의 기원과 오염원을 파악하고자 하였다.
바다 밑바닥의 표층퇴적물은 2006년 12월과 2007년 3월 두 차례에 걸쳐 독도 인근의 수심 50m에서 최대 2,300m에 이르는 해역에서 스미스-맥킨타이어 그랩(Smith-McIntyre Grab) 또는 박스 코어(Box Corer) 장비를 이용하여 채취하였다. 바닷물 시료는 2007년 3월 대용량 해수 시료 채취기를 이용하여 채취하였으며, 대기시료는 대용량 대기시료 채집기를 연구선 최상갑판에 설치하여 채취하였다.
대기 중의 유기오염물질을 모니터링하기 위한 대용량 대기시료 채집기
독도 주변 해역 표층퇴적물에서 검출된 총 다환방향족탄화수소(측정된 모든 다환방향족탄화수소 화합물의 합) 농도는 평균 28.0ng/g 건중량의 분포를 보였다. 이는 건조된 퇴적물 1g 속에 약 0.000000028g의 다환방향족탄화수소가 들어있다는 말이다. 이 같은 수치는 동해 울릉분지(14.8~314 ng/g), 중앙태평양(0.81~60.6 ng/g), 알래스카 나바린(Navarin) 분지(20~40 ng/g) 등 다른 심해 지역 퇴적물 내에서 농도와 유사한 수준이다(Venkatesan and Kaplan, 1982; Ohkouch et al., 1999; Yim et al., 2002). 한편 국내의 대표적인 오염해역인 경기만(9.1~1,400 ng/g)과 마산 내만(87~1,164 ng/g)과 비교하였을 때 최대값 기준으로 십분의 일 이하의 낮은 농도 분포를 보였다(Kim et al., 1999; 한국해양연구원, 2006).
독도 주변에서 다환방향족탄화수소의 공간적 분포 특성을 보면, 독도에 인접한 곳에서 최소값을 보이고 외해로 이동할수록 점차 증가하는 경향을 보였다. 이러한 양상은 다환방향족탄화수소 분포가 지역적인 오염원에 의해 영향을 받았다기보다는 퇴적물 성상에 따라 결정되었다는 것을 말해준다. 즉, 독도 연안에서는 퇴적물 입자 크기가 굵고 외해로 갈수록 점차 미세해지는데, 세립(매우 작은 알갱이)한 입자가 많고 흡착할 수 있는 표면적이 상대적으로 넓은 외해 퇴적물에 다환방향족탄화수소가 더 많이 흡착해 있는 것으로 생각된다. 이러한 사실은 독도 주변 해역 퇴적물에서 검출되는 대부분의 다환방향족탄화수소는 독도 주변의 특정한 오염원으로부터 발생, 유입된 것이라기보다는 대기나 해류를 통하여 먼 거리로부터 유입되어 침적된 후 퇴적물 성상 또는 퇴적물 내 유기물 함량에 따라 그 분포가 결정되었다는 것을 말해준다.
첨단 화학적 분석기법을 이용하여 독도 인근 해역 퇴적물에서 검출된 다환방향족탄화수소의 기원을 판별해 본 결과, 대부분은 목재 또는 석탄의 연소과정 중 발생한 것으로 파악되었다. 즉, 겨울철 난방용 또는 산업용으로 추정되는 목재나 석탄 등의 연소과정 중에 생성 배출되어 다환방향족탄화수소가 대기를 통해 장거리 이동하여 동해 해수면에 내려앉은 후 퇴적과정을 거쳐 유입된 것으로 보인다.
실제로 2007년 3월 측정된 독도 대기 중 다환방향족탄화수소 농도는 같은 시기 남해연안의 1/3, 잠재적 오염원인 서울, 중국 대도시 평균 농도의 각각 1/8, 1/20에 해당하는 낮은 농도 분포를 보였으나(Wang et al., 2006), 대기 중의 먼지와 같은 입자에 흡착되어 바다 표면에 떨어지는 과정(건식침적)을 통해 상당량의 다환방향족탄화수소가 독도 인근 해역으로 유입되고 있는 것으로 나타났다.
