KR100365893B1 - 연안어장 및 양식어장의 저질개선 및 적조방지제 - Google Patents

연안어장 및 양식어장의 저질개선 및 적조방지제 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연안어장 및 양식어장의 저질개선 및 적조방지제에 관한 것으로서, 연안어장 및 양식어장의 저질개선 및 적조방지제는 전체 배합물 100wt%에 대하여, 해수중에서 추출한 것으로 활성도가 200 이상인 활성산화칼슘 1.0∼2.0wt%; 철분 0.1∼1.0wt%; 나머지가 활성도 100 이상인 활성수산화마그네슘으로 이루어지는 특징으로 하여 저질의 유기물을 제거하고, 저서생물과 수산생물에 악영향이 없으며, 적조를 방지할 수 있고, 중금속의 용출을 억제시켜 저질을 개선시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

연안어장 및 양식어장의 저질개선 및 적조방지제{Matter For Improving Organism Of The Sea Bottom And Preventing Red Tide In The Fish Farm And Coastal Fishing Ground}
본 발명은 연안어장 및 양식어장의 저질개선 및 적조방지제에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오염물질로 수질이 악화된 수역 및 저질을 개선시키는 연안어장 및 양식어장의 저질개선 및 적조방지제에 관한 것이다.
일반적인 연안어장의 환경악화 요인으로는 육상식물의 성장과 병충해 방제를 위해 사용되는 비료와 농약, 공장폐수와 생활하수, 가축과 사람의 분뇨등 각종의 육상오물등이 강 또는 빗물에 의해서 연안어장으로 유입되고, 어패류의 양식장에서 발생되는 먹이잔분, 배설물등이 해저내부에 축적되면 이러한 것들은 조류의 유동이 원활치 않은 내만 또는 수역의 저부에 침적되어 박테리아에 의해서 분해된다.
상기와 같이 분해되는 먹이잔분이나 배설물은 이의 분해시 어패류에 독성을 주는 황화수소와 플랑크톤의 먹이인 질소와 인성분을 생성시켜서 해수에서는 적조, 담수에서는 녹조를 발생시키고, 이러한 적조와 녹조는 수중의 용존산소를 감소시키며, 또한 독성적조 및 녹조플랑크톤을 생성시켜 어패류를 폐사시키게 된다.
또한, 수산생물의 생산성을 감소시키고, 나아가서는 인명피해와 환경파괴등의 많은 피해를 주게 된다.
이러한 문제점들은 해저부의 유기물인 저질물질이 산화분해로 인하여 초산 또는 유기산을 생성시키면서 PH가 7이하인 산성으로 변화하게 된다.
또한, 저질인 유기물이 산화분해로 산소가 소비되면 저부에 빈(貧)산소현상이 일어나 혐기성 박테리아인 황산염환원균(Acetic acid, Lactic acid, Propionic acid)의 활동으로 황산이온이 환원되어 수산생물에 독성을 주는 황화수소를 발생시키게 된다.
이 황화수소는 수중에 용해되어 PH가 산성으로 되며, 미해리된 황화수소는 독성이 있어 수산생물에 급성독성을 주어 많은 피해를 주게 됨과 아울러, 수산생물에 질병을 발병시키게 된다.
또한, 저질중에는 인산인과 각종 중금속등이 많이 함유되어 있으며, 인산인은 적조 및 녹조를 일으키는 플랑크톤의 먹이가 되어 부영양화로 적조를 발생시켜 어패류에 많은 피해를 주게 되며, 각종의 중금속물질은 수중으로 용출되어 수질을오염시키는 주원인이 되고, 어패류를 중금속에 오염시키게 한다.
상기의 문제점들을 해결하기 위하여는 유해물질의 발생억제 또는 방지를 위해서는 수중으로 유입되는 유기물을 감소시키거나, 산소를 공급하거나, 수중의 PH를 상승시켜야 한다. 또한, 인산인과 수중의 중금속을 감소시켜야 한다.
따라서, 전술한 바와 같은 해결방안을 실현하기 위하여 종래에는 경운, 폭기, 복사, 준설등의 방법을 실시하여 왔는 바, 이러한 방법들은 수질의 오탁물질확산, 수산물 생산작업 중지, 준설로 인한 2차 오염물의 처리, 실시비용의 과다발생등의 문제점이 있었다.
