경안천의 상${\cdot}$하류와 팔당호 주요 유입부에서 부영양화 양상과 수질오염 특성을 파악하기 위해 2000년 4월부터 7월까지 조사하였다. 경안천 수질은 전형적인 과영양상태를 보였고 상류에 위치한 오${\cdot}$폐수처리장(sewage wastewater treatment plant, SWTP)의 배출수가 본류와 합류된 직후부터 크게 악화되었으며, 이에 대한 영향은 하류의 부영양화에 절대적이었다. 배출수로부터 비롯되는 NH$_{4}$와 SRP 영양염은 하류로 유하하면서 급감하는 반면에 자생유기물의 chl-a는 중류에서 폭발적인 증가를 보였다. 환경요인 중 본류에서 NH$_{4}$, SRP 및 chl-a의 평균농도는 각각 1,343 ${\mu}$g N/l, 1,779 ${\mu}$g P/l 및 188 ${\mu}$g/l였고, 특히 P에 대한 부하가 매우 컸으며 식물플랑크톤 생장에 미치는 영향이 현저하였다. 팔당호 유입부 수질의 비교에서 경안천은 북한강과 남한강의 다른 하천에 비해 오염 수준이 가장 높은 것으로 볼 수 있었다. 결과적으로 볼 때, 경안천 뿐만 아니라 팔당호의 상수원 수질보호를 위해서는 오${\cdot}$폐수 처리수의 점오염원 관리에 대한 대책 마련이 매우 시급한 것으로 판단되었다.
경안천의 상${\cdot}$하류와 팔당호 주요 유입부에서 부영양화 양상과 수질오염 특성을 파악하기 위해 2000년 4월부터 7월까지 조사하였다. 경안천 수질은 전형적인 과영양상태를 보였고 상류에 위치한 오${\cdot}$폐수처리장(sewage wastewater treatment plant, SWTP)의 배출수가 본류와 합류된 직후부터 크게 악화되었으며, 이에 대한 영향은 하류의 부영양화에 절대적이었다. 배출수로부터 비롯되는 NH$_{4}$와 SRP 영양염은 하류로 유하하면서 급감하는 반면에 자생유기물의 chl-a는 중류에서 폭발적인 증가를 보였다. 환경요인 중 본류에서 NH$_{4}$, SRP 및 chl-a의 평균농도는 각각 1,343 ${\mu}$g N/l, 1,779 ${\mu}$g P/l 및 188 ${\mu}$g/l였고, 특히 P에 대한 부하가 매우 컸으며 식물플랑크톤 생장에 미치는 영향이 현저하였다. 팔당호 유입부 수질의 비교에서 경안천은 북한강과 남한강의 다른 하천에 비해 오염 수준이 가장 높은 것으로 볼 수 있었다. 결과적으로 볼 때, 경안천 뿐만 아니라 팔당호의 상수원 수질보호를 위해서는 오${\cdot}$폐수 처리수의 점오염원 관리에 대한 대책 마련이 매우 시급한 것으로 판단되었다.
Water pollution characteristics were investigated in the Kyongan stream and major inlet parts of Paltang Reservoir from April to July, 2000. Water quality in the Kyongan stream was extremly deteriorated by treated wastewater discharge at near sewage wastewater treatment plant (SWTP) located in the u...
Water pollution characteristics were investigated in the Kyongan stream and major inlet parts of Paltang Reservoir from April to July, 2000. Water quality in the Kyongan stream was extremly deteriorated by treated wastewater discharge at near sewage wastewater treatment plant (SWTP) located in the upstream, and it is likely to influence eutrophication of the lower part of the stream. Water quality of the Kyongan stream showed a typical hypertrophic condition. Influxed concentrations with $NH_4$ and SRP into the main stream from SWTP were declined precipitously as water flowed toward the lower part of the stream, and chlorophyll- a explosively increased in the midstream. Average concentrations of $NH_4$, SRP and chlorophyll-a in the main stream were $1,343\;{\mu}g\;N/l$, $1,779\;{\mu}g\;P/l$ and $188\;{\mu}g\;l$, respectively. Particularly, phosphorus load was very high, and its influence on the algal growth stimulation was remarkable. In comparison with the water quality inflowing into Paltang Resevoir, pollution status of the Kyongan stream was more worse than that in the Pukhan River and the Namhan River. The results of this study indicate that the management of point source, SWTP effluent, is urgent to mitigate eutrophication of Paltang Reservoir, and requires further necessary controls of inorganic phosphorus loading.
