산지계류수에서의 T-N(총질소), T-P(총인) 및 COD(화학적산소요구량)의 농도와 유출부하의 변화를 파악하고 산림의 수질정화기능을 평가하였다. 충청북도에 있는 시험유역은 면적이 92.5 ha이며 59%의 혼효림과 30%의 침엽수림으로 구성되어 있다. 시험유역의 말단에서 평상시는 10일 간격으로 또한, 1개의 강우사상에 대하여 2-6 시간 간격으로 계류수의 유량과 농도를 1년간 측정하였다. 강우시의 평균농도는 COD만이 유의적인 수준(p<0.05)에서 평상시의 농도보다 높게 나타났다. T-N과 T-P의 평균농도는 식생생육기(5-10 월)가 식생 휴지기(11-4 월) 보다 낮게 나타났는데, 이는 식물에 의한 영양염류 흡수와 토양의 온도상승에 따른 미생물의 활동이 증가하기 때문으로 생각된다. 연간유출부하에 대한 강수시 유출부하의 비는 T-N이 87%, T-P가 83%, COD가 87%로서 연간유출부하 중 강우시의 유출부하가 매우 높게 나타났다. 시험유역의 오염부하 원단위는 T-N이 5.9 kg/ha $\cdot$ yr, T-P가 0.15 kg/ha $\cdot$ yr, COD가 23.9 kg/ha $\cdot$ yr로 산정되었다. 또한, 시험유역에 의한 T-N, T-P 및 COD의 연간제거율은 각각 24, 58, 66%로 나타나, 산림유역이 수질정화기능을 발휘하고 있는 것으로 판단된다.
산지계류수에서의 T-N(총질소), T-P(총인) 및 COD(화학적산소요구량)의 농도와 유출부하의 변화를 파악하고 산림의 수질정화기능을 평가하였다. 충청북도에 있는 시험유역은 면적이 92.5 ha이며 59%의 혼효림과 30%의 침엽수림으로 구성되어 있다. 시험유역의 말단에서 평상시는 10일 간격으로 또한, 1개의 강우사상에 대하여 2-6 시간 간격으로 계류수의 유량과 농도를 1년간 측정하였다. 강우시의 평균농도는 COD만이 유의적인 수준(p<0.05)에서 평상시의 농도보다 높게 나타났다. T-N과 T-P의 평균농도는 식생생육기(5-10 월)가 식생 휴지기(11-4 월) 보다 낮게 나타났는데, 이는 식물에 의한 영양염류 흡수와 토양의 온도상승에 따른 미생물의 활동이 증가하기 때문으로 생각된다. 연간유출부하에 대한 강수시 유출부하의 비는 T-N이 87%, T-P가 83%, COD가 87%로서 연간유출부하 중 강우시의 유출부하가 매우 높게 나타났다. 시험유역의 오염부하 원단위는 T-N이 5.9 kg/ha $\cdot$ yr, T-P가 0.15 kg/ha $\cdot$ yr, COD가 23.9 kg/ha $\cdot$ yr로 산정되었다. 또한, 시험유역에 의한 T-N, T-P 및 COD의 연간제거율은 각각 24, 58, 66%로 나타나, 산림유역이 수질정화기능을 발휘하고 있는 것으로 판단된다.
The characteristics of concentrations and loads of Total Nitrogen(T-N), Total Phosphorus(T-P), and Chemical Oxygen Demand (COD) in mountain stream water were examined from September 2000 through August 2001. The 92.5-ha study watershed in Chungbuk Province consists of 59% mixed forest and 30% conife...
The characteristics of concentrations and loads of Total Nitrogen(T-N), Total Phosphorus(T-P), and Chemical Oxygen Demand (COD) in mountain stream water were examined from September 2000 through August 2001. The 92.5-ha study watershed in Chungbuk Province consists of 59% mixed forest and 30% coniferous forest. Streamflow was measured and water samples were collected at about 10 day intervals for dry days and at 2-6 hour intervals for a storm event at the study watershed outlet. The mean concentration of COD in streamflow for rainy days was significantly (p < 0.05) higher than for dry days. The mean concentrations of T-N and T-P in vegetation growing season (May to October) were lower than those in vegetation dormant season (November to April). Low concentrations of pollutants during vegetation growing season are likely due to the heavy demand for nutrients by the vegetation and biological activity associated with a warming of soil. The ratios of pollutants loads during storm periods to annual pollutants loads were 87% for T-N, 83% for T-p, and 87% for COD. The unit loads of pollutants for study area were estimated at 5.9 kg/ha $\cdot$ yr for T-N, 0.15 kg/ha $\cdot$ yr for T-p, and 23.9 kg/ha $\cdot$ yr for COD. The removal efficiency of pollutants in study area were 24% for T-N, 58% for T-P and 66% for COD, indicating that a study area shows water purification function.
