본 연구는 방사성 폐기물 처분장의 지하수 화학 조건을 조절하는 수리지구화학 특성을 규명할 목적으로 수행되었다. 이를 위해 처분장 주변의 관측공 중 12개의 관측공이 선정되었으며, 이들 시료를 심도별로 총 46 지점에서 채취하였다. 또한 지표수 3점과 해수 1점의 시료도 채취하였다. 채취된 시료는 양/음이온 분석이 수행되었으며, 물과 용질의 기원을 규명할 추적자로서 산소-수소, 삼중수소, 탄소, 황 동위원소도 분석되었다. 산소-수소 동위원소 분석 결과 지표수와 지하수는 모두 강우 기원임을 보여주었으며, 삼중수소 농도는 깊이가 깊어짐에 따라 감소하고는 있으나 높은 삼중수소 농도는 최근에 충진된 물임을 나타내고 있었다. 양/음이온 분석 결과를 통한 수질 유형 분석에서는 연구 지역 지하수는 Ca-Na-$HCO_3$ 유형과 Na-Cl-$SO_4$ 유형이 대표적이었으며, 상관 분석 결과 이들 이온은 해염, 물-암석 반응의 영향을 받은 것으로 판단된다. 특히 연구 지역에서 Na 비율이 높은 이유는 양이온 교환 반응에 의해 이루어지고 있음을 보여 주었다. 연구 지역의 산화-환원 조건의 경우에는 심도가 깊어짐에 따라 낮은 DO와 Eh 값을 나타내어 환원 환경이 형성되었음을 나타내며, 높은 Fe와 Mn의 농도는 Fe와 Mn 산화물의 환원 반응이 산화-환원 조건을 조절하고 있음을 보여주었다.
본 연구는 방사성 폐기물 처분장의 지하수 화학 조건을 조절하는 수리지구화학 특성을 규명할 목적으로 수행되었다. 이를 위해 처분장 주변의 관측공 중 12개의 관측공이 선정되었으며, 이들 시료를 심도별로 총 46 지점에서 채취하였다. 또한 지표수 3점과 해수 1점의 시료도 채취하였다. 채취된 시료는 양/음이온 분석이 수행되었으며, 물과 용질의 기원을 규명할 추적자로서 산소-수소, 삼중수소, 탄소, 황 동위원소도 분석되었다. 산소-수소 동위원소 분석 결과 지표수와 지하수는 모두 강우 기원임을 보여주었으며, 삼중수소 농도는 깊이가 깊어짐에 따라 감소하고는 있으나 높은 삼중수소 농도는 최근에 충진된 물임을 나타내고 있었다. 양/음이온 분석 결과를 통한 수질 유형 분석에서는 연구 지역 지하수는 Ca-Na-$HCO_3$ 유형과 Na-Cl-$SO_4$ 유형이 대표적이었으며, 상관 분석 결과 이들 이온은 해염, 물-암석 반응의 영향을 받은 것으로 판단된다. 특히 연구 지역에서 Na 비율이 높은 이유는 양이온 교환 반응에 의해 이루어지고 있음을 보여 주었다. 연구 지역의 산화-환원 조건의 경우에는 심도가 깊어짐에 따라 낮은 DO와 Eh 값을 나타내어 환원 환경이 형성되었음을 나타내며, 높은 Fe와 Mn의 농도는 Fe와 Mn 산화물의 환원 반응이 산화-환원 조건을 조절하고 있음을 보여주었다.
This study was carried out to identify the characteristics of hydrochemistry controlling groundwater chemical condition in a repository site of Gyeongju. For this study, 12 bore holes of all monitoring bore holes in the study area were selected and total 46 groundwater samples were collected with de...