Water pollution characteristics were investigated in the Kyongan stream and major inlet parts of Paltang Reservoir from April to July, 2000. Water quality in the Kyongan stream was extremly deteriorated by treated wastewater discharge at near sewage wastewater treatment plant (SWTP) located in the upstream, and it is likely to influence eutrophication of the lower part of the stream. Water quality of the Kyongan stream showed a typical hypertrophic condition. Influxed concentrations with $NH_4$ and SRP into the main stream from SWTP were declined precipitously as water flowed toward the lower part of the stream, and chlorophyll- a explosively increased in the midstream. Average concentrations of $NH_4$, SRP and chlorophyll-a in the main stream were $1,343\;{\mu}g\;N/l$, $1,779\;{\mu}g\;P/l$ and $188\;{\mu}g\;l$, respectively. Particularly, phosphorus load was very high, and its influence on the algal growth stimulation was remarkable. In comparison with the water quality inflowing into Paltang Resevoir, pollution status of the Kyongan stream was more worse than that in the Pukhan River and the Namhan River. The results of this study indicate that the management of point source, SWTP effluent, is urgent to mitigate eutrophication of Paltang Reservoir, and requires further necessary controls of inorganic phosphorus loading.
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문제 정의
그 특성을 밝힌 연구는 거의 없었다. 본 연구는 경안천의 상 · 하류와 팔당호 주요 유입부에서 유량이 비교적 적은 시기인 2000년 4월부터 7월까지 부영양화와 관련된 항목을 중심으로 수질오염 특성을 파악하여 향후 육수생태학적 기초자료로 활용하고자 하였다.
제안 방법
수질은 Rump and Krist (1988)와 APHA (1992)의 분석법에 따라 duplicate로 측정하였다. Total-N, total-P 및 CODMn 분석은 원시료를 그대로사용하였으나, 무기영양염 (NH4, NOs, NO2, SRP 및 SRSi)은 What man GF/F filter로 여과한 후 분석하였다. DIN (dissolved inorganic nitrogen)은 NH4, NOs 및 NO2의 합으로 산출하였다.
수질조사 항목 중 수온과 DO는 DO meter (YSI 58 또는 59)로, pH와 전기전도도는 각각 Orion 230A meter 및 Conduktometer LF191-WTW로 현장에서 측정하였 다. 분석시료는 조사지점에 따라 하상의 중심부에서 직접 채수하거나 또는 Van Dorn 채수기로 표층(0.
시료용기는 산 (acid) 세척된 4l 플라스틱병을 사용하였고 아이스박스에 담아 12시간 이내에 실험실로 옮겼다. 운반한 시료는 즉시 전처리 후 분석하였다. 수질은 Rump and Krist (1988)와 APHA (1992)의 분석법에 따라 duplicate로 측정하였다.
대상 데이터
Total-N, total-P 및 CODMn 분석은 원시료를 그대로사용하였으나, 무기영양염 (NH4, NOs, NO2, SRP 및 SRSi)은 What man GF/F filter로 여과한 후 분석하였다. DIN (dissolved inorganic nitrogen)은 NH4, NOs 및 NO2의 합으로 산출하였다. Chl-a 농도는 시료를 GF/F 여과지로 여과한 후 90% 에탄올을 용매로 사용하여 비등 추출하였고, 분광광도계로 665 nm와 750 nm에서 흡광도를 측정하여 정량하였다 (Nusch, 1980).
