최근 급속한 산업화가 진행되고 있는 중국의 편서풍 영향 하에 위치한 우리나라의 경우에는 장거리 이동에 따른 강우의 산성도 변화 및 예상되는 피해에 대한 대책 마련을 위하여 강우의 화학성에 대한 지속적인 모니터링이 필요하다. 태안지역 강우의 화학적 특성을 알아보기 위하여 2007년 4월부터 10월까지 19점의 빗물을 채수하여 pH 및 화학적 성분조성을 조사하였다. 강우량을 고려한 가중평균(volume-weighted mean) 이온농도 변화와 알카리성 물질들에 의한 빗물의 산성도 중화를 평가한 결과는 다음과 같다. 조사기간 중 평균 pH값은 4.9를 보였다. 빗물의 EC는 조사기간 평균 $32.9{\mu}S\;cm^{-1}$을 나타냈으며, 월별로는 9월에 $9.7{\mu}S\;cm^{-1}$로 조사기간 중 가장 낮은 값을 보였으며, 강우량이 가장 적었던 4월에 $91.4{\mu}S\;cm^{-1}$의 높은 수치를 나타내어 강우량 분포에 따른 EC의 계절적 특성을 보였다. 빗물의 조성에서 양이온 구성은 $Na^+$> $NH_4{^+}$ > $Ca^{2+}$ > $H^+$ > $Mg^{2+}$ > $K^+$의 순이었으며, $Na^+$와 $NH_4{^+}$가 전체 양이온 함량의 70% 이상을 차지하였다. 음이온은 $SO_4{^{2-}}$ > $NO_3{^-}$ > $Cl^{-}$ 순으로 $SO_4{^{2-}}$가 약 56%를 차지하였다. Sulfate의 조사기간 중 평균 함량은 $152.1{\mu}eq\;L^{-1}$ 이었다. 총 sulfate 함량 중 비해염 sulfate $(nss-SO_4)^-$ 함량은 평균 90%로 빗물 중에 함유된 sulfate의 대부분이 인위적인 발생원에서 기인되었다. 또한, 강우 산성도의 중화 정도를 알아보기 위하여 평가한 fractional acidity (pAi) 및 theoretical acidity ($pH_{the}$.) pH를 비교한 결과 1:1 직선의 오른쪽으로 분포되어 있음에 따라 본 조사기간 강우의 산성도가 빗물에 포함된 각종 알카리 물질들에 의해 중화되었음을 보였다.
최근 급속한 산업화가 진행되고 있는 중국의 편서풍 영향 하에 위치한 우리나라의 경우에는 장거리 이동에 따른 강우의 산성도 변화 및 예상되는 피해에 대한 대책 마련을 위하여 강우의 화학성에 대한 지속적인 모니터링이 필요하다. 태안지역 강우의 화학적 특성을 알아보기 위하여 2007년 4월부터 10월까지 19점의 빗물을 채수하여 pH 및 화학적 성분조성을 조사하였다. 강우량을 고려한 가중평균(volume-weighted mean) 이온농도 변화와 알카리성 물질들에 의한 빗물의 산성도 중화를 평가한 결과는 다음과 같다. 조사기간 중 평균 pH값은 4.9를 보였다. 빗물의 EC는 조사기간 평균 $32.9{\mu}S\;cm^{-1}$을 나타냈으며, 월별로는 9월에 $9.7{\mu}S\;cm^{-1}$로 조사기간 중 가장 낮은 값을 보였으며, 강우량이 가장 적었던 4월에 $91.4{\mu}S\;cm^{-1}$의 높은 수치를 나타내어 강우량 분포에 따른 EC의 계절적 특성을 보였다. 빗물의 조성에서 양이온 구성은 $Na^+$> $NH_4{^+}$ > $Ca^{2+}$ > $H^+$ > $Mg^{2+}$ > $K^+$의 순이었으며, $Na^+$와 $NH_4{^+}$가 전체 양이온 함량의 70% 이상을 차지하였다. 음이온은 $SO_4{^{2-}}$ > $NO_3{^-}$ > $Cl^{-}$ 순으로 $SO_4{^{2-}}$가 약 56%를 차지하였다. Sulfate의 조사기간 중 평균 함량은 $152.1{\mu}eq\;L^{-1}$ 이었다. 총 sulfate 함량 중 비해염 sulfate $(nss-SO_4)^-$ 함량은 평균 90%로 빗물 중에 함유된 sulfate의 대부분이 인위적인 발생원에서 기인되었다. 또한, 강우 산성도의 중화 정도를 알아보기 위하여 평가한 fractional acidity (pAi) 및 theoretical acidity ($pH_{the}$.) pH를 비교한 결과 1:1 직선의 오른쪽으로 분포되어 있음에 따라 본 조사기간 강우의 산성도가 빗물에 포함된 각종 알카리 물질들에 의해 중화되었음을 보였다.
