[논문]국내 지하수의 비소 산출양상

안주성; 고경석; 전철민

국내 지하수의 비소 산출양상
Arsenic Occurrence in Groundwater of Korea 원문보기

지하수토양환경 = Journal of soil and groundwater environment, v.12 no.5, 2007년, pp.64 - 72

안주성 (한국지질자원연구원 지하수지열연구부) , 고경석 (한국지질자원연구원 지하수지열연구부) , 전철민 (한국지질자원연구원 지하수지열연구부)

초록
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국내 지하수의 비소 산출양상을 평가하기 위하여 환경부 지하수 수질측정망 자료를 활용하였다. 2001년-2006년의 기간동안 전체 측정망의 약 3.0%에서 $5.0{\sim}188{\mu}g/L$ 범위로 비소가 검출되었으며 지리적으로 산출빈도가 높은 3개의 그룹으로 구분되어졌다: 인위적 기원으로 예상되는 서울 및 수도권지역, 지질기원으로 파악되는 충북지역 및 경남지역 자연적 비소산출은 옥천대 변성퇴적암과 백악기 화산암 지질분포 지역과 잘 일치하여 나타나며 이들 지역의 기존 연구자료를 평가한 결과, 광상구 및 열수변질 지역에서 주로 황화물의 산화반응에 의한 비소유출이 발생한다. 또한 옥천대 변성퇴적암 지역의 상대적으로 단순한 수질유형과 다소 높은 pH조건에서는 탈착반응도 기여하는 것으로 추정된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Nationwide occurrence of arsenic in groundwater of Korea was investigated with the data from the groundwater quality monitoring stations. During 2001-2006, As has been quantitatively detected in 3.0 % of the total wells $(5.0{\sim}188{\mu}g/L)$, and its geographical distribution suggests 3 groups: an urbanized and industrialized area (Seoul and its neighbouring province), and two naturally occurring areas (Chungbuk and Gyeongnam provinces). Natural occurrence of As appears to be geologically related with Ogcheon metasedimentary rocks and Cretaceous volcanic rocks. Based on the results of the previous studies in the high As sites, the oxidation of sulfides can be a major control on As concentrations in groundwater in the mineralized and altered zone within the area of Cretaceous volcanic rocks. Desorption process under slightly high pH conditions may also be responsible for high As in groundwater in areas of Ogcheon metasedimentary rocks.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

수질측정망 비소자료의 공간적 분포상황을 통해 비소의 주요한 지질적 기원산출이 옥천대 변성퇴적암과 백악기 화산암 분포지역에서 나타났다. 따라서 이들 지역을 대상으로 실시된 기존 비소관련 수리지구화학적 연구결과를 종합하여 국내 자연적 기원의 비소 산출특성을 평가하고자 하였다. 하지만 저농도 비소 정량분석의 난이성과 실제 현장에서의 수리학적 특성에 의해 비소의 공간적 산출 양상이 제약을 받는 요인 등으로 인해 국내 특정지역의 전반적인 비소 수리지구화학 연구는 부족한 상황이다.
본 연구에서는 국내 지하수의 전반적인 비소 산출양상을 평가하기 위하여 환경부 지하수 수질측정망 자료를 이용하였으며 이를 통해 비소오염 취약지역을 예측한다. 또한 기존 연구결과를 활용하여 특히 자연적 기원의 비소오염 발생양상에 대해 논의한다.
본 연구에서는 국내 지하수의 전반적인 비소 산출양상을 평가하기 위하여 환경부 지하수 수질측정망 자료를 이용하였으며 이를 통해 비소오염 취약지역을 예측한다. 또한 기존 연구결과를 활용하여 특히 자연적 기원의 비소오염 발생양상에 대해 논의한다.

