Twenty-two water samples(fifteen groundwater and seven geothermal water samples) were collected to elucidate chemical characteristics of the ground and geothermal waters in the Haeundae hot spring area and its vicinity. Major and honor elements were analyzed for ground and geothermal water samples. ...
Twenty-two water samples(fifteen groundwater and seven geothermal water samples) were collected to elucidate chemical characteristics of the ground and geothermal waters in the Haeundae hot spring area and its vicinity. Major and honor elements were analyzed for ground and geothermal water samples. The concentrations of $K^+$, Na+$, $Ca^{2+}$, $SO_4^{2-}$, $Cl^-$, ^F^-$ and $SiO_2$ were higher in the geothermal water samples than the groundwater samples except $HCO_3^- and Mg^{2+}$ ions. Based on the contents of Fe, Zn, Cu, Al, Mn and Pb, some of the ground and geothermal water samples are contaminated by anthropogenic sources. The ground waters shown on the Piper diagram belong to $Ca-HCO_3$ type, while the geothermal waters Na-Cl type. The graphs of $Cl^-$ versus $Na^+$, $Ca^{2+}, Mg^{2+}, K^+, SO_4^{2-} and HCO_3^-$ indicate that the groundwater is related partly with mineral-water reaction and partly with anthropogenic contamination, while the geothermal water is related with saline water. On the phase stability diagram, groundwater and thermal water mostly fall in the field of stability of kaolinite. This indicates that the ground and geothermal waters proceed with forming kaolinite. Factor and correlation analyses were carried out to simplify the physicochemical data into grouping some factors and to find interaction between them. Based on the Na-K, Na-K-Ca and Na-K-Ca-Mg geothermometers and silica geothermometers, the geothermal reservoir is estimated to have equilibrium temperature between 125${$\mid$circ}C$ and 160${$\mid$circ}C$.
Twenty-two water samples(fifteen groundwater and seven geothermal water samples) were collected to elucidate chemical characteristics of the ground and geothermal waters in the Haeundae hot spring area and its vicinity. Major and honor elements were analyzed for ground and geothermal water samples. The concentrations of $K^+$, Na+$, $Ca^{2+}$, $SO_4^{2-}$, $Cl^-$, ^F^-$ and $SiO_2$ were higher in the geothermal water samples than the groundwater samples except $HCO_3^- and Mg^{2+}$ ions. Based on the contents of Fe, Zn, Cu, Al, Mn and Pb, some of the ground and geothermal water samples are contaminated by anthropogenic sources. The ground waters shown on the Piper diagram belong to $Ca-HCO_3$ type, while the geothermal waters Na-Cl type. The graphs of $Cl^-$ versus $Na^+$, $Ca^{2+}, Mg^{2+}, K^+, SO_4^{2-} and HCO_3^-$ indicate that the groundwater is related partly with mineral-water reaction and partly with anthropogenic contamination, while the geothermal water is related with saline water. On the phase stability diagram, groundwater and thermal water mostly fall in the field of stability of kaolinite. This indicates that the ground and geothermal waters proceed with forming kaolinite. Factor and correlation analyses were carried out to simplify the physicochemical data into grouping some factors and to find interaction between them. Based on the Na-K, Na-K-Ca and Na-K-Ca-Mg geothermometers and silica geothermometers, the geothermal reservoir is estimated to have equilibrium temperature between 125${$\mid$circ}C$ and 160${$\mid$circ}C$.
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문제 정의
또한, 지열수의 화학적 특성을 통하여 지하 심부의 지열계(geothermal system)를 이해할 수 있는 정보들을 얻고자 하였다. 아울러서, 지열수와 지하수에 대한 무기물 오염의 영향을 알아내고자 하였다.
본 연구에서는 부산광역시 해운대 지역으로부터 22개의 시료(지열수 7개와 지하수 15개 시료)를 채수하여 지화학적 특성을 살펴보았으며, 그 연구 결과는 다음과 같다.
