환경해양학 2013 년 2 학기 순서 해양환경의이해 - 해양오염 해양오염 1. 해양오염의정의 2. 왜해양이오염되는가? 김종성 ( 서울대지구환경과학부 ) 3. 해양오염물잘 4. 해양오염의예방과통제 1 2 해양오염 해양 vs. 환경문제 1. 해양오염의정의 2. 왜해양이오염되는가? 3. 해양오염물질 기후변화식량 대기오염생물종다양성해양오염 환경영향산림수자원 4. 해양오염의예방과통제 생태계서비스 쓰레기 교통 토지이용 자연재해 에너지 3 4
해양오염이란? 해양오염의정의 GESAMP 의해양환경보고서 GESAMP (= Group of Experts on the Scientific Aspects of Marine Pollution) Marine pollution means the introduction by man, directly or indirectly, of substances or energy to the marine environment resulting in such deleterious effects as harm to living resources; hazards to human health; hindrance of marine activities including fishing; impairment of the quality for use of seawater; and reduction of amenities. <GESAMP> 인간에의해물질이나에너지가직접혹은간접적으로해양환경에유입되어그결과로서생물자원에대한손상, 어로활동을포함한해양활동의저해. 해수이용을위한수질의악화, 쾌적함의감소등과같은해로운영향이나타나는것을해양오염이라정의한다. 보고서의목차 1. Human Activities Affecting the Sea 2. Marine Contaminants: Levels and distribution 3. Biological Effects 4. Climate Change Effects 5. Prevention and Control of Marine Pollution 6. Overview 5 6 왜해양환경이오염되는가? 해양환경에영향을미치는다양한인간활동, GESAMP(1990): 연안의개발 : 산업및여가활동 폐수의배출 : 점오염원 (point sources), 비점오염원 (non-point sources) 해양투기 : 준설토, 하수슬러지, 산업폐기물 고형플라스틱물질의투기 : 어구, 프라스틱용기, 포장재료등 물순환계의조절 : 댐건설, 지하수개발 육상의산업활동 : 잔류성농약의사용, 산림훼손, 관개 유해물질의해상운송 : 석유, 기타유해물질 비생물해양자원의개발 : 석유와가스, 광물자원, 해양에너지 해양생물자원의개발 : 어업활동, 인공양식 기타 : 자연재해와사고 ; 엘니뇨, 해수면상승, 유조선사고등 왜해양환경이오염되는가? 현재즉각적관심과대처가필요한해양현황, GESAMP(1990): 연안의개발과그에따른자연서식지파괴 : 홍수림 (mangroove) 파괴, 산호초파괴, 갯벌매립 부영양화 : 하수배출과농업유출수에의한영양염유입 ; 조류대번식 (bloom) 과빈산소수역 미생물 ( 병원균 ) 에의한해산물과해수욕장오염 : 마비성패독, 수인성전염병 ( 콜레라 ) 플라스틱쓰레기의축적 : 포장재, 어구 유기독성물질의점증적축적 ( 특히열대와아열대해역 ): 유기염소계농약 해안의타르 (tar) 축적 : 7 8
대양의오염과연근해오염 대양의오염 : - 오염현안 : 납, 유기독성물질, 방사성원소, 기름막, 고형폐기물 ; 이들이생태계에미치는영향은아직무시할만한정도 - 따라서, 대양은아직비교적깨끗한상태에머물러있다. 연안및주변해의오염 : - 환경특성 : 생물의생산성이높고, 인간생활이밀집함 - 연안역의개발 : 서식지를파괴하여자연생태계를소멸시킴 - 연안생태계의회복불가능한파괴와해양환경의질적악화우려 해양오염물질의유입경로 : - 강에의한운반 44% - 대기에의한운반 33% - 해운수송 12% - 해양투기 10% - 해저유전, 등 1% 해양내의오염물질순환 : 해수 - 퇴적물 - 생물체 해양오염물질 9 10 해양오염물질 오염물질의이용경로와해양내에서의행동 : 해양오염물질의종류 영양염류 : 질산염 (NO 3 ), 인산염 (PO 4 ) 석유 : 사고에의한유출, 운항및사용과정의유출 지속성유기오염물질 : 살충제, PCBs, TBT 등 강한독성, 환경지속성, 생물축적과생물확대 중금속 : 수은, 납 방사성원소 : 핵실험, 핵추진선박, 핵발전소 고형폐기물 : 물에뜨거나썩지않는플라스틱류가문제 열오염 : 해안에설치된발전소의냉각수에의한온배수 외래생물종의유입 : 선박의발라스트물을통한외래생물종유입 11 12