경안천의 상 · 하류와 팔당호 주요 유입부에서 부영양화 양상과 수질오염 특성을 파악하기 위해 2000년 4월부터 7월까지 조사하였다. 경안천 수질은 전형적인 과영양상태를 보였고 상류에 위치한 오 · 폐수처리장(sewage wastewater treatment plant, SWTP)의 배출수가 본류와 합류된 직후부터 크게 악화되었으며, 이에 대한 영향은 하류의 부영양화에 절대적이었다.
본 연구는 팔당호 지류인 경안천의 상 · 하류구간을 중심으로 본류 11개 지점-고친교(KOC), 삼계교(SAM), 초부교 (CHO), 왕산교 (WAN), 양벌대교 (YAN), 경안교 (KYO), 쌍령교 (SSA), 지월교 (CHI), 광동교 (KWA), 선착장 (SON) 및 팔당호 댐 (DAM) 부근 -과 유입지천의 최하 류부 7개지점 (양지천, 유운천, 상미천, 오산천, 중대천, 목현천 및 곤지암천), 수환경사업소 1개지점 (용인배수로, YON) 및 북한강 (양수리)과 남한강 (제탄리) 각각 1 개 지점의 총 21개지점 (Fig. 1)에서 조사하였다.
상류(고친교, KOC) 부터 팔당호 유입부(광동교, KWA)인 하류까지 유하거리는 약 31km에 해당하며, 하천의 경사는 우리나라의 다른 하천과 마찬가지로 하류로 갈수록 완만하고 유량이 적은 시기는 평균 수심이 1m 이하로서 그리 깊지 않다. 본 연구의 조사지점간에는 1~3개의 수중보가 축조되어 있고, 중소도시로부터 배출되는 각종 생활 하 · 오수를 차집 후 처리하는 수환경사업소와 지방공사 등이 하천본류의 천변에 위치하고 있다.
Conduktometer LF191-WTW로 현장에서 측정하였 다. 분석시료는 조사지점에 따라 하상의 중심부에서 직접 채수하거나 또는 Van Dorn 채수기로 표층(0.3 m 수심)에서 채수하였다. 시료용기는 산 (acid) 세척된 4l 플라스틱병을 사용하였고 아이스박스에 담아 12시간 이내에 실험실로 옮겼다.
3 m 수심)에서 채수하였다. 시료용기는 산 (acid) 세척된 4l 플라스틱병을 사용하였고 아이스박스에 담아 12시간 이내에 실험실로 옮겼다. 운반한 시료는 즉시 전처리 후 분석하였다.
이론/모형
운반한 시료는 즉시 전처리 후 분석하였다. 수질은 Rump and Krist (1988)와 APHA (1992)의 분석법에 따라 duplicate로 측정하였다. Total-N, total-P 및 CODMn 분석은 원시료를 그대로사용하였으나, 무기영양염 (NH4, NOs, NO2, SRP 및 SRSi)은 What man GF/F filter로 여과한 후 분석하였다.
성능/효과
이러한 결과는 N . P 영양염 뿐만 아니라 유기물 부하도 매우 큼을 알 수 있었다. Chl-a함량은 북한강, 남한강 및 경안천이 각각 14.
2). SAM에서 평균농도가 110.6 μg/l로서 이미 상류에서부터 과영양상태 (> 75 μg chl-a/l)를 초과하였고 CHO까지는 132.4 μg/l로서 조금 증가하였으나 YAN까지 지수적 증가를 보여 평균값이 340.4 μg/l를 기록하여 SAM에 비해 그 발생 규모는 수질오염의 수준을 잘 반영하였다. KYO~CHI 구간에서는 다시 큰 폭으로 감소 (320.
SRP는 YON의 배출수가 본류에 유입되는 지점 (SAM~CHO사이) 직후부터 최고 2,440 μg P/l (평균1,779 μP/l)로서 폭발적인 증가를 보였고 최하류인 DAM (평균 2.3 pg P/l)까지 지수적인 감소가 관찰되 었다 (Fig. 2). SRSi는 SAM (0.