This study was carried out to identify the characteristics of hydrochemistry controlling groundwater chemical condition in a repository site of Gyeongju. For this study, 12 bore holes of all monitoring bore holes in the study area were selected and total 46 groundwater samples were collected with depth. In addition, 3 surfacewater samples and 1 seawater sample were collected. For water samples, cations and anions were analyzed. The environmental isotopes(${\delta}^{18}O-{\delta}D$, Tritium, ${\delta}^{13}C,\;{\cdot}{\delta}^{34}S$) were also analyzed to trace the origin of water and solutes. The result of ${\delta}^{18}O\;and\;{\delta}D$ analysis showed that surface water and groundwater were originated from precipitation. Tritium concentrations of groundwater decreased with depth but high concentrations of tritium indicated that groundwater was recharged recently. The results of ion and correlation analysis showed that groundwater types of the study area were represented by Ca-Na-$HCO_3$ and Na-Cl-$SO_4$, which was caused by sea spray and water-rock interaction. Especially, high ratio of Na content in groundwater resulted from ion exchange. For redox condition of groundwater, the values of DO and Eh decreased with depth, which indicated that reducing condition was formed in deeper groundwater. In addtion, high concentration of Fe and Mn showed that redox condition of groundwater was controlled by the reduction of Fe and Mn oxides.
This study was carried out to identify the characteristics of hydrochemistry controlling groundwater chemical condition in a repository site of Gyeongju. For this study, 12 bore holes of all monitoring bore holes in the study area were selected and total 46 groundwater samples were collected with depth. In addition, 3 surfacewater samples and 1 seawater sample were collected. For water samples, cations and anions were analyzed. The environmental isotopes(${\delta}^{18}O-{\delta}D$, Tritium, ${\delta}^{13}C,\;{\cdot}{\delta}^{34}S$) were also analyzed to trace the origin of water and solutes. The result of ${\delta}^{18}O\;and\;{\delta}D$ analysis showed that surface water and groundwater were originated from precipitation. Tritium concentrations of groundwater decreased with depth but high concentrations of tritium indicated that groundwater was recharged recently. The results of ion and correlation analysis showed that groundwater types of the study area were represented by Ca-Na-$HCO_3$ and Na-Cl-$SO_4$, which was caused by sea spray and water-rock interaction. Especially, high ratio of Na content in groundwater resulted from ion exchange. For redox condition of groundwater, the values of DO and Eh decreased with depth, which indicated that reducing condition was formed in deeper groundwater. In addtion, high concentration of Fe and Mn showed that redox condition of groundwater was controlled by the reduction of Fe and Mn oxides.
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문제 정의
특히 환원 환경에서는 핵종의 용해도가 매우 낮기 때문에 SKB의 경우 처분장의 Eh 조건을 0 mV 이하로 제시하고 있다. [. 10]따라서 여기서는 연구부지의 산화-환원 조건과 이를 결정하는 요인이 무엇인지 살펴보고자 하였다. 일반적으로 지하수에서 산화.
하지만 본 지역에서는 지표수 역시 지하수와 유사한 경향을 보여주는 것으로 보아 Na, SR, Cl의 비율을 증가시키는 다른 작용이 있음을 지시하고 있다. 따라서 지하수 이온 농도를 이용하여 상관관계 분석을 수행하여 용질들의 기원을 유추해 보고자 하였다. 상관관계 결과는 Table 2 에 제시하였다.
본 연구는 방사성 폐기물 처분장의 수리지구 화학 특성을 규명함으로서 지하수 수질을 결정하는 요인을 규명하고자 하였다. 연구 결과 연구지역 지하수의 수질은 물-암석 반응, 해염의 영향과 양이온 교환반응에 의해 수질이 결정되고 있었다.
건설 중인 중. 저준위 방사성 폐기물 처분장의 처분부지 에서 수행되었던 지구 화학 조사를 바탕으로 처분 부지 지하수의 수리지구 화학 특성을 규명하고자 하였다. 이러한 연구는 현재 처분 부지의 수리지구화학 특성을 이해할 뿐만 아니라 이를 조절하는 요인을규명함으로서 장기간에 걸친 지하수의 수리지구 화학 조건 변화를 예측하는 데 필수적이다.
제안 방법
모든 시료 채취 및 분석 절차는「APHA」(1995) [4] 의표준 절차를 따랐다. 양이온 분석은 ICP-AES (Ion Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)를이용하여 Na, Ca, Mg, Si를, AAS (Atomic Adsorption Spectrometer)를 이용하여 K와 Fe를 한국기초과학지원연구원에서 분석하였다 . 음이온은 ic (Ion ChromatographyX 이용하여 대전대학교 지질 공학연구소에서 분석하였다.