독도 주변에서 다환방향족탄화수소의 공간적 분포 특성을 보면, 독도에 인접한 곳에서 최소값을 보이고 외해로 이동할수록 점차 증가하는 경향을 보였다. 이러한 양상은 다환방향족탄화수소 분포가 지역적인 오염원에 의해 영향을 받았다기보다는 퇴적물 성상에 따라 결정되었다는 것을 말해준다. 즉, 독도 연안에서는 퇴적물 입자 크기가 굵고 외해로 갈수록 점차 미세해지는데, 세립(매우 작은 알갱이)한 입자가 많고 흡착할 수 있는 표면적이 상대적으로 넓은 외해 퇴적물에 다환방향족탄화수소가 더 많이 흡착해 있는 것으로 생각된다. 이러한 사실은 독도 주변 해역 퇴적물에서 검출되는 대부분의 다환방향족탄화수소는 독도 주변의 특정한 오염원으로부터 발생, 유입된 것이라기보다는 대기나 해류를 통하여 먼 거리로부터 유입되어 침적된 후 퇴적물 성상 또는 퇴적물 내 유기물 함량에 따라 그 분포가 결정되었다는 것을 말해준다.
첨단 화학적 분석기법을 이용하여 독도 인근 해역 퇴적물에서 검출된 다환방향족탄화수소의 기원을 판별해 본 결과, 대부분은 목재 또는 석탄의 연소과정 중 발생한 것으로 파악되었다. 즉, 겨울철 난방용 또는 산업용으로 추정되는 목재나 석탄 등의 연소과정 중에 생성 배출되어 다환방향족탄화수소가 대기를 통해 장거리 이동하여 동해 해수면에 내려앉은 후 퇴적과정을 거쳐 유입된 것으로 보인다.
실제로 2007년 3월 측정된 독도 대기 중 다환방향족탄화수소 농도는 같은 시기 남해연안의 1/3, 잠재적 오염원인 서울, 중국 대도시 평균 농도의 각각 1/8, 1/20에 해당하는 낮은 농도 분포를 보였으나(Wang et al., 2006), 대기 중의 먼지와 같은 입자에 흡착되어 바다 표면에 떨어지는 과정(건식침적)을 통해 상당량의 다환방향족탄화수소가 독도 인근 해역으로 유입되고 있는 것으로 나타났다.
대기 중 다환방향족탄화수소(PAHs) 분포 특성(2007년 3월)
한 가지 흥미로운 사실은, 다환방향족탄화수소의 조성에 있어서 독도 연안으로 갈수록 전체 다환방향족탄화수소
중 나프탈렌(naphthalene)이 차지하는 비율이 점차 증가한다는 것이다. 나프탈렌과 같은 저분자량 다환방향족탄화수소는 석유화합물의 주요 구성성분 중 하나이다
(Page et al., 1999). 이와 같은 나프탈렌이 독도 연안으로 갈수록 절대 농도는 감소하지만 전체 다환방향족탄화수소 중 차지하는 비율이 증가한다는 사실은,
그 기원에 있어서 앞서 언급된 목재나 석탄의 연소기원 다환방향족탄화수소와는 다른 유입원이 독도 인근에 있을 수 있다는 것을 말해 준다.
다환방향족탄화수소의 기원을 추적하기 위하여 분자지표를 이용한 결과에서도, 모든 해역에서 다환방향족탄화수소가 연소과정에 의해 생성, 배출된 것으로 나타난 데 비하여, 나프탈렌의 구성비를 이용한 기원 추적 결과에 따르면, 일부 독도 연안 해역에서는 석유기원의 나프탈렌이 존재하는 것으로 나타났다. 특히 외해에서 연소 기원의 특성이 강하고 연안지역으로 갈수록 석유 기원의 특성을 보이고 있었다. 이러한 결과는 독도 주변 해역에서 인간활동에 의해 석유계 오염물질이 유입될 가능성이 있음을 시사하고 있다. 그러나 이러한 결과가 독도 연안 해역이 다른 해역에 비해 나프탈렌 또는 석유계 오염물질에 의해 더 오염되었다는 것을 의미하는 것은 아니다. 단지 독도 연안에서 검출된 다환방향족탄화수소가 외해에 존재하는 다환방향족탄화수소와는 다른 기원으로부터 유입되었다는 것을 의미한다.
이번 연구에서 가장 높게 검출된 수심 2,300m의 외해역에서 총 다환방향족탄화수소의 농도는 태평양 중심부와 비슷한 수준의 매우 낮은 농도이고, 독도 연안에서는 이 값의 십분의 일 이하의 더욱 낮은 농도이다. 이 중 나프탈렌은 더욱 더 낮은 수치를 보였다. 따라서 독도 연안 해역의 다환방향족탄화수소 또는 나프탈렌의 농도는 그 어느 해역보다 낮다고 말할 수 있다. 그러나 인간활동의 흔적이 관찰되고 있다.
바닷물 속에 존재하는 다환방향족탄화수소의 경우에는, 입자에 흡착되어 있는 다환방향족탄화수소가 바닷물 1리터당 최저 0.05에서 최고 0.07ng으로 모든 해역에서 비슷한 분포 특성을 보였다. 입자에 흡착되어 있지 않고 순수하게 물속에 녹아있는 용존상 다환방향족탄화수소의 농도는 입자상 다환방향족탄화수소에 비해 100~1,000배 가량 높은 수준이었으며, 지역적으로는 독도 연안 및 독도 북쪽 해역이 다른 해역보다 다소 높은 농도분포를 보였다.