제안 방법

이러한 광상구 및 열수변질대에서 비소는 황화물 또는 비염화물 형태로 존재할 수 있으며 지표수 유입에 의한 산화과정으로 천부지하수로 유출될 수 있다. 따라서 그룹 2는 옥천대변성퇴적암 지질과 일부 금은 광상구를 포함한 지역으로 구분하였으며 그룹 3은 경상분지 뿐만 아니라 백악기 화산암이 분포하는 전남지역도 포함하여 보다 넓게 지정하였다(Fig. 2). 이와 같이 국내 지하수내 비소 산출양상은 서울 및 수도권 지역의 인위적 기원과 옥천대 변성퇴적암및 백악기 화산암이 주로 분포하는 지역의 지질기원 비소로 크게 구분할 수 있다.
환경부 지하수 수질측정망은 전국적인 지하수 수질현황과 수질변화 추세를 정기적으로 파악하여 지하수 수질보전정책 수립을 위한 기초자료로 활용하기 위하여 1992년부터 운영되고 있다(환경부, 2007b). 연 2회에 걸쳐 일반 오염물질(pH, 대장균군수, 질산성질소, 염소이온, 일반세균)과 특정유해물질(카드뮴, 비소, 시안, 수은, 유기인, 페놀, 납, 6가크롬, 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 1.1.1-트리클로로에탄, 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 크실렌)로 구분하여 총 20개의 항목을 조사한다. 일반지역(1,240개소)과 오염우려지역(781개소)으로 구성되어 있으며 2005년부터는 건설교통부의 지하수관측망 자료도 포함하여 지하수질을 평가하고 있다.
환경부 지하수 수질측정망의 2001-2006년 자료를 검토하여 국내 지하수의 비소 산출현황을 평가하였다. 전체적으로 불검출에서 최대 188 μg/L의 농도를 가지며 약 1.

대상 데이터

일반지역(1,240개소)과 오염우려지역(781개소)으로 구성되어 있으며 2005년부터는 건설교통부의 지하수관측망 자료도 포함하여 지하수질을 평가하고 있다. 본 연구에서는 지하수내 비소함량 평가를 위하여 비교적 최근의 2001년부터 2006년까지의 수질측정망 자료(환경부 http://www.me.go.kr)를 활용하였으며 자료의 일관성을 고려하여 건교부 지하수관측망 자료는 제외하였다.
하지만 저농도 비소 정량분석의 난이성과 실제 현장에서의 수리학적 특성에 의해 비소의 공간적 산출 양상이 제약을 받는 요인 등으로 인해 국내 특정지역의 전반적인 비소 수리지구화학 연구는 부족한 상황이다. 본 연구에서는 충남 논산 및 금산 지역 간이급수용 지하수 관정의 수질평가 과정에서 분석된 비소 자료(Ahn et al., 2005)와 지하수 비소문제가 가장 심각하게 공론화된 울산 지역 결과(Yun et al., 2004; Kim et al., 2006) 및 지하수장해 요인 중 하나로 비소오염이 평가된 전남 화순 청풍면 일대의 지하수 자료(KIGAM, 2005)를 이용하였다. 논산 및 금산 지역은 옥천대 변성퇴적암 분포지역(그룹 2)에서 비소함량이 높게 나타났으며, 울산 및 전남 청풍 지역은 백악기 화산암과 관련된 지역으로 그룹 3으로 구분 하였다.