결과적으로, YON의 배출수가 경안천 상 · 하류 구간에서 본류의 P 영양염 증감에 주된 요인으로 작용함을 알 수 있었다. SRSi는 평균농도가 2.22 mg Si/l (1.46~3.16mg Si/l 범위)였고, 지천에 따른 최대 및 최 소의 차이가 1.70mg Si/l로 컸으나 본류의 변동과 비교해 볼 때 부족한 양상은 관찰되지 않았고 풍부하게 유입되고 있었다 (Fig. 2).
팔당호 유입부 수질의 비교에서 경안천은 북한강과 남한강의 다른 하천에 비해 오염 수준이 가장 높은 것으로 볼 수 있었다. 결과적으로 볼 때, 경안천 뿐만 아니라 팔당호의 상수원 수질보호를 위해서는 오 · 폐수 처리수의 점오염원 관리에 대한 대책 마련이 매우 시급한 것으로 판단되었다.
유기물 오염측면으로 볼 때, YON의 배출수가 본류의 수질에 미치는 정도는 매우 큼을 알 수 있었고, 그 부하 영향은 절대적임을 시사하였다. 결과적으로 유입 지류별 COD 농도 수준을 비교해 보면 용인 배출수>곤지암천>목현천 > 중대 천>오산천>양지 천>유운천 및 상미 천의 순으로 감소하였다.
2). 결과적으로, YON의 배출수가 경안천 상 · 하류 구간에서 본류의 P 영양염 증감에 주된 요인으로 작용함을 알 수 있었다. SRSi는 평균농도가 2.
경안천에서 TN과 TP의 변동은 상 · 하류간에 차이가 매우 컸고 YON의 배출수가 합류된 직후부터 폭발적으로 증가하였으며 하류로 갈수록 지수적으로 감소됨이 뚜렷하였다 (Fig. 3). 본류에서 TN의 변동은 CHO에서 급증하여 25,073 μg N/l을 기록하였고 하류로 갈수록 적어져 KWA 지점과 팔당호 DAM의 평균값과 비교하면 각각 83.
TP 농도는 경안천이 3배정도 높았으나 SRP는 평균농도가 162 μg P/l로서 108배 더 높았다. 경안천의 TN/TP, DIN/SRP 및 SRSi/SRP 비는 각각 23.2, 5.4 및 5.1로서 다른 유입하천에 비해 월등히 낮았으며 특히 무기영양염의 비가 아주 낮아 P의 유입 영향이 매우 큼을 시사하였다.
3). 그 결과, TN과 TP에 기초한 하천의 영양단계는 본류에서 KOC~KWA 구간이 과영양단계에 속하였고 지류는 다른 유입 소하천에 비해 양지천, 용인배수로, 유운천, 목현천 및 곤지암천이 악화된 상태였다.
것으로 판단되었다. 따라서 현 시점에 상수원의 부영양화를 감소시키기 위한 다각적인 노력 중에서 1차적으로 처리된 오 · 폐수의 배출수가 하천이나 호소로 직접 유입되는 환경기초시설과 같은 점오염원의 관리가 무엇보다도 중요한 것으로 제시될 수 있었고, 특히 다른 요인보다 생활하수, 축산폐수 및 공단폐수 등의 수처리 방류수에 대한 면밀한 진단과 재분석을 통해 기존에 적용되고 있는 BOD와 SS를 포함한 수질항목과 기준보다도 무기 N • P의 저감방안대책 수립과 시행이 시급한 것으로 판단되었다.
경안천 수질은 전형적인 과영양상태를 보였고 상류에 위치한 오 · 폐수처리장(sewage wastewater treatment plant, SWTP)의 배출수가 본류와 합류된 직후부터 크게 악화되었으며, 이에 대한 영향은 하류의 부영양화에 절대적이었다. 배출수로부터 비롯되는 NH4와 SRP 영양염은 하류로 유하하면서 급감하는 반면에 자생유기물의 chl-a는 중류에서 폭발적인 증가를 보였다. 환경요인 중 본류에서NH4, SRP 및chl-a의 평균농도는 각각 1, 343 μg N/l, 1, 779 μg P/l 및 188 μg/l였고, 특히 P 에 대한 부하가 매우 컸으며 식물플랑크톤 생장에 미치는 영향이 현저하였다.
