수산행정당국의 황토 예찬론과 관련하여
우리나라에서는 적조구제와 바다의 저질정화사업에 황토를 사용하고 있으며, 국민의 인식이 바다에 황토를 사용하는 것을 당연시할 뿐만 아니라 교과서를 비롯하여 컴퓨터의 인터넷을 검색하여도“적조현상에 황토를 뿌리는 이유”“적조현상을 막기 위하여 인위적으로 황토를 뿌리기도 하는데”등의 제목으로 바다에서의 황토 사용을 당연시하고 있다. 그러나 황토를 사용하여 적조구제를 하고 바다 저질의 정화사업을 하는 나라는 현재 우리나라 밖에 없다.
황토는 산도가 pH 5.0∼7.0 내외되는 산성물질이며, 우리나라에 분포하는 황토는 pH 5.0∼5.5되는 강산성이고, 점질력이 크고 무기물질의 함량이 많아서 옛날부터 논(水畓)의 지력향상과 사질토의 누수율을 낮추기 위하여 사용하여 왔다.
이러한 효과를 얻고자 황토를 농토에 사용할 때는 산도저하를 방지하기 위하여 석회(石灰?Ca)를 혼합하여 농토의 산도조절을 하고 있는 현실을 무시하고, 바다에 산성물질인 황토를 살포하여 산성화된 환경을 개선하겠다고 하는 것은 과학적으로는 도저히 증명할 수 없는 것임에도 불구하고 정부정책으로 시행하면서 환경파괴의 길잡이 역할을 하고 있다.
필자의 연구결과로는 바다에 황토를 사용한 곳은 일시적이고 시각적인 효과는 있으나 제2차 오염원이 되는 해로운 물질임을 확인 할 수 있었음으로 문헌과 현장의 사례를 통하여 바다에서는 황토의 사용이 부당함을 정리하고자 한다.
황토의 잉어 질병치료와 해수에서의 산도(pH)변화
황토는 양식잉어의 질병치료를 위하여 사용하기도 하는데, 우리나라의 황토는 pH 5.0∼5.5되는 강산성이지만 담수에서는 물에 포화농도 이상으로 용해시키는 초기에는 pH가 7.5~8.0까지 일시적으로 상승하는 성질을 질병치료에 이용한다.
양어장의 못 하나를 선택하여 양어지(養魚池)의 한쪽 둑에 노적한 황토의 끝자락이 양어지의 물 속으로 연결되게 하여 놓고 병든 잉어를 이 못에 수용하여 두면 병든 잉어가 황토를 먹기도 하고 황토를 파헤치면서 뒹굴기도 하여 황톳물에 의하여 몸의 상처나 건강이 회복된다.
건강이 회복된 잉어는 잡아서 사육지로 되돌려 보내고 병든 잉어를 다시 수용하는 질병치료소 역할을 한다. 그러나 시간이 경과하면 황토에 의하여 양어지의 물이 산성 쪽으로 내려가서 오히려 해를 입히기 때문에 물을 자주 갈아주어야 한다. 그뿐만이 아니고 담수양어장에 황토를 살포하면 저질의 표면층에 점질막층을 형성하여 3~4개월이 경과하면 저층에서 유독성기포(gas)가 발생하여 오히려 양어효과를 저하시킨다.
황토를 해수에 포화농도 이상으로 용해시키면 pH 7.8~8.5이던 정상해수가 즉시 pH 6.8 이하의 산성수로 변하기 때문에 황토의 살포량이 적을 때는 pH가 7.6 이상에서 머물러 상관이 없겠으나 살포량이 많아져서 pH가 7.5 이하로 내려가면 수산생물의 생리기능이 약해지고, pH 7.0 이하에서는 생리기능이 파괴되어 수산생물이 살아갈 수가 없게 된다.
황토살포로 피조개양식장이 황폐되어 놀리고 있다
저질(底質)을 개선하여 증산(增産)을 목적으로 황토를 양식장에 처음 사용한 곳은 진해만(鎭海 )의 피조개양식장이며, 1970년대 후반부터는 남해안 전역의 피조개양식장에서 황토의 사용이 보편화되었다.
피조개양식은 피조개종패의 인공채묘가 1970년대에 성공하면서부터 발전하기 시작하여 소득이 높은 사업으로 각광을 받으면서 1㏊당 중간 육성한 피조개의 종패를 200,000마리/㏊씩 살포하라는 지침을 어기고 6십만∼1백만 마리/㏊까지 살포하여 밀식을 한 결과는 다음과 같다.
