해양심층수는 겨울철 표층수의 냉각으로 인하여 동해 고위도 지역인 극 지역에서 형성된 후 점차로 표층수와 혼합이 차단된 상태로 순환한다. 하구역 혼합만큼 뚜렷하지는 않지만, 지하염수는 순환해수와 지하수의 혼합물기다 높은 삼투압을 가지고 있는 해수는 바다와 연결된 대수층으로 스며들어 지하수와 혼합하게 된다. 해양심층수와 지하염수의 자원특성을 파악하기 위하여 이들 수괴의 기원과 성분 및 각 수자원에 대한 수질 특성과 자원 안정성을 조사하였다. 해수 중 산소와 수소 동위원소 비는 0‰, 인 반면, 지하염수는 지표수의 순환선(meteoric water line) 위에 있거나, 벗어나는 경우도 있다. 이러한 현상은 두 수괴가 다른 기원을 가지고 있다는 것을 의미한다. 해수에 용존 된 주성분 이온(Na, Ca, Mg, K) 들은 각각 일정한 성분비를 이루고 있다. 그러나 지하염수에서 이들 주성분 원소들의 일정성분비의 법칙이 성립하지 않는 것이 관측되었다. 그 이유는 주변 토양과 지하수 사이의 화학적 반응에 기인한다. 또한 해양심층수는 지하염수에 비하여 기능성 미량 원소들이 풍부하고 생물학적 친하력이 높은 반면, 유해한 박테리아와 인공 오염물이 적은 특성을 가지고 있으며, 자원적인 측면에서도 안정성을 가지고 있다.
해양심층수는 겨울철 표층수의 냉각으로 인하여 동해 고위도 지역인 극 지역에서 형성된 후 점차로 표층수와 혼합이 차단된 상태로 순환한다. 하구역 혼합만큼 뚜렷하지는 않지만, 지하염수는 순환해수와 지하수의 혼합물기다 높은 삼투압을 가지고 있는 해수는 바다와 연결된 대수층으로 스며들어 지하수와 혼합하게 된다. 해양심층수와 지하염수의 자원특성을 파악하기 위하여 이들 수괴의 기원과 성분 및 각 수자원에 대한 수질 특성과 자원 안정성을 조사하였다. 해수 중 산소와 수소 동위원소 비는 0‰, 인 반면, 지하염수는 지표수의 순환선(meteoric water line) 위에 있거나, 벗어나는 경우도 있다. 이러한 현상은 두 수괴가 다른 기원을 가지고 있다는 것을 의미한다. 해수에 용존 된 주성분 이온(Na, Ca, Mg, K) 들은 각각 일정한 성분비를 이루고 있다. 그러나 지하염수에서 이들 주성분 원소들의 일정성분비의 법칙이 성립하지 않는 것이 관측되었다. 그 이유는 주변 토양과 지하수 사이의 화학적 반응에 기인한다. 또한 해양심층수는 지하염수에 비하여 기능성 미량 원소들이 풍부하고 생물학적 친하력이 높은 반면, 유해한 박테리아와 인공 오염물이 적은 특성을 가지고 있으며, 자원적인 측면에서도 안정성을 가지고 있다.
Deep Ocean Water (DOW) is formed within restricted area including polar sea (high latitude) by cooling of surface seawater and globally circulating in the state of isolation from surface seawater. Although it is not as obvious as estuaries mixing, brine ground water is mixture of recirculated seawat...
Deep Ocean Water (DOW) is formed within restricted area including polar sea (high latitude) by cooling of surface seawater and globally circulating in the state of isolation from surface seawater. Although it is not as obvious as estuaries mixing, brine ground water is mixture of recirculated seawater and ground water. Seawater having high osmotic pressure infiltrates into an aquifer which is connected to the sea. In order to clarify the characteristics of deep ocean water and brine ground water, we investigated their origins, chemical compositions, water qualities and resources stabilities. While concentrations of stable isotopes (/sup 18/O and ²H) in seawater is 0‰, those in brine ground water is on meteoric water line or shifted toward oxygen line. It means that origin of brine ground water is different than that of deep ocean water. The ions dissolved in seawater (Na, Ca, Mg, K) are present in constant proportions to each other and to the total salt content of seawater. However deviations in ion proportions have been observed in some brine ground water. Some causes of these exception to the rule of constant proportions are due to many chemical reactions between periphery soil and ground water. While DOW has a large quantity of functional trace metals and biological affinity relative to brine ground water, DOW has relatively small amount of harmful bacteria and artificial pollutants.
Deep Ocean Water (DOW) is formed within restricted area including polar sea (high latitude) by cooling of surface seawater and globally circulating in the state of isolation from surface seawater. Although it is not as obvious as estuaries mixing, brine ground water is mixture of recirculated seawater and ground water. Seawater having high osmotic pressure infiltrates into an aquifer which is connected to the sea. In order to clarify the characteristics of deep ocean water and brine ground water, we investigated their origins, chemical compositions, water qualities and resources stabilities. While concentrations of stable isotopes (/sup 18/O and ²H) in seawater is 0‰, those in brine ground water is on meteoric water line or shifted toward oxygen line. It means that origin of brine ground water is different than that of deep ocean water. The ions dissolved in seawater (Na, Ca, Mg, K) are present in constant proportions to each other and to the total salt content of seawater. However deviations in ion proportions have been observed in some brine ground water. Some causes of these exception to the rule of constant proportions are due to many chemical reactions between periphery soil and ground water. While DOW has a large quantity of functional trace metals and biological affinity relative to brine ground water, DOW has relatively small amount of harmful bacteria and artificial pollutants.
