본 연구에서는 합리적인 수질관리를 위해서 하천의 자정능력을 고려하여 안성천 유역 내 유해성분 중 ABS(음이온 계면활성제)성분에 대해서 QUAL2E모형을 이용하여 위해성평가를 실시하였다. 수질모의결과 안성천과 진위천에서 BOD, ABS의 실측치와 예측치가 비교적 잘 일치함을 보여주고 있으며, DO에 대해서는 예측값과 실측값 사이에 오차가 발생하지만 농도변화의 추이는 잘 나타내고 있었다. 위해성지수는 오염물질의 예상 노출농도(PEC)와 하천수질에 영향을 주지 않는 예상무영향농도(PNEC)를 통해 계산하였고 위해성 비를 산정하여 위해성 지수를 평가하였다. ABS가 하천의 자정작용에 미치는 영향 분석 결과는 안성천[0.0003(Bressan), 0.06(환경부기준)], 진위천[0.0002(Bressan), 0.04(환경부기준)], ABS가 하천의 수생생태계에 미치는 영향에 대한 분석 결과는 안성천[0.0667(Bressan), 0.005(환경부기준)], 진위천[0.1(Bressan), 0.0075(환경부기준)]으로 국립환경과학원고시 제2012-30호에서 제시되어 있는 위해성이 있다고 판단되는 위해성 비의 기준치 값 1보다 작아 하천의 자정능력과 하천의 수생생태계에 영향을 주지 않은 것으로 분석되었다. 본 연구에서 적용된 방법은 간단하며 현재 환경부 수질기준보다 상세히 유해성분에 대한 정보를 줄 수 있다고 판단된다.
본 연구에서는 합리적인 수질관리를 위해서 하천의 자정능력을 고려하여 안성천 유역 내 유해성분 중 ABS(음이온 계면활성제)성분에 대해서 QUAL2E모형을 이용하여 위해성평가를 실시하였다. 수질모의결과 안성천과 진위천에서 BOD, ABS의 실측치와 예측치가 비교적 잘 일치함을 보여주고 있으며, DO에 대해서는 예측값과 실측값 사이에 오차가 발생하지만 농도변화의 추이는 잘 나타내고 있었다. 위해성지수는 오염물질의 예상 노출농도(PEC)와 하천수질에 영향을 주지 않는 예상무영향농도(PNEC)를 통해 계산하였고 위해성 비를 산정하여 위해성 지수를 평가하였다. ABS가 하천의 자정작용에 미치는 영향 분석 결과는 안성천[0.0003(Bressan), 0.06(환경부기준)], 진위천[0.0002(Bressan), 0.04(환경부기준)], ABS가 하천의 수생생태계에 미치는 영향에 대한 분석 결과는 안성천[0.0667(Bressan), 0.005(환경부기준)], 진위천[0.1(Bressan), 0.0075(환경부기준)]으로 국립환경과학원고시 제2012-30호에서 제시되어 있는 위해성이 있다고 판단되는 위해성 비의 기준치 값 1보다 작아 하천의 자정능력과 하천의 수생생태계에 영향을 주지 않은 것으로 분석되었다. 본 연구에서 적용된 방법은 간단하며 현재 환경부 수질기준보다 상세히 유해성분에 대한 정보를 줄 수 있다고 판단된다.
In this study, we consider ability of self-purification for a rational water quality management. And we assess the risk of Alkyl Benzene Sulfonic acid sodium salt(ABS) of harmful ingredients in Anseong Cheon watershed using QUAL2E model. The observations and simulated results were fitted well for BO...
In this study, we consider ability of self-purification for a rational water quality management. And we assess the risk of Alkyl Benzene Sulfonic acid sodium salt(ABS) of harmful ingredients in Anseong Cheon watershed using QUAL2E model. The observations and simulated results were fitted well for BOD and ABS, but even though the trend of DO concentration change was well represented, the error between observation and simulation values was existed. We assessed the Risk assessment by calculating Risk quotient(RQ) by Predicted Exposure Concentration(PEC) and Predicted No-Effect Concentration(PNEC). Results of the impact of ABS on the self-purification of the river were Anseongcheon[0.0003(Bressan), 0.06(Criteria of Ministry of environment)], Jinwicheon[0.0002(Bressan), 0.04(Criteria of Ministry of environment). And result of the impact of ABS on the Aquatic ecosystem of the river were Anseongcheon[0.0667(Bressan), 0.005(Criteria of Ministry of environment)], Jinwicheon[0.1(Bressan), 0.0075(Criteria of Ministry of environment). All of these results were smaller than the 1.0 which is the reference value suggested by Norification No.30 of the National Institute of Environment Research. So, ABS did not affect a self-purification and aquatic ecosystem of the river. The method suggested in the study is a simple one and can provide more information for harmful ingredients than criteria of Ministry of environment.
