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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 대단위 간척을 위한 방조제 공사가 진행 중인 새만금 해역에서 주요 수질 조사와 청결기술을 적용한 중금속 조사분석을 실시하여 수질 현황과 각 수질 인자들의 분포 특성을 파악하고, 방조제 완공 이후의 환경 변화 비교분석 및 환경관리를 위한 기초 정보를 확보할 목적으로 연구를 수행하였다.
제안 방법
- 2002년 4월, 5월, 8월, 11월에 채취한 새만금 해역 표층수에 대한 염분, COD, DIN, 규산염 (Silicate)와 중금속 분석 결과는 Table 2에 제시하였으며, 각 항목별로 분포를 살펴보았다.
- 2002년에 총 4회에 걸쳐 새만금 주변해역 표층수에 대하여 중금속과 주요 수질 인자인 염분, COD, 용존영얌염류(DIN, Silicate) 의 조사를 실시하였다. 염분은 만경강 하구 정점에서 낮았으며, 강수량이 많은 8월엔 전체 정점이 다른 시기보다 낮은 염분을 보였는데 이 시기에 내측해역은 30psu 이하를 나타내었다.
- 그러나 본 연구에서는 주요 수질 인자로 조사된 COD 및 용 존 영양염류에 한정하여 상관성을 살펴보았다. 시기에 따라 상관성의 변화가 있으나 COD에 대하여서는 Cd의 경우 모든 시기에 음의 상관성을 보였는데 5월과 8월에 다소 양호하였다(Table 3).
- [1978]의 APDC-DDTC-Freon 용매추출법을 변형한 이 등[1989]의 방법에 따랐으나 용매는 CFC-113 대신 대체물질로 개발되어 활용되는 HCFC-141b(CH3CFCl2) 를 정제하여 사용하였고, 분리.농축이 끝난 후 ICP-MS(Perkin Elmer, Elan 6100)를 이용하여 측정하였다. 모든 시약은 중금속 오염을 배제하기 위하여 이 등[1989]에 따라 정제 후 사용하였으며, 정확도 점검을 위하여 NRC(National Research Council Canada) 의 CASS-3도 함께 분석하였다.
- 1), 내측과 외측 조사는 일정상 각각 1일씩 수행되었지만 각 조사 때마다 두 척의 선박으로 구역을 분할하여 조사하였다. 본 연구에서는 중금속 조사 정점에서 염분, 화학적 산소요구량(COD), 용존 영양염류(DIN, Silicate) 시료를 채취 분석하였으며 , 염분은 다항목 자동수질측정기 (YSI-6600)을 이용하여 현장에서 측정하였으며, COD는 시료를 채취하여 냉동 보관하여 실험실에서 해양환경공정시험방법 (해수부[2005])에 의한 알칼리 법으로 분석하였다. 용존 영양염류 역시 해수를 GF/F 여과지로 여과하여 해양환경공정시험 방법에 준하여 분석하였다 .
대상 데이터
- 본 연구 대상 지역인 새만금지구 간척사업은 만경강과 동진강의 하구 지역에서 이루어지는 총 면적 40, 100 ha, 외곽 방조제 길이 33 km에 이르는 거대한 공사이다. 그 주변에는 군산, 익산, 전주, 부안 및 김제 등의 도시와 대규모 농지, 그리고 축산 시설 등이 산재해 있다(농림부농진공[1997]).
- 본 연구를 위한 새만금 해역 표층수 시료는 만경강 하구를 포함하여 새만금 방조제 내측해역에 5개 정점, 방조제 외측해역에 7 개 정점을 선정하여 2002년 4월, 5월, 8월, 11월에 1회씩 채취하였으며(Fig. 1), 내측과 외측 조사는 일정상 각각 1일씩 수행되었지만 각 조사 때마다 두 척의 선박으로 구역을 분할하여 조사하였다. 본 연구에서는 중금속 조사 정점에서 염분, 화학적 산소요구량(COD), 용존 영양염류(DIN, Silicate) 시료를 채취 분석하였으며 , 염분은 다항목 자동수질측정기 (YSI-6600)을 이용하여 현장에서 측정하였으며, COD는 시료를 채취하여 냉동 보관하여 실험실에서 해양환경공정시험방법 (해수부[2005])에 의한 알칼리 법으로 분석하였다.