또한, 기타의 방법으로는 약제살포가 행해지고 있는 바, 이 약제살포는 점토, 생석회, 고토계를 피저질수역에 살포하는 방법이다. 이러한 기술은 비용이 적게 드는 잇점은 있으나, 점토살포는 점토중의 알루미나(Al2O3) 및 실리카(SiO2)성분이 수중의 유기현탁물을 응집.침전시키고, 생석회와 고토계는 칼슘성분이 수중의 황산염과 반응하여 석회석과 석고를 생성시켜 수역저부의 저질부에 침전물을 피복시켜 저질내부의 저서(Benthos)생물에 산소접촉을 차단시켜 많은 피해를 주게 되는 문제점이 있었다.
이를 좀더 상세하게 설명하면, 생석회는 강력한 알칼리제로써 저질의 PH를 알칼리성으로 유지하나, 생석회가 물과 반응하여 발열반응하며, 살포수역의 수질을 백탁화하여 수질을 오염시키고, 수중에 용해되어 있는 탄산 및 황산이온과 반응하여 난용성인 탄산칼슘과 황산칼슘(석고)으로 생성되어, 이들이 생석회의 외부표면을 피복시켜 PH를 알칼리성으로 유지하는 기능이 상실되고, 저서생물을 질식시키는 문제점이 있다.
또한, 고토계 성분중의 칼슘에 의하여 상기와 같은 난용성의 황산칼슘과 탄산칼슘을 생성시키고, 고토계중의 마그네슘은 수중에서 수산화마그네슘을 생성하는데 이는 수중에서 용해도 적고 활성도가 낮아서 저부에 장기간 판상으로 침전되어 저서생물을 질식시키고, 수중의 인산인의 제거와 중금속의 용출을 억제하지 못하는 문제점이 있다.
이에, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 저질의 유기물을 제거하고, 저서생물과 수산생물에 악영향이 없으며, 적조를 예방할 수 있고, 중금속의 용출을 억제할 수 있으며 효과를 장기간 유지할 수 있는 연안어장 및 양식어장의 저질개선 및 적조방지제를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 저질개선 및 적조방지제의 노출농도에 따른 PH변화를 도시한 도면
도 2는 본 발명에 따른 저질개선 및 적조방지제의 노출농도에 따른 총황(TS)의 농도변화를 도시한 도면
도 3은 본 발명에 따른 저질개선 및 적조방지제의 노출농도에 따른 암모니아(NH4 +-N)의 농도변화를 도시한 도면
도 4는 본 발명에 따른 저질개선 및 적조방지제의 노출농도에 따른 인산인(PO4 3--P)의 농도변화를 도시한 도면
도 5는 본 발명에 따른 저질개선 및 적조방지제의 노출농도와 진탕시간에 따른 인산인의 제거효율을 도시한 도면
도 6은 본 발명에 따른 저질개선 및 적조방지제의 노출농도에 따른 저질중의중금속 농도의 변화를 도시한 도면
도 7은 본 발명에 따른 저질개선 및 적조방지제의 노출농도에 따른 곤쟁이의 상대성장률을 도시한 도면
도 8은 본 발명에 따른 저질개선 및 적조방지제의 노출농도에 따른 날개망둑의 상대성장률을 도시한 도면
도 9는 본 발명에 따른 저질개선 및 적조방지제의 노출농도에 따른 넙치의 상대성장률을 도시한 도면
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연안어장 및 양식어장의 저질개선 및 적조방지제는 전체 배합물 100wt%에 대하여, 해수중에서 추출한 것으로 활성도가 200 이상인 활성산화칼슘 1.0∼2.0wt%; 철분 0.1∼1.0wt%; 나머지가 활성도 100 이상인 활성수산화마그네슘으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 저질개선 및 적조방지제는 비중이 2.5이상으로 입자의 크기가 직경 5㎜ 이상이고, 길이가 25㎜ 이상의 성형물로써, 이 성형물은 저질의 수역에서 수작업으로 살포시 분진을 발생시키지 않도록 진공성형되고, 경도가 1㎏ 이상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 저질개선 및 적조방지제는 저질의 개선 및 적조의 방지를 위해서 살포량이 50~200g/㎡ 인 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 저질개선 및 적조방지제는 활성수산화마그네슘, 활성산화칼슘과 철분등으로 구성된 혼합물로써, 이들 재료의 3종 이상을 혼합하여 사용한다.