In this study, we consider ability of self-purification for a rational water quality management. And we assess the risk of Alkyl Benzene Sulfonic acid sodium salt(ABS) of harmful ingredients in Anseong Cheon watershed using QUAL2E model. The observations and simulated results were fitted well for BOD and ABS, but even though the trend of DO concentration change was well represented, the error between observation and simulation values was existed. We assessed the Risk assessment by calculating Risk quotient(RQ) by Predicted Exposure Concentration(PEC) and Predicted No-Effect Concentration(PNEC). Results of the impact of ABS on the self-purification of the river were Anseongcheon[0.0003(Bressan), 0.06(Criteria of Ministry of environment)], Jinwicheon[0.0002(Bressan), 0.04(Criteria of Ministry of environment). And result of the impact of ABS on the Aquatic ecosystem of the river were Anseongcheon[0.0667(Bressan), 0.005(Criteria of Ministry of environment)], Jinwicheon[0.1(Bressan), 0.0075(Criteria of Ministry of environment). All of these results were smaller than the 1.0 which is the reference value suggested by Norification No.30 of the National Institute of Environment Research. So, ABS did not affect a self-purification and aquatic ecosystem of the river. The method suggested in the study is a simple one and can provide more information for harmful ingredients than criteria of Ministry of environment.
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문제 정의
본 연구를 통하여 하천수질 관리에 있어 유해성분의 분석에만 그치지 않고 유해성분에 대한 위해성을 평가하도록 한다. 본 연구에서는 유해성분 중 ABS(음이온계면활성제)에 대해서 위해성평가를 하고자 한다.
본 연구에서는 ABS 농도를 PEC로 선택하여 위해성을 평가하였다. ABS는 음이온 계면활성제(Anionic Surfactant)로써 합성세제와 공업용으로 사용되는 독성이 강한 성분이다.
본 연구에서는 영향지역 개념을 근거로 대상하천의 영향지역 범위를 설정하여 인체에 위협을 주는 오염물질의 예상노출농도(PEC, Predicted Exposure Concentration)에 대해 위해성을 평가하였으며 평가과정은 크게 두 단계로 나눠진다.
본 연구를 통하여 하천수질 관리에 있어 유해성분의 분석에만 그치지 않고 유해성분에 대한 위해성을 평가하도록 한다. 본 연구에서는 유해성분 중 ABS(음이온계면활성제)에 대해서 위해성평가를 하고자 한다. 전국 하천에 확산되고 있으며 공단하천 25개소, 도시 하천 17개소, 일반하천 2개소 등 총 44개소에서 허용치 0.
본 연구에서는 유해성분 중 ABS(음이온계면활성제)에 대해서 위해성평가를 하고자 한다. 전국 하천에 확산되고 있으며 공단하천 25개소, 도시 하천 17개소, 일반하천 2개소 등 총 44개소에서 허용치 0.5ppm이상 검출되어 문제가 되고 있는 생태계 파괴 주범인 ABS를 안성천 유역에 대해서 환경자원의 하나로 인식되는 하천의 자정능력을 고려하여 McAvoy(2003)가 제시한 위해성평가방법으로 위해성 평가를 하여 안성천 내 ABS의 위해성을 분석해보고 국내 합리적인 수질관리를 위해 본 연구에서 수행된 위해성평가를 검토해보도록 한다.
가설 설정
전 대상유역을 크게 n개의 구간(Reach)으로 나누고, 각 구간 내부를 소구간 요소(Elements)로 다시 나누어 농도를 소구간별로 계산한다. 이런 각 구간 내부에서는 하상경사, 하천의 종단면적, 마찰계수 등의 수리학적 특성과 BOD 분해율, 저층의 용출률, 조류의 침강속도 등의 수질반응계수가 일정하다고 가정하여 모의한다.
제안 방법
이중 유해성분으로 선택한 ABS 농도는 비보존성물질로 간주하여 모의하였다. QUAL2E로 모의하기 위해 안성천과 진위천을 각각 4, 5개의 구역(Reach)으로 분리하였으며 안성천의 경우 Reach 3에서 진위천의 유입을 점오염원으로, 진위천의 경우 Reach 1, Reach 3에서 각각 오산천, 황구지천을 점오염원으로 설정하였다(Fig 6).
대상지역인 안성천수계를 2개의 하천으로 구분하여 BOD, DO, ABS 농도에 대하여 수질예측을 실시하였다. 이중 유해성분으로 선택한 ABS 농도는 비보존성물질로 간주하여 모의하였다.
우리나라는 2001년부터 OECD 위해성평가 사업에 참여하였다. 또한 국립환경과학원에 대량생산화학물질 위해성평가 전담팀을 구성하여 2007년까지 아세트아닐리드 등 15개 물질에 대한 위해성평가를 수행하였다. 특히 2006년 10월에는 위해성평가 전문가회의를 주최함으로써 화학물질의 위해성평가 능력 함양과 더불어 국제적으로 국가위상을 제고하였다.
