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문제 정의
- 본 연구에서는 팔당호의 퇴적물이 수질에 미치는 영향을 분석하기 위한 기초연구로서 팔당호 내의 퇴적물의 분포와 오염현황을 조사하였다.
제안 방법
- 본 연구에서는 수심에 구애받지 않고 하상 퇴적물의 주상시료를 채취할 수 있도록 고안하여 제작한 시료 채취기를 사용하였다. 장치의 구조는 Fig.
- 2와 같으며 채취기의 끝에 시료의 누설을 방지하는 스프링의 개폐기가 부착되어 있고 채취기의 내부에 직경 4cm의 시료 충전용 아크릴 원통이 장착되어 있다. 20kg 중량의 타입 추를 사용하여 채취기를 퇴적층 속으로 타입한 후 개폐기를 닫고 채취기를 뽑아 올려 아크릴 원통에 충전된 퇴적물 시료를 채취하였다.
- 채취한 퇴적물 시료는 냉장보관하여 실험실로 이송한 후 20cm 간격의 심도별로 입도분포, pH, 수분함량. 강열감량, CODcr.
- 총질소. 총인, 금속 성분, 인의 형태 등을 분석하였고, 수질시료는 표층, 중층, 심층부에 대하여 현장에서 pH, 온도, 산화환원전위를 측정하고 냉장보관하여 실험실로 이송한 후 CODcr, 총인, 총질소를 분석하였다.
- Hydrometer method©를 사용하여 sand(2.0~ 0.05mm), silt(0.05~0.002mm), clay(<0.002mm) 로 분류하여 퇴적물의 입도분포를 측정하였다. 건조중량 50g의 습시료에 증류수 100mL를 가하고 분산제로서 4% sodium metaphosphate 수용액 10mL를 첨가하여 magnetic stirrer를 사용하여 15분간 교반하였다.
- 이를 soil testing cylinder에 넣고 증류수를 추가하여 총량을 1130mL가 되도록 한 후 magnetic stirrer를 사용하여 다시 균일하게 혼합하였다. 교반을 멈추고 40초 후에 hydrometer 를 읽어 silt와 clay를 합한 함량을 구하였고, 또다시 혼합한 뒤 교반을 멈추고 2시간 후 hydrometer 를 읽어 clay 함량을 구하였다.
- 수분함량은 시료 10~20g을 dry oven에서 105℃ 로 24시간 건조한 후 무게감량을 측정하여 계산하였다. 강열감량은 건조된 시료 5~6g을 65CTC의 전기로에 넣고 2시간 30분 후 무게감량을 측정하여 계산하였다.
- 강열감량은 건조된 시료 5~6g을 65CTC의 전기로에 넣고 2시간 30분 후 무게감량을 측정하여 계산하였다. CODcr과 총질소, 총인의 분석은 수질오염 .
- 건조된 퇴적물 시료 50mg을 IM-ammonium- chloride 수용액 50ml에 넣고 25℃의 수조에서 2시간 동안 진탕한 후 여과하고 여액의 pH를 7.0으로 맞춘 후 ortho-P를 분석하였다.
- Adsorbed-P 추출 후 남은 시료에 lM-NaOH 수용액 50ml를 첨가하고 25℃의 수조에서 17시간 안 진탕한 후 여과하고 여액의 pH를 7.0으로 맞후 ortho-P를 분석하였다.
- NAI-P 추출 후 남은 시료에 0.5M-HC1 수용에 501ml를 첨가하고 25℃ 수조에서 24시간 동안 진탕한 후 여과하고 여액의 pH를 7.0으로 맞춘 후 ortho-P를 분석하였다.
- 총인에서 상기 3개 형태의 인의 합을 차감하여 resiual-P를 산출하였다.
