중장기적으로 운영하는 지하수 관측정은 설치도 중요하지만 그 성능 유지를 위한 관측정 시설 관리 또한 중요하다. 따라서 본 조사는 관측정 내부에 이물질이 많이 형성되고 오래된 관측정 시설을 대상으로 실시하였다. 조사대상 관측정들은 장비(펌프) 세척, 시료채취 튜브 교체, 관측정 청소로 구분하여 시설을 개선하였다. 주 양/음이온과 중금속 농도의 변화를 검토한 결과, 마그네슘, 망간, 아연 항목이 증가하는 경향으로 나타났다. 이것은 관측정 내부에 흡착요인으로 작용하던 이물질(탄산칼슘이나 점토물질)이 시설개선 과정을 통해 제거되었기 때문이다. 따라서, 중장기적으로 운영이 계획된 관측정은 1년마다 시설 및 내부 점검을 실시하고 이상현상 발생시 조치를 취하되, 최소 약 4 ~ 5년마다 수행하는 것이 추천된다.
중장기적으로 운영하는 지하수 관측정은 설치도 중요하지만 그 성능 유지를 위한 관측정 시설 관리 또한 중요하다. 따라서 본 조사는 관측정 내부에 이물질이 많이 형성되고 오래된 관측정 시설을 대상으로 실시하였다. 조사대상 관측정들은 장비(펌프) 세척, 시료채취 튜브 교체, 관측정 청소로 구분하여 시설을 개선하였다. 주 양/음이온과 중금속 농도의 변화를 검토한 결과, 마그네슘, 망간, 아연 항목이 증가하는 경향으로 나타났다. 이것은 관측정 내부에 흡착요인으로 작용하던 이물질(탄산칼슘이나 점토물질)이 시설개선 과정을 통해 제거되었기 때문이다. 따라서, 중장기적으로 운영이 계획된 관측정은 1년마다 시설 및 내부 점검을 실시하고 이상현상 발생시 조치를 취하되, 최소 약 4 ~ 5년마다 수행하는 것이 추천된다.
Groundwater monitoring wells are important to maintain their performance for long term monitoring. The monitoring wells with extensive internal incrustation by clay adsorption were selected for this study. The performance of these monitoring wells was improved by pump washing, tube replacements for ...
Groundwater monitoring wells are important to maintain their performance for long term monitoring. The monitoring wells with extensive internal incrustation by clay adsorption were selected for this study. The performance of these monitoring wells was improved by pump washing, tube replacements for dedicated samplers, and well surging. After each improvement, the Mg, Mn, and Zn concentrations were increased. The results show that under these conditions, the monitoring wells must be carefully inspected at least once a year. Even in the case of no abnormal phenomenon like as internal incrustation, the monitoring wells need to be serviced at least once every four to five years to guarantee that they are effectively monitoring groundwater quality.
Groundwater monitoring wells are important to maintain their performance for long term monitoring. The monitoring wells with extensive internal incrustation by clay adsorption were selected for this study. The performance of these monitoring wells was improved by pump washing, tube replacements for dedicated samplers, and well surging. After each improvement, the Mg, Mn, and Zn concentrations were increased. The results show that under these conditions, the monitoring wells must be carefully inspected at least once a year. Even in the case of no abnormal phenomenon like as internal incrustation, the monitoring wells need to be serviced at least once every four to five years to guarantee that they are effectively monitoring groundwater quality.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 논문에서는 화학적 피막현상과 점토광물 미세 입자 유입에 의해 발생하는 지하수 수질변화에 대하여 연구하였다. 그리고 수질변화 결과를 토대로 중장기적으로 운영하는 관측정에 대한 관리방안을 사례검토와 함께 제시하는 것이 본 연구의 목적이다.
EPA, 1988). 본 논문에서는 화학적 피막현상과 점토광물 미세 입자 유입에 의해 발생하는 지하수 수질변화에 대하여 연구하였다. 그리고 수질변화 결과를 토대로 중장기적으로 운영하는 관측정에 대한 관리방안을 사례검토와 함께 제시하는 것이 본 연구의 목적이다.
가설 설정
일반적으로 탄산칼슘의 용해는 지하 수내 용존된 이산화탄소의 농도에 따라 변화하며, 용존 이산화탄소의 농도는 압력에 비례한다. 대수층내 있는 지하수가 관측정 내부로 유입되면서 감압현상이 발생하면 이산화탄소는 대기중으로 방출된다. 따라서 이산화탄소의 농도가 낮아지면서 탄산칼슘이 침전하게 된다.
