[논문]광주지역 주요하천에서 TOC 특성과 수질오염지표와의 상관성에 관한 연구

양윤철; 이대행; 이경석; 안상수; 송형명; 이세행; 윤상훈; 김선정; 전홍대; 조영관; 서광엽

doi:10.15681/kswe.2017.33.2.203

광주지역 주요하천에서 TOC 특성과 수질오염지표와의 상관성에 관한 연구
Correlation between TOC and Water Pollution Index in Major Streams of Gwangju 원문보기

한국물환경학회지 = Journal of Korean Society on Water Environment, v.33 no.2, 2017년, pp.203 - 210

Abstract ▼ AI-Helper

This study was performed to verify the replacement of COD to TOC, which is more accurate and reliable in analysis, as the water quality pollution index and to investigate the characteristics of water quality and the correlations for organic matter, suspended solids and nutrient materials during 2012 to 2015. The oxidation rates were compared by calculating the values of BOD-C/TOC & COD-C/TOC. The average value of TOC was 3.4(1.1 ~ 8.0) mg/L at 14 sites during the period. The ratios of BOD-C/TOC and COD-C/TOC, that mean the resolvability amounts among all carbon materials, were 28.8% and 62.7%, respectively. The correlation coefficient of TOC to COD at all sites was 0.718 (p<0.01), the highest value in comparing all items. The correlation coefficient of TOC to COD at Gwangju stream was 0.753 (p<0.01), the highest compare to the values at other rivers. The correlation coefficient of TOC to COD was 0.757 (p<0.01) at all sites in the range of TP-III ($0.1{\leq}TP$) and the value was 0.762 (p<0.01) in the range of TN-II ($2.0{\leq}TN$<3.0). As a result, TOC could be used as a water pollution index of organic matter instead of COD.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

또한 영양염류의 농도 구간별 TOC와 COD_Mn의 상관관계 및 회귀분석을 진행하여, 영양염류의 유기물 지표에 대한 영향을 고찰하였다. 광주지역 하천 수질의 통계학적인 분석을 통하여 기존에 탄소성분의 수질오염지표로 사용되어 온 CODMn를 TOC로대체 사용하는 부분에 대한 검증과 재현성이 우수한 TOC항목 위주의 하천 유기물 수질관리를 통해 효과적인 수질 보전이 가능하도록 하고자 한다.
본 연구에서는 광주지역 하천 및 하수처리장 방류수를 대상으로 TOC와 다른 수질항목의 연간 농도 변화와 하천 수계별 농도변화를 조사하여 TOC와 유기물 오염 지표항목 간의 산화율을 비교하고, TOC와 영양염류(TP, TN) 등 다른 항목간의 상관관계를 분석하였다. 또한 영양염류의 농도 구간별 TOC와 COD_Mn의 상관관계 및 회귀분석을 진행하여, 영양염류의 유기물 지표에 대한 영향을 고찰하였다. 광주지역 하천 수질의 통계학적인 분석을 통하여 기존에 탄소성분의 수질오염지표로 사용되어 온 CODMn를 TOC로대체 사용하는 부분에 대한 검증과 재현성이 우수한 TOC항목 위주의 하천 유기물 수질관리를 통해 효과적인 수질 보전이 가능하도록 하고자 한다.

제안 방법

본 연구에서는 광주지역 하천 및 하수처리장 방류수를 대상으로 TOC와 다른 수질항목의 연간 농도 변화와 하천 수계별 농도변화를 조사하여 TOC와 유기물 오염 지표항목 간의 산화율을 비교하고, TOC와 영양염류(TP, TN) 등 다른 항목간의 상관관계를 분석하였다. 또한 영양염류의 농도 구간별 TOC와 COD_Mn의 상관관계 및 회귀분석을 진행하여, 영양염류의 유기물 지표에 대한 영향을 고찰하였다.

대상 데이터

본 연구에서는 광주광역시 행정구역 내에 위치해 있는 영산강 수계의 본류와 주요지천을 연구대상으로 하여, 광주천에 5지점(Site 1~5), 영산강에 3지점(Site 6~8), 황룡강에 2지점(Site 9, 10), 풍영정천에 2지점(Site 11, 12), 영산강본류로 유입되는 광주 1, 2하수처리장 방류수에 2지점(Site 13, 14)으로 총 14지점을 대상으로 하였으며, 조사대상 지점은 Fig. 1과 같다. 이중 Site 1과 Site 10은 국가 물환경측정망이고, 그 외 지점은 광주광역시 물환경측정망이다.
시료채취는 2012년 1월부터 2015년 12월까지 14지점에 대해 매월 현장조사와 병행하여 실시하였다. 모든 시험은 수질오염공정시험기준에 따랐으며, Temperature, pH, DO,EC 등은 현장에서 측정하였으며, 채수한 시료는 4℃ 냉암소에 보관하여 실험실로 운반 후 BOD와 CODMn, TOC,SS, TN, TP, Chlorophyll-a 등의 항목을 분석하였다(MOE,2016).

