A total of 247 samples were collected from groundwater being used for drinking-water supply, and hydrogeochemistry and radionuclide analysis were performed. In-situ analysis of groundwaters resulted in ranges of $13.7{\sim}25.1^{\circ}C$ for temperature, 5.9~8.5 for pH, 33~591 mV for Eh, ...
A total of 247 samples were collected from groundwater being used for drinking-water supply, and hydrogeochemistry and radionuclide analysis were performed. In-situ analysis of groundwaters resulted in ranges of $13.7{\sim}25.1^{\circ}C$ for temperature, 5.9~8.5 for pH, 33~591 mV for Eh, $66{\sim}820{\mu}S/cm$ for EC, and 0.2~9.4 mg/L for DO. Major cation and anion concentrations of groundwaters were in ranges of 0.5~227.6 for Na, 1.0~279.3 for Ca, 0.0~9.3 for K, 0.1~100.1 for Mg, 0.0~3.3 for F, 0.9~779.1 for Cl, 0.3~120.4 for $SO_4$, 0.0~27.4 for $NO_3$-N, and 6~372 mg/L for $HCO_3$. Uranium-238 and radon-222 concentrations were detected in ranges of N.D-$131.1{\mu}g/L$ and 18-15,953 pCi/L, respectively. In case of some groundwaters exceeding USEPA MCL level ($30{\mu}g/L$) for uranium concentration, their pH ranged from 6.8 to 8.0 and Eh showed a relatively low value(86~199 mV) compared to other areas. Most groundwaters belonged to Ca-(Na)-$HCO_3$ type, and groundwaters of metamorphic rock exhibited the highest concentration of Na, Mg, Ca, Cl, $NO_3$-N, U, and those of plutonic rock showed the highest concentration of $HCO_3$, and Rn. Uranium and fluoride from granite areas did not show any correlation. However, uranium and bicarbonate displayed a positive relation of some areas in plutonic rocks($R^2$=0.3896).
A total of 247 samples were collected from groundwater being used for drinking-water supply, and hydrogeochemistry and radionuclide analysis were performed. In-situ analysis of groundwaters resulted in ranges of $13.7{\sim}25.1^{\circ}C$ for temperature, 5.9~8.5 for pH, 33~591 mV for Eh, $66{\sim}820{\mu}S/cm$ for EC, and 0.2~9.4 mg/L for DO. Major cation and anion concentrations of groundwaters were in ranges of 0.5~227.6 for Na, 1.0~279.3 for Ca, 0.0~9.3 for K, 0.1~100.1 for Mg, 0.0~3.3 for F, 0.9~779.1 for Cl, 0.3~120.4 for $SO_4$, 0.0~27.4 for $NO_3$-N, and 6~372 mg/L for $HCO_3$. Uranium-238 and radon-222 concentrations were detected in ranges of N.D-$131.1{\mu}g/L$ and 18-15,953 pCi/L, respectively. In case of some groundwaters exceeding USEPA MCL level ($30{\mu}g/L$) for uranium concentration, their pH ranged from 6.8 to 8.0 and Eh showed a relatively low value(86~199 mV) compared to other areas. Most groundwaters belonged to Ca-(Na)-$HCO_3$ type, and groundwaters of metamorphic rock exhibited the highest concentration of Na, Mg, Ca, Cl, $NO_3$-N, U, and those of plutonic rock showed the highest concentration of $HCO_3$, and Rn. Uranium and fluoride from granite areas did not show any correlation. However, uranium and bicarbonate displayed a positive relation of some areas in plutonic rocks($R^2$=0.3896).
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문제 정의
이에 본 연구는 국내 음용으로 사용되는 지하수 247개소(Fig. 1)를 대상으로 현장수질, 주요 양음이온 등의 수리지화학적 자료와 우라늄, 라돈의 자연방사성물질과의 관계 및 암석에 따른 수리지화학자료와 자연방사성물질에 대한 연구를 수행하였다.
제안 방법
45μm 막필터 한 후 125mL Polyethylene bottle에 담았으며 우라늄과 양이온 시료에 대해서는 중금속의 공침과 흡착을 막기 위해 농질산 1mL를 첨가하였다. 라돈 시료에 대해서는 현장에서 22mL PE vial에 Optiphase Hisafe3 섬광용액 12mL에 현장시료 8mL를 첨가하여 5분간 잘 흔든 후 라돈과 딸핵종의 방사평형이 이루어진 3시간 후에 측정하였다.
라돈은 국립환경과 학원의 PerkinElmer사 QuantulusTM 1220 (LSC) 2대로 분석하였다. 라돈 함량 값을 얻기 위해 226Ra표준선원용액(NIST SRM 4966)을 이용하여 측정효율을 구하였으며 재현성을 위해 3개의 시료를 만들었다(김용제 외, 2006; 김태승 외, 2007). 평균 측정효율은 각기기별로 88.