본 연구에서는 부산광역시 해운대지역에서 산출하는 지하수와 지열수를 대상으로 기반암에 따른 수리지화학적 특성을 파악하고 지열수와 지하수의 화학적 특성을 비교하여, 지하수와 지열수의 지화학적 특성을 밝히고자 하였다. 또한, 지열수의 화학적 특성을 통하여 지하 심부의 지열계(geothermal system)를 이해할 수 있는 정보들을 얻고자 하였다.
또한, 지열수의 화학적 특성을 통하여 지하 심부의 지열계(geothermal system)를 이해할 수 있는 정보들을 얻고자 하였다. 아울러서, 지열수와 지하수에 대한 무기물 오염의 영향을 알아내고자 하였다. 이를 위하여 해운대 지 열지대에 속하는 해운대온천의 9개 온천공(양탕장, 송도탕, 글로리탕원, 파라다이스호텔, 하이야트호텔, 해운대온천호텔 조선비치호텔, 청풍탕, 국제탕) 중 8군더】(양탕장, 송도탕, 글로리탕원, 파라다이스호텔, 하이야트호테 해운대온천호텔, 조선비치호텔, 청풍탕)에서 각각 온천수 시료 HH1, HH2, HH3, HH4, HH5, HH6, HH7, HH8을 채수하였다’ 이중에서 HH7는 심부지하수로 분류하였고, 그 외 온천수는 지열수로 분류하였다.
가설 설정
온도를 추정하는 방법이다. 지온계에 의한 지열수층의 온도는 지열수와 암석간의 화학반응이 평형상태에 있다는 가정하에서 구해진다. 지화학적 온도계쩨는 양이온 지온계 및 실리카 지온계 등이 있다.
제안 방법
지하수의 pH, 온도 및 EC(전기전도도)와 중탄산(HCO:「), 탄산이온(CQ?) 등 온도에 영향을 많이 받는 변수들은 현장에서 분석하였고, 나머지 음이온 및 양이온들은 실험실에서 분석하였다. pH, EC는 각각 휴대용 pH미터 (Orion사 Model 250A), EC미터 (Orion사 Model 115)를, 온도는 디지털 온도계(Sato사 Model SK-1250MC)를 사용하여 측정하였으며 중탄산(HCO:「), 탄산이온(CO:?)은 메틸오렌지와 페놀프탈렌 지시약을 사용한 산 중화 적정법으로 현장에서 바로 분석하였다. 채수한 시료 중 Fe, Zn, Cu, Mn, Pb, Ale 유도결합쌍 플라즈마 원자방출분굉-분석기 (Inductively Coupled Plazma Atomic Emission Spectrometer, 미국 Thenno Jarrell Ash 사의 모델 ICPTRIS)를 사용하여 기초과학지원연구소 부산분소에서 분석하였고, K, Na, Ca, Mg는 AAS (Perkin Elmer사의 모델 3100), F「, Cl; NO:「, SO?, PQ产은 IC(Dinex사의 모델 DX-300), SiQ?는 ICPtJobin Yvon사 모델 JY38PLUS), NH」는 홉광광도계(Hach사의 모델 DR-3000)를 사용하여 한국자원연구소에서 분석하였다.
pH, EC는 각각 휴대용 pH미터 (Orion사 Model 250A), EC미터 (Orion사 Model 115)를, 온도는 디지털 온도계(Sato사 Model SK-1250MC)를 사용하여 측정하였으며 중탄산(HCO:「), 탄산이온(CO:?)은 메틸오렌지와 페놀프탈렌 지시약을 사용한 산 중화 적정법으로 현장에서 바로 분석하였다. 채수한 시료 중 Fe, Zn, Cu, Mn, Pb, Ale 유도결합쌍 플라즈마 원자방출분굉-분석기 (Inductively Coupled Plazma Atomic Emission Spectrometer, 미국 Thenno Jarrell Ash 사의 모델 ICPTRIS)를 사용하여 기초과학지원연구소 부산분소에서 분석하였고, K, Na, Ca, Mg는 AAS (Perkin Elmer사의 모델 3100), F「, Cl; NO:「, SO?, PQ产은 IC(Dinex사의 모델 DX-300), SiQ?는 ICPtJobin Yvon사 모델 JY38PLUS), NH」는 홉광광도계(Hach사의 모델 DR-3000)를 사용하여 한국자원연구소에서 분석하였다.