The issue of acid precipitation and related environmental problems in East Asia has been emerging. To evaluate the acidity and chemical characteristics of rainwater in Korea, its chemical properties during cultivation season from April to October were investigated at Taean in 2007. Also, to estimate...
The issue of acid precipitation and related environmental problems in East Asia has been emerging. To evaluate the acidity and chemical characteristics of rainwater in Korea, its chemical properties during cultivation season from April to October were investigated at Taean in 2007. Also, to estimate the contribution of ions on its acidity, ion composition characteristics and neutralization effects by cation ions were determined. The ion balance between cations and anions values showed high correlation. The mean values of pH and EC were 4.9 and $32.9{\mu}S\;cm^{-1}$, respectively. The EC of rainwater showed seasonal characteristic, which was $91.4{\mu}S\;cm^{-1}$ with relatively low rainfall compared with other monitoring periods. $Na^+$ was the main cation followed by $NH_4{^+}$ > $Ca^{2+}$ > $H^{+}$ > $Mg^{2+}$ > $K^+$. Among these ions, $Na^{+}$ and $NH_4{^+}$ covered over 70% of total cations. In the case of anion, the order was $SO_4{^{2-}}$ > $NO_3{^-}$ > $Cl^{-}$. The mean value of sulfate, which is main anion component in the samples was $152.1{\mu}eq\;L^{-1}$. Also, 90% of soluble sulfate in rainwater was $nss-SO_4{^{2-}}$(non-sea salt sulfate). With fractional acidity and theoretical acidity of rainwater samples, $NH_4{^+}$ and $Ca^{2+}$ contributed greatly in neutralizing the rain acidity.
The issue of acid precipitation and related environmental problems in East Asia has been emerging. To evaluate the acidity and chemical characteristics of rainwater in Korea, its chemical properties during cultivation season from April to October were investigated at Taean in 2007. Also, to estimate the contribution of ions on its acidity, ion composition characteristics and neutralization effects by cation ions were determined. The ion balance between cations and anions values showed high correlation. The mean values of pH and EC were 4.9 and $32.9{\mu}S\;cm^{-1}$, respectively. The EC of rainwater showed seasonal characteristic, which was $91.4{\mu}S\;cm^{-1}$ with relatively low rainfall compared with other monitoring periods. $Na^+$ was the main cation followed by $NH_4{^+}$ > $Ca^{2+}$ > $H^{+}$ > $Mg^{2+}$ > $K^+$. Among these ions, $Na^{+}$ and $NH_4{^+}$ covered over 70% of total cations. In the case of anion, the order was $SO_4{^{2-}}$ > $NO_3{^-}$ > $Cl^{-}$. The mean value of sulfate, which is main anion component in the samples was $152.1{\mu}eq\;L^{-1}$. Also, 90% of soluble sulfate in rainwater was $nss-SO_4{^{2-}}$(non-sea salt sulfate). With fractional acidity and theoretical acidity of rainwater samples, $NH_4{^+}$ and $Ca^{2+}$ contributed greatly in neutralizing the rain acidity.
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문제 정의
따라서 본 연구는 우리나라 서해안에 위치한 충남 태안지역의 빗물 특성을 구명하기 위하여 조사 기간 동안의 매 강우마다 빗물을 채취하여 pH 및 주요 화학성분들을 분석하였으며, 각 성분에 대한 구성비 및 강우량을 고려한 가중평균치의 월별 변화를 조사하였다. 또한 측정 pH와 기존에 보고 (Galloway et al.
가설 설정
121로 계산되었다. Na+는 해염 이외의 인위적인 발생원이 없고 해염입자의 조성이 해수의 조성과 일치한다는 가정 하에 지표 물질로 사용하였다 (Christian, 1963; Fujita et al., 2000). 계수 0.