저수온기에는 잘 자라던 조개가 여름철 저층수의 빈산소수층 형성시기에 1㏊당 2십만 마리가 호흡에 써야할 산소를 1㏊당 6십만∼1백만 마리가 사용함으로서 산소부족으로 많은 조개가 폐사하여 부패되면서 저질을 오염시키고 오염된 저질의 산화작용에 산소를 빼앗기게 되어 양식장 저질의 산성화로 생산성이 떨어지자 저질의 개선책으로 과학적인 근거도 없이 황토(黃土)를 어민들의 자의(自意)로 사용하게 되었다.
황토의 살포량은 대개 ㏊당 3∼5톤씩을 살포 경운하고 종패를 입식하면 첫 번째 해에는 생산이 잘 되었다. 그러나 그 다음부터는 잘 성장하던 조개가 늦여름을 넘기지 못하고 폐사하여 다시 황토를 살포하면 역시 첫 번째 해에는 수확을 했으나 그 다음부터는 계속하여 잘 성장하던 조개가 늦여름에 폐사하여 황토의 살포를 최고 2∼회 실시한 다음부터는 황토를 살포하여도 입식한 피조개의 종패가 여름의 고수온기에 폐사하여 생산을 할 수 없게 되자 10년 전부터는 남해안의 피조개양식장은 거의 휴업상태에 있다.
잘 자라던 조개가 늦여름에 폐사하게 되는 원인은 황토의 점질력 때문에 황토가 퇴적한 저질의 표면에 점질막층을 형성하여 저질 속으로 물의 침투를 막아서 산소공급이 불가능하여짐에 따라 저질이 빈(貧)산소성 환경으로 변하여 산성화된 것이다.
정상적인 바다의 저질이라도 산소소비량은 전체 산소소비량의 50%를 차지하는데 바닷물은 여름에는 상하(上下)의 대류작용이 약해져서 저층해수는 산소함량이 더 낮아지게 되고, 저질이 오염되면 오염저질의 산화에 많은 양의 산소를 소비하게 되어 빈산소현상은 더 심해지고 저질이 산성화되었을 때는 저질로부터 황화수소 등의 독성물질이 발생하게 됨에 따라 산소부족현상과 황화수소 등의 독성물질이 패류 등 저서생물의 호흡에 장애를 일으켜 성장이 늦어지거나 폐사가 일어난다.
그런데 황토를 살포한 첫 번째 해에 패류가 잘 자라는 것은 투입된 황토는 새 흙이고 마사(磨砂)나 모래가 혼합되어 있어서 저질 속으로 물의 침투가 용이하여 산소부족현상이 일어날 수 없지만, 성장한 조개를 행망으로 채취하는 과정에서 저질 표층에 쌓인 황토가 오염된 기존의 저질과 혼합하게 되고, 행망을 함으로써 흙탕물이 수중에 부유했다가 침전할 때 입자가 큰 모래 등은 먼저 가라앉고 입자가 미세하여 점질력이 큰 점토는 제일 뒤에 가라앉게 되어 저질의 표층에 점질막층을 형성함으로서‘황토 입자가 논(水畓) 물의 누수를 막는 것과 같이’저질 속으로 물과 산소의 침투를 방해하여 저질을 산성화시키기 때문이다.
황토정화사업을 실시한 양식어장은 황무지가 된다
연안 양식어장의 생산성 향상을 위한 저질개선을 목적으로 정부가 황토정화사업을 실시했던 지역은 피조개 양식장의 경우와 같이 황토를 투입한 첫 번째 해에는 패류의 생산이 많았으나 1회성에 그칠 뿐이고, 패류를 한번 채취한 다음부터는 늦여름만 되면 예외 없이 폐사하고 생산성은 회복되지 않는다.
실 예를 들면 여수시 가막양에서 생산되는 새조개는 우리나라뿐 아니고 일본(日本)에서도 알아주는 특상품(特上品)인데, '98년 가막섬 남쪽지역의 새조개 주산지에 황토정화사업을 대대적으로 실시한 다음해에 새조개가 대량 번식하여 2000년 겨울부터 다음해 봄까지는 풍작이었으나 다음해인 '01년 가을부터 '04년 봄까지 생산이 전혀 없었고 죽은 껍질만 볼 수 있어서 2005년에도 새조개의 생산은 없을 것이다.
저질 표면은 고르지 못했으나, 가막섬 북쪽의 대경도 서편 바다는 여수시의 도시하수의 영향을 받고 있어서 많이 오염된 수역이지만 황토의 투입이 없었던 곳으로서 저질의 표면은 비단결 같이 부드러웠고 현재도 새조개의 치패와 성패가 서식하고 있는 것을 수중촬영을 통하여 확인할 수 있었다.