양이온 분석은 ICP-AES (Ion Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)를이용하여 Na, Ca, Mg, Si를, AAS (Atomic Adsorption Spectrometer)를 이용하여 K와 Fe를 한국기초과학지원연구원에서 분석하였다 . 음이온은 ic (Ion ChromatographyX 이용하여 대전대학교 지질 공학연구소에서 분석하였다. 또한 모든 산소-수소, 탄소, 황 동위원소는 한국 기초과학지원연구원에서 분석하였으며 삼중수소는 한국원자력연구원에서 분석하였다.
45 <«m 셀롤 로즈 막 필터로 여과하였다. 특히 양이온 분석용 시료는 고순도 질산을 이용하여 pH를 2이하로 유지하였으며, 탄소동위원소 분석용 시료는 고순도 염산을 첨가하여 pH를 10 이상으로 유지한 후 Ba%와 반응시켜 BaCOj로 침전시켰다. 또한 황동위 원소 분석용 시료는 고순도 염산을 이용하여 pH를 4이하로 낮춘 후에 BaCl?를 이용하여 BaSC)4로 침전시켰다.
현장 측정은 모든 물 시료들에 대해 pH, Eh, EC (Electrical Conductivity), DO (Dissolved Oxygen), 알칼리도, 온도 측정이 이루어졌으며, 알칼리도는 0.05 N 염산을 이용하여 산-염기적정법으로 측정하였다. 시추 공 지하수의 경우는 현장 측정과 시료 채취를 위해 현장 측정 항목이 안정화될 때까지 충분한 양의 지하수를 양수하였다.
대상 데이터
지하수 시료는 12개 시추공에서 깊이 별로 총 46개 지점에서 채취되었다. 각 시추공의 채취 심도는 코아로깅, BHTV (Borehole Televiewer), 수리시험 등의 자료와 지질자료를 근거하여 선정하였으며, 더블 패커를 이용하여 구간을 격리한 후시료를 채취하였다. 각 시추공의 시료 채취 심도와 시료 개수는 화학분석 자료와 함께 Table 1에 제시하였다.
음이온은 ic (Ion ChromatographyX 이용하여 대전대학교 지질 공학연구소에서 분석하였다. 또한 모든 산소-수소, 탄소, 황 동위원소는 한국 기초과학지원연구원에서 분석하였으며 삼중수소는 한국원자력연구원에서 분석하였다. 양/음이온 분석 결과 물의 전하 균형 (charge balance)은 두 개의 시료를 제외하고는 모두 ±5% 미만으로 매우 양호하였다.
1에 제시되어있다. 시료 채취 대상은 지표수, 시 주공 지하수, 해수로 이 시료들은 2006년 5월, 8월, 10월, 12월에 걸쳐 총 4회 채취되었디 ' 하지만 본 논문에서는 이들 화학 분석 결과가 시기별로 큰 변동이 없어 수리지구 화학 특성을 규명하는 데 가장 먼저 채취된 2006년 5월 시료들을 사용하였다. 지표수 시료는 처분 부지 내 소규모계곡의 하류지점(SW-2, SW-3)과 처분부지 외곽 북쪽의 남동방향으로 흐르는 대종천 하류지점 (SW-1) 의 총 3지점에서 채취되었다.
또한 현장 측정 및 시료 채취를 위해서는 공기 접촉을 차단하기 위해 제작된 용기(flow cell)를 사용하였다. 시료 채취는 양이온, 음이온, 산소-수소동위원소, 탄소동위원소, 황동 위 원소, 삼증수소를 대상으로 수행하였으며, 모든 시료는 0.45 <«m 셀롤 로즈 막 필터로 여과하였다. 특히 양이온 분석용 시료는 고순도 질산을 이용하여 pH를 2이하로 유지하였으며, 탄소동위원소 분석용 시료는 고순도 염산을 첨가하여 pH를 10 이상으로 유지한 후 Ba%와 반응시켜 BaCOj로 침전시켰다.
연구지역은 방사성 폐기물 처분장이 위치하는 경주시 양남면 봉길리 지역으로 Fig. 1에 제시하였다. 그림에서 보이는 것과 같이 연구 지 역은 해안에 접하고 있으며, 연구지역 서쪽은 해발 고도가 동쪽에 비해 상대적으로 높아 동쪽으로 완만하게 경사를 이루고 있다.