The characteristics of concentrations and loads of Total Nitrogen(T-N), Total Phosphorus(T-P), and Chemical Oxygen Demand (COD) in mountain stream water were examined from September 2000 through August 2001. The 92.5-ha study watershed in Chungbuk Province consists of 59% mixed forest and 30% coniferous forest. Streamflow was measured and water samples were collected at about 10 day intervals for dry days and at 2-6 hour intervals for a storm event at the study watershed outlet. The mean concentration of COD in streamflow for rainy days was significantly (p < 0.05) higher than for dry days. The mean concentrations of T-N and T-P in vegetation growing season (May to October) were lower than those in vegetation dormant season (November to April). Low concentrations of pollutants during vegetation growing season are likely due to the heavy demand for nutrients by the vegetation and biological activity associated with a warming of soil. The ratios of pollutants loads during storm periods to annual pollutants loads were 87% for T-N, 83% for T-p, and 87% for COD. The unit loads of pollutants for study area were estimated at 5.9 kg/ha $\cdot$ yr for T-N, 0.15 kg/ha $\cdot$ yr for T-p, and 23.9 kg/ha $\cdot$ yr for COD. The removal efficiency of pollutants in study area were 24% for T-N, 58% for T-P and 66% for COD, indicating that a study area shows water purification function.
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문제 정의
산림으로부터의 유출부하는 평상시와 강우 시(그림 7에서 빗금친 부분)의 유출부하으로 구분되는데(黑田 등 1991), 평상시와 강우시의 유출부하 간에는 특성의 차이가 있다. 본 논문에서는 강우로 인해 유출 곡선이 상승한 후 다시 하강하여 상승전의 유량으로 된 시점까지의 유출을 강우시 유출이라고 했다.
대한 연구는 미흡한 실정이다. 이에 본 연구에서는 산림유역을 대상으로 T-N, T-P 및 COD의 수질 모니터링을 수행함으로써, 산지계류수에서의 오염물질의 유출부하특성을 파악하고 산림의 수질 정화기능을 정량적으로 평가하고자 한다
가설 설정
4. 시험유역의 오염부하 원단위가 T-N 5.9 kg/m ;. yr, T-P 0.
제안 방법
대한 평상시 T-N, T-P 및.COD의 유량가중 평균농도를 비교하였다.
99)으로부터 압력 수위계에 기록된 수위를 유량으로 환산하였다. 강수량은 조사 지구 내에 설치된 자기 강수량계를 이용하여 측정하였다
계류수의 유량 측정은 사진 1과 같이 시험유역의 말단에 설치된 사다리꼴형 웨어에서 1년간(2000년 9월부터 2001년 8월까지) 약 10일 간격으로 실시하였고, 1 회의 강우사상2001년 6월 29-30 일의 총강수량 69mm)에 대하여 2~6 시간(15 개 시점)으로 실시하였다. 수위는 압력식 수위계를 웨어 근처에 설치하여 1시간 간격으로 측정하였고, 압력(p)과 실측 유량(Q)과의 관계식( Q=3.
본 연구는 2000년 9월부터 2001년 8월까지의 1년 동안 남한강 상류에 위치한 미동산 유역(혼효림 59%, 침염수림 30%)을 대상으로 산지 계류수에 대한 오염물질(T-N, T-P 및 CODa) 의 농도와 부하의 특성 변화를 검토하고 산림의 수질정화기능을 평가하였다 여기서 얻은 결과를 요약하면 다음과 같다
수위는 압력식 수위계를 웨어 근처에 설치하여 1시간 간격으로 측정하였고, 압력(p)과 실측 유량(Q)과의 관계식( Q=3.207# = 0.99)으로부터 압력 수위계에 기록된 수위를 유량으로 환산하였다. 강수량은 조사 지구 내에 설치된 자기 강수량계를 이용하여 측정하였다
수질 분석용의 샘플은 유량측정과 동시에 10일 간격으로 1회의 강우사상에 대하여 2~6시간 간격으로 수집하였다 또한 강우는 현지에서 채수한 것을 사용하였다 수질분석은 T-N, T-P 및 COD의 3항목에 대해서 수행하였다. T-N과 T-P는 환경오염공정시험법(환경부, 1997)에 의한 흡광광도법으로 분석하였고, CODcr 는 Standard Methods (American Public Health Association, 1995)에 의한 중크롬산칼륨(KaCrzOr)을이용하여 분석하였다.
대상 데이터
본 연구의 시험유역은 충청북도 청원군 미원면 미원리(127° 37‘ E, 36°37' N)에 위치한 충북 산림환경연구소 내의 미동산(해발 558 m) 산림유역이다(그림 1). 시험유역은 면적이 92.
시험유역은 면적이 92.5 ha이고, 해발 350-558 이에 위치하고 있으며, 내부에는 인가나 농경지와 같은 인위적인 오염원이 없고 임도 등이 일부 존재하고 있다. 산림분포수 종은 침엽수림과 활엽수림으로 구성된 혼효림 (mixed forest) 이 59.