제안 방법
설치년도가 오래되고 관측정 내부에 이물질이 많이 형성된 관측정 10개를 연구대상으로 선정하였다. 10개의 관측정을 시료채취 장비(펌프) 세척, 시료채취 튜브 교체, 관측정 내부청소로 분류해서 각 조치 전·후의 주양음이온과 중금속 농도의 변화를 검토하였다. 그 결과 시설개선 후에 마그네슘, 아연, 망간 항목이 증가하는 경향으로 나타났다.
지하수 관측정 설치이후 수년간 방치할 경우 정확한 수질 관측이 어렵다. 관측정 내부에 발생하는 화학적 침전 및 점토 광물의 유입으로 인해 발생하는 지하수 수질변화에 대하여 연구하고 그 결과를 토대로 중장기적 관리방안을 검토하였다. 설치년도가 오래되고 관측정 내부에 이물질이 많이 형성된 관측정 10개를 연구대상으로 선정하였다.
그럼에도 불구하고 약 5년간 운영되면서 관측정 내부 케이싱 및 시료채취 장비에 이물질이 발생함에 따라 수질 이상값 또는 펌프 성능저하 등의 현상이 발생하여 그 정확성이 우려된다. 따라서 관측정 내부 케이싱의 청소, 측정장비의 청소 및 교체 등의 방법을 통해 수질변화를 측정하였다. 그리고 관측정 유지운영 관리에 적합한 주기와 방법을 제시하기 위하여 해외 관련 사례를 조사하였다.
설치후 오랜 시간이 지나거나 설치지점의 토성이 점토질 성분이 우세한 경우 측정망 내부에 상당량의 점토물질이 퇴적될 수도 있다. 따라서 이러한 퇴적물 및 내부 케이싱에 흡착된 이물질을 제거하기 위해 관정청소(well surging)를 하고 수질변화를 측정 하였다. 관정청소는 이러한 점토물질 및 침전 이물질의 제거와 관측정 주변에 설치된 필터팩 입자들을 재배열 하여 투수성을 원상회복시키는 것이 주요 목적이다.
본 연구를 위해서 우리나라에서 중장기적으로 운영중인 환경부에서 설치한 지하수수질측정망 관측정들의 현황을 검토하였다. 여러 관측정 중에서 설치 후 약 4~5년이 지나고, 시료채취 장비 및 내부 케이싱에 이물질이 많이 형성된 측정망 관측정 10개를 연구대상으로 선정하였다.
중장기적으로 운영하는 관측정을 대상으로 시료채취용 펌프 세척(5개소), 펌프 튜브 교체(3개소) 및 관측정 내부 청소(3개소)를 수행하고 수질변화를 관측하였다. 일부 양이온과 중금속 항목이 농도가 증가하는 추세로 나타났다.
대상 데이터
본 연구대상 관측정은 중장기적으로 운영하는 것으로 계획된 관측정 중에서 설치년도가 오래되고, 공내 침전물의 퇴적두께가 1 m 이상 되는 관측정을 선정하였다. Well 4, 7, 8를 대상으로 관정청소를 수행한 다음, 관측 정내 퇴적물 및 내부 케이싱 벽면에 붙은 이물질을 제거하고 투수성을 원상회복시켰다.
이론/모형
연구대상 측정망 관측정들은 모두 중장기적으로 운영하기 위해서 100 mm의 내부 케이싱을 우물자재로 사용하고 있다. 측정망 관측정 설치방법은 국제적으로 표준화된 방법들을 적용하였다(Nielsen, 2006). 연구대상 관측정은 200 ~ 300 mm 구경으로 공압 타격 방식(air percussion)으로 목표심도까지 착정한 다음 내부케이싱이 설치되었다.
성능/효과
10개의 관측정을 시료채취 장비(펌프) 세척, 시료채취 튜브 교체, 관측정 내부청소로 분류해서 각 조치 전·후의 주양음이온과 중금속 농도의 변화를 검토하였다. 그 결과 시설개선 후에 마그네슘, 아연, 망간 항목이 증가하는 경향으로 나타났다. 이것은 관측정 설치후 시간이 경과하면서 탄산칼슘과 같이 지하수내 용 존된 탄산염의 침전이나, 점토광물에 의해 이물질이 관측정 내부에 생성될 수 있다.