본 연구에서는물 속의 이온과 광물간의 반응에 대한 모델로서, 광물의 포화지수와 물-광물평형을 알아내는데 널리 쓰이고 있는 PHREEQC를 이용하였다. 먼저, 각 광물의 포화정도와 물-암석 반응에 대한 이론적인 광물 상평형 관계를 알기 위하여 각 광물에 대한 포화지수(Saturation Index, SI)를 구하였다(Table 2, Table 3). 지하수와 지열수의 시료는 깁사이트, 카오리나이트, 운모, 석영, 옥수, 일라이트에 대해서는 대부분이 과포화 상태에 있고.
아울러서, 지열수와 지하수에 대한 무기물 오염의 영향을 알아내고자 하였다. 이를 위하여 해운대 지 열지대에 속하는 해운대온천의 9개 온천공(양탕장, 송도탕, 글로리탕원, 파라다이스호텔, 하이야트호텔, 해운대온천호텔 조선비치호텔, 청풍탕, 국제탕) 중 8군더】(양탕장, 송도탕, 글로리탕원, 파라다이스호텔, 하이야트호테 해운대온천호텔, 조선비치호텔, 청풍탕)에서 각각 온천수 시료 HH1, HH2, HH3, HH4, HH5, HH6, HH7, HH8을 채수하였다’ 이중에서 HH7는 심부지하수로 분류하였고, 그 외 온천수는 지열수로 분류하였다. HH7은 온천법상으로는 온천수이지만 해운대 지열지대와는 근원이 다르며 학술적으로는 심부지하수에 속한다.
지하수 및 지열수의 분석은 현장분석과 실내분석으로 나누어 실시하였다. 지하수의 pH, 온도 및 EC(전기전도도)와 중탄산(HCO:「), 탄산이온(CQ?) 등 온도에 영향을 많이 받는 변수들은 현장에서 분석하였고, 나머지 음이온 및 양이온들은 실험실에서 분석하였다.
실시하였다. 지하수의 pH, 온도 및 EC(전기전도도)와 중탄산(HCO:「), 탄산이온(CQ?) 등 온도에 영향을 많이 받는 변수들은 현장에서 분석하였고, 나머지 음이온 및 양이온들은 실험실에서 분석하였다. pH, EC는 각각 휴대용 pH미터 (Orion사 Model 250A), EC미터 (Orion사 Model 115)를, 온도는 디지털 온도계(Sato사 Model SK-1250MC)를 사용하여 측정하였으며 중탄산(HCO:「), 탄산이온(CO:?)은 메틸오렌지와 페놀프탈렌 지시약을 사용한 산 중화 적정법으로 현장에서 바로 분석하였다.
pH, EC는 각각 휴대용 pH미터 (Orion사 Model 250A), EC미터 (Orion사 Model 115)를, 온도는 디지털 온도계(Sato사 Model SK-1250MC)를 사용하여 측정하였으며 중탄산(HCO:「), 탄산이온(CO:?)은 메틸오렌지와 페놀프탈렌 지시약을 사용한 산 중화 적정법으로 현장에서 바로 분석하였다. 채수한 시료 중 Fe, Zn, Cu, Mn, Pb, Ale 유도결합쌍 플라즈마 원자방출분굉-분석기 (Inductively Coupled Plazma Atomic Emission Spectrometer, 미국 Thenno Jarrell Ash 사의 모델 ICPTRIS)를 사용하여 기초과학지원연구소 부산분소에서 분석하였고, K, Na, Ca, Mg는 AAS (Perkin Elmer사의 모델 3100), F「, Cl; NO:「, SO?, PQ产은 IC(Dinex사의 모델 DX-300), SiQ?는 ICPtJobin Yvon사 모델 JY38PLUS), NH」는 홉광광도계(Hach사의 모델 DR-3000)를 사용하여 한국자원연구소에서 분석하였다.