- 입도 등의 외관 및 성상이 퇴적층과 구별되는 지반 시료가 채취되었다. 퇴적물 시료의 표층에서 지반 시료의 경계층까지의 길이를 측정하여 퇴적 충의 두께를 결정하였다. 채취기의 길이가 2m로 제한된 관계로 2m 이상의 퇴적층 두께는 측정하지 못하였다.
대상 데이터
- 1998년 9월~11월에 걸쳐 팔당호에서 퇴적물 시료를 채취하였다. Fig.
- R8). 경안천에서 2개 지역(R9. R10)을 선정하고 강폭을 4등분하여 1/4, 2/4, 3/4 지점에서 시료를 채취하였으며. 추가로 경안천에서 3개 지점(D4, D5, D6), 팔당호에서 1개 지점 (D3)을 선정하여 총 34개 지점에서 시료를 채취하였다.
- R10)을 선정하고 강폭을 4등분하여 1/4, 2/4, 3/4 지점에서 시료를 채취하였으며. 추가로 경안천에서 3개 지점(D4, D5, D6), 팔당호에서 1개 지점 (D3)을 선정하여 총 34개 지점에서 시료를 채취하였다. 퇴적물 시료 채취 작업과 병행하여 같은 지점에서 표층, 중층, 심층의 수질 시료를 채취하였다.
- 추가로 경안천에서 3개 지점(D4, D5, D6), 팔당호에서 1개 지점 (D3)을 선정하여 총 34개 지점에서 시료를 채취하였다. 퇴적물 시료 채취 작업과 병행하여 같은 지점에서 표층, 중층, 심층의 수질 시료를 채취하였다.
이론/모형
- 수질오염 . 폐기물 공정시험법'7)에 준하여 퇴적물습시료 lg을 증류수 10mL 넣어 교반하고 30분 방치한 후 용액의 pH를 pH meter로 측정하였다.
- CODcr과 총질소, 총인의 분석은 수질오염 . 폐기물 공정시험법에 준하여 습시료 중의 오염물질을 증류수에 용출시킨 후 Standard Methods8' 의 방법에 따라 분석하였다. Ca, Al.
- Ca, Al. Fe의 함량과 중금속 함량은 원소분석법에 의해 분석하였다.
- 인의 존재형태별 분석방법은 Fig. 3에 개요가 도시된 Hieltjes and Lijklema9)^ 방법을 사용하였고 ortho-P의 분석은 Standard Methods®를 따랐다.
성능/효과
- 조사 결과 북한강 지역에는 퇴적층이 거의 형성되지 않아 남한강과 합류 직전의한 지점(R2-C)에서만 20cm 미만의 퇴적층 시료를 채취할 수 있었다. 북한강 지역의 흐름은 청평댐이 발전 방류하는 오후에는 유속이 빠르고 발전을 중지하는 오전에는 유속이 느린 특성을 지니고 있어 유속이 빠른 동안 퇴적물이 씻겨나가 퇴적층이 형성되지 않는 것으로 판단된다.
- 퇴적물의 입도분석 결과 남한강 지역은 sand 64~ 70%, silt 28~35%, clay 8% 이내로 모래가 많고 day가 거의 없는 구조를 보였으며 , 경안천 지역 및 소내 섬 동쪽 지역은 sand, silt, clay의 함량이 서로 비슷하게 30~40%인 구조를 보였으며, 소내섬 서쪽 지역과 팔당호 내부 지역은 sand 30~50%, silt 20~40%, clay 20~30%로서 모래가 다소 많은 구조를 보였다.
- 입도분석 결과를 종합하면 퇴적물의 입도는 유속에 직접적인 영향을 받으므로 퇴적층이 얕게 형성된 지역에서는 sand의 함량이 많았고 퇴적층이 두껍게 형성된 지역에서는 caly의 함량이 많아 sand는 30-70%, caly는 0~60%의 범위에서 변화하였으며 silt의 함량은 20~40%로 비교적 적은 변화를 보였다. 퇴적물의 입도분석 결과를 Fig.
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