영얌염축적과부영양화 영양염 : 질산염 (NO 3 ), 인산염 (PO 4 ) - 해양식물의광합성에필요하며, 해양생태계의유지에필수적요소이다. - 그러나물속에너무많이존재하면부영양화 (eutrophication) 상태가된다. 영얌염축적과부영양화 용존산소와수질 : Oxygen sag: 왜부영양화가문제인가? - 영양염이광합성을촉진하여식물플랑크톤의대증식 (bloom) 을초래한다. - 생물의양은늘어나나종은감소하여생태계의균형이깨진다. - 대증식이일어난플랑크톤을생태계먹이사슬에서처리할수없다. - 죽어가라앉은플랑크톤을미생물이분해하며용존산소 (DO) 를소모한다. - 수층이성층화된경우, 대기로부터의산소공급이소모되는양을보충하지못하여저층의물은빈산소 (hypoxia) 상태가된다. - 빈산소 (DO<2mg/l) 상태에서는미생물을제외하곤생물이살지못한다. - 과도한식물플랑크톤의대증식을적조 (red tide) 라부른다. 13 14 부영양화와적조 적조는플랑크톤이갑자기빠른속도로엄청난수로번식하여바다나강, 운하, 호수등의색깔이바뀌는현상을말함. 적조를일으키는생물 : 적조 15 16
패독을야기시키는적조생물 : 적조 적조 1970 년과 1990 년의세계연안의마비성패독 (PSP) 발생지역 : 17 18 세계해양으로의석유유출 : - 자연유출 : 600,000톤 - 생산과정유출 : 38,000톤 - 운송과정유출 : 150,000톤 ( 유조선사고, 100,000톤 ) ( 유조선운항, 36,000톤 ) - 사용과정유출 : 480,000톤 ( 육지 runoff 유출, 140,000톤 ) ( 선박운항중유출, 270,000톤 ) 석유 대규모유조선사고 : 석유 1990-1999 사이의평균연간총유출량은 1,300,000 톤으로추산. (NRC, 2003) Hebei Spirit 10,900 tonnes 19 20
석유 엑슨발데즈 (Exxon Valdez) 호사고 : 1989 년 3 월 24 일알라스카 Valdez 항 25km 외해에서좌초 ; 35,000 톤의원유출 ; Prince William Sound 의 2300 km 2 해역을오염시킴. 석유 씨프린스호사고 (1995): 1995. 7. 23. 전남여천시소리도앞바다에좌초. B/C유와원유포함총 5,035톤유출 21 22 석유 태안 (Hebei Spirit) 유류유출사고 : 2007년 12월 7일서해안 ( 태안만리포북서쪽 10km지점 ) 에서유조선허베이스피릿호가삼성중공업의해상크레인과충돌원유 1만 2547kl유출된사건. 태안 (Hebei Spirit) 유류유출사고 : 석유 23 24
해양으로유출된기름의거동 Spreading Advective transport Evaporation Photochemical oxidation Solution Emulsification Tar-lump formation Sedimentation Microbial degradation 기름오염사고의대처 사고예방 : Navigation, Ship construction, Oil transfer system, Personnel training 유출된기름확산의방지 : 차단막 (booms, oil fence) 설치 해면에서유출된기름의물리적수거 : oil skimmer, absorbents Dispersants( 확산제 ) 살포 소각처리 Gelling agent Sinking Biodegradants: bacteria, yeast Beach cleaning Do nothing 25 26 기름오염사고의대처 지속성유기오염물질 유기화합물로서, (1) 독성이있고, (2) 지속성이있으며, (3) 생물축적경향을보이고, (4) 장거리이동과퇴적을하고, (5) 환경과인류건강에해로운영향을미치는물질군을지칭함 - POPs는수용성이작고지용성이큼, 대부분이인위적기원임 - 반감기가길어유출된물질은환경에누적됨, 전지구적분포 - 휘발성비교적크고대기를통해장거리이동, 근원지파악어려움 - 해양으로의유입경로는주로대기로부터의침적과표면유출수 - 광역적및전지구적이동은주로대기의순환에의함 - 휘발-퇴적-재휘발과정이연속진행되어장거기이동을함 27 28