시료 채취 대상은 지표수, 시 주공 지하수, 해수로 이 시료들은 2006년 5월, 8월, 10월, 12월에 걸쳐 총 4회 채취되었디 ' 하지만 본 논문에서는 이들 화학 분석 결과가 시기별로 큰 변동이 없어 수리지구 화학 특성을 규명하는 데 가장 먼저 채취된 2006년 5월 시료들을 사용하였다. 지표수 시료는 처분 부지 내 소규모계곡의 하류지점(SW-2, SW-3)과 처분부지 외곽 북쪽의 남동방향으로 흐르는 대종천 하류지점 (SW-1) 의 총 3지점에서 채취되었다. 지하수 시료는 12개 시추공에서 깊이 별로 총 46개 지점에서 채취되었다.
지표수 시료는 처분 부지 내 소규모계곡의 하류지점(SW-2, SW-3)과 처분부지 외곽 북쪽의 남동방향으로 흐르는 대종천 하류지점 (SW-1) 의 총 3지점에서 채취되었다. 지하수 시료는 12개 시추공에서 깊이 별로 총 46개 지점에서 채취되었다. 각 시추공의 채취 심도는 코아로깅, BHTV (Borehole Televiewer), 수리시험 등의 자료와 지질자료를 근거하여 선정하였으며, 더블 패커를 이용하여 구간을 격리한 후시료를 채취하였다.
각 시추공의 시료 채취 심도와 시료 개수는 화학분석 자료와 함께 Table 1에 제시하였다. 해수시료는 처분 부지 인근 해안가 지점 (Sea-1)에서 채취하였다.
데이터처리
수질자료의 통계분석은 SPSS12.0 ⑸을 사용하였으며 , 변수들의 정규성을 검증한 후 정규분포를 이루지 않는 변수는 로그 변환을 하여 정규분포에 근접시킨 후통계분석을 수행하였다.
이론/모형
모든 시료는 아이스박스를 이용하여 fC 이하로 유지하여 실험실로 운반하였다. 모든 시료 채취 및 분석 절차는「APHA」(1995) [4] 의표준 절차를 따랐다. 양이온 분석은 ICP-AES (Ion Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)를이용하여 Na, Ca, Mg, Si를, AAS (Atomic Adsorption Spectrometer)를 이용하여 K와 Fe를 한국기초과학지원연구원에서 분석하였다 .
성능/효과
양/음이온 분석 결과 물의 전하 균형 (charge balance)은 두 개의 시료를 제외하고는 모두 ±5% 미만으로 매우 양호하였다. 동위원소 분석 결과 산소동위원소의 분석 에 러는 ±0.1%, 수소 동위원소는 ±0.7%, 탄소 동위원소는 ±0.1%, 황동위원소는 ±0.2%로 매우 양호하였다.
또한 모든 산소-수소, 탄소, 황 동위원소는 한국 기초과학지원연구원에서 분석하였으며 삼중수소는 한국원자력연구원에서 분석하였다. 양/음이온 분석 결과 물의 전하 균형 (charge balance)은 두 개의 시료를 제외하고는 모두 ±5% 미만으로 매우 양호하였다. 동위원소 분석 결과 산소동위원소의 분석 에 러는 ±0.
규명하고자 하였다. 연구 결과 연구지역 지하수의 수질은 물-암석 반응, 해염의 영향과 양이온 교환반응에 의해 수질이 결정되고 있었다. 또한 연구지역의 산화-환원 조건은 철과 망간 산화물의 환원 반응에 의해 주로 결정되고 있었다.
하지만 앞서 살펴본 것과 같이 본 연구지역의 수질 유형은 대부분 Ca가 상대적으로 적도 Na가 많은 유형을 보여주었으며, 이는 Na의 증가 요인이 있음을 보여주었다. 일반적으로 해수의 Na/Cl 몰비는 0.
후속연구
또한 해수 침투에 의한 고농도의 SO4 유입과 더불어 SO4 환원 반응 역시 흔히 관찰되는 현상으로 이는 지하수의 산화-환원 조건에 영향을 미치게 된다. 따라서 처분 부지의 안전성 평가를 위해서는 현재 수리지구 화학 특성을 바탕으로 예상되는 지구 화학 반응을 고려하여 지하수의 장기적인 안정성을 예측해야 할 것으로 판단된다.
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