제안 방법
태안지역 강우의 화학적 특성을 알아보기 위하여 2007년 4월부터 10월까지 19점의 빗물을 채수하여 pH 및 화학적 성분조성을 조사하였다. 강우량을 고려한 가중평균(volume-weighted mean) 이온농도 변화와알카리성 물질들에 의한 빗물의 산성도 중화를 평가한 결과는 다음과 같다.
또한 측정 pH와 기존에 보고 (Galloway et al., 1987)에 의해 구한 이론 pH 값의 차이를 비교하여 월별 빗물 산성도 중화 정도의 변화를 살펴보았다.
조사된 시료 수는 4월부터 10월까지 7개월간 19점을 채수하였다. 빗물의 채취는 bulk sampling 방식으로 매 강우마다 채수하였으며, 센서에 강우가 감지되면 자동으로 뚜껑이 열려 빗물을 채수하는 wet sampling 방식의 강우 자동채취기 (AQUA Contr이사, 일본)를 사용하였다. 빗물의 화학성분은 수질오염공정시 험 법과 Standard Method에 준하여 분석하였다.
빗물의 화학성분은 수질오염공정시 험 법과 Standard Method에 준하여 분석하였다. pH와 EC는 각각 ion analyzer (Orion EA 940, USA)와 conductivity meter(Orion Model 162, USA)를 사용하여 측정하였다. NH4+는 차아염소산 이온의 공존하에서 페놀과 반응하여 생성되는 청색의 Indophen이을 640nm에서 측정하는 Indophen이법, SO42-는 BaCl2에의한 비탁법, NO3-는 1N-HCl로 hydroxide와 carbonate 에 의한 영향을 제거하고 흡광도를 측정하는 자외선 흡광광도법, Cl-은 치오시안산 제2수은법을 사용하여 비색 정량하였으며, 기타 양이온들은 ICP (GBC Integra XMP, Australia)를 이용하여 측정하였다.
또한, 빗물의 화학성분 분석결과에 대한 신뢰성 검토를 위하여 각 시료에 대한 이온균형(ion balance)를조사하였다. 이온균형 비는 측정된 빗물의 이온 농도를 근거로 양이온들의 합과 음이온들의 합을 당량농도 (“eq L-1)로 비교함으로써 빗물에 존재하는 주요 이온들의 분석 여부를 판단하였다.
이온균형 비는 측정된 빗물의 이온 농도를 근거로 양이온들의 합과 음이온들의 합을 당량농도 (“eq L-1)로 비교함으로써 빗물에 존재하는 주요 이온들의 분석 여부를 판단하였다.
대상 데이터
본 조사는 충청남도 태안군 농업기술센터(36°43‘ 47.74"N, 126°18'26.18"E)에 설치된 강우 채취기를 이용하여 2007년 영농기간 중 빗물을 채수하였다. 조사된 시료 수는 4월부터 10월까지 7개월간 19점을 채수하였다.
18"E)에 설치된 강우 채취기를 이용하여 2007년 영농기간 중 빗물을 채수하였다. 조사된 시료 수는 4월부터 10월까지 7개월간 19점을 채수하였다. 빗물의 채취는 bulk sampling 방식으로 매 강우마다 채수하였으며, 센서에 강우가 감지되면 자동으로 뚜껑이 열려 빗물을 채수하는 wet sampling 방식의 강우 자동채취기 (AQUA Contr이사, 일본)를 사용하였다.
이론/모형
빗물의 채취는 bulk sampling 방식으로 매 강우마다 채수하였으며, 센서에 강우가 감지되면 자동으로 뚜껑이 열려 빗물을 채수하는 wet sampling 방식의 강우 자동채취기 (AQUA Contr이사, 일본)를 사용하였다. 빗물의 화학성분은 수질오염공정시 험 법과 Standard Method에 준하여 분석하였다. pH와 EC는 각각 ion analyzer (Orion EA 940, USA)와 conductivity meter(Orion Model 162, USA)를 사용하여 측정하였다.
pH와 EC는 각각 ion analyzer (Orion EA 940, USA)와 conductivity meter(Orion Model 162, USA)를 사용하여 측정하였다. NH4+는 차아염소산 이온의 공존하에서 페놀과 반응하여 생성되는 청색의 Indophen이을 640nm에서 측정하는 Indophen이법, SO42-는 BaCl2에의한 비탁법, NO3-는 1N-HCl로 hydroxide와 carbonate 에 의한 영향을 제거하고 흡광도를 측정하는 자외선 흡광광도법, Cl-은 치오시안산 제2수은법을 사용하여 비색 정량하였으며, 기타 양이온들은 ICP (GBC Integra XMP, Australia)를 이용하여 측정하였다.
