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문제 정의
- 군산지역내 상수도보급율은 1999년말 현재 83%로 인근 농촌지역등에서는 상수도 설치에 대한 경제적 부담, 수질에 대한 심적인 신뢰감등에 의해 아직도 지하수를 식수로 음용하는 가정 이 적지 않으며 이에 따라수질감시 및 주민보건상의 측면에서 군산지역 기개 음용 지하수를 대상으로 THMFP현황을 조사하고자 하였다.
- 이상의 연구배경으로부터 본 연구자는 금번연구를 통해 군산지역의 음용 지하수내 THMFP(Trihalomethahe formation potential)를 조사하고 관련특성을 규명하여 이에, 대한 관심을 제고함으로서 향후 지역사회의 보건증진에 기여하고자 하였다.
제안 방법
- 상기 3.1의 THMFP 관련특성에 관한 실험결과로부터지하수에 있어 THMFP는 조사된 반응시간중 역시 96 시간후의 생성능(96hr-THMFP)에 의해 가장 종합적으로 반영이 됨을 알 수 있어 군산지역 음용지하수중의 THMFP현황을 조사하기 위한 본 연구에 있어서도 모든 시료에 대한 96hr-THMFT을 측정비교 하였으며 아울러 가정에서 염소처리후 시간경과에 따른 THMs생성과 관련된 음용영향을 파악하기 위해 지역에 따라 2hr- THMFP 또는 24hr-THMFP를 측정하였다(Table 2, Fig. 5). 군산지역 기개소의 96hr-THMFP는 N.
- 상수시험 방법'©에 따라 시료 200 mZ를 수개의 300mZ 비이커에 취해 2,000 mg/Z 차아염소산나트륨용액을 단계적으로 가하고 pH값을 7.0±0.2로 조정한 다음 2K에서 측정 반응 시간(2시간, 24시간, 48시간, 9月]간)에 따라 유리잔류염소가 약 1 mg/Z 잔류할 염소주입량을 각각 구한다. 염소주입량을 구한 시료에 2, 000 mg〃 차아염소산나트륨용액 해당량을가하여 20℃ 의 반응온도에서 정해진 시간 후 유리잔류염소를 측정하고 유리잔류염소 1~2mg/Z의 시료에 대하여 THMs 분석을 Headspace법에 의해 다음과 같이 수행하였다.
- 지하수에 있어 THMFP관련특성을 파악하기 위해 전체시료중 7개 시료들에 대해 2hr-, 24hr-, 48hr- 및 96hr-THMFP를 측정하였으며 나머지 시료들에 대해서는 96 hr-THM佃분석을 공통으로 하고 일부 시료들에 대해 2br-THMFP 또는 24hr-THMFP를 분석하였다. 수질 일반항목으로서는 pH를 현장에서 측정하였고 KMnQ소비량, UV254, TOC등의 유기물오염지표항목들이 C1 과 함께 실험실 내에서 측정되었다.
- 채수는 일반항목 분석을 위해서는 11 polyethylene bottle을 사용하여 실시하였고 THMFP분석을 위한 정수시료는 21 glass bottle 에 만수가 되도록 시료를 채수하였다. 지하수에 있어 THMFP관련특성을 파악하기 위해 전체시료중 7개 시료들에 대해 2hr-, 24hr-, 48hr- 및 96hr-THMFP를 측정하였으며 나머지 시료들에 대해서는 96 hr-THM佃분석을 공통으로 하고 일부 시료들에 대해 2br-THMFP 또는 24hr-THMFP를 분석하였다. 수질 일반항목으로서는 pH를 현장에서 측정하였고 KMnQ소비량, UV254, TOC등의 유기물오염지표항목들이 C1 과 함께 실험실 내에서 측정되었다.
- 1). 채수는 일반항목 분석을 위해서는 11 polyethylene bottle을 사용하여 실시하였고 THMFP분석을 위한 정수시료는 21 glass bottle 에 만수가 되도록 시료를 채수하였다. 지하수에 있어 THMFP관련특성을 파악하기 위해 전체시료중 7개 시료들에 대해 2hr-, 24hr-, 48hr- 및 96hr-THMFP를 측정하였으며 나머지 시료들에 대해서는 96 hr-THM佃분석을 공통으로 하고 일부 시료들에 대해 2br-THMFP 또는 24hr-THMFP를 분석하였다.