3). 본류에서 TN의 변동은 CHO에서 급증하여 25,073 μg N/l을 기록하였고 하류로 갈수록 적어져 KWA 지점과 팔당호 DAM의 평균값과 비교하면 각각 83.3%와 90.5%가 감소하였다. 지류의 TN은 YON에서 평균값이 39, 688 μg N/l로서 가장 높았고 다른 지류들은5, 002 μg N/l (2,360~ 11,074 μg N/l 범위)로서 YON의 12.
본류의 CHO에서 3,018 μg P/l로서 급격한 증가를 보였고 KWA 에서 180.2 μg P/l로서 CHO에 비해 90% 감소하였다 (Fig. 3). 지류에서 TP의 분포는 N과 마찬가지로 YON이 평균 3,654 μg P/l로서 기록적인 농도였고 다른 지류들은 평균182 μg P/l (31 ~448 μg P/l 범위)로서YON의 5.
비해 그 영향이 뚜렷하였다. 본류의SAM~CHO사이에 위치한 YON의 배출수로부터 비롯되는 SRP의 농도는 평균값이 2, 114 pg P/l로서 다른 지류의 평균 농도 65 μg P/l (3~159 μg P/l 범위)에 비해 33배나 높았다 (Fig. 2). 결과적으로, YON의 배출수가 경안천 상 · 하류 구간에서 본류의 P 영양염 증감에 주된 요인으로 작용함을 알 수 있었다.
또한 풍부한 영양염의 공급 뿐만 아니라 하천의 구조적 문제점도 지적될 수가 있었다. 상 · 하류 구간에서 유로하상의 횡단면에 어도 역할과 주변 농경지의 용수공급을 위해 이수 목적으로 건설된 많은 수중보(weir) 는 부분적으로 물의 흐름을 크게 저하시켜 체류 시간을 증가시킴으로서 유속의 급감현상은 미생물과 식물플랑크톤을 포함한 자생유기물 생산에 기여하는 바도 매우 클 것으로 추정되었다. 이러한 유기물의 생산은 생활사를 통해 사멸 후 수층 뿐만 아니라 수심이 깊지 않아 내부 저토에 축적되거나, 유하하면서 하류에 위치한 상수원인 호소로 직접 유입되는 운명과 분해과정을 거쳐 수체로 재순환되는 오염 영향을 미치게 될 것으로 추정된다(신과 조, 2000)
수중 유기물 오염의 수준을 간접적으로 평가할 수 있는 COD는 본류의 KOC~SAM구간에서 평균값이8.8mg O2/l이었으나 CHO에서 26.5mg O2/l로서 3배 증가한 후 CHI까지 평균 20.0mg O2/l를 유지하였다 (Fig. 2). 지류의 COD 분포에서 YON을 제외한 유입하천의 평균값은 7.
2). 유기물 오염측면으로 볼 때, YON의 배출수가 본류의 수질에 미치는 정도는 매우 큼을 알 수 있었고, 그 부하 영향은 절대적임을 시사하였다. 결과적으로 유입 지류별 COD 농도 수준을 비교해 보면 용인 배출수>곤지암천>목현천 > 중대 천>오산천>양지 천>유운천 및 상미 천의 순으로 감소하였다.
2) 유입지류
지류에서 질소성분 중 DIN, NH4, NO3 및 NO2의 평균농도는 각각 1,730 g N/l, 1,064 μg N/l, 545 pg N/l 및 122 μg N/l였고, DIN 중에서NH4, NO3 및NO2는 각각61.5 %, 31.5% 및 7.0%를 차지하였다. 지천별 분포를 볼 때, NO3와 NO2보다도 NH4는 평균값으로 본 농도차이가 2,437 μg N/l (최대 2,460 μg N/l, 최저 23 μg N/l)로서 매우 컸고, NH4는 양지천과 용인배수로가, NO2는 YON을 제외하고는 하류로 갈수록 높은 농도로 유입되는 경향을 보였다 (Fig.