성능/효과
1 “eq L-1 이었다. 총 sulfate 함량 중비해염 sulfate (nss-SO4)- 함량은 평균 90%로 빗물 중에 함유된 sulfate의 대부분이 인위적인 발생 원에서 기인 되었다. 또한, 강우 산성도의 중화 정도를 알아보기 위하여 평가한 fractional acidity (pAi) 및 theoretical acidity (pHthe.
본 조사 결과, 조사기간 중 태안지역 강우의 전체적인 이온 균형의 비는 1에 가까운 0.98로 나타났으며 일부 시료를 제외하고는 높은 상관을 보였다. 따라서 본 연구에서 분석된 수용성 이온들이 조사기간 중 태안지역에 내린 빗물에 존재하는 주요 이온들임을 확인하였다.
98로 나타났으며 일부 시료를 제외하고는 높은 상관을 보였다. 따라서 본 연구에서 분석된 수용성 이온들이 조사기간 중 태안지역에 내린 빗물에 존재하는 주요 이온들임을 확인하였다. 또한, Lee et al.
1 ueq L-1이었으며, 월별로는 4월 이후 점차 낮아지는 변이를 보였다. 총 sulfate 함량 중 nss-SO42- 함량은 평균 90%로 나타났다. 이러한 결과는 빗물중에 함유된 sulfate의 대부분이 인위적인 발생원에서 기인된 것임을 의미하는 것이다.
이러한 결과는 빗물중에 함유된 sulfate의 대부분이 인위적인 발생원에서 기인된 것임을 의미하는 것이다. 기존의 결과와 비교할 때, 본 조사결과는 태안지역 빗물의 nss- SO42- 함량비가 88%를 차지했던 2002〜2003년도의 강우 (Lee et al., 2004)와 유사하며, 78%를 나타낸 2005 년도 강우 (Lee et al., 2007b) 보다는 해염의 영향이 적었음을 보였다.
, 1993) 등이 알려져 있다. 이론치 (pHthe.)와 비교한 결과, 조사기간 중 빗물 산성도 중화는 4월과 5월이 다른 기간에 비해 컸음을 보였다. Figure 6은 태안지역 강우의 산성도 중화를 평가하기 위하여 측정 pH와 기존에 보고(Galloway et al.
결국 pAi는 중화가 전혀 일어나지 않았을 경우의 산성도를 의미하므로 pH와의 비교에서 1:1 직선상에 위치하게 된다. 결과적으로 이 직선의 오른 쪽으로 치우칠수록 중화가 많이 일어났음을 의미하는 것이다. 그림에서 보듯이 본 조사기간 중 태안지역에 내린 강우는 pHthe.
9를 보였다. 빗물의 EC 는 조사기간 평균 32.9 “S cm-1을 나타냈으며, 월별로는 9월에 9.7 左 cm-1로 조사기간 중 가장 낮은 값을 보였으며, 강우량이 가장 적었던 4월에 91.4 “S cm-1 의 높은 수치를 나타내어 강우량 분포에 따른 EC의 계절적 특성을 보였다. 빗물의 조성에서 양이온 구성은 Na+ > NH4+ > Ca2+ > H+ > Mg2+ > K+의 순이었으며, Na+와 NH4+가 전체 양이온 함량의 70% 이상을 차지하였다.
총 sulfate 함량 중비해염 sulfate (nss-SO4)- 함량은 평균 90%로 빗물 중에 함유된 sulfate의 대부분이 인위적인 발생 원에서 기인 되었다. 또한, 강우 산성도의 중화 정도를 알아보기 위하여 평가한 fractional acidity (pAi) 및 theoretical acidity (pHthe.) pH를 비교한 결과 1:1 직선의 오른쪽으로 분포되어 있음에 따라 본 조사 기간 강우의 산성도가 빗물에 포함된 각종 알카리 물질들에 의해 중화되었음을 보였다.
참고문헌 (23)
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