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문제 정의
- 본 연구는 영산강의 중상류 수계를 이루는 광주 광역시 하천을 대상으로 채수된 하천수의 수질 및 오염현황을 알아보고, 장기간에 걸쳐 조사된 환경부 의 수질측정망 운영자료20)와 종합하여 광주광역시 를 관류하는 하천들의 수질현황을 파악하는 한편, 도시화 및 산업화에 따른 수질오염원 및 중금속들 의 오염실태와 그 오염원인에 대하여 접근을 시도 하였다.
- 하천수의 수질은 짧은 기간에 변화하는 특성을 보이며, 채취시기 및 위치에 따라 많은 차이가 발생 하기에 장기적인 변화를 살펴볼 필요가 있다. 본 연구는 이러한 문제점을 극복하고 객관적인 하천수 수질을 평가하고자 1991년부터 2000년까지의 환경 부 수질측정망 운영자료를 이용하여 연구지역에서 의 수질변화를 살펴보았다(Table 5). 환경부而의 자 료에 의하면, DO는 9.
제안 방법
- COD : COD를 비롯한 T-N과 T-P는 전술한 바와 같이, 하천수수질환경기준이 설정되지 않아 호소 수질환경 기준을 참조하여 평 가하였다. 연구지 역에서 조사된 COD는 BOD의 경향과 유사한 함량변화를 보인다.
- 채수된 하천수의 BOD 및 COD 등은 수질오염공정시험방법22)에 의해, T-N, T-P는 UV(Ultra Violet : Shimadzu, Visible Recording Spectrophotometer 160AX 이용하여 각각 220nm, 880nm에서 시료의 흡광도를 측정한 후, 미리 작성한 검량선으로부터 T-N, T-P의 양을 구하여 농도를 산출하였다. SS는 여과지(GF/C; 0.45㎛)를 이용하여 추출한 후, 105~L10℃의 건조기 안에서 2 시간 건조시켜 실온에서 항량으로 중량을 정확히 측정하였다. HCQj-는 시료액 100业를 pH meter 를 이용하여 표준용액으로 적정한 후, methylenebromocresol green과 phenolphthalein 지시약을 이 용, 0.
- 하지만 광주광역시를 관류하는 하천들은 최종적 으로 호소환경인 영산호로 유입되어 영산호의 COD, T-N, T-P 오염에 중요한 역할을 하게 된다. 따라서 본 연구에서는 pH, DO, BOD와 SS는 하천수 수 질환경기준치를, COD, T-N, T-P 등은 호소수 수 질환경기 준치를 이용하여 설명하였다 (Table 2). pH : 갈수기에 연구지역에서 분석된 pH는 황룡 강에서 약알카리성을, 광주천에서는 중성으로 7.
- 또한 하천수 수질은 단기간에 여러 요인들 에 의해 많은 변화가 초래될 수 있기에 어느 한 시 점에서 측정되어진 결과를 토대로 수질을 평가할 수는 없다. 따라서 이러한 문제점을 극복하고자 환 경부 수질측정망 운영자료를 이용하여 장기간의 수 질 변동 및 추이 등을 종합적으로 관찰하여 상호 비 교하였다.
- 연구지역 하천수의 오염을 살펴보기 위해 갈수기 에 분석되어진 하천수를 대상으로 수질오염에 많은 영향을 미치는 BOD, SO}, T-N 및 T-P 등의 오 염지수(contamination index : CJ)를 구하였다%)오 염지수는 주변 오염되지 않은 하천수를 바탕값(background value)으로 하여 1보다 클 경우 지질매체와 의 반응이 아닌 특정오염원에 의해 오염된 것을 의미한다. 본 연구에서는 영산강 본류의 발원지인 담 양댐에서 채수된 하천수(DY)를 바탕값으로 광주광 역시 하천수의 오염도를 평가하였다(Fig. 6).
- 1) 2(X)1 년 5월(갈수기)과 8월(홍수기)에 걸쳐 조 사. 분석 된 광주광역시 하천수의 pH-Eh도와 Piper's diagram에 의한 물리, 화학적 특성은 일반적인 하천에서 용존되어 있는 농도를 함유하고 있어 전형적인 자연 하천수의 특성을 반영하였다.