이것은 관측정 설치후 시간이 경과하면서 탄산칼슘과 같이 지하수내 용 존된 탄산염의 침전이나, 점토광물에 의해 이물질이 관측정 내부에 생성될 수 있다. 세척, 교체, 관측정 청소를 통해 양이온이나 중금속이 잘 흡착할 수 있는 환경적 요인을 제거하면 양이온, 중금속의 농도가 증가하였다. 따라서, 중장기적으로 운영이 계획된 지하수수질측정망 관측정의 경우는 매년 수질측정을 실시하고 있으므로 이들 수질결과를 토대로 정기적으로 관측정 시설 및 내부 점검을 실시하고 이상 현상이 발생시 시설개선 조치를 취하는 것이 추천되며, 본 조사결과에 따라 가능하다면 최소 약 4~5년마다 수행하는 것이 가장 바람직할 것으로 판단된다.
후속연구
본 연구가 1차례만 수질분석이 되어 이러한 현상으로 설명하는데 한계가 있다. 따라서 향후 여러 관측정을 대상으로 추가적인 수질분석과 함께 중장기적 모니터링 자료를 토대로 자료검토가 필요하다.
세척, 교체, 관측정 청소를 통해 양이온이나 중금속이 잘 흡착할 수 있는 환경적 요인을 제거하면 양이온, 중금속의 농도가 증가하였다. 따라서, 중장기적으로 운영이 계획된 지하수수질측정망 관측정의 경우는 매년 수질측정을 실시하고 있으므로 이들 수질결과를 토대로 정기적으로 관측정 시설 및 내부 점검을 실시하고 이상 현상이 발생시 시설개선 조치를 취하는 것이 추천되며, 본 조사결과에 따라 가능하다면 최소 약 4~5년마다 수행하는 것이 가장 바람직할 것으로 판단된다. 또한 향후에 이러한 지하수수질측정망 관측정에 대하여 지속적으로 수질측정과 모니터링을 통해 관측정 시설개선에 따른 수질변화와 유지관리에 대한 특성을 좀 더 명확하게 파악할 필요가 있다.
따라서, 중장기적으로 운영이 계획된 지하수수질측정망 관측정의 경우는 매년 수질측정을 실시하고 있으므로 이들 수질결과를 토대로 정기적으로 관측정 시설 및 내부 점검을 실시하고 이상 현상이 발생시 시설개선 조치를 취하는 것이 추천되며, 본 조사결과에 따라 가능하다면 최소 약 4~5년마다 수행하는 것이 가장 바람직할 것으로 판단된다. 또한 향후에 이러한 지하수수질측정망 관측정에 대하여 지속적으로 수질측정과 모니터링을 통해 관측정 시설개선에 따른 수질변화와 유지관리에 대한 특성을 좀 더 명확하게 파악할 필요가 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
화학적 피막현상은 무엇 때문에 발생하는가?
화학적 피막현상은 주로 탄산염(carbonate), 특히 탄산칼슘(CaCO3)의 침전에 의해서 주로 발생하고, 칼슘 외 철 또는 망간에 의해서 발생한다(Driscoll, 1986; Appelo and Postma, 1993). 일반적으로 탄산칼슘의 용해는 지하수내 용존된 이산화탄소의 농도에 따라 변화하며, 용존 이산화탄소의 농도는 압력에 비례한다.
에어써징은 무엇인가?
관정청소의 방법은 에어써징과 기계써징을 병행하였다. 에어써징(air surging)은 공내에 고압분사기를 삽입하고 물과 공기압을 이용하여 공벽 청소 및 공저에 쌓여있던 퇴적물과 함께 지하수를 관정 밖으로 배출하는 방법이다. 기계써징(brush surging)은 착정장비로드(rod)에 브러쉬(brush)를 부착하여 관정 내부로 삽입, 상하 왕복 이동하면서 관정 내벽을 브러쉬로 세척하여 공벽의 이물질을 제거하는 방법이다.
시설을 개선한 후 주 양/음이온과 중금속 농도가 증가하는 경향을 나타내는 이유는 무엇인가?