상기 혼합물의 원료는 해수중에서 추출하여 활성화시키고, 특히 불순물인 중금속(Cr+6, Hg, 시안.PCB등)등 유해물질이 전혀없는 것으로 한다.
상기한 활성수산화마그네슘은 천연산 마그네사이트, 플사이드.돌로마이트 등의 가소물을 원료화하여 활성시킨 수산화마그네슘등을 그 일례로 들 수 있다.
또한, 활성산화칼슘은 석회석을 소성하여 생산한 소석회, 조개 및 귤껍질을 소성한 것을 원료화하여 활성시킨 산화칼슘등을 그 일례로 들 수 있다.
이러한 혼합물로 이루어진 저질개선 및 적조방지제의 화학적 조성은 전체 배합물 100wt%에 대하여, 활성도가 200 이상인 활성산화칼슘(CaO)이 1.0∼2.0wt% 이고, 철분(Fe)이 0.1∼1.0wt% 이며, 나머지가 활성도 100 이상인 활성수산화마그네슘(Mg(OH)2)으로 구성되어 이루어진다.
또한, 상기와 같은 화학적 조성을 갖는 저질개선 및 적조방지제의 형상 및 물성은 조류의 이동이 심한 수역이나 수심이 깊은 해역의 저질을 효과적으로 개선시키기 위하여 비중이 2.5이상으로 형성되며, 입자의 크기가 직경 5㎜ 이상으로 형성되고, 길이가 25㎜ 이상의 원통으로 된 성형물로써, 해저저부에 축적된 유기물의 1/3정도 깊이까지 침적이 용이하도록 입자가 설계되어 있으며, 전술한 바와 같은 화학적 조성 및 물성에 의해서 상기한 저질개선 및 적조방지제는 수중에서 1일 이내에 붕괴되지 않고, 수온이 20℃이하에서도 서서히 용해되어 저질을 개선시키게 된다.
한편, 상기한 저질개선 및 적조방지제의 살포량은 아래의 표 5에 나타난 바와 같이, 저질개선 및 적조방지제의 살포량이 200g/㎡ 이상일 시에는 수산생물의 생존율이 현저하게 저하되므로써 상기한 저질개선 및 적조방지제의 살포량은 50~200g/㎡ 이하로 함이 바람직하다.
또한, 상기한 저질개선 및 적조방지제는 이의 살포시에 분진이 발생하지 않고 기계화작업이 용이하도록 성형물의 경도를 1㎏ 이상으로 하였으며, 분진방지를 위해서 분말이 전혀 발생치 않도록 진공성형하였다.
한편, 첨부도면 도 4 내지 도 6에서는 수중에 살포된 저질개선 및 적조방지제에 의한 저질의 개선과 적조의 방지의 효과를 도시하였는 바, 이를 아래의 화학식에서 살펴보면 다음과 같다.
5Mg+2+ OH-+ 3PO4 -3→ Mg5(OH)(PO4)3(인산염으로 고정)
2Cr+3+ 3Mg+2+ 6OH-→ 2Cr(OH)3↓ + 3Mg+2
CH3COO-+ SO4 -2→ 2CO2+ HS-+ 2OH-
NH4 +→ NH3+ H+
위의 식 1에서는 수중에 상기한 저질개선 및 적조방지제를 살포했을 시에 수중의 인 농도 감소를 나타낸 것으로, 상기한 저질개선 및 적조방지제의 성분중 Mg이온과 OH이온이 수중의 인산이온과 결합하여 인산염으로 고정시켜 주므로써 적조의 먹이가 되는 인의 농도를 감소시키게 된다.
또한, 위의 식 2는 수중의 중금속 감소를 나타낸 것으로, 상기한 저질개선 및 적조방지제의 성분중 Mg이온과 OH이온이 저질중의 Cr(크롬)이온과 반응하여 수산화크롬으로 침전시켜 주므로써 저질중의 중금속용출을 억제하여 수중의 중금속을감소시키게 된다.