이론/모형
T-N과 T-P는 환경오염공정시험법(환경부, 1997)에 의한 흡광광도법으로 분석하였고, CODcr 는 Standard Methods (American Public Health Association, 1995)에 의한 중크롬산칼륨(KaCrzOr)을이용하여 분석하였다.
성능/효과
1. 평상시 산지 계류수의 오염물질의 평균농도는 T-Ne 0.57 mg/L, T * 는 0.017 xvg/L, COD는 2.18 mg/L로 나타나 각각의 강우농도(T-N: 0.59 rng/L; T-P 0.027 mg/L; COD: 5.36 mg/L) 에비하여 T-Ne 비슷하였으나, T-P와 QOD는 낮게 나타났다. 또한, 강우시의 평균 COD 농도는 4.
2. T-N과 T-P의 평균농도는 식생생육기(5~10월)가식생 휴지기(11~4월)보다 낮게 나타났는데, 이는 식물에 의한 영양염류 흡수와 토양의 온도상승에 따른 미생물의 활동이 증가하기 때문으로 생각된다.
3. 총유출부하에 대한 강수시 유출부하의 비는 T-N 이 87% T-P가 83% COD가 87%로서 총 유출 부하 중 강우시의 유출부하가 매우 크게 나타났는데, 이는 강수시 계류수의 유량과 함께 농도가 증가하기 때문으로 생각된다.
5. 시험유역의 T-N, T-P 및 COD의 연간제거량은 각각 1.8, 0.20, 45.8 kg/ha . yr이고 제거율은 각각 24, 58, 66%로 나타나, 산림유역의 수질정화 기능이 정량적으로 평가되었다.
20 kg/ha . yr, ;COD가 45.8 kg/ha - yr 로 모든 수질 항목에서 유줄부하가 유입부하보다 작게 되어 강수에 의해 유입된 왜염물질이 산림을 통과하면서 상당량 감소하는 것으로 나타났다. 이는 산림에서 제거된 영양염류나 유기물이 식물생장의 영양소로서 이용되고 있기 때문으로 생각된다.
8 kg/ha . yr이고 제거율은 각각 24, 58, 66%로 나타나, 산림유역의 수질정화 기능이 정량적으로 평가되었다.
강우시의 평균농도는 T-N이 1.24 mg/L, T-P가 0.03 mg/L, COD가 4.97 mg/L로서 평상시의 농도보다 크게 나타났으나, t 검정결과 COD만이 유의적인 수준(p<0.05)에서 농도 차가 인정되었다. 이는 강우에 의한 증수(增水)시에 평상시 계류에 축적되어 있던 유기물이 유출되었기 때문으로 생각된다
36 mg/L) 에비하여 T-Ne 비슷하였으나, T-P와 QOD는 낮게 나타났다. 또한, 강우시의 평균 COD 농도는 4.97 mg/L로서 평상시의 농도와 유의적인 수준에서 그 차가 인정되었다.
또한, 연간유출량^ 대한 강수시 유출량의 비는 70% 이었고, 연간유출부하에 대한 T-N, T P 및 COD의 강우 시 유출부하의 비는 각각 87, 83, 87%로 강수 시의 유출 부하가 높게 나타났다.
이와 같이 T-N과 T-P의 농도는 식생생육기가 식생휴지기보다 낮게 나타난 반면, COD 농도는 식생 생육기가 식생휴지기보다 높게 나타났다.
01 kg/ha로 나타났다. 이와 같이 모든 오염물질의 유출 부하는 유출량의 영향을 크게 받아 유출량이 많은 8-9월에 연간총부하의 75-77%값을 나타냈다
관계식에서 지수 b>0은 유량의 증가에 따른 농도의 증가를b=0은 농도 변화가 없음을 3<0은 농도의 저하를 나타낸다. 평상시에는 어느 수질 항목도 비유량과 농도와의 사이에서 유의적인 상관관계가 인정되지 않았으나, 강우시에는 T-N과 T-P의 C- q식이 유의성(각각 *0.0 이과 *0.05) 이 인정되는 것으로 나타났다. 강우시의 T-N과 T-P는 관계식의 지수가 3>0로 유량의 증가에 따라 농도가 증가하는 것으로 나타났는데, 이는 강우시 유량의 증가에 따른 토사의 유출로 토사에 부착되어 있던 질소와 인이 다량으로 유출되었기 때문으로 생각된다.
후속연구
그러나, 농도의 순별 변동에 대한 메카니즘을 정확히 파악하기 위해서는 다년간에 걸친 연구가 필요할 것으로 생각된다
Likens, G. E., F. H. Bormann, R. S. Pierce, J. S. Eaton, and N. M. Johnson (1977). Biogeochemistry of a forested ecosystem, Springer-Verlag, New York, pp. 146-147
Vaithiyanathan, P., and D. L. Correll (1992). 'The Rhode River watershed: Phosphorus distribution and export in forest and agricultural soils', J. Environ. Qual. 21, pp. 280-288
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