간척지공사 완공 후 제방 바깥수역 1회성 패류 생산
서쪾남해안의 여러 지역에서 국토확장의 일환으로 간척사업을 실시할 때 제방의 마지막 물막이 공사에 황토를 쓰는데, 물막이 공사가 마무리된 후에는 제방 바깥수역의 저질표면에는 물막이 공사 때에 유실된 황토가 많이 퇴적하게 된다.
이곳에는 그 다음해 예외 없이 조개류가 1회성으로 대량 번식하여 성장한 패류는 어민들이 채취하는 것을 볼 수 있고, 이곳에서도 그 다음부터는 성장하던 패류가 여름을 넘기지 못하고 거의 폐사하며, 몇 년이 경과하면서부터는 패류의 치패나 다른 저서생물도 전혀 번식하지 못하는 황폐한 바다로 변하는 것을 확인 할 수 있었다.
독성적조의 발생원인과 적조발생에 기여하는 황토성분
독성 적조생물의 발생원인에 대하여 국립수산과학원에서는 발생원인이 아직까지 불분명하다고 발표하고 있지만 일본수산학회(日本水産學會)에서 '80년에 발간한 수산학(水産學)시리즈 34권,"적조-발생기구와 대책"의 저서(著書)에서 독성적조의 발생원인과 예방대책에 대하여 상세히 밝히고 있다.
그 발생원인에 대하여 간단히 요약하면 첫째, 적조 발생수역의 저질(底質)의 오염으로 산성화가 진행되어 저질접촉해수의 pH가 7.6 이상이던 것이 pH 7.0∼7.5범위로 낮아지고 화학적산소요구량(COD)이 2∼4㎎/L로 높아지면 저질로부터 적조생물증식촉진물질인 철(Fe), 망간(Mn) 등의 무기물질과 아민, 아미노산 등의 유기물질이 해수 중으로 녹아 나오며, 저질이 산성화되어 빈(貧)산소현상이 일어나면 저질로부터 적조생물의 기초영양염류인 인(P)의 용출량도 증가하게 되는데, 황토(黃土)에 함량이 많은 철(Fe)과 알루미늄(Al)은 산소가 많을 때에는 인(P)과 결합하여 철결합인(Fe-P)과 알루미늄결합인(Al-P)으로 결합되지만 빈(貧)산소 조건에서는 인(P)이 다시 수중으로 유리되어 적조생물의 동화작용에 이용된다.
그러나 석회(Ca)물질과 결합한 인(P)은 산소의 유무(有無)에 관계없이 저질과 수중에 석회질이 존재하는 동안에는 인(P)이 칼슘결합인(Ca-P)으로 안정되고, 저질접촉수의 산도(pH)를 알칼리성으로 높일 수 있어서 적조생물증식촉진물질이 수중으로 용출(溶出)할 수 없게 하여 적조생물이 발생하지 못하게 예방할 뿐 아니라 바다에 칼슘(Ca)이 많이 있으면 저층해수에 빈(貧)산소현상이 생길 때 황토에 많이 함유된 철(Fe)과 알루미늄(Al)에 결합했던 인(P)이 수중으로 유리되는 것을 다시 칼슘결합인(Ca-P)으로 재결합을 함으로서 황토와 대조가 된다.
둘째, 적조발생시기인 고수온기에 저층수가 빈산소현상을 일으킬 때 저질이 산성화되어 저질접촉수의 pH가 7.0∼7,5 범위로 저하하는 해역에서는 저질 표면층으로부터 적조생물증식촉진물질(赤潮生物增殖促進物質)과 적조생물의 기초영양염류인 인(P) 질소(N) 등의 용출량이 증가하는 늦여름에 수온이 23∼25 로 유지되는 동안에는 적조생물이 대량 발생한다.
셋째, 황토에서 유출된 철(Fe)은 어떠한 형태의 결합물질로 존재하는 것에 관계없이 철(Fe)이면 무조건 적조생물증식촉진물질로 이용되며, 적조생물을 비롯한 해산조류(海産藻類쪾식물plankton 포함)는 완전히 용해되어 있는 철염(鐵鹽)보다는 현탁태(懸濁態)의 수산화제2철을 더 쉽게 동화작용에 이용할 수 있다(Harvey, Golter man. 1975).
넷째, 황토에 함유된 철이 적조생물증식촉진물질로 제공된다는 연구는 일본의 혼시로본부(本城凡夫?1973년) 등이"일본plankton學報"에 발표한 것이 처음이었고, 그 후 철이 적조생물의 기초영양염류인 인(P)과 버금가는 적조발생을 촉진하는 물질임이 규명되어, 일본의 히로시마(廣島) 일부지역에서 적조구제에 황토(黃土)를 사용하여 왔으나 부작용을 우려하여 '80년부터 황토의 사용을 중단하였다.
