본 연구에서는 만경강에 의해 형성된 충적대수층에서 나타나는 고비소지하수를 지구화학적으로 고찰하였다. 연구지역에서는 조사된 관정 29개 중 15개에 해당하는 총 52%가 WHO의 비소 먹는물기준치($10{\mu}g/L$)를 초과하는 것으로 조사되었다. 비소가 부화된 지하수는 다른 지하수에 비하여 낮은 Eh값과 낮은 $NO_3$ 및 $SO_4$농도, 그리고 높은 pH, alkalinity와 Fe, $NH_4$ 및 $PO_4$농도를 보였다. 이는 세계최대의 비소오염지역인 벵갈만 충적층지역에서 흔히 관찰되는 비소용출기작인 철, 망간수산화물의 환원적 용해현상과 일치하는 수질특성이며, 국내의 충적층 지하수도 비소오염으로부터 자유롭지 못함을 지시하는 결과이기도 하다. 특히, 연구지역에서는 농업기원화학종인 $NO_3$와 $SO_4$의 존재가 비소 농도를 낮추는데 크게 공헌함으로써 농업활동이 비소의 농도를 낮추는 역할을 하였다.
본 연구에서는 만경강에 의해 형성된 충적대수층에서 나타나는 고비소지하수를 지구화학적으로 고찰하였다. 연구지역에서는 조사된 관정 29개 중 15개에 해당하는 총 52%가 WHO의 비소 먹는물기준치($10{\mu}g/L$)를 초과하는 것으로 조사되었다. 비소가 부화된 지하수는 다른 지하수에 비하여 낮은 Eh값과 낮은 $NO_3$ 및 $SO_4$농도, 그리고 높은 pH, alkalinity와 Fe, $NH_4$ 및 $PO_4$농도를 보였다. 이는 세계최대의 비소오염지역인 벵갈만 충적층지역에서 흔히 관찰되는 비소용출기작인 철, 망간수산화물의 환원적 용해현상과 일치하는 수질특성이며, 국내의 충적층 지하수도 비소오염으로부터 자유롭지 못함을 지시하는 결과이기도 하다. 특히, 연구지역에서는 농업기원화학종인 $NO_3$와 $SO_4$의 존재가 비소 농도를 낮추는데 크게 공헌함으로써 농업활동이 비소의 농도를 낮추는 역할을 하였다.
As-rich alluvial groundwaters occurring in the agricultural area of Mankyeong River watershed were geochemically studied. 15 out of 29 investigated wells (52%) showed As levels exceeding the WHO drinking water standard ($10{\mu}g/L$). Their chemistry is characterized by low Eh levels, low...
As-rich alluvial groundwaters occurring in the agricultural area of Mankyeong River watershed were geochemically studied. 15 out of 29 investigated wells (52%) showed As levels exceeding the WHO drinking water standard ($10{\mu}g/L$). Their chemistry is characterized by low Eh levels, low $NO_3$ and $SO_4$ concentrations, and high pH, alkalinity, Fe, $NH_4$, and $PO_4$ levels. This suggests that arsenic is enriched by the reductive dissolution of As-bearing Fe-/Mn-(hydro)oxides, the commonest process in Bangladesh and West Bengal of India, of which groundwaters are severely contaminated by As. It was also revealed that As concentrations in the area are strongly regulated by the presence of agrochemicals such as $NO_3$ and $SO_4$.
As-rich alluvial groundwaters occurring in the agricultural area of Mankyeong River watershed were geochemically studied. 15 out of 29 investigated wells (52%) showed As levels exceeding the WHO drinking water standard ($10{\mu}g/L$). Their chemistry is characterized by low Eh levels, low $NO_3$ and $SO_4$ concentrations, and high pH, alkalinity, Fe, $NH_4$, and $PO_4$ levels. This suggests that arsenic is enriched by the reductive dissolution of As-bearing Fe-/Mn-(hydro)oxides, the commonest process in Bangladesh and West Bengal of India, of which groundwaters are severely contaminated by As. It was also revealed that As concentrations in the area are strongly regulated by the presence of agrochemicals such as $NO_3$ and $SO_4$.
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문제 정의
그러나 국내에서는 지금까지 층 적층지하수의 비소오염현황을 조사하는 시도조차 거의 없었다. 따라서 본 연구를 시발점으로 국내 충적층지 하수에 대한 체계적인 비소오염 조시-가 이루어졌으면 하는 바람이다.
연구 결과, 연구지역에서는 상당수의 지하수가 비소에 오염되었음이 관찰되었으며, 이는 벵갈만 지역과 매우 유사한 과정에 의한 것임이 확인되었다. 본 논문은 만경강 충적 대수층의 비소오염 지하수에 대하여 소개하고 이들의 오염과정 및 거동관계를 지구화학적으로 고찰하는 것을 목표로 한다.
