[논문]사용종료 비위생매립지 주변 지하수의 수질변화 특성

박정구; 김태동; 최동혁; 이진용

사용종료 비위생매립지 주변 지하수의 수질변화 특성
Evaluation of Groundwater Quality Characteristics around Uncontrolled Closed Valley Landfill 원문보기

지하수토양환경 = Journal of soil and groundwater environment, v.12 no.3, 2007년, pp.75 - 80

박정구 (안동대학교 환경공학과) , 김태동 (안동대학교 환경공학과) , 최동혁 (안동대학교 환경공학과) , 이진용 (강원대학교 지질학과)

초록
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본 연구에서는 W시에 있는 비위생매립지 주변의 지하수질 약 2년간 관측하고 그 결과를 평가하였다. 주요관심 인자는 산화환원조건에 민감한 pH, 용존산소, 전기전도도, 산화환원전위, 용존 유기탄소, 암모니아, 질산성질소 및 황산이온 등이다. 본 매립지는 생활쓰레기 매립지로 매립종료 약 10년이 경과하였다. 매립지 침출수는 COD 136${\sim}$263 mg/L, T-N 121${\sim}$186 mg/L, NH3-N 14${\sim}$369 mg/L이며, 계절적 변동이 크게 나타났다. 매립지 직하부 지하수는 약산성을 띄나 전기전도도가 매우 높아 침출수 누출의 영향을 나타내었다. 염소이온의 경우 200 mg/L 이상으로 높으나 거리가 멀어짐에 따라 점차 감소하였는데 확산 및 희석 등의 자연저감효과가 큰 것으로 사료된다. 매립지 내부에서는 산화 환원전위가 음의 값을 보이나 하부에서는 350 mV까지 증가하여 혐기성환경에서 산화환경으로의 전이를 나타내었다. 암모니아는 가장 우려되는 지하수질 인자인데 대부분의 관측정에서 크게 부화되어 있으며, 먹는물 수질기준을 상회하였다. 본 매립지 하부의 오염지하수질은 시공간적으로 자연저감 현상이 뚜렷하나 지속적인 수질모니터링이 필요한 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study evaluated groundwater quality around an uncontrolled landfill in W sity, Korea, which was monitored for about two years (2005-2006). Parameters of concern include redox-sensitive indicators such as pH, DO, EC, ORP, DOC (dissolved organic carbon), NH3, NO3 and SO4. About 10 years have elapsed after closing dumping of municipal wastes in the landfill. Leachates showed widely varying concentrations in COD(136${\sim}$263 mg/L), T-N(121${\sim}$186 mg/L), and NH3-N(14${\sim}$369 mg/L). Groundwater at the immediate downgradient of the landfill showed weakly acidic pH condition but very high levels of EC (3,000-4,000 ${\mu}S/cm$), which indicated that the groundwater was largely affected by the landfill leachate. Cl, a conservative ion, showed over 200 mg/L at the landfill border, but a gradually decreasing level with distance from the landfill, representing dispersion and dilution (natural attenuation) due to mixing with surrounding groundwater and replenished rainwater. Redox potential showed negative value at the landfill border but it increased up to 350 mV at downgradient wells, which indicated conversion of redox condition from reducing oxic ones. Ammonia, was largely enriched at most of the monitoring wells and its level greatly exceeded drinking water standard. In summary, all the parameters evidenced occurrence of natural attenuation with distance and with time but further monitoring is still required.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 W시에 위치하는 사용 종료된 비위생 매립지의 하류부에 지하수관측정을 설치하고 주기적으로 지하수질 분석을 통하여 침출수의 누출에 의한 지하수 오염의 현상을 파악하고, 시간의 경과에 따른 지하수의 수질 변화를 평가한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
본 연구에서는 사용 종료된 계곡형 비위생매립지에서 침출수의 누출에 의한 지하수오염의 현상을 파악하고, 시간의 경과에 따른 지하수의 수질변화와 거동특성을 평가하였다.

제안 방법

pH, EC, ORP (YSI556)와 산화성이 큰 물질인 NH3-N는 필터링한 후 현장에서 직접 측정(DR2010)을 하였고, 나머지 DOC, Cl−, NO3-N, NO2-N, SO42−는 실험실로 운반하여 수질공정시험방법에 따라 기기분석(IC and TOC Analyzer)을 하였다.
1). 관측정은 폴리에틸렌(PE)재질의 무공관을 1.5 m 깊이까지 설치하고 그 이하의 깊이에는 유공관을 설치하여 지하수의 흐름 및 차 집이 원활하도록 하였다.
지하수 시료는 베일러를 사용하여 지하수 관측정에서 시료를 채취한 후 0.45 µm 필터를 사용하여 여과하였다.
침출수의 누출에 의한 지하수 수질에 미치는 영향을 모니터링하기 위해 영향반경 지역에 지하수관측정을 설치하였다. 설치 깊이는 연중 지하수위의 변화를 고려하여 약 6 m 깊이로 13개소를 설치하였다(Fig.

