Characterization of particulate organic matter using d13C and D14C along a river-sea interface: a comparison study in Geum and Seomjin estuaries

Abstract

강과 해양을 연결하는 시스템인 하구는 육상과 해양 탄소순환의 연결고리 역할을 하는 곳으로, 하굿둑의 건설은 하구시스템을 이동하는 유기탄소의 거동 및 특성을 교란시킨다. 본 연구에서는 금강(닫힌 하구)과 섬진강(열린 하구)에서 하굿둑의 유무에 따른 유기탄소의 특성 차이를 비교하였다. 이를 위해 2016년 8월과 12월에 두 하구시스템 내에서 염분 변화에 따라 수층 내 입자성 유기탄소(POC) 시료를 채집하였으며, 이들의 농도 및 동위원소비를(δ13C, Δ14C) 측정하였다. 여름철 유기탄소의 농도(금강 평균 4.32±4.4 mg/L, 섬진강 평균 0.88±0.1 mg/L)가 겨울철(금강 평균 1.27±1.0 mg/L, 섬진강 평균 0.39±0.1 mg/L) 보다 높게 나타났다. 두 계절 모두 금강에서 더 높은 농도가 측정되었으며, 특히 여름철 하구호에서 가장 높은 농도(12.7 mg/L)가 나타났다. 두 하구시스템에서 탄소 안정동위원소비를 이용해 본 입자성 유기탄소의 기원은 상이하게 나타났다. 2016년 8월, 12월 섬진강 하구와 2016년 12월 금강 하구에서는 상류에서 육상기원 유기물의 영향이 크고 해양으로 갈수록 자생기원 유기물의 영향이 증가하는 경향을 보였다. 반면, 여름철 금강 하구에서는 상, 하류 모두에서 식물플랑크톤 기원의 자생기원 유기물의 영향이 강하게 나타났다. 이에 더불어 Δ14C를 이용해 현생생물(modern POC)과 화석기원(fossil POC) 입자성 유기탄소의 기여도를 계산했을 때, 금강 하구에서 섬진강 하구보다 현생 생물기원 입자성 유기탄소 기여도가 더 높게 나타났다. 특히 여름철 금강 하구호에서는 modern POC의 기여도가 89%로 가장 높게 나타났다. 본 연구 결과는 여름철 하굿둑 상류에서 증대되는 식물플랑크톤 증식이 POC의 농도 및 반응성을 변화시키며, 하굿둑의 유무가 입자성의 유기탄소의 특성에 영향을 줄 수 있고 이는 연안환경에도 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.