2). 지류의 COD 분포에서 YON을 제외한 유입하천의 평균값은 7.8 mg O2/l로서 목현천과 곤지 암천이 각각 11.0 mg O2/l와 12.1mg O2/l로서 다소 높았다. 특히 YON의 COD는 평균값이 32.
0%를 차지하였다. 지천별 분포를 볼 때, NO3와 NO2보다도 NH4는 평균값으로 본 농도차이가 2,437 μg N/l (최대 2,460 μg N/l, 최저 23 μg N/l)로서 매우 컸고, NH4는 양지천과 용인배수로가, NO2는 YON을 제외하고는 하류로 갈수록 높은 농도로 유입되는 경향을 보였다 (Fig. 2).
질소성분 중 DIN, NH4, NOs 및 NO2의 평균농도는 각각 2,148 μg N/l, 1,343 μg N/l,614 μg N/l 및 192 μg N/l였고 DIN 중에서 NH4, NOs 및 NO2는 각각 62.5%, 28.6% 및 8.9%를 차지하였다. NH4는 CHO에서 평균값이 3,292 μg N/l로서 큰 폭으로 증가하여 KYO까지 높은 농도 (2,770 μg N/l)를 유지하다가 그 하류의 CHI에서는 646 μg N/l 수준으로 급감하였다 (Fig.
2). 특히 SAM에서 전술한 영양염의 농도가 급감한 시기에 chl-a는 큰 폭으로 증가하였으며, 용인배수로의 합류 후 CHO~KWA구 간에서는 N · P와의 관계가 더욱 선명하였다.
환경요인 중 본류에서NH4, SRP 및chl-a의 평균농도는 각각 1, 343 μg N/l, 1, 779 μg P/l 및 188 μg/l였고, 특히 P 에 대한 부하가 매우 컸으며 식물플랑크톤 생장에 미치는 영향이 현저하였다. 팔당호 유입부 수질의 비교에서 경안천은 북한강과 남한강의 다른 하천에 비해 오염 수준이 가장 높은 것으로 볼 수 있었다. 결과적으로 볼 때, 경안천 뿐만 아니라 팔당호의 상수원 수질보호를 위해서는 오 · 폐수 처리수의 점오염원 관리에 대한 대책 마련이 매우 시급한 것으로 판단되었다.
배출수로부터 비롯되는 NH4와 SRP 영양염은 하류로 유하하면서 급감하는 반면에 자생유기물의 chl-a는 중류에서 폭발적인 증가를 보였다. 환경요인 중 본류에서NH4, SRP 및chl-a의 평균농도는 각각 1, 343 μg N/l, 1, 779 μg P/l 및 188 μg/l였고, 특히 P 에 대한 부하가 매우 컸으며 식물플랑크톤 생장에 미치는 영향이 현저하였다. 팔당호 유입부 수질의 비교에서 경안천은 북한강과 남한강의 다른 하천에 비해 오염 수준이 가장 높은 것으로 볼 수 있었다.
후속연구
결국 오염된 하천의 수질은 물질순환 과정을 통해 하천 그 자체를 비롯하여 하류의 수질 부영양화에도 크나큰 영향을 미치게됨으로써 근본적인 해결이 선행되어야 할 것으로 판단되었다. 따라서 현 시점에 상수원의 부영양화를 감소시키기 위한 다각적인 노력 중에서 1차적으로 처리된 오 · 폐수의 배출수가 하천이나 호소로 직접 유입되는 환경기초시설과 같은 점오염원의 관리가 무엇보다도 중요한 것으로 제시될 수 있었고, 특히 다른 요인보다 생활하수, 축산폐수 및 공단폐수 등의 수처리 방류수에 대한 면밀한 진단과 재분석을 통해 기존에 적용되고 있는 BOD와 SS를 포함한 수질항목과 기준보다도 무기 N • P의 저감방안대책 수립과 시행이 시급한 것으로 판단되었다.
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