대상 데이터

본 연구에서의 논의는 2005년 초기부터 2년간 장기 모니터링을 수행한 8개 관측정(WW1-WW8)의 지하수 수질을 대상으로 하였다.
침출수의 누출에 의한 지하수 수질에 미치는 영향을 모니터링하기 위해 영향반경 지역에 지하수관측정을 설치하였다. 설치 깊이는 연중 지하수위의 변화를 고려하여 약 6 m 깊이로 13개소를 설치하였다(Fig. 1). 관측정은 폴리에틸렌(PE)재질의 무공관을 1.
1. 연구지역
연구대상 매립지는 강원도 W시에 소재하고 있는 매립면적 81,000 m²의 매립지로서, 1982년부터 13년간 생활 폐기물 322,000 m³가 매립된 후 1995년에 사용 종료되었다(Lee et al., 2006). 매립지 계곡의 하단부에 약 20 m높이의 옹벽을 설치하고 폐기물을 매립한 계곡형 매립지로서 매립당시 바닥면에 차수시설은 설치하지 않았다.
지하수 관측정에서 2005년 1월부터 2006년 10월까지 약 1개월 주기로 총 21회 지하수 시료를 채취하여 수질분석을 수행하였다.

성능/효과

1. 생활폐기물을 매립하여 사용종료 후 약 10년이 경과한 연구대상 매립지의 침출수 수질은 COD 136~263 mg/l, T-N 112~186 mg/l 그리고 NH₃-N가 14~369mg/L 를 나타내고 있었다.
2. 매립지 하류부 지하수질의 pH는 약산성을 띠고 있었으며, 전기전도도는 대부분 1,000 µS/cm 이상의 값을 보이고 매립지 직하부의 관정에서 3,000~4,000 µS/cm의 높은 전기전도도 값을 나타내어 침출수의 누출로 지하수질이 영향을 받고 있음을 지시한다.
3. 염소는 매립지 직하부 관정에서 200 mg/L 이상의 높은 농도를 나타내었으나 매립지로부터 거리가 멀어질수록 농도는 낮아 졌으며, 이는 주변 지하수와의 혼합 및 계절적 지하수 함양에 의한 희석의 영향으로 판단된다.
4. 산화환원전위는 매립지 직하부 관정에서 혐기성 환경으로 0 mV 보다 작은 음의 값을 보이다 하류부의 관정에서는 100~350 mV까지 양의 값을 보여 호기성환경으로의 전환을 나타내었다.
5. 용존 유기탄소의 농도는 4~266 mg/L로 평균 30 mg/L이었으며, 우기에는 강우 침투에 따른 영향으로 이들의 농도가 다소 감소하는 경향을 보였다.
6. 암모니아성 질소의 경우 매립지로부터 직하부 관정에서 매우 높은 농도를 보이나 하류부 관정으로 갈수록 농도가 낮아짐과 동시에 시간의 경과에 따라 농도가 현저히 감소하였다. 하류에서 발생하는 NH₃의 감소는 호기성 환경하에서 NO₃로의 전환을 의미하며, 이와 동시에 시간경과에 따른 자연저감 효과를 나타낸다.
매립지 하류의 지하수관측정에서 주기적으로 pH를 측정한 결과 Fig. 2에서와 같이 대부분 pH 6~7의 범위로 약산성을 나타내고 있었으며, 매립지로부터 가장 하류부인 WW7~8관정에서 2005년 5월에 5.5 이하의 값을 나타내기도 하였으나 이후에는 약산성이긴 하지만 안정적인 pH 범위를 보이고 있다.
5 NH₃-N mg/L)을 크게 초과하고 있었다. 매립지로부터 직하부에 설치된 WW1~2관정에서 매우 높은 농도를 보이며, 하류부에 위치한 WW5~8관정에서는 5 mg/L 이하의 상대적으로 낮은 농도를 나타냄과 동시에 시간의 경과에 따라 농도가 현저히 감소하는 현상을 보였다(Fig. 7). 하지만 매립지로부터 주민 거주지역이 약 500 m 이내에 위치하기 때문에 지하수를 음용수로 사용할 경우 과잉의 암모니아성 질소는 건강상 문제가 될 수 있으므로 이에 대한 대책이 필요하다.
총 유기물질의 농도를 나타내는 용존 유기탄소의 농도는 4~266 mg/L로 평균 30 mg/L이었다(Fig. 6). 매립지 직하부인 WW1~2관정에서 다른 관정에 비해 봄철에 그 농도가 현저히 증가하는 특성을 나타내다가 우기에는 이들의 농도가 다소 감소하는 경향을 나타내었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	생활폐기물 매립지의 침출수 중 대표적인 오염물질은 무엇인가?	침출수에는 매립폐기물의 종류 및 성상에 따라 많은 유기물질과 유해물질이 함유될 수 있으며, 이들 오염물질은지중으로 확산되면서 여러 메커니즘을 통해 그 농도가 감소된다(Figueroa, 1993). 생활폐기물 매립지의 침출수 중 대표적인 오염물질은 유기물질이며, 침출수에 의해 오염된 지하수의 경우 용존성 유기물질(Dissolved Organic Carbon, DOC)이 다량 존재한다(Hoehn et al., 2000).
	사용 종료된 비위생 매립지의 하류부에 지하수관측정을 설치 후 주기적으로 지하수질 분석을 통하여 침출수의 누출에 의한 지하수 오염의 현상을 파악, 시간의 경과에 따른 지하수의 수질 변화를 평가한 결과 어떤 결론을 얻을 수 있었는가?	1. 생활폐기물을 매립하여 사용종료 후 약 10년이 경과한 연구대상 매립지의 침출수 수질은 COD 136~263 mg/l, T-N 112~186 mg/l 그리고 NH3-N가 14~369mg/L 를 나타내고 있었다. 2. 매립지 하류부 지하수질의 pH는 약산성을 띠고 있었으며, 전기전도도는 대부분 1,000 µS/cm 이상의 값을 보이고 매립지 직하부의 관정에서 3,000~4,000 µS/cm의 높은 전기전도도 값을 나타내어 침출수의 누출로 지하수질이 영향을 받고 있음을 지시한다. 3. 염소는 매립지 직하부 관정에서 200 mg/L 이상의 높은 농도를 나타내었으나 매립지로부터 거리가 멀어질수록 농도는 낮아 졌으며, 이는 주변 지하수와의 혼합 및 계절적 지하수 함양에 의한 희석의 영향으로 판단된다. 4. 산화환원전위는 매립지 직하부 관정에서 혐기성 환경으로 0 mV 보다 작은 음의 값을 보이다 하류부의 관정에서는 100~350 mV까지 양의 값을 보여 호기성환경으로의 전환을 나타내었다. 5. 용존 유기탄소의 농도는 4~266 mg/L로 평균 30 mg/L이었으며, 우기에는 강우 침투에 따른 영향으로 이들의 농도가 다소 감소하는 경향을 보였다. 6. 암모니아성 질소의 경우 매립지로부터 직하부 관정에서 매우 높은 농도를 보이나 하류부 관정으로 갈수록 농도가 낮아짐과 동시에 시간의 경과에 따라 농도가 현저히 감소하였다. 하류에서 발생하는 NH3의 감소는 호기성 환경하에서 NO3로의 전환을 의미하며, 이와 동시에 시간경과에 따른 자연저감 효과를 나타낸다. 그럼에도 불구하고 대부분의 관정에서 암모니아의 농도는 먹는물 수질기준을 크게 상회하므로 대책이 요구된다. 7. 본 연구에서 약 2년간 관측한 대부분의 지하수질 파라미터는 거리 및 시간에 따는 자연저감을 지시하고 있다. 그럼에로 불구하고 정량적 자연저감 평가 및 하류 지하수의 보전을 위해서는 지속적인 수질모니터링이 요구된다.
	매립된 폐기물은 어떤 영향을 일으킬 수 있는가?	매립된 폐기물은 장기간에 걸쳐 서서히 분해되면서 침출수를 발생시키며, 차수시설이 없는 비위생매립지는 발생된 침출수가 매립지 외부로 누출될 경우 주변 지하수를 오염시킬 수 있다(Bjerg et al., 1995)