- 또한 SS의 변 동은 관측 연도에 따라 많은 차이를 보여 수계의 안 정도와 관련되어 변화하는 것으로 보인다. 수질오염 을 평가하는 BOD는 환경부 수질측정지점인 본류 (YS 2, 3) 및 광주천 (GJ 2, 4)의 4개 지점과, 2001년 갈수기에 동일한 곳에서 채수되어 분석되어진 자료를 이용하여 연도별 변화를 살펴보았다(Table 6, Fig. 5). 환경부에서 측정한 BOD는 본촌공단과 하남공단에서 발생하는 하수 및 폐수를 포함한 방류 수가 매년 30-200 mg/1 이내로 광주광역시 하천에 많은 영향을 미치는 것으로 나타났다.
- 연구지역 하천수의 오염을 살펴보기 위해 갈수기 에 분석되어진 하천수를 대상으로 수질오염에 많은 영향을 미치는 BOD, SO}, T-N 및 T-P 등의 오 염지수(contamination index : CJ)를 구하였다%)오 염지수는 주변 오염되지 않은 하천수를 바탕값(background value)으로 하여 1보다 클 경우 지질매체와 의 반응이 아닌 특정오염원에 의해 오염된 것을 의미한다. 본 연구에서는 영산강 본류의 발원지인 담 양댐에서 채수된 하천수(DY)를 바탕값으로 광주광 역시 하천수의 오염도를 평가하였다(Fig.
- 현장에서 하천수 분석은 휴대용 pH-Eh meter (Orion 290-A) 및 DO meter (YSI 58)를 이용하여 pH(수소이온농도), Eh(산화환원전위차) 및 DO(용존 산소량)를 측정하였다. 채수된 하천수의 BOD 및 COD 등은 수질오염공정시험방법22)에 의해, T-N, T-P는 UV(Ultra Violet : Shimadzu, Visible Recording Spectrophotometer 160AX 이용하여 각각 220nm, 880nm에서 시료의 흡광도를 측정한 후, 미리 작성한 검량선으로부터 T-N, T-P의 양을 구하여 농도를 산출하였다. SS는 여과지(GF/C; 0.
- 현장에서 하천수 분석은 휴대용 pH-Eh meter (Orion 290-A) 및 DO meter (YSI 58)를 이용하여 pH(수소이온농도), Eh(산화환원전위차) 및 DO(용존 산소량)를 측정하였다. 채수된 하천수의 BOD 및 COD 등은 수질오염공정시험방법22)에 의해, T-N, T-P는 UV(Ultra Violet : Shimadzu, Visible Recording Spectrophotometer 160AX 이용하여 각각 220nm, 880nm에서 시료의 흡광도를 측정한 후, 미리 작성한 검량선으로부터 T-N, T-P의 양을 구하여 농도를 산출하였다.
대상 데이터
- BOD : 갈수기에 BOD는 광주천의 제 2 지류인 동계천과 서방천이 합류하는 충장로(GJ 3), 무등경 기장 부근(GJ 4), 광주시 하수처 리장 위치하는 유덕 동 부근(GJ 5)과 광주천이 합류하는 영산강 본류의 극락교 부근(YS 3)에서 15.41-20.15 mg/2 로 하천수 수질환경기준 V등급을 초과하였다. 홍수기에는 전 지역이 0.
- 본 연구는 광주광역시를 관류하는 하천을 대상으로 전라남도 하천도 및 1:50, 000의 지형도를 이용하 여, 하천을 대표할만한 지점을 선정한 후, 2(X)1 년 5 월과 8월의 갈수기와 홍수기 2차례에 걸쳐 영산강 본류에서 6 개, 황룡강 4 개, 광주천 5개의 총 30 개 하천수를 채수하였다. 일반적으로 수질에 영향을 주는 요인들은 어느 하나의 요인만이 작용하는 것이 아니라 많은 요인들이 복합적으로 작용하기 때문에 그 특성을 하나로 인식하기는 어려운 실정이다.
- 따라서 연구지역 하천수의 오염물질에 대한 영향을 합리적 이고 객관적으로 파악하는 것은 갈수기의 자료를 이용하는 것이 보다 타당하게 생각된다. 연구지역 에서 BOD는 광주광역시 중심부를 관통하는 지점 (GJ 3, 4, 5)에서 V등급 이상으로 오염되고, 본류와 합류하는 지점에서도 급격히 부하되는 경향을 보인다. BOD의 V등급 상한값인 lOmg/C 의 2배에 해당하는 최고 20.