- 새만금 사업의 외곽 방조제는 총 4개 구간으로 구성되며, 1호 방조제는 전북 부안군 변산면 대항리에서 군산시 옥도면 가력도리의 4, 694 m로 1991년 11월 28일에 공사를 시작하여 1998년 12 월 30일에 준공되었다. 2호(9, 936 m), 3호(2, 693 m), 4호(11, 436 m) 방조제는 모두 1992년 6월 10일에 공사를 착수하여 2009년 12월에 준공을 예정하고 있지만 방조제의 물막이 공사- 완료는 이미 이루어졌다.
이론/모형
- bench내에서 Danielsson et al.[1978]의 APDC-DDTC-Freon 용매추출법을 변형한 이 등[1989]의 방법에 따랐으나 용매는 CFC-113 대신 대체물질로 개발되어 활용되는 HCFC-141b(CH3CFCl2) 를 정제하여 사용하였고, 분리.농축이 끝난 후 ICP-MS(Perkin Elmer, Elan 6100)를 이용하여 측정하였다.
- 농축이 끝난 후 ICP-MS(Perkin Elmer, Elan 6100)를 이용하여 측정하였다. 모든 시약은 중금속 오염을 배제하기 위하여 이 등[1989]에 따라 정제 후 사용하였으며, 정확도 점검을 위하여 NRC(National Research Council Canada) 의 CASS-3도 함께 분석하였다. 수은은 산 세척한 300mL 유리병에 표층수를 채취하여 정제된 HC1 3 mL를 가하여 자동 수은 증기 발생 장치와 금포집 장치에 농축한 다음(김 등[1998]), 원자 형광분광기(Tekran 2500)를 이용한 CVAFS법으로 측정하였다.
- 모든 시약은 중금속 오염을 배제하기 위하여 이 등[1989]에 따라 정제 후 사용하였으며, 정확도 점검을 위하여 NRC(National Research Council Canada) 의 CASS-3도 함께 분석하였다. 수은은 산 세척한 300mL 유리병에 표층수를 채취하여 정제된 HC1 3 mL를 가하여 자동 수은 증기 발생 장치와 금포집 장치에 농축한 다음(김 등[1998]), 원자 형광분광기(Tekran 2500)를 이용한 CVAFS법으로 측정하였다.
- 본 연구에서는 중금속 조사 정점에서 염분, 화학적 산소요구량(COD), 용존 영양염류(DIN, Silicate) 시료를 채취 분석하였으며 , 염분은 다항목 자동수질측정기 (YSI-6600)을 이용하여 현장에서 측정하였으며, COD는 시료를 채취하여 냉동 보관하여 실험실에서 해양환경공정시험방법 (해수부[2005])에 의한 알칼리 법으로 분석하였다. 용존 영양염류 역시 해수를 GF/F 여과지로 여과하여 해양환경공정시험 방법에 준하여 분석하였다 .
성능/효과
- 5에는 담수 및 육상 기원 물질의 일부 항목인 염분, 용 존 무기 질소(DIN)와 규산염 (Silicate)과 일부 중금속 간의 관계를 나타내었다. 각 조사 시기에 따라 분포의 변화가 크지만 대부분의 경우 염분이 상승함에 따라 중금속 농도는 낮아지는 경향을 나타내었으며, 특히 Nie 다른 중금속에 비해서 각 시기별로 염분과 높은 음의 상관성 (R=-0.967~-0.842)을 나타내었다(Table 3). 그러나 Cd의 경우는 4, 8, 11월에는 염분에 대하여 약한 정의 상관성을, 5월에는 다소 높은 상관성을 보였다(R=0.
- 4월과 5월에는 낮은 농도를 나타내었으며, 하구의 정점을 제외하면 내, 외측간의 농도 차이는 크지 않았다. 각 항목들은 시기별로 염분에 대하여 높은 음의 상관성을 나타내어 담수 기원의 영향을 많이 받고 있는 것으로 나타났다. 용존 중금속은 조사 시기 및 정점에 따라서 다양한 변화를 나타내었는데 Cd을제외하면 만경강 하구 및 방조제 내측 정점에서 높고, 방조제 외측에서 낮은 경향이어서 방조제 내측의 하천에 의한 영향이 작용하고 있었다.