참고문헌 (7)

한강수계관리위원회, 2004, 사용종료매립지 개선방안 조사연구
Armeth, J.D., Milde, G., Kerndorff, H., and Schleyer, R., 1989, Waste deposit influences on groundwater quality as a tool for waste type and site selection for final storage quality, The Landfill Lecture Notes in Earth Sciences, 20, 39
Bjerg, P.L., Rugge, K., Pedersen, J.K., and Christensen, T.H., 1995, Distribution of redox-sensitive groundwater quality parameters downgradient of a landfill, Environ. Sci. Technol., 29(5), 1387-1394

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Figueroa, R.A., 1993, Methane oxidation in landfill top soils. Proceedings Sardinia 93, 701-715
Hoehn, E., Johnson, C.A., Huggenberger, P., Amirbahman, A., Peter, A., and Zweifel, H.R., 2000, Investigative strategies and risk assessment of old unlined municipal solid waste landfills, Waste Manage. Res., 18, 577-589

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Lee, J.Y., Cheon, J.Y., Kwon, H.P., Yoon, H.S., Lee, S.H., Kim, J.H., Park, J.K. and Kim, C.G., 2006, Attenuation of landfill leachate at two uncontrolled landfills, Environ. Geol., 51(4), 581-593

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Lee, J.Y., Cheon, J.Y., Lee, K.K., Lee, S.Y., and Lee, M.H., 2001, Factors affecting the distribution of hydrocarbon contaminants and hydrogeochemical parameters in a shallow sand aquifer, J. Contam. Hydrol., 50(1-2), 139-158

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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