이에 비해 우리나라의 위해성평가는 표준화된 지침이나 가이드라인이 미흡한 상태에서 시급성이 인정되는 물질 위주로 위해성평가를 실시하였다. 또한 위해성평가 결과를 정책에 반영하기 위한 연계수단이 부족하였으며, 결과가 제대로 활용되고 있는지 여부를 파악하기 어려웠다(Korea Environment Institute, 2013).
대상지역인 안성천수계를 2개의 하천으로 구분하여 BOD, DO, ABS 농도에 대하여 수질예측을 실시하였다. 이중 유해성분으로 선택한 ABS 농도는 비보존성물질로 간주하여 모의하였다. QUAL2E로 모의하기 위해 안성천과 진위천을 각각 4, 5개의 구역(Reach)으로 분리하였으며 안성천의 경우 Reach 3에서 진위천의 유입을 점오염원으로, 진위천의 경우 Reach 1, Reach 3에서 각각 오산천, 황구지천을 점오염원으로 설정하였다(Fig 6).
대장균, 반응성물질, 비반응성물질 등 수질항목을 모의할 수 있다. 전 대상유역을 크게 n개의 구간(Reach)으로 나누고, 각 구간 내부를 소구간 요소(Elements)로 다시 나누어 농도를 소구간별로 계산한다. 이런 각 구간 내부에서는 하상경사, 하천의 종단면적, 마찰계수 등의 수리학적 특성과 BOD 분해율, 저층의 용출률, 조류의 침강속도 등의 수질반응계수가 일정하다고 가정하여 모의한다.
대상 데이터
대상지역으로 안성천유역의 안성천과 진위천을 선정하였다. 안성천유역은 한반도 중서부에 위치하고 있으며 유역면적은 1,654.
현장 데이터 및 실험을 할 수 없으므로 안성천, 진위천의 DO, BOD, ABS의 수질측정결과는 가장 최근에 수립된 안성천수계 하천정비 기본계획(변경)(2002)에 있는 자료를 이용하였으며 Table 1에 나타내었다. 또한 수질측정지점을 Fig 4에 표시하였다.
데이터처리
적용 후 모의결과의 타당성을 확인하기 위해 QUAL2E-UNCAS의 일차오차분석(FOAU)으로 불확실도 분석을 실시하였다. 분석시 10%, 20%의 입력변수의 변동률을 사용하였으며 거의 변화가 없음을 확인하였다.
성능/효과
QUAL2E로 예측한 결과를 살펴보면 Table 2의 Predictive value값에서 안성천, 진위천 모두 DO의 범위가 7∼9ppm으로 하천 전구간이 영향지역으로 간주할 수 있으며, 수질회복을 할 수 있는 능력을 가졌다고 할 수 있으므로 하천의 끝부분에서 ABS 농도에 대한 PEC는 안성천의 경우 0.02ppm, 진위천의 경우 0.03ppm이다.
모의결과는 Fig 5와 Table 2에 나타내었다. Table 2에서 볼 수 있듯이 BOD의 경우 안성천과 진위천 모두 보통(AS-1,2,3과 JW-1,2,3) ~ 약간 나쁨(AS-4와 JW-4,5)의 수질을 나타내었으며, DO의 경우 안성천에서는 모두 매우 좋음의 수질을 나타내었으나, 진위천의 JW-4에서는 DO가 7.5 이하이므로 좋음의 수질을 나타내었다. ABS의 경우 안성천과 진위천 모두 0.
그리고, 하천의 자정능력을 고려하여 유해오염성분이 하천환경에 미치는 영향을 평가하기 위한 방법을 적용하여 그 결과를 분석하였는데 본 논문에서 적용된 방법은 간단하면서 현재 환경부 수질기준보다 상세하게 유해성분에 대한 정보를 줄 수 있다고 판단된다. 이러한 상대적인 평가방법이 적용되기 위해서 적절한 과학적 사실에 맞는 수질기준을 설정하거나 적절한 안전한계를 허용하여 인체에 악영향이 없는 음용수 기준을 설정하는 등의 위해성평가를 위한 기준이 필요하다.
30 of the National Institute of Environment Research)을 보면 위해성평가에서 위해성 비가 1 이상일 때 해당 화학물질은 위해성이 있다고 간주한다고 명시되어 있다. 따라서 이를 기준으로 하여 위해성을 평가한다면 모든 결과에서 위해성비가 지표수치(the trigger value) 1에 훨씬 못 미치는 결과를 보이므로 ABS 농도가 하천의 자정작용 저하와 수생생태계에 영향을 주지 않는다고 판단할 수 있다.