- 1, 3)을 제외하면 내외측 해역은 염분의 차이가 적었으며 , 이것은 방조제 개방 구간으로 해수의 교환이 원활하기 때문이다. 강우에 의한 다량의 담수 영향으로 COD, DIN, Silicate는 8월에 가장 높은 평균 농도를 보였으며, 높은 표준편차를 나타내었다. 4월과 5월에는 낮은 농도를 나타내었으며, 하구의 정점을 제외하면 내, 외측간의 농도 차이는 크지 않았다.
- 금강 하구의 자료 가운데 Cde 본 조사인 새만금 해역의 자료들과 대체로 비슷한 농도 범위를 나타내었다. 그러나 Cu, Zn, Pb는 최저 및 최대 농도 모두 본 조사보다 높은 값을 나타내었는데, 특히 금강 하구의 Zn는 본 조사에 비해서 최저농도는 83배, 최대 농도는 25배 높게 나타났다. 이는 만경강 하구를 포함하는 본 조사 지역보다 금강 하구가 도시 및 항구, 산업 시설 등의 영향을 받고 있기 때문이다.
- 시기별로 정도의 차이는 있으나 Cd을 제외한 중금속들은 염분에 대하여 음의 상관성, 영양염에 대하여 양의 상관성을 나타내는 빈도가 높았으며, 이것은 주변의 육상 유입원에 의한 영향을 많이 받은 결과이다. 그리고 본 연구의 Co, Ni, Cu, Zn는 이 해역의 과거 자료보다 낮았으며, Cd을 제외한 중금속은 금강 하구보다 낮았다. 외국의 자료와 비교하면 자연적 인 환경을 가진 Lena강 하구보다 높았으며, Cu 와 Pbe 영국의 Bristol Channel보다는 아주 낮은 수준이었다.
- 027 ug/L)로 5월과 마찬가지로 정점 3에서 가장 높은 농도를 나타내었으며, 북쪽 방조제 외측의 정점 29에서 가장 낮게 나타났다. 방조제 외측의 정점에서는 0.02 ng/L이하로 전체 조사시기 중에서 비교적 낮은 농도에 해당하였으며, 전 해역 평균 농도 역시 다른 시기보다 낮게 나타났다. 11월에는 0.
- 이는 만경강 하구를 포함하는 본 조사 지역보다 금강 하구가 도시 및 항구, 산업 시설 등의 영향을 받고 있기 때문이다. 본 조사 자료를 비교적 자연적인 유역환경을 가지며 북극해로 유입하는 Lena강 하구의 중금속 농도와 비교하면 본 조사의 각 원소별 최저 농도는 TWe 비슷하고, Cu와 Zn는 높았으며, 최고 농도를 비교하면 Zn을 제외한 중금속들은 Leii&강 하구보다 높은데, Pb의 경우 약 6배까지 차이가 있었다. 영국의 Severn 하구의 유역에는 도시와 산업시설이 발달되어 있으며 (Apte et a/.
- Cde 5월에 염분과 높은 정의 상관성을 보였으며, 이것은 염분 증가에 의한 이온강도 상승으로 부유물질로부터 Cd이 탈착되어 용존 Cd-chloro 화합물을 형성하기 때문이다. 시기별로 정도의 차이는 있으나 Cd을 제외한 중금속들은 염분에 대하여 음의 상관성, 영양염에 대하여 양의 상관성을 나타내는 빈도가 높았으며, 이것은 주변의 육상 유입원에 의한 영향을 많이 받은 결과이다. 그리고 본 연구의 Co, Ni, Cu, Zn는 이 해역의 과거 자료보다 낮았으며, Cd을 제외한 중금속은 금강 하구보다 낮았다.