독도의 청정해역과는 달리 우리나라 연안에서는 다환방향족탄화수소를 발생시킬 수 있는 다양한 인간활동이 이루어지고 있으며, 여기서 측정된 다환방향족탄화수소 농도는 최소 25.9ng/L, 최대 10,200ng/L, 평균 774ng/L의 농도 분포를 보였다(해양수산부, 2001). 외국의 한 예로, 영국 연안에서 조사된 해수 내 다환방향족탄화수소의 농도도 우리나라 연안에서 측정된 수준과 유사하였다(Law et al., 1997).
이처럼 국내외에서 조사된 높은 농도에 비해 독도 주변 해수 중 다환방향족탄화수소 농도는 현저히 낮은 수준을 보임으로써, 아직까지 독도는 청정해역이며 인간활동에 의한 심각한 환경오염의 영향이 미치지 않은 것을 알 수 있다. 하지만 바닷물 속과 대기 중의 다환방향족탄화수소 농도를 바탕으로 계산된 오염물질 이송모델에서도 보여 주듯, 조사 당시 독도 주변 해역에서는 하루에 1㎡ 당 약 500ng의 다환방향족탄화수소가 입자에 흡착된 형태로 대기로부터 독도 주변 해양으로 유입되고 있음을 알 수 있었다.
암을 유발하는 등 인체와 해양생물에 유해한 영향을 미치는 다환방향족탄화수소의 대기, 바닷물, 퇴적물 내의 농도는 국내외 도시지역이나 연안지역과 비교하였을 때 월등히 낮은 수준이었다. 하지만 앞서 언급되었듯이 다양한 과정을 통해 여러 종류의 유기오염물질이 독도 주변 해역으로 유입될 가능성은 항상 열려 있으며, 그 유입 정도는 아직 작을지 모르나 지금 이 시간에도 계속해서 일어나고 있다. 또한 앞으로 독도에서는 지속적인 개발과 인간활동 증가에 따른 자연환경의 훼손과 오염증가가 예상된다. 따라서 향후 독도의 지속가능한 이용을 위해서, 그리고 독도를 청정한 그대로 우리 후손에게 물려주기 위해서는 독도 주변 해양환경의 종합적인 관리 대책 수립 및 보다 효율적인 독도 주변 해역의 오염물질 관리와 오염예방이 필요하다.
다환방향족탄화수소의 기원을 추적하기 위하여 분자지표를 이용한 결과에서도, 모든 해역에서 다환방향족탄화수소가 연소과정에 의해 생성, 배출된 것으로 나타난 데 비하여, 나프탈렌의 구성비를 이용한 기원 추적 결과에 따르면, 일부 독도 연안 해역에서는 석유기원의 나프탈렌이 존재하는 것으로 나타났다. 특히 외해에서 연소 기원의 특성이 강하고 연안지역으로 갈수록 석유 기원의 특성을 보이고 있었다. 이러한 결과는 독도 주변 해역에서 인간활동에 의해 석유계 오염물질이 유입될 가능성이 있음을 시사하고 있다. 그러나 이러한 결과가 독도 연안 해역이 다른 해역에 비해 나프탈렌 또는 석유계 오염물질에 의해 더 오염되었다는 것을 의미하는 것은 아니다. 단지 독도 연안에서 검출된 다환방향족탄화수소가 외해에 존재하는 다환방향족탄화수소와는 다른 기원으로부터 유입되었다는 것을 의미한다.
이번 연구에서 가장 높게 검출된 수심 2,300m의 외해역에서 총 다환방향족탄화수소의 농도는 태평양 중심부와 비슷한 수준의 매우 낮은 농도이고, 독도 연안에서는 이 값의 십분의 일 이하의 더욱 낮은 농도이다. 이 중 나프탈렌은 더욱 더 낮은 수치를 보였다. 따라서 독도 연안 해역의 다환방향족탄화수소 또는 나프탈렌의 농도는 그 어느 해역보다 낮다고 말할 수 있다. 그러나 인간활동의 흔적이 관찰되고 있다.
바닷물 속에 존재하는 다환방향족탄화수소의 경우에는, 입자에 흡착되어 있는 다환방향족탄화수소가 바닷물 1리터당 최저 0.05에서 최고 0.07ng으로 모든 해역에서 비슷한 분포 특성을 보였다. 입자에 흡착되어 있지 않고 순수하게 물속에 녹아있는 용존상 다환방향족탄화수소의 농도는 입자상 다환방향족탄화수소에 비해 100~1,000배 가량 높은 수준이었으며, 지역적으로는 독도 연안 및 독도 북쪽 해역이 다른 해역보다 다소 높은 농도분포를 보였다.