데이터처리

0)를 사용하였다. 각 항목에 대해 지점별로 연평균과 표준편차 등의 기술통계량을 산출하였고, 수질오염지표간 상관성을 분석하였으며, TOC의 경우는 수계별로 TP와 TN 농도 구간에 대한 상관분석과 회귀분석을 실시하였다. 두 변수간 선형적인 상관관계를 파악하여 한 변수와 다른 변수와의 관련성을 파악하고자 Pearson 상관계수(Correlation Coefficient, r)를 구하였으며, 상관계수의 범위는 -1 ~ +1까지로서절대값이 1에 가까울수록 상관성이 강하다는 것을 의미한다(Park et al.

이론/모형

시료채취는 2012년 1월부터 2015년 12월까지 14지점에 대해 매월 현장조사와 병행하여 실시하였다. 모든 시험은 수질오염공정시험기준에 따랐으며, Temperature, pH, DO,EC 등은 현장에서 측정하였으며, 채수한 시료는 4℃ 냉암소에 보관하여 실험실로 운반 후 BOD와 CODMn, TOC,SS, TN, TP, Chlorophyll-a 등의 항목을 분석하였다(MOE,2016). TOC 분석은 수질오염공정시험기준 의해 무기탄소를 사전에 제거하여 잔류 총유기탄소를 측정하는 비정화성 유기탄소 방법으로 기기의 분석 조건은 Table 1과 같다.

성능/효과

2) TOC에 대한 다른 유기물의 산화율을 비교한 결과, 전 지점에서 BOD-C/TOC는 28.8%, COD-C/TOC는 62.7%로 나타났다. 광주지역 수계에서도 BOD의 산화율은 타 연구결과와 유사하게 전체 탄소 유기물 중 약 30% 정도만 반영되고 있었다.
4) 수계별로는 광주천에서 TOC와 COD의 상관계수가 0.753(p<0.01)로 가장 높았고, 영산강, 풍영정천, 황룡강 순이었는데, 하수처리장 방류수의 경우 TOC와 COD의 상관관계는 매우 낮았다.
본 연구를 통해 유기물 항목 간 통계학적인 유의성 분석 결과 COD를 TOC로 대체가 가능할 것으로 보인다. 또한 TP, TN 농도구간에서 두 항목간의 상관성이 높게 나타나 연구결과가 향후 TOC 중심의 유기물 지표 관리에 적용 가능성을 검토해 볼 수 있을 것이다.

후속연구

본 연구를 통해 유기물 항목 간 통계학적인 유의성 분석 결과 COD를 TOC로 대체가 가능할 것으로 보인다. 또한 TP, TN 농도구간에서 두 항목간의 상관성이 높게 나타나 연구결과가 향후 TOC 중심의 유기물 지표 관리에 적용 가능성을 검토해 볼 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	BOD가 갖는 한계는 무엇인가?	, 2013). BOD는 측정과정에서 독성물질과 난분해성 유기물, 조류, 질산화로 인한 오차와 5일이라는 분석시간의 한계를 가지고 있으며, COD는 산화력이 강하여 일부 난분해성 유기물이나 분석시간 등에 대한 문제점을 보완하였으나, 수중의 오염물질 성상, 금속이온, 환원성물질의 영향에 대한 오차와 분석 후 나오는 폐수로 인한 2차 환경오염에 대한 문제점을 가지고 있다(Choi et al., 2013; Kim, 2009; Kim, Shin et al.
	TOC 분석방법의 단점은 무엇인가?	TOC 분석방법은 BOD와COD에 비해 분석 시간이 짧고 재현성이 뛰어나며, 소량의 시료로 저농도까지 정확히 분석할 수 있어 측정오차를 줄일 수 있는 장점이 있다. 반면에 고가의 장비를 이용하기 때문에 초기 투자비용이 높은 단점이 있지만, 간접적으로 탄소량을 측정하던 기존의 BOD나 COD 방식과는 달리 직접탄소량 측정이 가능함으로, 난분해성 유기물의 증가 추세파악, 빠른 측정결과에 대한 실시간 오염원 감시, 기후변화에 따른 수체 내 유기물질 생성과 파악 등 다양한 분야에 적용이 가능하다(Jeong et al., 2014; Seo et al.
	TOC 분석방법의 장점은 무엇인가?	TOC 시험방법은 2013년 1월부터 수질오염공정시험기준에 추가되었으며, 하천이나 폐수 중 난분해성 유기물에 대한 지표로 사용되기 시작하였다. TOC 분석방법은 BOD와COD에 비해 분석 시간이 짧고 재현성이 뛰어나며, 소량의 시료로 저농도까지 정확히 분석할 수 있어 측정오차를 줄일 수 있는 장점이 있다. 반면에 고가의 장비를 이용하기 때문에 초기 투자비용이 높은 단점이 있지만, 간접적으로 탄소량을 측정하던 기존의 BOD나 COD 방식과는 달리 직접탄소량 측정이 가능함으로, 난분해성 유기물의 증가 추세파악, 빠른 측정결과에 대한 실시간 오염원 감시, 기후변화에 따른 수체 내 유기물질 생성과 파악 등 다양한 분야에 적용이 가능하다(Jeong et al.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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