우라늄과 양이온, 음이온 분석용 시료는 0.45μm 막필터 한 후 125mL Polyethylene bottle에 담았으며 우라늄과 양이온 시료에 대해서는 중금속의 공침과 흡착을 막기 위해 농질산 1mL를 첨가하였다.
Si와 양이온 Na, Mg는 Horiva & Jobin사의 ULTIMA2 ICP-OES(유도결합플라즈마 원자방출광도계)로, 양이온 K는 Agilent사의 7500 Series ICPMS(유도결합플라즈마 질량분석기)로, 양이온 Ca는 Varian사의 280 FS AAS(원자 흡수 분광광도기)로 분석하였다(Standard Method, 2005; 김문수 외, 2009). 음이온 Cl, SO4, NO3, F는 Metrohm사의 850 Professional IC(이온크로마토그래피)로 분석하였으며 음이온 중 HCO3의 경우는 이산화탄소의 용탈을 막기 위해 현장에서 산중화적정법을 사용하여 신속하게 측정하였다(김문수 외, 2009). 우라늄은 Agilent사의 7500 Series ICP-MS를 사용하여 기기 매뉴얼에서 제공하는 최적의 조건으로 맞춘 후 검량선을 작성하여 분석하였으며 이때의 R2의 값은 0.
채취된 지하수 시료는 휴대용 멀티 측정기(Orion multi 5 Star)를 이용하여 수온, pH, EC, Eh, DO 5개 항목을 현장에서 즉시 측정하였다. Si와 양이온 Na, Mg는 Horiva & Jobin사의 ULTIMA2 ICP-OES(유도결합플라즈마 원자방출광도계)로, 양이온 K는 Agilent사의 7500 Series ICPMS(유도결합플라즈마 질량분석기)로, 양이온 Ca는 Varian사의 280 FS AAS(원자 흡수 분광광도기)로 분석하였다(Standard Method, 2005; 김문수 외, 2009).
대상 데이터
9999로 안정된 결과를 보여주었다(김문수 외, 2009). 라돈은 국립환경과 학원의 PerkinElmer사 QuantulusTM 1220 (LSC) 2대로 분석하였다. 라돈 함량 값을 얻기 위해 226Ra표준선원용액(NIST SRM 4966)을 이용하여 측정효율을 구하였으며 재현성을 위해 3개의 시료를 만들었다(김용제 외, 2006; 김태승 외, 2007).
본 연구에 조사된 지하수 주변의 지질을 암석에 따라 4개의 유형으로 분류하면 심성암(화강암) 126개소, 변성암 76개소, 퇴적암 24개소, 화산암 21개소로 나눌 수 있다. 각각의 암석별 주요 양음이온, 우라늄, 라돈의 농도는 Table 2에 나타냈다.
음용으로 이용되고 있는 지하수 247개소에 대해 2009년 3월~2009년 12월까지 시료채취 및 현장항목측정, 주요양음이온, 자연방사성물질(우라늄, 라돈)에 대한 분석과 연구를 수행하였다.
지하수의 현장시료 채취, 보관방법, 분석은 국립환경과 학원의 지하수 중 자연방사성물질 함유실태 조사 등에 제시된 시험방법(안)에 준하여 행하였다(김태승 외, 2007; 김문수 외;2009). 우라늄과 양이온, 음이온 분석용 시료는 0.
성능/효과
2(B)). 또한 국내 다양한 암석과 지질시대 중에서 중생대 화강암과 선캠브리아기 변성암이 주로 분포하는 경기, 충남, 전북, 전남 지역에서 퇴적암과 화산암이 분포하는 경남, 제주 지역에 비하여 우라늄과 라돈의 함량이 높게 검출되었다(Fig. 2).
우라늄은 변성암(화강편마암) 지역 지하수에서 라돈은 화강암지역 지하수에서 최고 농도가 검출 되었으며 경기, 충남, 전북, 전남 지역에서 다른 지역에 비하여 우라늄과 라돈의 함량이 높게 검출되었다. 조사된 247개소 지하수의 수온과 라돈방사능 농도는 상관관계를 보이지는 않았으나 우라늄 농도의 기준이 초과된 지점의 경우 pH가 6.
또한, 불소는 화강암 지역에서 지하수공의 심도가 깊어질수록 함량 값이 증가한다고 알려져 있으며(추창오 외, 2008) 우라늄의 경우 화강암 지역에서 다른 암석에 비하여 높은 함량을 보인다고 보고된 바 있다(성익환 외, 2002; 조병욱 외, 2006; 김태승 외, 2007; 노회정 외, 2008). 이에 본 연구에서 화강암 지역에서 조사된 지하수의 불소와 우라늄 농도를 비교한 결과 큰 상관성을 보이지는 않았으며 P-value 값은 0.05미만으로 나타났다. 또한, 우라늄의 초과 지점은 불소 농도가 대부분 1.
주요 양음이온의 함량에 대한 통계자료는 표 3에 나타내었다. 일부 해안지역 또는 석회암지역에서는 Cl과 Ca, Mg가 다른 지역에 비하여 높게 검출되었으며, 인위적 오염의 지표인 질산성질소의 경우 국내 기준치를 초과한 일부 지점이 나타났다.
