We analyzed natural radionuclides in 80 wells in volcanic rock areas and investigated environmental characteristics. Uranium and radon concentrations ranged from ND to $9.70{\mu}g/L$ (median value: 0.21) ${\mu}g/L$, 38~29,222 pCi/L (median value: 579), respectively. In case of ...
We analyzed natural radionuclides in 80 wells in volcanic rock areas and investigated environmental characteristics. Uranium and radon concentrations ranged from ND to $9.70{\mu}g/L$ (median value: 0.21) ${\mu}g/L$, 38~29,222 pCi/L (median value: 579), respectively. In case of gross-${\alpha}$, 26 samples exceeded MDA (minimum detectable activity, < 0.9 pCi/L) value and the activity values ranged from 1.05 to 8.06 pCi/L. The radionuclides concentrations did not exceed USEPA MCL (maximum contaminant level) value of Uranium ($30{\mu}g/L$) and gross-${\alpha}$ (15 pCi/L). But Rn concentrations in 4 samples exceeded USEPA AMCL (Alternative maximum contaminant level, 4,000 pci/L) and one of them showed a significantly higher value (29,222 pCi/L) than the others. The levels of uranium concentrations in volcanic rock aquifer regions were detected in order of andesite, miscellaneous volcanic rocks, rhyolite, basalt aquifer regions. Radon, however, was detected in order of miscellaneous volcanic rocks, rhyolite, andesite, basalt aquifer regions. The correlation coefficient between uranium and radon was r = 0.45, but we found that correlations of radionuclides with in-situ data or major ions were weak or no significant. The correlation coefficient between the depth of wells and uranium concentrations was a slightly higher than that of depth of wells and radons. Radionuclide concentrations in volcanic rock aquifers showed lower levels than those of other rock aquifers such as granite, metamorphic rock aquifers, etc. This result may imply difference of host rock's bearing-radioactive-mineral contents among rock types of aquifers.
We analyzed natural radionuclides in 80 wells in volcanic rock areas and investigated environmental characteristics. Uranium and radon concentrations ranged from ND to $9.70{\mu}g/L$ (median value: 0.21) ${\mu}g/L$, 38~29,222 pCi/L (median value: 579), respectively. In case of gross-${\alpha}$, 26 samples exceeded MDA (minimum detectable activity, < 0.9 pCi/L) value and the activity values ranged from 1.05 to 8.06 pCi/L. The radionuclides concentrations did not exceed USEPA MCL (maximum contaminant level) value of Uranium ($30{\mu}g/L$) and gross-${\alpha}$ (15 pCi/L). But Rn concentrations in 4 samples exceeded USEPA AMCL (Alternative maximum contaminant level, 4,000 pci/L) and one of them showed a significantly higher value (29,222 pCi/L) than the others. The levels of uranium concentrations in volcanic rock aquifer regions were detected in order of andesite, miscellaneous volcanic rocks, rhyolite, basalt aquifer regions. Radon, however, was detected in order of miscellaneous volcanic rocks, rhyolite, andesite, basalt aquifer regions. The correlation coefficient between uranium and radon was r = 0.45, but we found that correlations of radionuclides with in-situ data or major ions were weak or no significant. The correlation coefficient between the depth of wells and uranium concentrations was a slightly higher than that of depth of wells and radons. Radionuclide concentrations in volcanic rock aquifers showed lower levels than those of other rock aquifers such as granite, metamorphic rock aquifers, etc. This result may imply difference of host rock's bearing-radioactive-mineral contents among rock types of aquifers.
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문제 정의
그러나 국내에서는 아직까지 화산암지역 지하수내 자연방사성물질에 대한 연구는 현재까지 미흡한 실정이다. 이에 국내 화산암지역 지하수를 대상으로 현장 수질 측정, 주요 양음이온 함량 분석, 자연방사성물질(우라늄, 라돈, 전알파) 분석, 현장수질 및 주요 이온과 자연방사성물질과의 상관성 분석, 국내외 화산암 지역 지하수의 우라늄과 라돈 함량 비교 등을 통하여 국내 화산암지역 지하수에서의 자연방사성물질의 함량과 거동, 환경 특성을 파악함에 그 목적이 있다
제안 방법
라돈 시료 채취는 와류에 의한 폭기가 일어나지 않도록 주의하였다. 22 mL PE vial를 사용하며 Optiphase Hisafe3 섬광용액 12 mL에 현장시료 8 mL를 첨가하여 5분간 잘 흔든 후 실험실로 운반하였고 라돈과 딸핵종의 방사평형이 이루어진 3시간 후에 측정하였다. 전 알파 시료는 현장에서 지하수 시료 1L에 1 N HNO3 15 mL 첨가하였다.