대상 데이터
- 시료채취는 1998년 10월부터 1999년 4월에 걸쳐 군산지역의 하천, 해안과의 인접성등의 지리적 관련 특성을 고려하여 구분된 4개 지역들로부터 음용 지하수 71 개소에 대해 수행하였다(Fig. 1). 채수는 일반항목 분석을 위해서는 11 polyethylene bottle을 사용하여 실시하였고 THMFP분석을 위한 정수시료는 21 glass bottle 에 만수가 되도록 시료를 채수하였다.
- C(Hewlett Packard 5890 Series Plus Ⅱ, Detector : ECD)에 주입하였다. 표준용액으로는 Supelco사의 THMs mixture房액을 사용하였으며 분석 column으로는 HP-1 capillary column, 30 mX 0.53 mm를 사용하였다. 제시된 본 분석방법에 의한 표준농도의 오차범;위는 THMs의 모든 성분들에 대하여 5%이내를 만족하였으며 검출한계는 THMsS] 각 성분들에 따라 0.
이론/모형
- TOC는 Ionic 1505 TOC analyzer, 宵炯는 Shimadzu 1601 UV/visible spectrophotometere- '각각사용하여 측정하였으며 Cl는 수질공정법 상의 질산은적정법에 따라 측정하였다.
- pH는 채수 현장에서 Orion 250A pH meter로 즉시측정하였고 KMnO4 소비량은 상수시험법顾에 따라 분석하였다. TOC는 Ionic 1505 TOC analyzer, 宵炯는 Shimadzu 1601 UV/visible spectrophotometere- '각각사용하여 측정하였으며 Cl는 수질공정법 상의 질산은적정법에 따라 측정하였다.
- 2로 조정한 다음 2K에서 측정 반응 시간(2시간, 24시간, 48시간, 9月]간)에 따라 유리잔류염소가 약 1 mg/Z 잔류할 염소주입량을 각각 구한다. 염소주입량을 구한 시료에 2, 000 mg〃 차아염소산나트륨용액 해당량을가하여 20℃ 의 반응온도에서 정해진 시간 후 유리잔류염소를 측정하고 유리잔류염소 1~2mg/Z의 시료에 대하여 THMs 분석을 Headspace법에 의해 다음과 같이 수행하였다. 용량 20mZ의 Headspace vial에 시료 10 ml를 정확히취하여 Teflon-lined silicone septum으로 막고 그 위를 Aluminium cap으로 고정시킨다.
성능/효과
- CHClBr:의 경우는 모든 시료들에 있어 48시간까지 전반적으로 시간경과에 따른 생성능의 증가를 나타내었고 48hr■생성능과 96hr생성능 간에서는 S宓|료와 S-3시료를 제외하고는 거의 동일한 생성능 수준을 나타내었으며 CHBr:으] 경우는 S-7시료를 제외하고는 2~ 48시간 사이에 비교적 큰 생성능 변화를 보였다. 이상의 성분별 생성능의 변화로부터 THMFP에 있어 CHCL는 생성속도가 빨라 반응 초기에 대부분이 생성되는 반면 CHClBr2 및 CFBrj등의 Br치환물들은 보다반응시간이 경과된 후 생성됨을 알 수 있었으며 상기에 언급된 S-1 시료와 S-2시료에 있어서의 THMFP변화는 S-1의 경우 CH®의 생성능 변화, S-2의 경우 CHClBr2 및 CHBr:, 의 생성능 변화를 크게 반영하는것으로 이에 대해서는 반응시간의 경과에 따라 이들 Br 유도체의 생성능이 증가함과 연관하여 원수의 수질특성등과 관련된 앞으로의 면밀한 검토가 필요할 것으로사료된다.
- CHCla의 경우 모든 시료들에 있어 2시간내의 증가가 매우 컸으며 S-7 시료를 제외하고는 이후 24시간, 48 시간, 9囲간 사이의 증가는 매우 미미하여 생성능수준이 그대로 유지되었고 S-7 시료의 경우도 48시간에서 96시간사이에 다소 큰 증가가 있었으나 48시간까지는 가『생성능 수준이 대체로 유지되었다. 또한 일반적으로 자연수들의 경우 THMs생성에 있어서는 CHC13 의 조성비가 가장 크므로 본 실험결과에서도 CHCls의생성능은 전체 THMFP의 변화에 크게 반영되고 있음을 알 수 있었다.
