질소 동위 원소 분석을 이용한 경기도 지역 지하수 중 질산태 질소 오염원 구명 An Investigation of the Sources of Nitrate Contamination in the Kyonggi Province Groundwater by Isotope Ratios Analysis of Nitrogen원문보기
경기도 군포시 및 수원시에서 축산지역과 영농지역 및 주거지역의 토지이용방식을 반영하는 14곳의 지하수 과측정을 대상으로 1997년 1원부터 12월까지 지하수 시료를 채취하여 지하수질의 화학성과 질산태 질소농도를 소사한 결과 지하수의 양이온 조성은 토지이용방식에 따라 큰 차이가 없었지만, 음이온 조성에서는 축산지역 소재 지하수의 $NO{_3}^-$의 비율이 상대적으로 높았다. 영농지역 지하수의 질산태질소 농도는 영농활동의 영향으로 4월과 7월사이에서 증가하는 것으로 나타났으며, 축산지역 지하수는 강우유형에 영향을 받는 것으로 판단할 수 있었고 주거지역의 질산태질소농도는 시기에 상관없이 일정한 수준을 유지했다. 질산태 질소의 오염원을 구명하기 위해 Urea, Ammonium sulfate, 축산 폐수, 청정지역 지하수 중에 포함된 질소의 동위원소비를 측정한 결과 각각 +1.4, -2.7, +27.2, +5.5% 로 나타나 이 ${\delta}^{15}N$ 값을 근거로 지하수중 질산태질소의 ${\delta}^{15}N$ 값이 +5% 이하인 경우 화학비료영향 +5~+10‰은 토양 질소, +10‰ 이상은 축산폐수 또는 생활하수 영향으로 오염원 구분기준을 설정할 수 있었다. 관측정 지하수중 질산태 질소의 ${\delta}^{15}N$ 값은 대부분 토지이용방식에 따른 오염원을 반영했지만, 영농과 축산이 복합적으로 운영되는 농촌지역의 특성상 단일 오염원보다는 두 종류 이상의 오염원이 공동으로 지하수질에 영향을 미치는 것으로 판단할 수 있었다. 또한 각 오염원의 오염 기여도는 관측정 주위의 토지이용방식에 따라 차이가 있었지만, 같은 관측정 내에서도 시기에 따라 그 기여도가 변함을 알 수 있었다.
경기도 군포시 및 수원시에서 축산지역과 영농지역 및 주거지역의 토지이용방식을 반영하는 14곳의 지하수 과측정을 대상으로 1997년 1원부터 12월까지 지하수 시료를 채취하여 지하수질의 화학성과 질산태 질소농도를 소사한 결과 지하수의 양이온 조성은 토지이용방식에 따라 큰 차이가 없었지만, 음이온 조성에서는 축산지역 소재 지하수의 $NO{_3}^-$의 비율이 상대적으로 높았다. 영농지역 지하수의 질산태질소 농도는 영농활동의 영향으로 4월과 7월사이에서 증가하는 것으로 나타났으며, 축산지역 지하수는 강우유형에 영향을 받는 것으로 판단할 수 있었고 주거지역의 질산태질소농도는 시기에 상관없이 일정한 수준을 유지했다. 질산태 질소의 오염원을 구명하기 위해 Urea, Ammonium sulfate, 축산 폐수, 청정지역 지하수 중에 포함된 질소의 동위원소비를 측정한 결과 각각 +1.4, -2.7, +27.2, +5.5% 로 나타나 이 ${\delta}^{15}N$ 값을 근거로 지하수중 질산태질소의 ${\delta}^{15}N$ 값이 +5% 이하인 경우 화학비료영향 +5~+10‰은 토양 질소, +10‰ 이상은 축산폐수 또는 생활하수 영향으로 오염원 구분기준을 설정할 수 있었다. 관측정 지하수중 질산태 질소의 ${\delta}^{15}N$ 값은 대부분 토지이용방식에 따른 오염원을 반영했지만, 영농과 축산이 복합적으로 운영되는 농촌지역의 특성상 단일 오염원보다는 두 종류 이상의 오염원이 공동으로 지하수질에 영향을 미치는 것으로 판단할 수 있었다. 또한 각 오염원의 오염 기여도는 관측정 주위의 토지이용방식에 따라 차이가 있었지만, 같은 관측정 내에서도 시기에 따라 그 기여도가 변함을 알 수 있었다.