이론/모형
- 45㎛)를 이용하여 추출한 후, 105~L10℃의 건조기 안에서 2 시간 건조시켜 실온에서 항량으로 중량을 정확히 측정하였다. HCQj-는 시료액 100业를 pH meter 를 이용하여 표준용액으로 적정한 후, methylenebromocresol green과 phenolphthalein 지시약을 이 용, 0.1N 탄산나트륨 표준용액(Na2CC>3)으로 적정하였으며, Stednick23'과 Greenberg 등24'에 의해 제안 된 계산식에 의하여 구하였다. 하천수의 무기용존물 질 및 중금속 분석의 경우, 양이온 및 중금속의 분 석은 ICP(Induced Coupled Plasma - Atomic Emission Spectrometer : Jobin Yvon 138)에 의한 유도결합플 라즈마 방식을, 음이온은 IC(Ion Chromatograph : Shimadzu HIC-10A)를 이용한 이온크로마토그래피 법을 사용하여 분석하였다.
- 1N 탄산나트륨 표준용액(Na2CC>3)으로 적정하였으며, Stednick23'과 Greenberg 등24'에 의해 제안 된 계산식에 의하여 구하였다. 하천수의 무기용존물 질 및 중금속 분석의 경우, 양이온 및 중금속의 분 석은 ICP(Induced Coupled Plasma - Atomic Emission Spectrometer : Jobin Yvon 138)에 의한 유도결합플 라즈마 방식을, 음이온은 IC(Ion Chromatograph : Shimadzu HIC-10A)를 이용한 이온크로마토그래피 법을 사용하여 분석하였다. 분석 시, 측정값의 정확 도를 높이기 위해 동일시료, 표준액, 공시료에 대한 중복분석을 하였으며, 그 결과, 측정값의 표준편차 는 ±10% 이하의 값을 보였다.
성능/효과
- 2) BOD, COD, T-N, T-P 등의 수질오염원은 하천 의 상류에서 하류로 가면서 증가하였다. BOD와 COD는 광주천 하류와 본류에 유입되는 구간에서 하천수 또는 호소수 수질환경기준 V등급을 초과하였으며, T-N과 T-P는 광주천 하류 구간 을 포함한 본류 전구간에서 호소수 수질환경기 준 V등급 이상으로 오염되었다.
- 3) 광주광역시 하천에 대한 여러 오염원 중, 광주천 에 의한 생활하수 등의 오폐수의 유입이 BOD, COD 등의 주 오염원으로 작용하고 있으며, T- N과 T-P는 영산강 본류의 상류부터 상당히 오 염되어 농경지 등에 의한 영향이 크게 작용하는 것으로 판단된다.
- 하천 수에서 분석되어지는 무기이온들은 암석의 풍화, 대 기로부터의 유입 또는 인간활동에 의한 영향으로 인해 생성되어지며 하천수의 이온변화에 많은 영향을 준다.3)먼저 본류 및 황룡강에서 채수된 하천수 의 무기이온들의 분포는, 갈수기에 양이온 영역에서 Na*+K*가 주된 유형으로, 홍수기에는 Na*+K*와 Ca*의 중간형으로 이동하였다. 음이온은 갈수기에 HCO3「와 C「의 중간형에서 홍수기에는 HCO3「가지 배적인 형태로 나타났다.
- 하천수의 수질은 조사시기에 따른 많은 차이가 발생하며, 인위적인 오염을 제외하면, 화학성분은 강수의 성분과 주변지역의 지질에 의한 영향을 크게 받는 것으로 알려져 있다.3)즉 하천수의 화학성 분 기원은 강수, 대기중의 에어로졸 등의 분진, 하 천 수계 주위의 암석과 토양에서 유출된 원소 등에 따라 결정된다. 그리고 인간활동에 의한 생활하수, 농업용수, 공업용수, 광산폐수, 온천폐수, 농약 등이 유입되어 하천수의 수질이 변화하게 된다.
- 4) 중금속류에 대한 분석은 하천수수질환경 기준의 보다 낮거나 또는 검출되지 않았다. 이는 광주광 역시 하천의 오염원이 산업활동 등에 의한 영향 요인보다 생활하수 및 농업활동 등에 의한 영향 이 크게 작용하고 있음을 반증한다.
- 5) 환경부의 자료와 실측 분석자료를 이용한 BOD 의 장기간 수질오염 변화 추이는, 1997년 이후 다시 증가하는 것으로 나타나 연구지역 하천의 수질관리가 요구되어진다.
- 7에 이들 오염원에 대한 흐름을 모식화하여 나 타냈다. BOD, T-N 및 T-P 등의 오염원은 광주천 (GJ 3, 4, 5)과 광주천이 합류하는 본류(YS 3, 4, 5, 6)에서 부하되어 광주천의 영향이 크게 작용하는 있음을 확인할 수 있었다. 이러한 결과에서 볼 때, 영 산강은 광주천에서 유입되는 오염물질이 많은 영향을 미치는 것으로 파악된다.