본 연구에서는 만경강 충적층 농경지역 지하수에 대한 지구화학적 연구를 수행하였다. 연구 결과, 연구지역에서는 상당수의 지하수가 비소에 오염되었음이 관찰되었으며, 이는 벵갈만 지역과 매우 유사한 과정에 의한 것임이 확인되었다.
제안 방법
양이온(Na+, Mg2+, K+, Ca2+), 미량원소(Fe, Mn, As) 분석용 시료는 산으로 세척하여 건조시킨 용기에 100 mL를 채취하여 현장에서 초 순수 염산(1 mL)으로 처리하여 무기물의 침전과 미생물의 성장이 일어나지 않도록 하였다. NH4 분석시료는 음이온 시료와 마찬가지로 공기가 들어가지 않도록 따로 채수하였으며, 인산염분석시료는 염산으로 처리하였다. 모든 채취된 시료는 분석시까지 4℃ 이하로 유지시켰다.
주요 용존 양이온 및 Fe, Mne flame AAS(UNNCAM)를 이용하여 분석하였다. 비소(As)는 원자흡광광도계 (Varian AA240FS)에 Hydride Generator(Varian VGA77)를 연결하여 분석하였다. 주요 용존 음이온은 이온크로마토그래프(Dionex 150)를 이용하였다.
음이온 (cr, so42- no3~)분석용 시료는 공기가 들어가지 않도록 채취 하였다. 양이온(Na+, Mg2+, K+, Ca2+), 미량원소(Fe, Mn, As) 분석용 시료는 산으로 세척하여 건조시킨 용기에 100 mL를 채취하여 현장에서 초 순수 염산(1 mL)으로 처리하여 무기물의 침전과 미생물의 성장이 일어나지 않도록 하였다. NH4 분석시료는 음이온 시료와 마찬가지로 공기가 들어가지 않도록 따로 채수하였으며, 인산염분석시료는 염산으로 처리하였다.
모든 실험실 분석은 군산대학교 지하수 및 토양오염연구실에서 수행하였다. 주요 용존 양이온 및 Fe, Mne flame AAS(UNNCAM)를 이용하여 분석하였다. 비소(As)는 원자흡광광도계 (Varian AA240FS)에 Hydride Generator(Varian VGA77)를 연결하여 분석하였다.
대상 데이터
본 연구는 만경강에 의해 형성된 충적범람원 지역에서 수행되었으며, 위경도상으로는 동경 127' 01", 북위 35' 53"에 해당한다. 연구지역은 우리나라의 대표적인 평야 지역에 해당되며 토지는 대부분 농경에 이용되고있다(Fig.
Alkalinity는 Gran적정법으로 현장에서 직접 분석하였다. 모든 실험실 분석은 군산대학교 지하수 및 토양오염연구실에서 수행하였다. 주요 용존 양이온 및 Fe, Mne flame AAS(UNNCAM)를 이용하여 분석하였다.
본 연구를 위한 시료채취는 2007년 12월에 연구지역 내 29개 농업용관정에 대하여 수행되었다. 조사된 관정들 중 5개는 심도를 확인할 수 없으나, 심도가 확인된 관정만을 기준으로 볼 때, 1곳(NW13, 심도 60 m)를 제외한 모든 관정들은 30 m이내의 심도를 갖는다 (평균 12.
53"에 해당한다. 연구지역은 우리나라의 대표적인 평야 지역에 해당되며 토지는 대부분 농경에 이용되고있다(Fig. 1). 연구지역에서는 주로 논농사가 이루어지고 있으며, 부수적으로 비닐하우스를 이용한 밭농사도 이루어지고 있다.
각 시료병은 현장에서 채수이전에 여과한 물로 3회 이상 다시 세척하였다. 음이온 (cr, so42- no3~)분석용 시료는 공기가 들어가지 않도록 채취 하였다. 양이온(Na+, Mg2+, K+, Ca2+), 미량원소(Fe, Mn, As) 분석용 시료는 산으로 세척하여 건조시킨 용기에 100 mL를 채취하여 현장에서 초 순수 염산(1 mL)으로 처리하여 무기물의 침전과 미생물의 성장이 일어나지 않도록 하였다.
비소(As)는 원자흡광광도계 (Varian AA240FS)에 Hydride Generator(Varian VGA77)를 연결하여 분석하였다. 주요 용존 음이온은 이온크로마토그래프(Dionex 150)를 이용하였다. NH4, PO4은 각각 인도페놀법, 아스코빈산 환원법으로 발색된 시료를 흡광광도계 (UV-Visible Spectrophotometer: SHIMMDZUS를 이용하여 측정하였다.
이론/모형
Alkalinity는 Gran적정법으로 현장에서 직접 분석하였다. 모든 실험실 분석은 군산대학교 지하수 및 토양오염연구실에서 수행하였다.