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문제 정의
본 조사는 동해 표층수와 심층수의 계절별 수질 변화를 알아보기 위하여, 강원도 고성군 연안에서 3 km 떨어진 심층수 취수 예정 지역 3곳(St. 1, 2 및 3)을 매달 조사하였다. 또한 지하염수의 수질을 조사하기 위하여 경기도 서해안과 남해안 그리고 한반도 남동해안 지역에서 지하관정을 이용하여 개발된 지하염수를 조사 대상으로 하였다.
지하 염수도 그 자체로서 유용한 자원이 될 수 있음에도 불구하고 해양심층수와 혼동되게 호칭함에 따라 국민들의 직접적인 또는 간접적인 피해가 우려되고 있고, 그 차이에 대한 체계적인 분류와 자원적 차별성을 명확히 할 필요가 있는 것으로 강조되고 있다. 이로부터, 본 연구에서는 해양심층수와 지하 염수의 생성기구를 고찰하고, 이에 따른 수질특성을 비교 분석함으로써 두 수자원의 효율적 활용방안에 대해 발전적 고찰을 실시하고자 한다.
제안 방법
Rn 분석은 액체섬광계수기 (Pharmacia Wallac Quantalus 1220)을 이용하여 측정하였다. 각 시료는 20 ml low K vial에 cocktail 용액인 HiSafe Ⅲ 15 ml와 시료 5 ml을 혼합한 후 액체섬광계수기를 이용하여 10분씩 10번 측정하였다.
동해 표층수와 심층수의 수질 환경 조사를 위해 강원도립대학에서 보유하고 있는 소형 조사선(강원 401호와 해송호)을 이용하였다. 동해 심층수의 수질 변화를 조사하기 위해 4ℓ 용량의 반돈(Van Dorn) 채수기를 사용하여 원하는 수심까지 윈치로 내린 후 전달 추(messenger)를 내려 닫히게 한 다음 채수하였다. 채수한 물은 측정 목적에 맞게 폴리에틸렌병과 멸균 채수병에 채수하여 실험실로 옮겨와 실험하였다.
미량원소 분석을 위한 실험에 사용된 모든 시약은 중금속 측정용 또는 고순도 시약이었으며, 용액의 제조 및 세척은 정제된 초순수를 이용하였다. 미량원소들은 APDC-NaDDC 혼합용액과 시트레이트 완충 용액을 이용하여 브룰런드의 용매 추출법을 변형시켰으며 분리 및 농축하여 ICP(Perkin Elmer Optima 2000DV)를 이용하여 미량원소의 분석을 실시하였다(해양수산부, [1997]). 미량원소의 분리 및 농축은 위한 모든 조작들은 Clean bench에서 수행하였으며, 측정계통 오차를 줄이기 위하여 실험실에서 제작한 질 검정을 위한 표준물질도 함께 분석하였다.
미량원소들은 APDC-NaDDC 혼합용액과 시트레이트 완충 용액을 이용하여 브룰런드의 용매 추출법을 변형시켰으며 분리 및 농축하여 ICP(Perkin Elmer Optima 2000DV)를 이용하여 미량원소의 분석을 실시하였다(해양수산부, [1997]). 미량원소의 분리 및 농축은 위한 모든 조작들은 Clean bench에서 수행하였으며, 측정계통 오차를 줄이기 위하여 실험실에서 제작한 질 검정을 위한 표준물질도 함께 분석하였다.
시료의 수소 및 산소 동위원소 측정을 위하여 공기와 기체 교환이 차단된 상태로 채취된 시료는 수소가스와 산소가스로 만든 후 안정동위원소 질량분석기(Optima)에서 측정했다. 채취된 시료는 수소추출 진공장치와 산소 동위원소 분석용 CO2 가스 준비 진공 장치(김규한, [1991])을 이용하여 시료가 준비되었다.
동해 심층수의 수질 변화를 조사하기 위해 4ℓ 용량의 반돈(Van Dorn) 채수기를 사용하여 원하는 수심까지 윈치로 내린 후 전달 추(messenger)를 내려 닫히게 한 다음 채수하였다. 채수한 물은 측정 목적에 맞게 폴리에틸렌병과 멸균 채수병에 채수하여 실험실로 옮겨와 실험하였다. 채수된 해수시료의 수온과 염분, pH 그리고 용존산소는 채수와 동시에 관측된 C.
해수 및 지하염수 시료 중의 222Rn 분석은 액체섬광계수기 (Pharmacia Wallac Quantalus 1220)을 이용하여 측정하였다. 각 시료는 20 ml low K vial에 cocktail 용액인 HiSafe Ⅲ 15 ml와 시료 5 ml을 혼합한 후 액체섬광계수기를 이용하여 10분씩 10번 측정하였다.