그리고 일본(日本)의 가고시마(鹿兒島)에서는 시험적으로 건조분말인 일본점토(백산점토와 황산반토의 혼합물)를 1,000ppm (0.1g/L) 이하의 농도로 살포하여 적조구제를 하고 있으며, 황토와는 달리 과거에는 상수원(上水源)의 녹조구제에 사용하여 왔고, 경제적으로 부담이 큰 것이 문제가 된다.
적조발생 현장에 살포된 황토에 의한 부작용
우리나라 남해안에 독성 적조생물이 청정해역에서 대량 발생하기 시작한 것은 '95년부터이고, 황토가 본격적으로 적조구제에 쓰이게 된 것은 '96년부터이며, 매년 적조발생 수역이 넓어지고 더 심해져가면서 황토의 사용량도 증가하고 있으나, 적조구제의 효과가 없을 뿐 아니라 오히려 살포한 황토가 적조생물 발생의 촉진물질로 작용하고 있다는 것이 밝혀졌다.
첫째, 필자의 실내실험에서는 황토를 포화농도(미세건조분말 10g/L, 1.0% =10,000ppm)에서 4분 동안에 30%의 독성 적조생물을 구제하였다.
그러나 국립수산과학원에서는 실내실험기준시간 60분 동안에 87∼97%의 구제효과가 있다고 했다. 필자가 실내실험기준시간을 4분으로 한정한 것은, 바다에 적조가 발생했을 때 적조구제물질로 황토를 포화농도 이상으로 살포해도 바닷물은 항시 유동하고 있어서 최고 4분 이상을 경과하면 확산쪾희석되어 적조구제유효농도(赤潮驅除有效濃度) 이하로 묽어져서 구제효과가 없어졌으므로, 4분 이상을 지속한 실험결과를 현장의 적조구제기준에 적용하는 것은 무의미한데도 국립수산과학원에서는 실험기준시간을 60분으로 설정하여 행한 실험결과는 현실성이 전혀 없는 무가치한 것으로 본다.
적조생물은 낮 12경부터 석양(夕陽)무렵까지 쾌청한 날에 동화작용을 위하여 바다표층에 밀집(密集)할 때에 적조구제를 실시하며, 적조구제에 사용하는 황토를 건조분말로 만들어 사용해도 적조구제효과는 포화농도에서 최고 30% 이었다.
땅에서 파낸 황토를 돌이 섞여 있는 그대로 배에 선적하여 적조구제와 정화사업에 사용하는 비과학적인 방법을 택하고 있어서 황토의 습중량을 20∼30g/L(2∼3% = 20,000∼30,000ppm) 이상의 포화농도로 살포해야만 최고 10∼30%정도까지의 적조구제효과가 나타날 뿐이다.
이때 표층해수의 pH는 6.8 이하로 내려가며, 살포한 황토는 미세하게 분리된 미립자 30% 정도만이 적조구제에 이용되고 나머지 70%의 황토는 수심 10m 깊이의 바다에서는 3분 이내에 지면에 도달하여 적조구제에는 전혀 사용되지 못한 채 퇴적되고, 퇴적된 황토의 영향으로 저질의 산도(pH)는 산성(酸性)쪽으로 내려가서 저질의 환경을 파괴하는 결과를 초래하고 있다.(울산MBC에서 방영된‘적조-황토가 대안인가’에서 확인됨)
둘째, 적조구제와 바다 정화사업에 사용된 황토는 저질 바닥에 쌓인 후 시간이 경과하면서 황토입자가 잘게 분리되어 퇴적함으로서 황토의 점질력에 의하여 점질막층을 형성하여 토양 속으로 물의 침투를 막아서 산소공급의 차단으로 저질(底質)이 부식되어 산성화됨에 따라 적조생물증식촉진물질과 황화수소 등의 독성물질을 용출(溶出)하는 제2차 오염원으로 작용한다.
적조발생시 바다에 살포된 황토입자가 미역, 다시마 등의 해조류의 몸 표면에 쌓이면 점질력 때문에 해수의 유동(流動)이나 파도에 의하여도 씻기지 않아서 햇빛을 차단하여 동화작용이 불가능해짐으로서, 엽체가 녹아버리는 등, 모든 저서생물이 전혀 생존할 수 없는 바다 속의 사막화현상을 만드는데 정부가 앞장서고 있는 한심한 결과를 직접 확인한 것은 '03년 12월 1일 울산MBC 방송사의 보도특집으로 방영된“적조-황토가 대안인가”에서 여수, 통영, 울산지역 연안의 황토정화사업과 적조구제를 위한 황토 살포수역의 저질표면을 촬영 방영한 것이다.
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