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[국내논문] 토지이용도가 다른 소유역별 유입하천에서 용존유기물 형광특성 변화
Change in Fluorescence Characteristics of Dissolved Organic Matter at Inflow Stream per Catchment of Different Land Use 원문보기

한국하천호수학회지= Korean journal of limnology, v.44 no.3, 2011년, pp.292 - 302  

김세원 (한국수자원공사 K-water연구원) ,  오종민 (경희대학교 환경학 및 환경공학과) ,  이보미 (세종대학교 지구환경과학과) ,  최광순 (한국수자원공사 K-water연구원)

초록
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본 연구는 공단, 도심 및 농촌유역의 서로 다른 유역특성을 갖고 있는 시화호 유역을 대상으로 형광분석을 통해 각 소유역 유입하천에서의 오염물질 유출특성을 분석하였다. 4TG는 강우시 시공간적 오염물질 유출특성 분석 결과, 초기세척효과가 강하게 나타나 강우초기 단백질 및 휴믹계열의 고농도의 오염물질이 빠르게 유출된 후, 다시 유량증가에 따른 희석효과로 인해 오염물질 유출농도가 급격하게 감소하는 유출특성을 나타내고 있다. AS는 다른 도심유역 하천들이 갖고 있는 강우시 오염물질 유출 특성과는 다른 양상을 나타내고 있다. 토지이용특성상 도심유역 특성을 나타내고 있지만, 신도시 조성시 하천주변에 공원과 수변완충지역이 조성되어 있어 강우시 오염물질 유출속도를 저감시키는 역할을 하고, 단백질계열의 오염물질과 함께 휴믹계열의 오염물질도 함께 유출되는 유출특성을 나타내고 있다. MS는 입자성 오염물질과 함께 단백질계열의 오염물질 유입 현상이 뚜렷하게 나타나고 있어 단백질계열의 오염물질 저감방안이 함께 수립되어야 한다. 농촌유역 하천은 초기세척효과가 나타나지 않고, 후기유출현상이 강하기 때문에 충분한 사전 조사를 통해 오염물질이 최고농도에 도달하는 시점을 대상으로 선택적인 유역관리가 필요하다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The Lake Sihwa watershed includes industrial, urban, and rural areas simultaneously. In this study, we analyzed the characteristics of dissolved organic matter (DOM) in spatial-temporal runoff patterns at representative sites having different land use in the watershed of Lake Sihwa. The result of sy...