자연방사성물질인 U-238과 Rn-222의 함량은 각각 N.D~131.1(5.3) μg/L, 18~15,953(2,493) pCi/L의 값으로 검출되었으며 일부 지하수는 미국의 우라늄 기준치(30 μg/L)와 라돈 제안치(4,000 pCi/L)를 초과하였다.
우라늄은 변성암(화강편마암) 지역 지하수에서 라돈은 화강암지역 지하수에서 최고 농도가 검출 되었으며 경기, 충남, 전북, 전남 지역에서 다른 지역에 비하여 우라늄과 라돈의 함량이 높게 검출되었다. 조사된 247개소 지하수의 수온과 라돈방사능 농도는 상관관계를 보이지는 않았으나 우라늄 농도의 기준이 초과된 지점의 경우 pH가 6.8에서 8.0을 띄고 있으며 Eh가 200 mV 이하의 값을 보였다.
주요이온들의 상대적인 함량을 나타내는 piper diagram에 분석된 결과를 도시한 결과, 대부분의 지하수는 Ca-(Na)-HCO3 type을 보였다(Fig. 4). 정찬호 외(1997)에 의하면 일반적으로 화강암과 화강편마암 대수층의 진화단계는 초기단계에서는 Ca-(Na)-HCO3 type에서 시작하여 점차 진화 과정을 거치면서 Na-Ca-HCO3 type과 Na-HCO3 type으로 되는 경향을 보인다고 하였다.
05 이하를 보였다. 지역과 암석에 따라 도시한 결과에서는 우라늄 농도의 기준이 초과된 지점의 경우 심성암(화강암)이 대부분으로 나타났으며 이 암석의 지하수에서는 pH가 중성에서 약알카리성을 나타내고 있으며 pH의 증가에 따른 우라늄이 증가하는 경향을 보이고 있다(Fig. 2(B)).
지하수의 이온함량을 알 수 있는 전기전도도(EC), 산화-환원 전위(Eh)와 라돈, 우라늄의 관계를 도시한 결과 큰 상관성을 보이지 않았으며 유의확률값(P-value)은 0.05이하로 나타났다. 우라늄의 경우 Eh 값이 200 mV 이하의 값에서 기준치를 초과하는 지점들이 나타났다(Fig.
후속연구
또한, 깊은 심도의 화강암에서 높은 값을 나타내는 불소와 우라늄의 경우에도 상관성을 나타내지는 않았다. 향후 암석(광물)과 지질시대 등과의 연관성에 대한 연구가 필요할 것으로 사료된다.
향후 자연방사성물질과 주요 양음이온과의 관계를 더 자세히 알기위해서는 암석(광물)과 지질시대 등과의 연관성에 대한 연구가 더 필요할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
라돈은 무엇인가?
라돈은 불활성 기체로 온도의 증가에 따라 용해도가 감소하는 것으로 알려져 있다(Wilhelm et al., 1997).
채취된 지하수 시료는 휴대용 멀티 측정기(Orion multi 5 Star)를 이용하여 무엇을 측정하였는가?
채취된 지하수 시료는 휴대용 멀티 측정기(Orion multi 5 Star)를 이용하여 수온, pH, EC, Eh, DO 5개 항목을 현장에서 즉시 측정하였다. Si와 양이온 Na, Mg는 Horiva & Jobin사의 ULTIMA2 ICP-OES(유도결합플라즈마 원자방출광도계)로, 양이온 K는 Agilent사의 7500 Series ICPMS(유도결합플라즈마 질량분석기)로, 양이온 Ca는 Varian사의 280 FS AAS(원자 흡수 분광광도기)로 분석하였다(Standard Method, 2005; 김문수 외, 2009).
음용수의 대부분을 지표수에 의존하고 있는 국내의 환경여건으로 인해 그동안 지하수는 상대적으로 관심의 대상에서 멀어져 있었지만 최근에는 왜 관심을 가지고 있는가?
음용수의 대부분을 지표수에 의존하고 있는 국내의 환경여건으로 인해 그동안 지하수는 상대적으로 관심의 대상에서 멀어져 있었다고 할 수 있다. 그러나 지표수의 오염증가로 인한 수돗물에 대한 불신, 지하수를 식수원으로 사용하고 있는 마을상수도 및 소규모 급수시설 등 지하수 이용 지역, 먹는샘물의 시판 등으로 인해서 지하수에 대한 관심이 증대되고 있으나 장시간 노출되면 우라늄의 경우 만성신장질환, 라돈의 경우는 실내 라돈과 연관하여 폐암 등의 질병을 유발할 가능성이 높은 자연방사성물질과 과도한 농업 및 축산 활동으로 인한 질산성질소 등의 지하수 오염이 환경문제로 부각되고 있는 상황이다(성익환 외, 1999; 김경호 외, 2002; 조병욱 외, 2006; 김태승 외, 2007).
참고문헌 (28)
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