또한, 위의 식 3은 황산염환원균의 증식을 억제하여 황화수소의 발생을 억제시킨 것을 나타낸 것이고, 식 4는 축적된 유기물 즉, 저질물질의 분해를 촉진시키는 것을 나타낸 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 저질개선 및 적조방지제를 수중에 살포하면, 첨부도면 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 수산생물에 해를 끼치지 않고, 수산생물의 성장을 촉진시키게 된다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
(실시예 1)
본 발명에 따른 저질개선 및 적조방지제가 해저저질의 개선효과와 해양수질의 영향검토의 결과를 첨부도면 도 1 내지 도 6에 걸쳐 나타내었는 바, 상기한 저질개선 및 적조방지제를 사용하여 노출농도에 따른 PH의 변화, 총황(TS)농도변화, 저질중의 암모니아(NH4 +-N) 농도변화, 인산인(PO4 3--P) 농도변화, 시간에 따른 인산인의 제거효율, 저질중의 중금속 농도변화로 나타내었다.
또한, 시험방법으로는 회분식저질용출 부하산정의 시험방법으로 원형아크릴통(9㎝×20㎝)에 배양용기의 5㎝ 높이까지 저질시료를 채우고, 빛을 차단시켜 25℃에서 배양하여 5일간 방치후, 저질표면의 직상수와 저질표층에서 2㎝ 하부의 저질시료를 채취한다.
한편, 분석방법으로는 표준방법(Standard Method) 및 해양환경공정 시험법을 기초로 하고, 인산염은 아스코르빈산 환원법, 암모니아는 인도페놀법, 총황은 가스검지관법, 중금속분석은 1-N 질산용출하에 원신분리후 1CP(Thermo.Jarrel.Ash)를 이용하여 검출하였다.
(실시예 2)
본 발명에 따른 저질개선 및 적조방지제는 저서생물에 대한 반응성조사에서 시험장치로는 94㎝×67㎝×33㎝의 타원형수조를 수온조절용으로 하고, 내부에 실험생물사육을 위한 L21×H19×W65㎝ 수조를 설치하고, 사육수조에 저질펄을 5∼7㎝로 채우고, 해수를 6∼7㎝ 깊이로 채워서 시험장치로 하고, 본 발명에 따른 저질개선 및 적조방지제를 시험시료로 하며, 대상동물은 저서생물의 대표로 널리 사용되는 조개(Theora.Fragilis)류를 사용하였다.
아래의 표 1, 표 2에서는 본 발명에 따른 저질개선 및 적조방지제의 농도에 대한 저서생물(Theora.Fragilis)의 수용조건 및 생존율에 대한 시험결과를 나타내었다.
본 발명에 따른 저질개선 및 적조방지제의 각 농도별 저서생물의 수용조건
농도(g/㎡)설정항목 0(대조구) 10 20 50 100
수 온(℃) 19.9±0.1 19.4±0.1 19.3±0.1 19.8±0.2 19.9±0.1
염 분(‰) 24.1±0.2 24.5±0.2 24.0±0.3 23.8±0.8 24.0±0.7
용존산소(㎎/ℓ) 7.4±0.1 7.4±0.4 7.5±0.1 7.4±0.2 7.4±0.1
수용밀도(개체) 20 20 20 20 20
본 발명에 따른 저질개선 및 적조방지제의 각 농도별 저서생물의 생존율
농도(g/㎡)항목 0(대조구) 10 20 50 100
실험개시 개체수 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20
종료후 생존개체수 19 20 20 20 20 8 15 20 12 12 10 0 3 2 0
실험기간 16 20 23 16 20 23 16 20 23 16 20 23 16 20 23
생존율(%) 95 100 100 100 100 40 75 100 60 60 50 0 15 10 0
가입개체* 9 1 0 0 2 8 1 0 3 0 1 0 0 1 0
평균생존율(%) 98.3 80.0 78.3 36.7 8.3
현장에서 1㎜ 채를 통과하여 사육수조의 펄 속에 포함되어 있던 1㎜ 이하의 개체들이 1㎜ 이상으로 성장한 것.