- 5 이상의 상관계수(R)를 나타내는 경우가 많았지만 만경강 하구의 정점에 의하여 편향된 결과를 보였으며, 이를 제외하면 전체적으로 분산이 되어 있었다. 용존무기질소(DIN)와 규산염과 각 중금속과의 상관관계에서는 11월을 제외하면 Cd 이외의 모든 금속들이 비교적 양호한 양의 상관성을 가졌으며, Cde 모든 시기에 걸쳐 음의 상관성을 나타내었다. 그리고 11월에는 Ni과 HE 다른 중금속에 비해 높은 상관관계를 보였다(R=0.
- 이상에서 살펴 본 분포 양상을 고려하면 C&을 제외한 경우 방조제 내측의 주요 하천으로부터 유입이 지배적인 것으로 판단된다. 한편 11월에는 특히 Co, Zn, Pb의 경우 방조제 외측의 북부에 위치한 정점 27과 29에서 일시적으로 높은 농도를 나타내었는데 이것은 금강 하구에 위치한 항구 및 산업 시설에 의한 영향의 가능성이 있는 것으로 판단된다.
- 위 에서 살펴 본 수질 항목과 같이 DINe 만경강 하구의 정점 1에서 조사시기마다 가장 높은 농도를 나타내었다. 전체적으로 보면 8월에는 내측 해역은 높은 농도이나 외측은 농도가 매우 낮았으며, 다른 시기에는 정도 차이가 있으나 내측이 외측 해역보다 다소 높았다. 11월에는 내외측간의 농도 차이가 크지 않지만 외측 해역은 질산염의 높은 농도로 인하여 다른 조사 시기보다 높은 DIN 농도를 보였다(Table 2).
- 가장 높은 농도를 나타낸 정점 1의 자료를 제외하면 4월과 5월에는 비교적 균일하게 분포하였으며, 8월과 11월에는 앞의 두 조사보다는 다소 큰 변화폭을 보였다. 전체적으로 보면 방조제 내측이 외측보다 높은 Hg 농도를 나타내고 있었다. 특히 11월에는 모든 정점이 다른 시기보다 높은 농도를 나타내면서 만경강 하구에서 외해로 가면서 감소하는 분포하였는데 이는 만경강에 의한 오염과 더불어 시기별로 오염 부하에 있어 절대적인 농도의 차이가 크게 나타났을 가능성이 있다.
- 2). 조사시기마다 염분이 낮게 나타난 정점 1은 가장 높은 COD를 나타내었는데 강우량이 가장 많은 8월에 가장 높은 3.43 mg/L, 5월에도 3.03 mg/L 을 보였으나 그 외의 시기에는 약 2 mg/L로 다소 낮았다. 정점 1 을 제외한 경우 내, 외측 모두 대부분 1 mg/L 내외의 농도를 나타내었으며, 11월의 경우 외측 해역이 내측보다 뚜렷하게 낮은 농도를 나타내었다(Table 2).
- 각 시기의 평균 농도는 4월에 가장 높았으며, 5월과 8월은 비슷한 수준으로 낮았다. 최고 및 최저 농도가 방조제 내측에서 나타나기도 하지만 전반적으로 저염분을 나타내는 정점을 제외하면 방조제 내측과 외측의 농도 차이는 크지 않았으며, 5월의 경우에만 방조제 내측에 비해 외측에서 전체적으로 낮은 농도를 보였다.
후속연구
- 3 psu의 범위로 추정되었다. 한편 새만금 주변 해역에 대한 수중의 중금속에 있어서 본 연구와 비교 가능한 수준으로 발표된 자료는 극히 제한되어 있으며, 한국해양연구소[1999]의 자료 역시 1회 실시된 조사 결과이므로 본 조사와 정량적인 비교에는 한계가 있을 것이다. 또한 금강 하구 자료(한국해양연구소[1993])는 조사 지역이 다르고 1회 조사 자료이기 때문에 본 조사 자료와 직접적인 비교를 하기 어렵지만 새만금 외측 북부 해역의 유입원에 대한 기초적인 자료가 될 수 있을 것이다’ 본 조사 결과는 Cd과 Pb의 경우 과거 새만금 해역의 중금속 농도와 비슷하거나 약간 높은 편이지만, Co, Ni, Cu, Zn는낮았다.
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