Calibration curve for uranium standard solution (0, 0.1, 1, 2, 5, 10, 20 µg/L) and TDS efficiency curve for gross-alpha efficiency values measurement.
국내 화산암지역 지하수에서의 자연방사성물질의 함량과 거동, 환경 특성을 알기 위하여 마을상수도로 사용되어지고 있는 지하수공 80개소에 대하여 자연방사성물질(우라늄, 라돈, 전알파), 지하수 수질(현장수질, 주요 양·음이온)을 분석하였다.
Mg, Ca)은 Horiva & Jobin Yvon (Kyoto, Japan)사의 ULTIMA2 ICP-OES(유도결합플라즈마 원자방출광도계)로, 음이온(Cl, SO4, NO3, F)은 Metrohm사의 850 Professional IC(이온크로마토그래피)로 분석하였다. 음이온 중 HCO3의 경우는 이산화탄소의 용탈을 막기 위해 현장에서 산중화적정법을 사용하여 신속하게 측정하였다.
35 Bq/ g)을 넣은 후 밀봉하여 준비한다. 준비된 시료는 암소에서 약 25일 이상 방치하여, 226Ra와 222Rn 및 딸핵종들이 영속평형에 도달하도록 하면서 기기 최적 PSA(Pulse Shape Analysis) 준위 100에서 시간경과에 따른 라돈의 방사능을 측정하였다(Kim et al., 2006; Kim et al., 2007). 재현성을 위해 3개의 시료를 만들었으며 평균 측정효율은 Table 1에 나타내었으며, 이 측정효율을 이용한 계산식(1)에 의하여 라돈 함량 값을 구하였다.
지하수 시료는 휴대용 멀티 측정기(Orion multi 5 Star)를 이용하여 현장수질 항목인 수온, pH, EC, Eh, DO에 대하여 현장에서 즉시 측정하였다.
본 연구에서 조사된 80개소의 지하수는 음용으로 이용 되고 있는 마을상수도이며 ‘07~’10년 국립환경과학원의 실태조사에 수행된 것으로 위치는 Fig. 1에 도시하였다.
국내 화산암지역 지하수에서의 자연방사성물질의 함량과 거동, 환경 특성을 알기 위하여 마을상수도로 사용되어지고 있는 지하수공 80개소에 대하여 자연방사성물질(우라늄, 라돈, 전알파), 지하수 수질(현장수질, 주요 양·음이온)을 분석하였다. 조사지역 지하수는 백악기 안산암 31개소, 백악기 유문암 7개소, 백악기 화산암류 15개소, 신생대4기 현무암 27개소로 나타났으며 제주도와 경상남북도, 전라남북도 일부 지역에 분포하고 있다.
1에 도시하였다. 한국지질자원연구원의 1:50,000과 1:250,000 지질도를 이용하여 지질을 파악하였다. 조사지역 지하수공을 주변 암석과 지질시대에 따라 분류하면 백악기 안산암 31개소, 신생대4기 현무암 27개소, 백악기 화산암류 15개소, 백악기 유문암 7개소로 나타났다.
데이터처리
우라늄 분석은 Agilent사의 7500 Series ICP/MS를 사용하였으며 Plasma Condition, Ion Lenses, Q-Pole Parameters, Detector Parameters 등에 대해 Tuning을 통하여 기기제작사에서 제공하는 매뉴얼에 따른 기기분석의 최적 조건으로 조정한 후 검량선을 작성하여 분석하였으며, 이때의 R2의 값은 0.9999로 안정된 결과를 보여주었다(Fig. 2). 라돈은 국립환경과학원의 PerkinElmer사 QuantulusTM 1220(LSC) 2대로 분석하였다.