- 본 실험의 결과들로부터 군산지역에서 THM생성능과 관련하여서는 C와 D지역의 음용 지하수가 전반적으로 A 및 B지역의 음용지하수에 비해 양호한 것으로 평가할 수 있으며 이에 대해서는 A와 B지역 이 해안에 가까운 지역적 특성을 고려할 때 해수유입의 영향등에 대한 향후의 면밀한 검토가 필요할 것으로제기될 수 있으나 자료들의 큰 편차범위로부터 추정될수 있듯이 개별적인 THMFE는 지하수맥의 상이에 따른 지질특성 및 가정별 지하수 관리실태등의 복합적요인에 따라 크게 좌우되는 것으로 판단되며 아울러 지하수를 실제 염소처리후의 음용시에는 보존방법에 따른 반응온도, 반응시간등의 차이에 의해 THMFP의 수준이달라짐도 위해성 평가를 위해 고려해야 할 것으로 사료된다. Fig. 6은 THMFP의 성분별 조성비를 도시한 결과로 CHC1;의 평균 조성비는 18%~38%의 범위에서지역별에 따른 차이를 보였으며 B지역에서 가장 낮은수준을 니타내었고 상기 1항(지하수에 있어 THMFP 관련특성)의 7개시료들에 대한 경우에 있어서의 CHClj의평균 조성비 38%와 비교할 때 전체 조사시료들에 있어전반적* 낮은 조성비 수준을 보였다. Br치환체들에있어서는 7개시료들에 대한 경우와 비교할때 CHCLBr 의 조^비수준이 높은 경향을 나타낸 반면 CHBr3의 조성비수준이 낮은 경향을 나타내었다.
- 5). 군산지역 기개소의 96hr-THMFP는 N.D.(불검출)~98.80|回/로 시료에 따른 큰 분포범위를 나타내었으며 3O|ig/Z이하가 대부분이었으나 10개 정도는 그 이상의 수치를 나타내었으며 간접적으로 THMs에 대한 음용수 수질기준인 100 |回과 비교할 때 일부 지역에서는 이에'근접하는 수준으로 나타났다. 군산지역의 지역적 특성을 고려한 지역별 비교에 있어서는 군산시 서부의 A 및 B지역의 평균 96hr-THMFP가 19.
- 군산지역 음용지하수에 있어 THMFP는 반응由간에따른 증가를 나타내어 96hr-THMFP가 2hr-, 24hr- 및 48hr-THMHE에 비해 높은 수준을 나타내었으며 CHCL 의 높은 조성 비중에 기인하여 대부분의 경우 2hr- THMFP의 수준이 크게 반영되었다.
- 80|回/로 시료에 따른 큰 분포범위를 나타내었으며 3O|ig/Z이하가 대부분이었으나 10개 정도는 그 이상의 수치를 나타내었으며 간접적으로 THMs에 대한 음용수 수질기준인 100 |回과 비교할 때 일부 지역에서는 이에'근접하는 수준으로 나타났다. 군산지역의 지역적 특성을 고려한 지역별 비교에 있어서는 군산시 서부의 A 및 B지역의 평균 96hr-THMFP가 19.94 |ig/Z 와 26.04 각각 나타나 동부의 C 및 W] 역의 8.14|ig/Z 와 4.55 髄〃에 비해 높은 수준으로 나타났으며 이에 대해서는 해수유입의 영향에 대한 규명과 함께 지질학적 성상 특성 및 주변 생활오수의 유입에 기인하는 유기물오염등과 연관하여 면밀한 검토가 필요할 것으로 사료된다. A지역에 있어서는 2hr-THMFP와 24hr-THMFP의 평균이 각각 12.