해운대지역 천부지하수와 지열수에 대한 염수의 영향을 살펴보기 위해서 C「이온에 대한 Na*, Ca2*, Mg2*, K; SO}, HCO:「의 관계도를 작성하였다(Fig. 4). 먼저, cr 와 Na, 의 관계를 보면, 천부지하수는 염소와 나트륨간에 낮은 상관성(상관계수 0.
대상 데이터
HH7은 온천법상으로는 온천수이지만 해운대 지열지대와는 근원이 다르며 학술적으로는 심부지하수에 속한다. 그리고 송정동(Snjl), 좌동(Jwl, Jw2, Jw3, Jw4), 중동 (Jul, Ju2, Ju3), 우동(Wl, W2, W3), 재송동(JS1, JS2), 반여동(PYD에서 14개 지하수 시료를 채취하였다(Fig. 1). 지하수공의 심도는 HH7(공심도 800m)를 제외하고는 45~ 300m범위이다.
데이터처리
본 연구에서는 통계 패키지 SAS를 이용하여 요인분석을 수행하였다. 요인 추출모델은 PCA(principal component analysis)방식을 이용하였으며, 다요인 가정에 적합하고 요인해석이 용이한 Varimax 직각회전 방식을 택하였다.
이론/모형
1 등이 있다. 본 연구에서는물 속의 이온과 광물간의 반응에 대한 모델로서, 광물의 포화지수와 물-광물평형을 알아내는데 널리 쓰이고 있는 PHREEQC를 이용하였다. 먼저, 각 광물의 포화정도와 물-암석 반응에 대한 이론적인 광물 상평형 관계를 알기 위하여 각 광물에 대한 포화지수(Saturation Index, SI)를 구하였다(Table 2, Table 3).
2) Fe, Zn, Cu, Al, Mn, Pb의 함량을 보면, 지하수와지열수의 대부분은 오염의 영향을 받지 않고 있음을 지시한다.
3) 지하수와 지열수의 각 시료를 파이퍼 다이아그램에 도시한 결과, 천부지하수는 대부분이 Ca-HCO3 형에속하나, 지열수와 심부지하수(HH7)은 Na-Cl 형에 속한다.
4) Cf■이온에 대한 Na; Ca2; Mg2; K; SO芝, HCQ」 의 관계에 의하면, 천부지하수는 물-광물 반응과 일부인위적인 오염과 관련성을 가지며, 지열수는 염수와 연관성을 가지는 것으로 나타났다.
5) 물-광물 반응에 의하면, 지하수와 지열수의 시료는깁사이트, 카오리나이트, 운모, 석영, 옥수, 일라이트에대해서는 대부분이.과포화 상태에 있고, K-장석은 불포화상태와 과포화상태가 각각 반반 정도이다.
7) 요인분석결과, 지하수는 주로 인위적인 오염이나, 장석, 방해석 등의 용해에 의한 영향을 받고 있음을 보인다. 한편, 지열수에서는 지하 심부의 물-광물 반응과염수의 영향을 나타내고 있는 것으로 판단된다.
전체 이온 총량에 대한 주성분 양이온인 Ca, K, Mg, Na의 평균비와 주성분 음이온인 F, Cl, S04, HC03의 평균비를 각각 이온 총량에 대한 백분율로 나타내보면, 천부지하수의 경우, 양이온에서는 Ca>Na>Mg가C의 순을 나타내고 있으며, 음이온에서는 HCO3>C1>SO4>F의 순을 나타낸다’ 그러나, 심부지하수(HH7)의 경우에는 양이온에서는 Na>Ca>Mg>K 그리고 음이온에서는 Cl>SQi> HCC)3>F의 순을 나타낸다. 한편, 지열수의 경우에는 양이온에서는 Na>Ca>K>Mg 의 순을 그리고 음이온에서는 CI>SQ>HC03>F의 순을 나타낸다.
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