, 2007). 재현성을 위해 3개의 시료를 만들었으며 평균 측정효율은 Table 1에 나타내었으며, 이 측정효율을 이용한 계산식(1)에 의하여 라돈 함량 값을 구하였다. 전알파 시료는 증발과 건조를 통하여 고형화 시킨 후 TDS 효율곡선(Fig.
이론/모형
지하수의 현장시료 채취, 보관방법, 분석은 국립환경과학원의 지하수 중 자연방사성물질 함유실태 조사 등에 제시된 시험방법(안)에 준하여 행하였다(Kim et al., 2007; Kim et al., 2009). 우라늄 분석용 시료는 0.
성능/효과
, 2011(b)). 또한, 주요이온들의 상대적 함량과 지하수의 유형을 알아보기 위하여 piper diagram에 도시한 결과, 대부분이 Ca-(Na)-HCO3 type으로 나타났다(Fig. 3). 자연방사성물질인 우라늄 함량분포는 ND~9.
지질에 따른 우라늄 함량은 안산암, 화산암류, 유문암, 현무암 순으로 검출되었고 라돈 함량은 화산암류, 유문암, 안산암, 현무암순으로 검출되었다. 우라늄, 전알파는 미국 기준치를 넘는 지점은 하나도 없었지만 라돈의 경우는 화산암류 2개소, 안산암 2개소로 나타났으며 특히 한 개소는 29,222 pCi/L의 매우 높은 값을 보였다.
45)가 낮게 나타났다. 우라늄과 pH의 경우는 다른 항목에 비하여 좀 더 높은 상관관계수를 보여주었으며 라돈은 현장수질, 주요이온들과 관계가 약하거나 없는 것으로 나타났다. 우라늄이 라돈에 비하여 상대적으로 심도에 따른 더 큰 상관관계를 보였다.
자연방사성물질인 우라늄 함량분포는 ND~9.70 µg/L(평균: 1.09, 중앙값: 0.21)이었으며, 라돈 방사능은 38~29,222 pCi/L(평균: 1350, 중앙값: 579)의 분포로 나타났다.
전알파의 경우 최소검출가능농도(MDA; minimum detectable activity, < 0.9 pCi/L)값 이상 나타난 지하수는 26개소이며 1.05~8.06 pCi/L(평균: 2.64, 중앙값: 1.63)로 검출되었다.
제주도의 신생대 4기 현무암의 경우 상대적으로 낮은 값을 보였으며 미국의 기준치(30 µg/L)를 넘는 지하수공은 하나도 없었다.
한국지질자원연구원의 1:50,000과 1:250,000 지질도를 이용하여 지질을 파악하였다. 조사지역 지하수공을 주변 암석과 지질시대에 따라 분류하면 백악기 안산암 31개소, 신생대4기 현무암 27개소, 백악기 화산암류 15개소, 백악기 유문암 7개소로 나타났다. 신생대4기 현무암 지역 지하수공은 제주도에 백악기 안산암과 유문암, 화산암류 지하수공은 경상남북도, 전라남북도 일부 지역에 분포하고 있다.
조사지역 지하수의 주요 양음이온 분석 결과 국내 일반지하수와 비슷한 경향을 보였으며, 지하수 중 자연방사성물질은 우라늄 ND~9.70 µg/L(평균: 1.09, 중앙값: 0.21), 라돈 38~29,222 pCi/L(평균: 1350, 중앙값: 579, 1.4~1,082 Bq/ L)로 나타났다.
주변 지질에 따른 지하수중 라돈 함량 값을 살펴보면, 화산암류(38~29,222 pCi/L, 평균: 3,386 pCi/L, 중앙값: 1,323 pCi/L) 유문암(283~2,147 pCi/L, 평균: 1,189 pCi/L, 중앙값: 1,206 pCi/L) 안산암(112~4,665 pCi/L, 평균: 1,069 pCi/L, 중앙값: 846 pCi/L) 현무암(95~1,970 pCi/L, 평균:583 pCi/L, 중앙값: 443 pCi/L)순으로 검출되었다. 미국의 제안치(4,000 pCi/L)를 넘는 지하수공은 화산암류 2개소, 안산암 2개소로 나타났다.