- 이상의 성분별 생성능의 변화로부터 THMFP에 있어 CHCL는 생성속도가 빨라 반응 초기에 대부분이 생성되는 반면 CHClBr2 및 CFBrj등의 Br치환물들은 보다반응시간이 경과된 후 생성됨을 알 수 있었으며 상기에 언급된 S-1 시료와 S-2시료에 있어서의 THMFP변화는 S-1의 경우 CH®의 생성능 변화, S-2의 경우 CHClBr2 및 CHBr:, 의 생성능 변화를 크게 반영하는것으로 이에 대해서는 반응시간의 경과에 따라 이들 Br 유도체의 생성능이 증가함과 연관하여 원수의 수질특성등과 관련된 앞으로의 면밀한 검토가 필요할 것으로사료된다. 또한 이러한 성분별 생성능의 변화 특성을반영하여 7개시료들의 THMFP에 있어 성분별 조성비의 변화(Fig. 4)에 있어서도 반응시간이 길수록 CHC13 의 조성비는 감소하는 경향을 나타낸 반면 CHBrs와 CHCLBr등 Br유도체들의 조성비는 증가하는 경향을 나타내었다. 윤 등")은 수원시 정수장에서 염소처리에 의해 생성된 총 THMs중 CHCL의 생성비중이 76%, CHC&Bi의 생성비중이 16-18%, CHCIBrz의 생성비중이 3~5%의 수준으로 브롬 치환된 THMs농도는 전체 THMs농도의 1/5미만으로 분포하며 이는 국내 THMs 관련 연구 결과들山과 일치한다고 보고하였다.
- 가『생성능 수준이 대체로 유지되었다. 또한 일반적으로 자연수들의 경우 THMs생성에 있어서는 CHC13 의 조성비가 가장 크므로 본 실험결과에서도 CHCls의생성능은 전체 THMFP의 변화에 크게 반영되고 있음을 알 수 있었다. CHCLBr의 경우圳 있어서는 S-4 시료를 제외하면 2시간이내의 증가양상이 대체적으로 CHC1;의 경우나 전체 THMFP의 경우와 비슷하였으나 이후의 생성능변화에 있어 CHCL 생성능 변화와는 달리 약간의 증가경향을 나타내었다.
- 윤 등")은 수원시 정수장에서 염소처리에 의해 생성된 총 THMs중 CHCL의 생성비중이 76%, CHC&Bi의 생성비중이 16-18%, CHCIBrz의 생성비중이 3~5%의 수준으로 브롬 치환된 THMs농도는 전체 THMs농도의 1/5미만으로 분포하며 이는 국내 THMs 관련 연구 결과들山과 일치한다고 보고하였다. 본 연구에서 군산지역 7개 음용지하수중의 CHC13 평균 생성비중은 2hr-THMFP에 있어 75%로 윤등이 보고한 수원시 정수장에서의 CHClj의 생성비중과 동일한 수준이었으나 이후 Br유도체들의 생성증가에 기인되어 24hr- THMFP, 48hr-THMFP, 96hr-THMFP에서는 38%~ 55%수준으로 평균생성성비중이 시간의 경과에 따라 감소하는 경향을 나타내었다. 이러한 THMFE에 있어 개별 THMs성분비의 변화는 각 성분들의 생체독성 수준과 결부되어 염소소독후 지하수 음용시의 위해성 평가에 반영되어질 수 있을 것으로 판단된다.
- 본 연구에서 기개소의 음용지하수 시료들에 대해 수질 특성과 THMFE의 상관성을 파악한 결과 대상 수질 항목들(pH, KMnO4 소비량, UV254, TOC, Cl') 모두에 있어서 96hr-THMFP와의 상관성이 1《<0.1로서 매우 미미한 것으로 나타났다. 유기물 지표들과 관련하여 Suffet등坷은 음용수에 있어 비특이적인 유기물 측정지표들이 실제 THMs생성과의 높은 상관성을 보여주지 못한 것으로 지적한바 본 연구에서도 이를 반영하는 결과를 보였다.
- 22mg/Z)를 나타내었으나 나머지 A] 료들에 있어서는 4mg/Z이하였으며 모든 경우에 夂녀먹는물 수질기준인 10 mg/?를 만족하는 것으로 조사되었다. 염소이온은 대부분의 조사시료들에서 40mg/Z이하였으나 전체 조사시료들중 10개 시료들에서 :80~ 160mg/& 비교적 높은 수치를 나타내었는데 이는 지역적으로 해안 인접 지역등에서 해수의 영향으 받는데 기인하는 것으로 사료되며 먹는물 수질기준치인 250mg/Z과 비교할 때는 모든 경우에 있어 기준치를 만족하였다.