해양심층수가 가진 자원 안정성 관점에서 비교해보기로 한다. 저온성의 경우, 해양심층수는 년중 2℃이하(태평양계는 10℃ 이상도 있음)이지만 지하 염수는 수온이 14~28℃로 수온의 변화가 크게 나타났다(Table 1).
대상 데이터
동해 표층수와 심층수의 수질 환경 조사를 위해 강원도립대학에서 보유하고 있는 소형 조사선(강원 401호와 해송호)을 이용하였다. 동해 심층수의 수질 변화를 조사하기 위해 4ℓ 용량의 반돈(Van Dorn) 채수기를 사용하여 원하는 수심까지 윈치로 내린 후 전달 추(messenger)를 내려 닫히게 한 다음 채수하였다.
1, 2 및 3)을 매달 조사하였다. 또한 지하염수의 수질을 조사하기 위하여 경기도 서해안과 남해안 그리고 한반도 남동해안 지역에서 지하관정을 이용하여 개발된 지하염수를 조사 대상으로 하였다.
본 연구에서 수행한 미량원소 분석을 위한 시료 채취를 위해 미리 산으로 세척한 4ℓ 고밀도 폴리에틸렌병을 사용하였다. 채취된 시료는 이물질의 유입을 방지하기 위하여 폴리에틸렌 필름으로 이중 포장한 후 즉시 실험실로 옮겨졌고 시료 1ℓ당 증류된 염산(6N) 4 ml를 가한 후 분석 때까지 상온에 보관하였다.
D(Idronaut 316)에서 자료를 취하였다. 지하염수의 수온·염분·pH·용존산소는 현장에서 D.O Meter(Yellow Springs Instruments Co. Model 55, USA)와 염분도계(Yellow Springs Instruments Co. Model 30, USA)를 이용하여 현장에서 측정하였다.
시료의 수소 및 산소 동위원소 측정을 위하여 공기와 기체 교환이 차단된 상태로 채취된 시료는 수소가스와 산소가스로 만든 후 안정동위원소 질량분석기(Optima)에서 측정했다. 채취된 시료는 수소추출 진공장치와 산소 동위원소 분석용 CO2 가스 준비 진공 장치(김규한, [1991])을 이용하여 시료가 준비되었다. 준비된 가스시료는 표준시료와 교대로 질량분석기에 도입되어 질량분석을 하게 된다.
데이터처리
수소 δD(Deutrium)는 D/H 등으로 바꾸어 넣으면 된다. 산소와 수소는 표준시료로 표준평균해수(Standard Mean Ocean Water: SMOW)을 사용하였다.
이론/모형
동해표층수와 심층수 그리고 지하 염수에 대한 미생물학적 검사는 대장균군 및 일반세균을 대상으로 하였다. 시료에 대한 일반 세균수 및 대장균군 검사는 해양환경공정시험방법 [1998]에 준하여 실시하였으며, 사용된 배지는 Plate Count Agar, Lactose Broth 및 BGLB였으며, 배지 모두 Difco사(USA) 제품을 사용하였다.
영양염은 Strickland and Parsons[1972]의 비색법으로 질산염(Nitrate), 아질산염(Nitrite), 암모니아(Ammonia), 규산염(Silicate), 인산염(Phosphate)을 측정하였다. 영양염 분석을 위한 시료는 채수한 후 membrane filter(47 mm, 0.
성능/효과
부영양성의 경우, 해양심층수는 해역별 차이는 약간 있지만 안정적인 반면, 지하 염수는 주변 지질에 따라 규산염이 특별히 많거나 질산염이 특별히 많은 등의 편차가 크게 나타났다. 기능성 미량원소의 경우 셀레늄과 게르마늄과 같은 기능성 미량원소의 경우 지하 염수는 거의 없는 반면 해양심층수는 함량이 높게 나타났다. 또한 Fe과 망간의 농도는 해양심층수에서 낮게 나타나는 반면, 지하 염수에서는 높게 나타나고 있다(Table 1).
저온성의 경우, 해양심층수는 년중 2℃이하(태평양계는 10℃ 이상도 있음)이지만 지하 염수는 수온이 14~28℃로 수온의 변화가 크게 나타났다(Table 1). 또한 염분도는 표층 해수와 해양심층수의 경우 33.3~34.2‰로 연중 변화폭이 좁은 반면, 지하 염수의 경우, 해수의 침투 정도에 따라 5~25‰로 변화가 심하게 나타났다. 용존산소도 동해 심층수의 경우 5.
부영양성의 경우, 해양심층수는 해역별 차이는 약간 있지만 안정적인 반면, 지하 염수는 주변 지질에 따라 규산염이 특별히 많거나 질산염이 특별히 많은 등의 편차가 크게 나타났다. 기능성 미량원소의 경우 셀레늄과 게르마늄과 같은 기능성 미량원소의 경우 지하 염수는 거의 없는 반면 해양심층수는 함량이 높게 나타났다.
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