주 양/음이온과 중금속 농도의 변화를 검토한 결과, 마그네슘, 망간, 아연 항목이 증가하는 경향으로 나타났다. 이것은 관측정 내부에 흡착요인으로 작용하던 이물질(탄산칼슘이나 점토물질)이 시설개선 과정을 통해 제거되었기 때문이다. 따라서, 중장기적으로 운영이 계획된 관측정은 1년마다 시설 및 내부 점검을 실시하고 이상현상 발생시 조치를 취하되, 최소 약 4 ~ 5년마다 수행하는 것이 추천된다.
참고문헌 (22)
Ahmad, K., Bhatti, I. A., Muneer, M., Iqbal, M., and Iqbal, Z., 2012, Removal of heavy metals (Zn, Cr, Pb, Cd, Cu and Fe) in aqueous media by calcium carbonate as an adsorbent, International Journal of Chemical and Biochemical Sciences, 2, 48-53.
Appelo, C. A. J. and Postma, D., 1993, Geochemistry, groundwater and pollution, Brookfield, 536p.
ASTM D5521-94; standard guide for development of ground-water monitoring well in granular aquifer.
Charette, M. A. and Sholkovitz, E. R., 2002, Oxidative precipitation of groundwater-derived ferrous iron in the subterranean estuary of a coastal bay, Geophysical research letters, 29, 85-1-4.
Driscoll, F. G., 1986, Groundwater and wells, Johnson Screens, 1089p.
Jo, Y. J., Lee, J. Y., Choi, M. J., and Cho, B. W., 2010, Characteristics of seepage water and groundwater in Incheon coastal LPG storage cavern, Journal of Engineering Geology, 20, 1, 1-12 (in Korean with English abstract).
Kim, G. B. and Yum, B. W., 2007, Classification and characterization for water level time series of shallow wells at the national groundwater monitoring stations, Journal of Korean Society of Soil and Groundwater Environment, 12, 5, 87-97 (in Korean with English abstract).
Kim, T. Y., Kim, M. S., Min, B. J., Park, K. M., Cho, S. Y., and Kim, S. J., 2008, Removal of heavy metal ions from aqueous solution using oyster shell, Journal of Advanced Engineering and Technology, 1, 2, 395-400 (in Korean with English abstract).
Lee, J. S., Chon, H. T., Lee, J. U., Chun, G. T., Je, H. K., Oh, S. J., and Lee, K. J., 2005, Study on hydrogeochemical and microbiological characteristics for stable maintenance of hydrocarbon storage cavern site in Korea, Journal of Korean Society for Geosystem Engineering, 42(4), 354-370 (in Korean with English abstract).
Ma, X., Li, L., Yang, L., Su, C., Wang, K., Yuan, S. and Zhou, J., 2012, Adsorption of heavy metal ions using hierarchical $CaCO_{3}$ -maltosemeso/macroporous hybrid materials: Adsorption isotherms and kinetic studies, Journal of Hazardous Materials, 209-210, 467-477.
MCT and K water, 2004, Groundwater in Korea 2004, 869p (in Korean).
MCT and K water, 2005, Groundwater in Korea 2005, 955p (in Korean).
MCT and K water, 2006, Groundwater in Korea 2006, 1024p (in Korean).
MoE, 2007, Groundwater quality monitoring plan in Korea 2007, 171p (in Korean).
Moon, J. H., Choi, C. H., Ryu, B. R., and Kim, C. G., 2005, Adsorption of anionic species on clay minerals, Journal of Korean Society of Environmental Engineers, 27, 10, 1058-1067 (in Korean with English abstract).
Mustafa, S., Irshad, M., Waseem, M., Shah, K. H., Rashid, U., and Rehman, W., 2013, Adsorption of heavy metal ions in ternary systems onto $Fe(OH)_{3}$ , Korean Journal of Chemical Engineering, 30, 2235-2240.
Nielsen, D. M, 2006, Practice Handbook of Environmental site characterization and ground-water monitoring, CRC, 1328p.
Park, J. K., Kim, R. H., Lee, J. Y., Choi, D. H., and Kim, T. D., 2007, Evaluation of status of groundwater quality monitoring network of Korea : implication for improvement, Journal of Korean Society of Soil and Groundwater Environment, 12, 6, 92-99 (in Korean with English abstract).
Um, T. H., Kim, Y. T., Lee, K. G., Kim, Y. J., Kang, S. G., and Kim, J. H., 2002, Properties of heavy metal adsorption of clay minerals, Journal of the Korean Ceramic Society, 39, 7, 663-668 (in Korean with English abstract).
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.