주요 용존 음이온은 이온크로마토그래프(Dionex 150)를 이용하였다. NH4, PO4은 각각 인도페놀법, 아스코빈산 환원법으로 발색된 시료를 흡광광도계 (UV-Visible Spectrophotometer: SHIMMDZUS를 이용하여 측정하였다.
성능/효과
2b). 양이온만을 고려할 때는 비소농도가 낮을 때는 Ca+Mg의 함량이 우세하게 나타났으며, 비소 농도가 높을 때는 Na의 함량이 증가하는 양상을 보였다.
지구화학적 연구를 수행하였다. 연구 결과, 연구지역에서는 상당수의 지하수가 비소에 오염되었음이 관찰되었으며, 이는 벵갈만 지역과 매우 유사한 과정에 의한 것임이 확인되었다. 본 논문은 만경강 충적 대수층의 비소오염 지하수에 대하여 소개하고 이들의 오염과정 및 거동관계를 지구화학적으로 고찰하는 것을 목표로 한다.
이들 지하수는 낮은 Eh와 NO3농도 그리고 높은 pH 및 alkalinity, 그리고 상대적으로 높은 Fe, NH4, PO4농도 를 보이는 등 Fe, Mn (수＞신화물의 환원적 용해에 의 하여 이에 흡착된 비소가 용출되어 지하수가 오염되는 특성을 잘 보였다. 연구지역에서는 비소농도가 농업활 동에 의하여 강하게 제어되는 현상이 관찰되었다. 즉, 농업활동기원의 NQj가 산화환원 전위를 완충하는 역 할을 함으로써 비소농도를 매우 낮게 유지시키고, 강 한환원환경에 있는 심부에서도 역시 지표기원의 SO4 가 지하수내 비소농도를 결정하는 것으로 밝혀졌다.
만경강에 의해 형성된 충적층 지역의 일부 지히수에 는 우려할 만한 수준의 비소농도가 관찰되었다. 이들 지하수는 낮은 Eh와 NO3농도 그리고 높은 pH 및 alkalinity, 그리고 상대적으로 높은 Fe, NH4, PO4농도 를 보이는 등 Fe, Mn (수＞신화물의 환원적 용해에 의 하여 이에 흡착된 비소가 용출되어 지하수가 오염되는 특성을 잘 보였다. 연구지역에서는 비소농도가 농업활 동에 의하여 강하게 제어되는 현상이 관찰되었다.
재미있는 결과는 비소 먹는물기준(WHO)을 초과한 모든 관정은 철과 망간의 기준치를 초과하는 것으로 나타났으며, no3- 농도는 모두 기준치 이내이었다(Table 3). N03~ 기준을 초과한 관정 5곳 중 4곳은 pH도 낮은 값 쪽으로 먹는물 기준에 부적합하여, 비료 성분의 질산화에 의한 no3- 오염과 지하수의 산성화가 연계되어 이루어진 것으로 보인다(Chae et al.
연구지역 지하수에서는 <2 ㎍/L에서 최대 109 |_ig/L까지의 다양한 비소농도가 관찰되었다. 전체 조사된 관정 29개 중 15개에 해당하는 52%에서 WHO의 먹는물 기준치를 상회하는 비소 농도가 관찰되었으며, 국내의 먹는물 기준치를 상회하는 관 정도 5개(17%)나 되었다(Table 2). 특히, 비소농도가 높은 지하수는 연구지역의 동쪽에서 집중되어 나타났다(Fig.
조사된 지하수를 비소농도가 높은 지하수(>10 ㎍/L)와 낮은 지하수( NH4 농도를 보였으며, 상대적으로 낮은 Eh와 N03, SO4농도를 보였다(Fig. 3).
연구지역에서는 비소농도가 농업활 동에 의하여 강하게 제어되는 현상이 관찰되었다. 즉, 농업활동기원의 NQj가 산화환원 전위를 완충하는 역 할을 함으로써 비소농도를 매우 낮게 유지시키고, 강 한환원환경에 있는 심부에서도 역시 지표기원의 SO4 가 지하수내 비소농도를 결정하는 것으로 밝혀졌다. 비 록 본 연구에서는 비소의 궁극적인 기원을 밝힐 수는 없었지만, 이 같은 연구결과는 적어도 국내의 충적층 지하수도 비소오염으로부터 자유롭지 않음을 보여준다.
후속연구
비록 본 연구에서 비소의 존재형태별 분석이 수행되지 않았으나, 비소의 산화환원이 일어나는 조건을 고려한다면 검출된 비소는 주로 독성이 강한 AsQH) 의형태로 존재하고 있을 것으로 추측된다. 용존된 As(V) 가 AsQU)으로 환원되는 것은 산화물이 환원되기 전에 이루어진다고 알려져 있다(Charlet et al.
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