성능/효과

2001년부터 2006년까지의 자료에서 5μg/L 이상의 정량적 비소함량은 매 조사시 60개소 내외에서 검출되었으며 전체적으로 약 3.0%에 해당한다.
3) 비소함량은 뚜렷한 차이를 보이지 않으며 금산지역에서 최대 100μg/L의 함량을 보인다.
파이퍼도에 도시한 수질유형에서(Fig. 4) 그룹 2는 비교적 단순한 Ca-HCO₃ 유형으로 나타나며 그룹 3은 일부 시료의 Cl 및 NO₃ 오염과 함께 다양한 수질유형으로 나타난다. 이는 모든 시료에서 기타 양이온성분의 보다 높은 비율과 특히 울산지역 시료의 대수층내 염분 및 외부기원 오염에 의한 양상이다.
특히 옥천대 변성퇴적암과 백악기 화산암이 지질기원 비소와 관련있는 주요한 지질요인으로 판단된다. 기존 비소관련 광물학적, 수리 지구화학적 연구를 종합하여 볼 때, 백악기 화산암 분포 지역의 광상구 및 열수변질 지역에서 황화물로 존재하는 비소가 주요한 비소기원광물로 나타나며 천부지하수에서 산화과정으로 비소가 유출되고 있는 것으로 예상한다. 반면 옥천대 변성퇴적암 지역에서는 정확한 비소유출 기작을 단언할 수 없으나 황화물상 비소의 산화과정 뿐만 아니라 약칼리성의 pH조건에서 이차광물에 흡착된 비소의 단순탈착 반응도 기여하는 것으로 판단한다.
, 2007). 본 연구의 결과에서도 그룹 3의 시료에서만 SO4와 의미있는 양의 상관성(Pearson corr. coeff. = 0.479)을 보였고 Fe 및 기타성분과의 상관성은 매우 낮게 나타났다. 또한 그룹 2에 비해 그룹 3의 시료가 높은 산화환원 및 용존산소 조건에서 비소함량이 높아지는 경향을 보다 뚜렷하게 나타내고 있다(Fig.
수질측정망 비소자료의 공간적 분포상황을 통해 비소의 주요한 지질적 기원산출이 옥천대 변성퇴적암과 백악기 화산암 분포지역에서 나타났다. 따라서 이들 지역을 대상으로 실시된 기존 비소관련 수리지구화학적 연구결과를 종합하여 국내 자연적 기원의 비소 산출특성을 평가하고자 하였다.
, 2004; 박맹언 외, 2005) 광상 및 지질에 의한 영향으로 예상한다. 이의 평가를 위해 국내의 전반적인 지질분포와 비교하였으며 그 결과, 이들 지역의 지하수내 비소 산출양상이 주로 중부 옥천대 변성퇴적암과 경상분지를 중심으로 한 백악기 화산암 분포와 잘 일치하고 있다(Fig. 3). 흑색셰일, 탄질점판암, 천매암 등으로 구성된 옥천대 변성퇴적암은 비소 및 중금속의 환경적 독성원소가 부화되어있는 국내의 대표적인 지질로 알려져 있다(이현구·이찬희, 1997; Lee et al.
전체적으로 불검출에서 최대 188 μg/L의 농도를 가지며 약 1.5%의 측정망에서 10 μg/L 이상의 비소가 검출되었다.