지속성유기오염물질 Stockholm Convention on POPs: POPs로부터인류건강과환경을보호하기위하여 2001년채택된국제협약으로서 2004년발효. 내용 : POPs의의도적인생산과사용을제거혹은제함. dioxins이나 furans 등의도하지않고생성되는 POPs의방출을최소화하고궁극적으로는제거시킴 저장물은안전하고효과적이며친환경적방법으로관리및처리. POPs의수입과수출, 국가간운반등에대한제약. BAT(Best Available Technique), BEP(Best Environmental Practice) 적용. POPs의대체물질에관한정보교환및연구 [ 제거대상 ] Aldrin, Chlordane, Dieldrin, Endrin, Heptachlor, Mirex, Hexachlorobenzene(HCB), Toxaphene, PCBs [ 제한대상 ] DDT [Unintentional Production] PCDD/PCDF, HCB, PCBs 1940-50s 1944 1951 1950s 1960s 1962 1960-70 1970s 1980s 1982 1985 1990s 1996 2001 환경이슈 Production of DDT (malaria and agricultural pests) DDT in human fat DDT in human milk DDT toxicity to birds of prey (populations declined) DDT and PCBs in Arctic and Antarctic organisms Silent spring (by Rachel Carson) Use of Agent Orange (herbicide and defoliant during Vietnam War) Ban on DDT and PCBs: Continuing concern? OCs toxicity to human PCBs in human milk Dioxins in human mink Great research efforts since 1990s Korea as well.. Our stolen future (by Theo Colborn et al.) Stockholm Convention on POPs 29 30 환경호르몬의종류및거동 환경호르몬의피해 31 31 32
Rachel Carson 의 Silent Spring DDT 의생물축적과생물확대 생물축적및생물확대 중금속 Trace elements in relation to human life: - Essential : Cr, Co, Cu, Fe, Mn, Mo, Se, Zn - Likely to be essential : Ni, Si, Sn, V - Contaminants : Al, As, Cd, Hg, Pb - Others : Sb, Ba, Be, B, Li, Rb, Ag, Sr, Ti Metal toxicity: - 필수적인금속원소들도만일자연상태를크게초과한농도로존재할때에는 enzyme inhibitors 를형성. - Ag, Hg, Cu, Cd, Pb 등은특히 toxic; sulphydril group(-sh) 과반응하여 mercaptides(rsm) 를형성함으로써효소의작용을방해한다. - 관심우선순위 : Hg > As, Cu, Cd, Zn, Cr, Mn > Fe, Ti, Pb 중금속오염 : - 미나마타병 ( 수은중독 ), 이따이이따이병 ( 카드뮴 ) 납과비소등도오래전부터그독성이알려짐 - Worldwatch 연구소의보고서 ; 황해, 동지나해등중금속오염심각 33 34 미나마타병 ( 수은중독 ) : 중금속 방사성원소 방사능오염 : 역대원전사고등급 - 구소련 Chernobyl(1986): 7 등급 - 일본후쿠시마원전 (2011): 7 등급 - 미국 Three-Mile Island(1979): 5 등급 35 36