- 2) BOD, COD, T-N, T-P 등의 수질오염원은 하천 의 상류에서 하류로 가면서 증가하였다. BOD와 COD는 광주천 하류와 본류에 유입되는 구간에서 하천수 또는 호소수 수질환경기준 V등급을 초과하였으며, T-N과 T-P는 광주천 하류 구간 을 포함한 본류 전구간에서 호소수 수질환경기 준 V등급 이상으로 오염되었다.
- BOD의 오염지수는 광주천 상류에 위치한 제2수 원지(GJ 1)에서 0.64로 바탕값보다 좋은 수질을 보 이나 하류 방향(GJ 3, 4, 5)으로 갈수록 6.38-8.34의 높은 수치로 오염되었다. 또한 광주천이 합류되는 본류(YS 3)에서도 7.
- 05의 값을 보였으며, 본류와 합류하는 곳에서 도 증가하였다. T-Ne 본류에서 오염지수 10 이상 으로 하류방향으로 부화되었으며, 광주천이 유입되는 지점에서는 오히려 감소하는 경향이 나타났다. T-P는 광주천 하류에서 19.
- 따라서 본 연구에서는 pH, DO, BOD와 SS는 하천수 수 질환경기준치를, COD, T-N, T-P 등은 호소수 수 질환경기 준치를 이용하여 설명하였다 (Table 2). pH : 갈수기에 연구지역에서 분석된 pH는 황룡 강에서 약알카리성을, 광주천에서는 중성으로 7.08-9.99의 수치를 보였으며, 본류는 지류들이 합류한 후, 희석에 의해 낮아지는 경향을 보였다. 홍수기에 는 6.
- 연구지 역에서 조사된 COD는 BOD의 경향과 유사한 함량변화를 보인다. 갈수기에 COD는 BOD의 함량이 높게 나타난 지점들과, 황룡강의 하류인 광산구 송정동 부근 (HR 3, 4)에서 이상의 높은 함량을 보였으 며, 호소수질환경기준 V등급에 해당되는 것으로 나타났다.
- 하천수의 무기용존물 질 및 중금속 분석의 경우, 양이온 및 중금속의 분 석은 ICP(Induced Coupled Plasma - Atomic Emission Spectrometer : Jobin Yvon 138)에 의한 유도결합플 라즈마 방식을, 음이온은 IC(Ion Chromatograph : Shimadzu HIC-10A)를 이용한 이온크로마토그래피 법을 사용하여 분석하였다. 분석 시, 측정값의 정확 도를 높이기 위해 동일시료, 표준액, 공시료에 대한 중복분석을 하였으며, 그 결과, 측정값의 표준편차 는 ±10% 이하의 값을 보였다. 또한 분석되어진 무 기물질 중 양이온과 음이온의 용존량은 단위 로, 중금속의 용존량은 號JI 로 각각 나타내었다.
- 연구지역 하천수에서 분석된 중금속은 As, Se, Zn, Cd, Pb, Cu, Cr 및 Hg 등의 함량이 하천수수질 환경 기준치 보다 낮거나 검출되지 않았다(Table 4). 갈수기에 분석된 중금속의 경우, Zn이 광주천 하류 (GJ 3, 4, 5)에서 10 座/C 내외, 광주천이 합류한 본 류에서 6-7 ns/H, Cu는 광주천 하류(정점 5)에서 20 만을 나타내었다.
후속연구
- 연 구지역에서 분석된 항목 중, 홍수기 T-P의 함량 분 포는, 다른 해석을 낳게 한다. T-P의 함량이 증가하 게된 원인으로 주변 농지 및 꽃밭 등에서 토양 유실 등에 의한 일부 함량변화가 발생된 것으로 보여지 나, 보다 명확한 결론을 내리기 위해서는 이에 대한 추가 조사가 요구된다.
- 환경부의 지료와 연구지역 수질 분석을 통한 광 주광역시의 장기간에 걸친 BOD의 수질변화 추이는 1994-1996년에 가장 악화되었으며, 1997년 이후 하천정비사업 등을 통한 저질의 유기물질 등을 제 거한 이후로는 양호한 수질을 보였다. 그러나 1998 년 이후의 환경부 자료와 2001년 수질분석 결과를 비교할 때, 광주천 하류에서 BOD 부하가 다시 증가하는 것으로 나타나 BOD를 비롯한 오염물질 등의 증가 원인에 대한 대책을 강구해야 할 것으로 판단된다.
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