(실시예 3)
본 발명에 따른 저질개선 및 적조방지제가 저질개선과 적조방지를 위해서 해양에 살포시 수산생물에 끼치는 영향을 파악하기 위해 실험대상동물은 생리생태 및 생식생물학적 등의 기초자료를 검토하여 곤쟁이(Neomysis.Awatschensis)(새우류), 넙치(Paralichythys.Olivacens), 날개망둑(Favonigobius.Gymnauchen)(망둥어)을 선정하였고, 이들 동물들은 대부분 저서성이며, 사육이 쉽고, 세대기간이 짧아 시기에 따라 구입의 편리한 잇점이 있다.
상기한 저질개선 및 적조방지제가 수산생물에 대한 급성독성(96시간)과 만성독성(30일)을 시험하였고, 환경변화에 따른 영향 평가와 혈액화학적 변동을 조사하여 파생되는 문제점을 구체적으로 파악하였다.
실험방법으로는 환수식과 유수식을 고려한 순환식 방법으로 하였으며, 상기한 저질개선 및 적조방지제를 분말상태와 입자상태로 구분하여 각 농도별로 시험을 하였다.
아래의 표 3, 표 4에서는 본 발명에 따른 저질개선 및 적조방지제가 분말상태로써 급성독성 시험인 반수치사농도(LC50, Median Lethal Concentration)와 영향농도인 반감영향농도(EC50, Median Effective Concentration)의 결과를 나타낸 것이고, 표 5는 상기한 저질개선 및 적조방지제가 입자상태로써 30일 후의 수산생물의 생존율 결과를 나타낸 것이다.
또한, 첨부도면 도 7 내지 도 9에서는 본 발명에 따른 저질개선 및 적조방지제의 농도에 따른 수산생물의 성장율을 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 저질개선 및 적조방지제에 대한 수산생물의 반수치사농도(LC50)의 값(㎎/ℓ)
Time(hr) N.awatschensis(곤쟁이) F.gymnauchen(날개망둑) P.olivaceus(넙치)
24 49,991.0 6,853.4 2,244.6
48 1,116.0 3,594.8 1,750.4
72 585.5 1,901.5 1,367.2
96 325.3 1,131.1 1,034.8
본 발명에 따른 저질개선 및 적조방지제에 대한 수산생물의 반감영향농도(EC50)의 값(㎎/ℓ)
Time(hr) N.awatschensis(곤쟁이) F.gymnauchen(날개망둑) P.olivaceus(넙치)
24 720.7 5,902.4 2,051.7
48 511.1 2,216.1 1,461.2
72 292.3 1,668.1 1,196.6
96 201.3 489.0 854.7
본 발명에 따른 저질개선 및 적조방지제의 노출에 의한 30일 후의 수산생물의 생존율
Mg(OH)2concentration(g/㎡) Survival rate (%)
N.awatschensis(곤쟁이) F.gymnauchen(날개망둑) P.olivaceus(넙치)
0 97.5 100.0 100.0
50 92.5 100.0 100.0
100 94.5 100.0 97.5
200 90.0 100.0 95.0
300 92.5 94.5 100.0
500 77.5 100.0 92.5
700 80.0 87.5 94.5
900 75.0 92.5 90.0
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명에 따른 연안어장 및 양식어장의 저질개선 및 적조방지제는 저질의 유기물을 제거하고, 저서생물과 수산생물에 악영향이 없으며, 적조를 방지할 수 있고, 중금속의 용출을 억제시켜 저질을 개선시킬 수 있게 된다.

Claims (3)

  1. 전체 배합물 100wt%에 대하여, 해수중에서 추출한 것으로 활성도가 200 이상인 활성산화칼슘 1.0∼2.0wt%; 철분 0.1∼1.0wt%; 나머지가 활성도 100 이상인 활성수산화마그네슘으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연안어장 및 양식어장의 저질개선 및 적조방지제.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 저질개선 및 적조방지제는 저질의 개선 및 적조의 방지를 위해서 살포량이 50~200g/㎡ 인 것을 특징으로 하는 연안어장 및 양식어장의 저질개선 및 적조방지제.
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