고형폐기물 고형폐기물 (Solid wastes): - 매년해양으로배출되는고형폐기물의양은약 6백만톤으로추산. - 쓰레기투기는대부분의연안해역에서금지되어있다. 따라서해양의쓰레기는외해에서선박의선원이나여행객이바다로버린물질이거나혹은육상의폐기물이홍수등에의해바다로쓸려내려온것들이다. 플라스틱폐기물 : 고형폐기물 - 해양고형폐기물의종류 플라스틱 : 어선기원 ( 어구 ), 화물선기원 ( 포장재, 원료 ), 하수기원 유리병 나무및종이류 화학폐기물을함유한금속드럼 무기류 - 규제 ; 런던덤핑협약 (LDC), 선박에의한해양오염방지협약 * 유령어업 (ghost fishing) * 병원폐기물의위험 37 38 해양쓰레기국가별현황및종류 고형폐기물 외래생물종 (Exotic species): 외래생물종 - 선박의발라스트물등으로유입 - 토착종의생태계균형을파괴함 ; - 미국의샌프란시스코만의예 39 40
미국연안의 bioinvasions: 외래생물종 해양오염의예방과통제 해양환경의보전을위해서는 ; - 국가적, 지역적, 범세계적차원의조화된노력이필요하다 오염문제의해결을위한구체적조치의어려움 : - 기본적과학지식의부족 - 기술수준의한계 - 경험의부족 - 가용한자원의제약 해양오염통제전략의기본원칙적개념 : - 환경용량 (environmental capacity) - 지속가능한개발 (sustainable development) - 사전예방주의원칙 (precautionary principle) 41 42 해양오염의예방과통제 환경용량 : - 자연환경이스스로정화하여생활환경의질적수준을일정하게유지하고자원을재생산할수있는능력을양으로환산한것 지속가능한개발 ( 발전 ): - 미래세대가그들의필요를충족시킬수있는가능성을손상시키지않는범위에서현재세대의필요를충족시키는개발을일컫는말 사전예방주의원칙 : - 확실한증거가존재하지않더라도심각한환경파괴의위험이있을때는적기에적극동참해야한다는원칙 해양환경보전 - 오염방지를위한국제적노력 환경보호를위한국제적노력 : - 1972 년스톡홀름의 유엔인간환경회의 (UNCHE); UNEP 출범 - 1987 년유엔 세계환경개발위원회 (WCED); 우리공동의미래 - 1992 년리우의 유엔환경개발회의 (UNCED); Agenda 21-2004 년스톡홀름협약발효, 2007 년국내 POPs 관리법공포 해양오염을방지하고통제하기위한국제적규약 : - 유엔해양법 (LOS) - 선박에의한해양오염방지협약 (MARPOL 73/78) - 런던덤핑협약 (LC) 지역해의환경보호를위한협약 : - 북해나발틱해, 지중해등특정한지역해의환경보호를위한협약 - UNEP 의 지역해계획 (Regional Seas Programme) - 황해와동지나해, 동해등을포함하는지역해환경보호협약은없음 ; 현재 북서태평양보전실천계획 (NOWPAP) 추진중 43 44
유엔해양법제 12 부 : 해양환경보호와보전 해양환경관리의원칙? 총 9개절, 46개조 (192조-237조) 로구성됨. 제 1절. 총칙 ( 제192-196조 ) 제192조일반적의무 : 각국은해양환경을보호하고보전할의무를진다. 제194조해양환경오염의방지, 경감및통제를위한조치 제 2절. 지구적 지역적협력 ( 제197-201조 ) 제198조급박한피해나현실적피해의통고제199조오염대비비상계획 제 3절. 기술지원 ( 제202-203조 ) 제 4절. 감시와환경평가 ( 제204-206조 ) 제 5절. 해양환경오염의방지, 경감, 통제를위한국제규칙과국내입법 ( 제207-212조 ) 제207조육상오염원에의한오염제210조투기에의한오염제211조선박에의한오염제212조대기에의한또는대기를통한오염 제 6절. 법령집행 ( 제213-222조 ) 제 7절. 보장제도 ( 제223-233조 ) 제 8절. 결빙해역 ( 제234조 ) 제 9절. 책임 ( 제235조 ) 제10절. 주권면제 ( 제236조 ) 제11절. 해양환경보호 보전을위한다른협약상의의무 ( 제237조 ) 45 46 바다를지키자 47