후속연구

본 연구에서 나타난 비소 산출관련 주요지질 분포지역에서는 지하수의 이용에 있어 비소의 오염여부에 관심을 두어야 하며 보다 체계적인 연구를 통해 정확한 비소유출기작을 평가할 필요가 있다. 또한 WHO의 음용수기준10μg/L 이상의 비소가 검출된 측정망 관정중에서 약 38%가 음용으로도 사용되고 있는 실정이므로 지속적인 모니터링과 처리방안에 대한 연구가 요구된다.
본 연구에서 나타난 비소 산출관련 주요지질 분포지역에서는 지하수의 이용에 있어 비소의 오염여부에 관심을 두어야 하며 보다 체계적인 연구를 통해 정확한 비소유출기작을 평가할 필요가 있다. 또한 WHO의 음용수기준10μg/L 이상의 비소가 검출된 측정망 관정중에서 약 38%가 음용으로도 사용되고 있는 실정이므로 지속적인 모니터링과 처리방안에 대한 연구가 요구된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	지하수의 비소오염의 원인은?	지하수의 비소오염은 제초제, 살충제, 목재방부제, 인산염비료 등의 사용, 유리 및 염료 생산공정, 폐기물 투여 등 인위적 오염원도 작용할 수 있으나 기존에 세계적으로 보고된 오염사례는 대부분 지질 및 대수층 환경에 따른 자연적 기원이다. 특이한 것은 비소는 지각내 52번째 함량의 원소(Krauskopf, 1979)로서 모든 암석, 토양, 퇴적물 등에서 정량적으로 검출되는 양으로 존재하며 지하수 비소오염 발생지역에서도 대수층내 함량이 특별히 높지 않은 경우가 많다(Smedley and Kinniburgh, 2002).
	환경부 지하수 수질측정망의 2001-2006년 자료를 검토하여 국내 지하수의 비소 산출현황을 평가한 결과는?	환경부 지하수 수질측정망의 2001-2006년 자료를 검토하여 국내 지하수의 비소 산출현황을 평가하였다. 전체적으로 불검출에서 최대 188 μg/L의 농도를 가지며 약 1.5%의 측정망에서 10 μg/L 이상의 비소가 검출되었다. 지리적으로는 인위적 오염양상으로 예상되는 서울 및 수도권 지역과 지질기원으로 파악되는 충북권 및 경남권이 주요한 비소산출 지역으로 나타났다. 특히 옥천대 변성퇴적암과 백악기 화산암이 지질기원 비소와 관련있는 주요한 지질요인으로 판단된다. 기존 비소관련 광물학적, 수리 지구화학적 연구를 종합하여 볼 때, 백악기 화산암 분포 지역의 광상구 및 열수변질 지역에서 황화물로 존재하는 비소가 주요한 비소기원광물로 나타나며 천부지하수에서 산화과정으로 비소가 유출되고 있는 것으로 예상한다. 반면 옥천대 변성퇴적암 지역에서는 정확한 비소유출 기작을 단언할 수 없으나 황화물상 비소의 산화과정 뿐만 아니라 약칼리성의 pH조건에서 이차광물에 흡착된 비소의 단순탈착 반응도 기여하는 것으로 판단한다.
	국내 지하수법에 의한 비소의 수질기준은 무엇인가?	국내 지하수법에 의한 비소의 수질기준은 생활용 및 농어업용의 경우 50 μg/L, 공업용은 100 μg/L으로 설정되어 있다. 지하수를 음용수로 이용할 경우 먹는물관리법 규정에 의한 먹는물 수질기준을 따르지만 역시 50 μg/L이다. 이는 특히 음용수의 경우 WHO, 미국, 일본, 유럽연합 등 많은 나라에서 채택하는10 μg/L 또는 5 μg/L 이하의 강력한 기준에 비해 상대적으로 높은 수치이다.

참고문헌 (26)

박맹언, 성규열, 고용권, 2000, 비금속광상의 황화광염대에 수반되는 산성광산배수의 형성과 지질환경의 오염: 동래납석광산 산성광산배수의 형성에 관한 반응경로 모델링, 자원환경지질, 33, 405-415

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박맹언, 성규열, 이민희, 이평구, 김민철, 2005, 비소로 오염된 달천광산 토양의 자연저감 능력에 대한 pH-Eh 영향, 자원환경지질, 38, 513-523

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이상렬, 최선규, 소칠섭, 유인창, 위수민, 허철호, 2003, 한국 경상분지 백악기 비철금속 광화작용과 그 성인적 의의: 함안-군북-고성(-창원) 및 의성광상구를 중심으로, 자원환경지질, 36, 257-268

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이현구, 이찬희, 1997, 덕평지역의 탄질 변성니질암에 관한 환경적 독성원소의 지구화학적 기원, 거동 및 부화, 자원환경지질, 30,553-566

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정기영, 이석훈, 2001, 옥천대 탄질 흑색 점판암내 몰리브덴의 존재 형태, 한국광물학회지, 14, 52-57