독도의 청정해역과는 달리 우리나라 연안에서는 다환방향족탄화수소를 발생시킬 수 있는 다양한 인간활동이 이루어지고 있으며, 여기서 측정된 다환방향족탄화수소 농도는 최소 25.9ng/L, 최대 10,200ng/L, 평균 774ng/L의 농도 분포를 보였다(해양수산부, 2001). 외국의 한 예로, 영국 연안에서 조사된 해수 내 다환방향족탄화수소의 농도도 우리나라 연안에서 측정된 수준과 유사하였다(Law et al., 1997).
이처럼 국내외에서 조사된 높은 농도에 비해 독도 주변 해수 중 다환방향족탄화수소 농도는 현저히 낮은 수준을 보임으로써, 아직까지 독도는 청정해역이며 인간활동에 의한 심각한 환경오염의 영향이 미치지 않은 것을 알 수 있다. 하지만 바닷물 속과 대기 중의 다환방향족탄화수소 농도를 바탕으로 계산된 오염물질 이송모델에서도 보여 주듯, 조사 당시 독도 주변 해역에서는 하루에 1㎡ 당 약 500ng의 다환방향족탄화수소가 입자에 흡착된 형태로 대기로부터 독도 주변 해양으로 유입되고 있음을 알 수 있었다.
암을 유발하는 등 인체와 해양생물에 유해한 영향을 미치는 다환방향족탄화수소의 대기, 바닷물, 퇴적물 내의 농도는 국내외 도시지역이나 연안지역과 비교하였을 때 월등히 낮은 수준이었다. 하지만 앞서 언급되었듯이 다양한 과정을 통해 여러 종류의 유기오염물질이 독도 주변 해역으로 유입될 가능성은 항상 열려 있으며, 그 유입 정도는 아직 작을지 모르나 지금 이 시간에도 계속해서 일어나고 있다. 또한 앞으로 독도에서는 지속적인 개발과 인간활동 증가에 따른 자연환경의 훼손과 오염증가가 예상된다. 따라서 향후 독도의 지속가능한 이용을 위해서, 그리고 독도를 청정한 그대로 우리 후손에게 물려주기 위해서는 독도 주변 해양환경의 종합적인 관리 대책 수립 및 보다 효율적인 독도 주변 해역의 오염물질 관리와 오염예방이 필요하다.
유기오염물질 채집
- - 한국해양연구원, 2006, 남해 특별관리해역의 환경위해성평가 연구. (1)마산연안 중심연구. p. 592.
- - Kim G. B., K. A. Maruya, R. F. Lee, J. H. Lee, C. H. Koh and S. Tanabe, 1999, Distribution and sources of PAHs
in Kyeonggi Bay, Korea. Marine Pollution Bulletin, 38:7-15. - - Law R. J., V. J. Dawes, R. J. Woodhead and P. Mattiessen, 1997, Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) in seawater
around England and Wales. Marine Pollution Bulletin, 34:306-322. - - Ohkouch N., K. Kawamura and H. Kawahata, 1999, Distribution of three- to seven-ring polycyclic aromatic hydrocarbons on the deep sea floor in the central Pacific. Environmental Science & Technology, 33:3086-3090.
- - Page D. S., P. D. Boehm, G. S. Douglas, A. E. Bence, W. A. Burns and P. J. Mankiewicz, 1999, Pyrogenic polycyclic
aromatic hydrocarbons in sediments record past human activity: a case study in Prince William Sound, Alaska.
Marine Pollution Bulletin, 38:247-260. - - Venkatesan M. I. and I. R. Kaplan, 1982, Distribution and transport of hydrocarbons in surface sediments of the Alaskan outer continental shelf. Geochimica et Cosmochimica. Acta, 46:2135-2149.
- - Wang G., K. Kawamura, T. Watanabe, S. Lee and K. Ho, 2006, High loadings and source strengths of organic aerosols in China. Geophysical Research Letters, 33:22801.
- - Wania F., 2003, Assessing the potential of persistent organic chemicals for long-range transport and accumulation in
polar regions. Environmental Science & Technology, 37:1344-1351. - - Yim, U. H., J. R. Oh, S. H. Hong, D. H. Li, W. J. Shim, H. K. Choi, E. S. Kim and J. H. Shim, 2002, Trace organic
contaminants in sediments from deep-sea basin near Dokdo, Korea. Ocean and Polar Research, 24:391-398.
