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 |