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문제 정의
- 해야 할 필요성이 대두되었다. 시화호 환경변화를 알기 위하여, 1996년부터 지속적으로 호내 수질현황과 퇴적물의 중금속 및 유기오염물질 분포 및 외해수 유입에 따른 호내 수질 환경변화에 대한 조사를 실시하고 있으며, 여기에서는 최근에 실시한 시화호의 다양한 환경시료에 대한 중금속 분포 특성, 오염 현황과 변화 추세를 보고하고자 한다.
제안 방법
- 표증수는 Boyle et al.[1981]에 따라서 채취하여 Clean-bench 내에서 산 세척한 PC 막여과지(pore size 0.4)㎛, 직경 47 mm)로 여과한 후 고순도 HC1을 가하여 pH 2이하로 보관하여 용존성 중금속을 분석하였다. 수은용 시료는 산세척된 300 mL 유리병에 시료를 담아서 고순도 HCl 3 mL/를 가하여 보관하였다.
- , Puluerisette 6)로 분쇄하였다. 입자성 침강물질은 트랩을 해저면으로부터 1.5 m 위에 2~3주 동안 계류하여 채취하였다. 잔류물은 산 세척된 유리병에 담아 실험실에서 원심분리 또는 정치하여 물을 다량 제거하고, 동결건조 후 200 mesh 체를 통과하도록 Agate mortar로 분쇄하였다.
- 잔류물은 산 세척된 유리병에 담아 실험실에서 원심분리 또는 정치하여 물을 다량 제거하고, 동결건조 후 200 mesh 체를 통과하도록 Agate mortar로 분쇄하였다. 금속 분석은 시료 약 0.05 g을 60 mL Teflon bomb(Savillex #561B)에 넣고 Teflon distilled HF, Teflon distilled HNO3, suprapur HClO4 (Merck)로 분해 후 증발건고하여 1% HNO3을 가한 다음 ICP- MS(Perkin Elmer ELAN 6100)로 측정하였으며 (Windom et al. [1989]), 표준물질인 MESS-2의 분석결과, 각 금속의 회수율은 92.6-108% 의 범위였다.
- 이를 위하여 미국, 캐나다, 호주 및 유럽 국가 등에서는 여러 형태의 기준 또는 권고치를 제시하고 있지만 국내에는 아직 기준이 마련되어 있지 않다. 따라서 퇴적물 조사 자료의 오염 정도를 미국 N0AA에서 제시한 ERL 및 ERM과 비교하였다. 여기서 ERL(Effects Range-Low)과 ERM (Effects Range-Median)은 오염물질의 농도 증가에 따른 생물 영향 발생 정도를 순서대로 나열하였을 때 각각 하위의 10%와 50% 에 해당하는 값이다(http://response.
대상 데이터
- 시료 채취는 2004년에 이루어졌으며, 표층수는 13개 정점, 그리고 수층별 조사는 3개 정점에서 7월과 9월, 표층 퇴적물은 13 개 정점에서 7월, 입자성 침강물질은 8월에는 3개 정점, 10월에는 2개 정점에서 채취하였다(Fig. 1).
이론/모형
- 수은용 시료는 산세척된 300 mL 유리병에 시료를 담아서 고순도 HCl 3 mL/를 가하여 보관하였다. 용존성 중금속(Cd, Co, Cu, Ni, Pb, Zn)은 Clean bench(class 100)내에서 시료를 APDC-DDTC-Freon 용매추출법으로 추출한 후(Danielsson et al.[1978]), ICP/MS(Perkin Elmer, Elan 6100)로 측정하였다. 분석법 점검을 위한 NRC(National Research Council Canada)의 CASS-4 분석결과, 회수율은 89.
- 8-113% 범위였다. 수은은 실험실에서 제작된 자동 수은증기 발생-금포집 장치로 농축한 다음(김 등[1998]), 원자형광분광기(Tekran 2500)로 측정하는 CVAFS법으로 하였다.
성능/효과
- 3에는 모든 정점에 대한 2001년부터 도별 최소, 최대 및 평균 농도의 변화를 나타내었다. Cd과 Hg을 제외한 다른 중금속들은 다른 연도보다 2004년에 변동 범위가 크게 나타났으며, Ni, Cu, Pb의 평균 농도는 계속 증가하는 경향이었다. 이상과 같은 변화는 시화호에 대한 지속적인 중금속 유입에 의한 것과 9월의 정점 4의 고농도에 영향을 받은 바가 크기 때문이라고 판단된다.
- 9월에는 Co의 경우 수심에 따라 계속 감소호)여 5 m 층에서 가장 낮았으며, 그 이하의 층에서는 조금씩 증가하였다. 그리고 Cd, Cu, Ni은 서로 비슷한 수직 분포를 나타내었는데 DO 포화도가 128%를 나타낸 4.2 m까지는 표층에 비해 약간의 감소만 있었지만 그 이하에서는 급격한 DO 김소와 함께 이들 중금속도 매우 낮아졌는데, Cu의 경우 변화가 기장 심하여 표층의 4/1 정도였다. DO 포화도가 5%로 가장 낮은 치저층인 7 m에서는 다시 증가하여 4.