- 2와 같이 7개소 대상시료들 모두에서 96시간까지의 반응시간에 따른 THMFP의 증가를 나타내었고 S-1 지점과 S-2 지점을 제외한 5개소 시료들에 있어서는 특히 2시간이내의 THMFP 증가가 가장 크게 나티났으며 이후의 THMFP 증가는 이에 비해 미약하였다. 이들 5개소 시료들에 있어 2hr-THMFP의 수준은 이후의 24hr-, 48hr- 및 96hr-THMFP의 수준에 반영되어 2hr-THMFP수준이 높을수록 이후의 THMFP의 수준이 높게 나타났다. 반면 S-1 시료에 있어서는 2시간에서 24시간 사이의 THMFP의 증가가 가장 크게 나타났고 S-2 시료에 있어서는 48시간에서 96사이의 THWFP의 증가가 가장크게 나타났다.
- 1과 같다. 전체 조사 음용지하수들의 평균 pH는 6.29±0.39로 전반적으로 약산성을 나타내었으며 KMnQ소비량은 1.42±1.17mg/Z, 5方는 0.0134 i 0.0126, CT는 37.65 ± 36.44 mg//, TOC는 1.19 + 0.92 mg/Z의 평균치를 각각 나타내었다. pH는 먹는물 수질 기준과 비교할 때 일부시료들에서 기준치인 5.
- 53 mm를 사용하였다. 제시된 본 분석방법에 의한 표준농도의 오차범;위는 THMs의 모든 성분들에 대하여 5%이내를 만족하였으며 검출한계는 THMsS] 각 성분들에 따라 0.3~ 1.0 ng/ Z의 범위의 수준이었다.
- 지하수 시료에 대해 반응시간에 따른 THMFP의 변화를 알아보고자 수행한 실험결과는 Fig. 2와 같이 7개소 대상시료들 모두에서 96시간까지의 반응시간에 따른 THMFP의 증가를 나타내었고 S-1 지점과 S-2 지점을 제외한 5개소 시료들에 있어서는 특히 2시간이내의 THMFP 증가가 가장 크게 나티났으며 이후의 THMFP 증가는 이에 비해 미약하였다. 이들 5개소 시료들에 있어 2hr-THMFP의 수준은 이후의 24hr-, 48hr- 및 96hr-THMFP의 수준에 반영되어 2hr-THMFP수준이 높을수록 이후의 THMFP의 수준이 높게 나타났다.
후속연구
- 또한 비교적 높게 나타난 A지역의 THMFP수준은 황이 보고한 1999년중 군산시 가정수돗물에서 염소소독에 의한 THMs 생성의 연중변화와간접적으로 비교할 때 군산시 C정수장 처리공급수의 THMs 생성수준과는 전반적으로 큰 차이가 없으며 금강광역상수도 공급수의 THMs 생성수준보다는 낮은 것으로 판단된다. 본 실험의 결과들로부터 군산지역에서 THM생성능과 관련하여서는 C와 D지역의 음용 지하수가 전반적으로 A 및 B지역의 음용지하수에 비해 양호한 것으로 평가할 수 있으며 이에 대해서는 A와 B지역 이 해안에 가까운 지역적 특성을 고려할 때 해수유입의 영향등에 대한 향후의 면밀한 검토가 필요할 것으로제기될 수 있으나 자료들의 큰 편차범위로부터 추정될수 있듯이 개별적인 THMFE는 지하수맥의 상이에 따른 지질특성 및 가정별 지하수 관리실태등의 복합적요인에 따라 크게 좌우되는 것으로 판단되며 아울러 지하수를 실제 염소처리후의 음용시에는 보존방법에 따른 반응온도, 반응시간등의 차이에 의해 THMFP의 수준이달라짐도 위해성 평가를 위해 고려해야 할 것으로 사료된다. Fig.
- 이상의 성분별 생성능의 변화로부터 THMFP에 있어 CHCL는 생성속도가 빨라 반응 초기에 대부분이 생성되는 반면 CHClBr2 및 CFBrj등의 Br치환물들은 보다반응시간이 경과된 후 생성됨을 알 수 있었으며 상기에 언급된 S-1 시료와 S-2시료에 있어서의 THMFP변화는 S-1의 경우 CH®의 생성능 변화, S-2의 경우 CHClBr2 및 CHBr:, 의 생성능 변화를 크게 반영하는것으로 이에 대해서는 반응시간의 경과에 따라 이들 Br 유도체의 생성능이 증가함과 연관하여 원수의 수질특성등과 관련된 앞으로의 면밀한 검토가 필요할 것으로사료된다. 또한 이러한 성분별 생성능의 변화 특성을반영하여 7개시료들의 THMFP에 있어 성분별 조성비의 변화(Fig.
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