$^{15}N$-Isotope concentrations of groundwater from l4 wells with different land-use types in Kyonggi Province were measured to investigate the nitrate contamination sources. Water samples were collected monthly from January to December 1997 and analyzed for pH. PC, anions (fluoride, chlo...
$^{15}N$-Isotope concentrations of groundwater from l4 wells with different land-use types in Kyonggi Province were measured to investigate the nitrate contamination sources. Water samples were collected monthly from January to December 1997 and analyzed for pH. PC, anions (fluoride, chloride, nitrate, sulfate, inorganic phosphate, and bicarbonate), and canons (calcium, magnesium, potassium, and sodium). For the analysis of the $^{15}N/^{14}N$ ratio as ${\delta}^{15}N$, $N_2$ samples were prepared through Kjeldahl-Rittenberg method and were analyzed using an isotope ratio mass spectrometer (VG Optima IRMS). Reproducibility of the method and precision of the IRMS were below 1.0‰ and 0.1‰, respectively. The ionic composition of each groundwater sample was only slightly different according to the land-use type. The nitrate concentrations of groundwater in cropland or livestock farming areas were higher than those in the residential area. The percentages of nitrate to total anions of groundwater samples from the livestock farming area were higher than those of other areas. The ${\delta}^{15}N$ values of ammonium sulfate, urea, groundwater sample in the non-contaminated area, and water from the animal manure septic tank were -2.7, 1.4, 5.5, and 27.2‰, respectively. Based on the ${\delta}^{15}N$ values, the sources of nitrate could be classified as originated from chemical fertilizers with ${\delta}^{15}N$ values below 5% and as from animal manure or municipal waste with ${\delta}^{15}N$ values over 10‰. In most cases, contamination sources investigated from ${\delta}^{15}N$ values of groundwater samples were correlated with the specific sources according to the land-use types. However, some ${\delta}^{15}N$ values did not matched the apparent land-use types, and there were seasonal variations of ${\delta}^{15}N$ values within the same well. These results suggest that the groundwater quality was affected by two or more contamination sources and the contribution of each source to the groundwater quality varied depending on the sampling season.
$^{15}N$-Isotope concentrations of groundwater from l4 wells with different land-use types in Kyonggi Province were measured to investigate the nitrate contamination sources. Water samples were collected monthly from January to December 1997 and analyzed for pH. PC, anions (fluoride, chloride, nitrate, sulfate, inorganic phosphate, and bicarbonate), and canons (calcium, magnesium, potassium, and sodium). For the analysis of the $^{15}N/^{14}N$ ratio as ${\delta}^{15}N$, $N_2$ samples were prepared through Kjeldahl-Rittenberg method and were analyzed using an isotope ratio mass spectrometer (VG Optima IRMS). Reproducibility of the method and precision of the IRMS were below 1.0‰ and 0.1‰, respectively. The ionic composition of each groundwater sample was only slightly different according to the land-use type. The nitrate concentrations of groundwater in cropland or livestock farming areas were higher than those in the residential area. The percentages of nitrate to total anions of groundwater samples from the livestock farming area were higher than those of other areas. The ${\delta}^{15}N$ values of ammonium sulfate, urea, groundwater sample in the non-contaminated area, and water from the animal manure septic tank were -2.7, 1.4, 5.5, and 27.2‰, respectively. Based on the ${\delta}^{15}N$ values, the sources of nitrate could be classified as originated from chemical fertilizers with ${\delta}^{15}N$ values below 5% and as from animal manure or municipal waste with ${\delta}^{15}N$ values over 10‰. In most cases, contamination sources investigated from ${\delta}^{15}N$ values of groundwater samples were correlated with the specific sources according to the land-use types. However, some ${\delta}^{15}N$ values did not matched the apparent land-use types, and there were seasonal variations of ${\delta}^{15}N$ values within the same well. These results suggest that the groundwater quality was affected by two or more contamination sources and the contribution of each source to the groundwater quality varied depending on the sampling season.
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