- 9월의 Cd, Co, Cu, Ni의 수직 분포는 7월의 각 원소의 분포와 유사하게 나타났으며, Pb은 중층에서 낮고 저층에서 상승하였고, Zn은 4~6 m에서 높고, 그 이하에서 1/L이하의 농도를 나타내기도 하였다. 수직 분포는 시기 및 원소별로 불규칙적이지만 대체로 표층보다는 저층에서 낮은 농도를 나타내는 경향이 강하게 나타니는 원소 및 시기들이 많았으며, Zn과 Co는 저층에서 높은 경향이었다(Fig. 4).
- 특히 Cu와 Zn, Hg은 정점 4에서 다른 정점보다 매우 높은 함량을 나타내었는데 Cu는 전년에 비하여 2배 높은 값이다. 이상과 같은 중금속들의 분포는 공단으로부터 다량의 중금속 유입 부하가 있다는 것을 시사하고 있으며, Cu, Zn는 심각한 수준을 나타내고 있다.
- Cd의 경우 ERL을 초과하는 곳이 정점 4로 1개 정점 뿐이지만 다른 중금속들 중에서 ERL을 초과하는 정점수가 가장 적은 곳은 Pb으로 7개 정점이었으며, 나머지는 그 이상의 정점들에서 ERL을 초과하였다. 또한 Ni은 정점 2, 4, 9, Cu는 정점 2와 4, Zn은 정점 2, 4, 5에서 ERM도 초과하는 높은 함량을 나타내었는데 정점 4는 가장 오염도가 높다(Fig. 8). 이 정점은 공단 끼고 흐르는 신길천의 영향을 많이 받는 곳으로 이 하천을 통하여 유입되는 미처리된 폐수에 다량의 중금속이 포함되어 있고 이는 시화호의 물과 퇴적 환경에 미치고 있는 것이다.
- 이러한 현상은 침강물질 내의 상대적으로 높은 유기물 함량과 유기물의 정점간의 차이, 퇴적후의 유기물 분해를 포함한 원소들의 속성 과정에 의한 재분배 등에 대한 것이다. Cr, Co, Ni, Cu, Zn와 Pb도 시기 및 정점별로 Al과 같은 함량 분포를 나타내었으며, 표층 퇴적물에 비해서 높은 함량으로 축적되어 있었다. As의 경우 8월에는 세 정점이 20 ㎍/g을 상회하면서 비슷한 수준이었으나 10월에는 8월보다 1/10이하로 낮았다
- 본조사의 입자성 금속의 침강속은 Mn, As, Cd을 제외하면 2004년 9월~10월의 정점 5에서 가장 높은 것으로 나타났다. Mn과 As는 8월에 정점 9, Cd은 역시 8월에 정점 12에서 가장 높게 나타났다.
- Cu는 수질기준을 초과하는 정점이 있었다. 연도별 변화에서 Cd과 Hg을 제외하고는 최근들어 변동이 크게 나타났으며, Ni, Cu, Pb의 평균 농도는 증가하는 경향이었다. 수직적으로는 DO와 관련한 산화/환원 환경과 밀접한 관계를 가지는 것으로 나타났으며, 표층보다 저층에서 낮은 농도를 나타내는 경향이 강하였다.
- 연도별 변화에서 Cd과 Hg을 제외하고는 최근들어 변동이 크게 나타났으며, Ni, Cu, Pb의 평균 농도는 증가하는 경향이었다. 수직적으로는 DO와 관련한 산화/환원 환경과 밀접한 관계를 가지는 것으로 나타났으며, 표층보다 저층에서 낮은 농도를 나타내는 경향이 강하였다. 표층 퇴적물도 반월공단과 시화공단 주변에서 높은 함량을 보였는데 Cu 와 Zn, Hg은 정점 4에서 매우 높았으며, 특히 Cu는 전년보다 2배 높게 나타났으며, 최근에 평균과 변동폭이 예전에 비해 매우 증가하였다.
- 수직적으로는 DO와 관련한 산화/환원 환경과 밀접한 관계를 가지는 것으로 나타났으며, 표층보다 저층에서 낮은 농도를 나타내는 경향이 강하였다. 표층 퇴적물도 반월공단과 시화공단 주변에서 높은 함량을 보였는데 Cu 와 Zn, Hg은 정점 4에서 매우 높았으며, 특히 Cu는 전년보다 2배 높게 나타났으며, 최근에 평균과 변동폭이 예전에 비해 매우 증가하였다. 지속적인 오염에 따라서 모든 중금속이 정점에 따라 미국의 ERL을 초과하였으며, Ni, Cu, Zn은 ERM을 초과하기도 하였다.
- 지속적인 오염에 따라서 모든 중금속이 정점에 따라 미국의 ERL을 초과하였으며, Ni, Cu, Zn은 ERM을 초과하기도 하였다. 입자성 침강물질 중의 중금속은 방조제 쪽에 비해서 내측에서높은 함량을 나타내었으며, Mn, Cr, Cu, Zn, Pb의 함량은 2003년보다 상승하였다. 또한 Mn, Cu, Cd, Pb은 10이상의 높은 농축계수를 나타내는 정점이 있었다.
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