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환경부, 2001, 2000년 지하수 수질측정망 운영결과, 환경부
환경부, 2002, 2001년 지하수 수질측정망 운영결과. 환경부
환경부, 2007a, 먹는물 수질기준 및 검사 등에 관한 규칙 일부개정령안 입법예고, 환경부 공고 제2007-257호
환경부, 2007b, 2007년도 지하수 수질측정망 설치.운영계획 환경부고시 제2007-70호
환경부, 2007c, 2006년 지하수 수질측정망 운영결과, 환경부
Ahmed, K.M., Bhattacharya, P., Hasan, M.A., Akhter, S.H., Alam, S.M.M., Bhuyian, M.A.H., Imam, M.B., Khan, A.A., and Sracek, O., 2004, Arsenic enrichment in groundwater of the alluvial aquifers in Bangledesh: an overview, Appl. Geochem., 19, 181-200

상세보기
Ahn, J.S., Ko, K.S., Lee, J.S., and Kim, J.Y., 2005, Characteristics of natural arsenic contamination in groundwater and its occurrence, Econ. Environ. Geol., 38, 547-561
Bundschuh, J., Farias, B., Martin, R., Storniolo, A., Bhattacharya, P., Cortes, J., Bonorino, G., and Albouy, R., 2004, Groundwater arsenic in the Chaco-Pampean plain, Argentina: case study from Robles county, Santiago del Estero province, Appl. Geochem., 19, 231-243

상세보기
Delemos, J.L., Bostick, B.C., Renshaw, C.E., Stutup, S., and Feng, X., 2006, Landfill-stimulated iron reduction and arsenic release at the Coakley Superfund site (NH), Environ. Sci. Technol., 40, 67-73

상세보기
KIGAM, 1995, Geological map of Korea 1:1,000,000
KIGAM, 2005, Research report on counter plans for the impediment to groundwater development, Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources, GW-2005 Groundwater Report, p. 524-527
Kim, H.K., and Lee, J.S., 1993, Petrochemical studies of the Cretaceous volcanic rocks from the Kyeongsang sedimentary basin, J. Geol. Soc. Korea, 29, 84-96
Kim, Y.T., Woo, N.C., Yoon, H.Y., and Yoon, C., 2006, Distribution of organic and inorganic arsenic species in groundwater and surface water around the Ulsan mine, Econ. Environ. Geol., 39, 689-697
Koh, S.M. and Chang, H.W., 1997, Comparative anatomy of the hydrothermal alteration of Chonnam and Kyongsang hydrothermal clay alteration areas in Korea, Econ. Environ. Geol., 30, 81-87

상세보기
Kolker, A. and Nordstrom, D.K., 2001, Occurrence and microdistribution of arsenic in pyrite, In: US Geological Survey Workshop on Arsenic in the Environment, Denver, February, 2001
Krauskopf, K.B., 1979, Introduction to geochemistry 2nd ed., McGraw-Hill, New York, p. 617
Lee, J.S., Chon, H.T., and Kim, K.W., 1998, Migration and dispersion of trace elements in the sock-soil-plant system in areas underlain by black shales and slates of the Okchon zone, Korea, J. Geochem. Explor., 65, 61-78

상세보기
Smedley, P.L., and Kinniburgh, D.G., 2002, A review of the source, behaviour and distribution of arsenic in natural waters, Appl. Geochem, 17, 517-568

상세보기
Smedley, P.L., Knudsen, J., and Maiga, D., 2007, Arsenic in groundwater from mineralized Proterozoic basement rocks of Burkina Faso, Appl. Geochem., 22, 1074-1092

상세보기
Welch, A.H., Westjohn, D.B., Helsel, D.R. and Wanty, R.B., 2000, Arsenic in ground water of the United States: occurrence and geochemistry, Ground Water, 38, 589-604

상세보기
Yun, U., Cho, B.W., and Sung, K.Y., 2004, Occurrence and species of arsenic in the groundwater of Ulsan area, Econ. Environ. Geol., 37, 657-667

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