Keyword

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문제 정의

  • 따라서 다양한 수환경내에 존재하는 용존유기물질(Dissolved Organic Matter, DOM)의 형광(Fluorescence)특성을 분석하여, 각 소유역으로부터 유출되는 DOM의 생성기원 및 유출경로 예측을 통해 수질예측과 오염원을 추적하는 모니터링 기법 적용을 통한 과학적인 유역관리가 필요한 상황이다. 본 연구에서는 토지이용현황이 서로 다른 공단, 도심 및 농촌유역이 함께 있는 인공호수 유역을 대상으로 형광특성분석을 통해 수계 유입하천의 강우유출수 영향에 따른 시공간적 DOM 특성변화 및 성분분포특성을 분석하고, 수질항목과 형광특성 간의 상관관계를 도출하여 향후, 기존 수질항목을 대체하는 유기물 지표로서의 활용 가능성 여부를 평가하고자 한다.
  • 본 연구는 공단, 도심 및 농촌유역의 서로 다른 유역특성을 갖고 있는 시화호 유역을 대상으로 형광분석을 통해 각 소유역 유입하천에서의 오염물질 유출특성을 분석하였다. 4TG는 강우시 시공간적 오염물질 유출특성 분석결과, 초기세척효과가 강하게 나타나 강우초기 단백질 및 휴믹계열의 고농도의 오염물질이 빠르게 유출된 후, 다시 유량증가에 따른 희석효과로 인해 오염물질 유출농도가 급격하게 감소하는 유출특성을 나타내고 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
4TG가 나타내는 특성은 무엇인가? 본 연구는 공단, 도심 및 농촌유역의 서로 다른 유역특성을 갖고 있는 시화호 유역을 대상으로 형광분석을 통해 각 소유역 유입하천에서의 오염물질 유출특성을 분석하였다. 4TG는 강우시 시공간적 오염물질 유출특성 분석 결과, 초기세척효과가 강하게 나타나 강우초기 단백질 및 휴믹계열의 고농도의 오염물질이 빠르게 유출된 후, 다시 유량증가에 따른 희석효과로 인해 오염물질 유출농도가 급격하게 감소하는 유출특성을 나타내고 있다. AS는 다른 도심유역 하천들이 갖고 있는 강우시 오염물질 유출 특성과는 다른 양상을 나타내고 있다.
형광(Fluorescence) 측정법의 분석 감도 측면에서의 장점은 무엇인가? 본 연구에서 사용한 형광(Fluorescence) 측정법은 시료 전처리가 간단하고, 저 농도 시료에서도 형광분석이 가능하며, 여기파장(Excitation)과 방출파장(Emission)의 두 가지 파장에 대해 적절하게 선택함으로써 측정하려는 물질에 대한 선택도(selectivity)를 높일 수 있다. 또한 분석 감도(sensitivity)가 UV-VIS 분광광도계에 비해 10배 이상 높아 1.0 mgC.-1 이하의 저농도 자연유기물질을 분석할 수 있는 장점을 갖고 있다. 국외에서는 이미 형광특성 분석을 통해 유기물 기원을 추적하고 발생원을 파악하는 방법은 중요한 연구기법의 하나로 자리 잡고 있으며(Baker, 2001; Mcknight et al.
수질 분석의 한계점은 무엇인가? 현재까지는 유역관리를 위해 유역으로부터 발생하는 강우시 비점오염물질 유출특성 분석을 위해 이화학적인 수질 분석을 통한 농도 중심의 결과분석이 대부분이었다. 수질 분석은 항목별 분석시간이 오래 소요되고, 수질특성을 농도기준만으로 평가해 유출특성 분석에 많은 한계점을 나타내고 있다. 자연유기물질은 크게 휴믹계물질(Humic-like substance, HLS)과 단백질계 물질(Protein-like substance, PLS)로 구분할 수 있고, HLS는 주로 소수성(hydrophobic) 유기물질을 포함하고 PLS는 주로 친수성(hydrophilic) 유기물질을 포함한다(Leenherr, 2003; Steinberg, 2003).
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참고문헌 (18)

  1. Baker, A. 2001. Fluorescence Excitation-Emission Matrix Characterization of Some Sewage-Impacted Rivers. Environmental Science & Technology 35(5): 948-953. 

  2. Coble, P.G. 1996. Characterization of marine and terrestrial DOM in seawater using excitation-emission matrix spectroscopy. Marine Chemistry 52: 326-346. 

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  6. Hur, J., M.A. Williams and M.A. Schlautman. 2006. Evaluating spectroscopic and chromatographic techniques to resolve dissolved organic matter via end member mixing analysis. Chemosphere 63: 387-402. 

  7. Jaffe, R., J.N. Boyer, X. Lu, N. Maie, C. Yang, N.M. Scully and S. Mock. 2004. Source characterization of dissolved organic matter in a subtropical mangrove-dominated estuary by fluorescence analysis. Marine Chemistry 84: 195-210. 

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  10. Leenheer, J.A. and J.P. Croue. 2003. Characterizing aquatic dissolved organic matter. Environmental Science & Technology 37(1): 18A-26A. 

  11. Lee, B.M., M.H. Park, T.H. Lee, J. Hur and H.J. Yang. 2009. Predictation of the Concentration and Distributions of Refractory Organic Matters in Wastewater using Spectroscopic Characteristics. Journal of Korean Society on Water Quality 25(4): 560-567. 

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  15. Steinberg, C.E.W. 2003. Ecology of Humic Substances in Freshwaters. Springer New York. pp. 361-429. 

  16. Thurman, E.M. 1985. Organic geochemistry of Natural Waters. Kluwer Academic. Boston, MA, USA. pp. 497-498. 

  17. Westerhoff, P., W. Chen and M. Esparza. 2001. Fluorescence analysis of a standard fulvic acid and tertiary treated wastewater. Journal of Environment Quality 30(6): 2037-2045. 

  18. Wetzel, R.G., P.G. Hatcher and T.S. Bianchi. 1995. Natural photolysis by ultraviolet irradiance of recalcitrant dissolved organic matter to simple substances for rapid bacterial metabolism. Limnology and Oceanography 40(8): 1369-1380. 

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