본 연구는 QUAL2E를 이용하여 안성천, 진위천의 DO, BOD, ABS 농도를 모의하였으며 예측값과 실측값이 비교적 잘 일치하는 결과를 얻을 수 있었다. 또한 예측한 결과를 이용하여 오염성분 중 수질과 인체에 유해한 오염성분인 ABS 성분에 대해 위해성을 평가하였으며 위해성 비가 1이하로 ABS 농도는 하천의 자정능력 및 수생생태계 그리고 인체에 악영향을 주지 않는 것으로 평가되었다. 이는 하천의 자정능력과 관련있는 DO 농도가 BOD 농도에 비해 하천 전 구간에 걸쳐 생활환경 기준(Enforcement Decree of the Framework Act on Environmental Policy, A Presidential Decree No.
본 연구는 QUAL2E를 이용하여 안성천, 진위천의 DO, BOD, ABS 농도를 모의하였으며 예측값과 실측값이 비교적 잘 일치하는 결과를 얻을 수 있었다. 또한 예측한 결과를 이용하여 오염성분 중 수질과 인체에 유해한 오염성분인 ABS 성분에 대해 위해성을 평가하였으며 위해성 비가 1이하로 ABS 농도는 하천의 자정능력 및 수생생태계 그리고 인체에 악영향을 주지 않는 것으로 평가되었다.
적용 후 모의결과의 타당성을 확인하기 위해 QUAL2E-UNCAS의 일차오차분석(FOAU)으로 불확실도 분석을 실시하였다. 분석시 10%, 20%의 입력변수의 변동률을 사용하였으며 거의 변화가 없음을 확인하였다. 모의결과는 Fig 5와 Table 2에 나타내었다.
후속연구
즉, 앞으로는 실제적으로 인간이나 환경에 끼칠 수 있는 “위해”의 정도가 정해진 크기 이상이고, 이러한 위해성을 크게 하는 요인을 확인하여 그 요인을 줄이는 규제를 명확히 제시하고 오염성분에 대한 보다 세분화된 기준과 수치가 제시되어야 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
본 논문에서 수행한, 합리적인 수질관리를 위해서 하천의 자정능력을 고려하여 안성천 유역 내 유해성분 중 ABS 성분에 대해서 QUAL2E모형을 이용하여 위해성평가를 실시한 결과는 어떠한가?
본 연구에서는 합리적인 수질관리를 위해서 하천의 자정능력을 고려하여 안성천 유역 내 유해성분 중 ABS(음이온 계면활성제)성분에 대해서 QUAL2E모형을 이용하여 위해성평가를 실시하였다. 수질모의결과 안성천과 진위천에서 BOD, ABS의 실측치와 예측치가 비교적 잘 일치함을 보여주고 있으며, DO에 대해서는 예측값과 실측값 사이에 오차가 발생하지만 농도변화의 추이는 잘 나타내고 있었다. 위해성지수는 오염물질의 예상 노출농도(PEC)와 하천수질에 영향을 주지 않는 예상무영향농도(PNEC)를 통해 계산하였고 위해성 비를 산정하여 위해성 지수를 평가하였다. ABS가 하천의 자정작용에 미치는 영향 분석 결과는 안성천[0.0003(Bressan), 0.06(환경부기준)], 진위천[0.0002(Bressan), 0.04(환경부기준)], ABS가 하천의 수생생태계에 미치는 영향에 대한 분석 결과는 안성천[0.0667(Bressan), 0.005(환경부기준)], 진위천[0.1(Bressan), 0.0075(환경부기준)]으로 국립환경과학원고시 제2012-30호에서 제시되어 있는 위해성이 있다고 판단되는 위해성 비의 기준치 값 1보다 작아 하천의 자정능력과 하천의 수생생태계에 영향을 주지 않은 것으로 분석되었다. 본 연구에서 적용된 방법은 간단하며 현재 환경부 수질기준보다 상세히 유해성분에 대한 정보를 줄 수 있다고 판단된다.
QUAL2E는 무슨 모형인가?
QUAL2E는 하천 수질 모의에 광범위하게 사용되는 모형으로 흐름방향으로 1차원의 정상상태의 수질을 모의할 수 있는 모형이다. F.
하천 내에 존재하는 유해물질의 위해성을 정기적으로 검토하는 것이 필요하게 된 배경은 무엇인가?
인구 증가와 산업의 발전은 용수사용의 증대를 야기하였고, 이에 수반된 생활하수 및 공장폐수를 처리하기 위해 대규모 하수처리장 건설과 운영에 많은 예산이 투입되고 있지만, 수질에 문제가 되는 유해물질의 위해성에 대한 연구가 부족하여 하천수질은 현저하게 개선되고 있지 못하고 있다. 이러한 문제점으로 인해 하천 내에 존재하는 유해물질의 위해성을 정기적으로 검토하는 것이 필요하다.
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