지질에 따른 우라늄 함량은 안산암, 화산암류, 유문암, 현무암 순으로 검출되었고 라돈 함량은 화산암류, 유문암, 안산암, 현무암순으로 검출되었다. 우라늄, 전알파는 미국 기준치를 넘는 지점은 하나도 없었지만 라돈의 경우는 화산암류 2개소, 안산암 2개소로 나타났으며 특히 한 개소는 29,222 pCi/L의 매우 높은 값을 보였다.
후속연구
58 값을 구하였다. Fig. 4는 조사지역(화산암) 지하수 중 우라늄과라돈의 상관관계를 log-log 그래프로 나타낸 것으로 상관계수 r = 0.45를 보였으며 결정질 암반(화강암)으로 이루어진 노르웨이에 비하여 비교적 낮은 상관성을 보였으나, 아직은 실태조사 개소수가 80개로 더 많은 조사가 필요하다고 사료되어 진다.
7에 우라늄과 라돈과의 상관관계를 도시하였다. 우라늄(r = 0.40)의 경우는 라돈(r = 0.23)에 비하여 상대적으로 심도에 따른 상관관계를 보였으나 추후 더 많은 시료에 대한 분석이 필요하다고 사료된다.
심부지질을 직접 확인 할수는 없었지만 주변 지역의 화강암 관입 등으로 볼 때 지표지질은 비록 화산암이라도 심부의 지질은 화강암일수도 있을 것으로 사료되어 진다. 이와 같이 화산암 지역의 지하수라도 높은 함량을 보인 지역에 대해서는 심부지질과 자연방사성물질 함유 광물 파악이 필요하다고 사료되어지며, 이를 위하여 지하수공의 시추를 통한 암석박편에 대한 현미경 관찰, EPMA 등을 통한 더 많은 연구가 필요하다고 사료되어 진다.
향후 국내 화산암에 대한 실태조사, 시추를 통한 심부지질 확인 및 자연방사성물질을 함유하고 있는 광물 등에 대한 더 많은 조사와 연구가 필요하다.
이에 대한 원인으로는 모암내 자연방사성물질을 포함하고 있는 광물의 함량, 지하수 환경, 특정 용존성분의 함량 등 여러 요인에 의한 것으로 사료되며 여기에 천부지하수나 강우에 의한 희석도 생각 될 수 있다. 현재 화강암이나 변성암(화강편마암)에 비하여 화산암의 경우 국내 실태조사 개소수는 많이 부족한 실정으로 향후 더 많은 조사가 필요하다고 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
라듐이 인체에 미치는 영향은 어떠한가?
, 2007). 라듐은 은백색 금속으로 인체에 유입될 경우 뼈로 이동하여 유해영향을 일으키며 장기간 라듐에 노출되면 빈혈, 백내장, 치아손상과 골육종 등을 유발할 수 있으며, 수개월 후에는 대변과 소변을 통하여 배출된다(Shin et al., 2002; ANL, 2005).
지하수의 자연방사성물질량을 나타낼 수 있는 전알파는 어떤 값인가?
, 2002; ANL, 2005). 또한, 전알파는 우라늄, 라듐, 라돈 등 모든 방사성핵종에서 방출되는 α방사선의 총량에서 우라늄과 라돈의 방사성 함량을 뺀 값을 의미하며, 미국의 경우 발암 위험성을 고려하여 먹는물 중 전알파 15 pCi/L를 기준으로 설정하여 운영하고 있다(USEPA, 2002).
우라늄의 인체위해성은 어떠한가?
강우가 지표에서 지하로 이동하면서 발생하는 물-암석 반응 때문에 인체에 유해한 우라늄(U), 라돈(Rn), 라듐(Ra), 비소(As) 등 특정 성분들이 지하수에 용해될 수 있으며 인위적인 오염원과는 구별되는 자연발생적이라고 할 수 있다. 이 유해한 물질들 중에서 우라늄과 라돈, 라듐 등은 자연방사성 물질중의 하나로써 우라늄은 반감기(44.5억년)가 길기 때문에 인체위해성은 방사성 독성보다는 중금속으로서의 화학적 독성이 문제시 되며 장기간 섭취 시에는 만성신장질환을 유발할 수 있다. 라돈은 짧은 반감기(3.
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