[논문]한강수계 유기물의 시·공간적 분포 특성 비교

유순주; 조항수; 류인구; 손주연; 박민지; 이보미

doi:10.15681/kswe.2018.34.4.409

한강수계 유기물의 시·공간적 분포 특성 비교
Characteristics of Spatial and Temporal Organic Matter in the Han River Watershed 원문보기

한국물환경학회지 = Journal of Korean Society on Water Environment, v.34 no.4, 2018년, pp.409 - 422

유순주 (국립환경과학원 한강물환경연구소) , 조항수 (국립환경과학원 한강물환경연구소) , 류인구 (국립환경과학원 한강물환경연구소) , 손주연 (국립환경과학원 한강물환경연구소) , 박민지 (국립환경과학원 한강물환경연구소) , 이보미 (국립환경과학원 한강물환경연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study is to find the characteristics of organic matters based on the distribution and oxidation rates, as noted according to the spatial and temporal variations from 2008 to 2016. Generally speaking, the Han River system is separated into one lower course and two upper courses which are the Namhan River and Bukhan River. The seasonal factor is one of the most important causes of water quality changing in both of the upper courses as a result of a few pollution sources. The concentration of organic matter was measured as higher in the lower course into which great streams with point and non-point sources were identified. According to seasonal variations, however, the change of the organic matter in the lower course is comparatively slighter than that of organic matters in the upper courses. The oxidation rates related to the BOD were 15 %, 17 % and 26 % in the Bukhan River, Namhan River and the lower course, respectively. These results could be explained that more biodegradable organic matter were seen to have existed in the lower courses comparing to the activity in the upper course. The oxidation rates of the BOD were noted as relatively higher in the eutrophicated places with phytoplankton. Therefore the BOD is one of the good index models to find the characteristic of the eutrophicated water. On the other hand BOD would not be enough to estimate concentration of refractory organic matters in the Bukhan and Namhan river. Consequently, both of the TOC and BOD are necessary indices to understand the identified refractory and/or biodegradable characteristics of organic matter.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

따라서 한강 수계는 수계별 지질학적 특성과 토지 사용에 따라 유기물의 특성은 다르게 나타나므로 이들 관계는 시기와 공간에 따라 다를 수 있다. 본 연구에서는 한강 수계를 토지 이용도가 다른 남한강, 북한강 그리고 한강하류 수계로 구분하여 물환경측정망 자료를 이용하여 시공간적 유기물 지표의 분포를 알아보고 산화율과 이들 지표 간 상호관계를 규명하여 한강수계에서 유기물의 특성을 살펴보고자 하였다.

제안 방법

수질평가 시 강우 등 기후적인 요소에 따라 초기 강우의 영향으로 수질 농도가 증가할 경우 연평균 수질 농도도 증가한다. 본 연구에서는 유기물 농도별 추세 경향을 비교하기 위하여 평균농도와 퍼센타일 농도를 함께 비교하였다. 퍼센타일에 의한 수질평가는 일본 등 외국에서 유기물질 달성도 평가 시 적용되고 있다.
일본의 경우 75퍼센타일 수준이 기준을 만족하면 수질기준을 달성한 것으로 간주하며 우리나라는 TOC기준 설정 시 등급별 BOD와 COD 기준값에 해당하는 퍼센타일을 구하여 해당 TOC의 농도로 검토한 바 있다(Choi and Han, 2011). 유기물의 수질 변화 추세를 장기간의 5퍼센타일, 50퍼센타일, 90퍼센타일 농도로 구하여 평균값과 비교하였다(Fig. 8).
한강권역을 남한강 유역, 북한강 유역 및 한강하류 유역으로 구분하여 토지이용 현황을 살펴보았다. 남한강 유역에 경안천 유역과 팔당댐 유역을 포함하였으며 한강하류 유역에는 팔당댐 하류부터 한강고양 유역까지 대상으로 하였다.

대상 데이터

해당수계별 토지이용 현황은 환경공간정보서비스(ME, 2010)를 이용하였으며 강우 및 기온 분포는 양평관측소 자료(KMA, 2017)를 토대로 2008년부터 2016년까지의 월 평균 자료를 사용하였다. 수질자료는 2008년부터 2016년까지 물환경측정망(ME, 2017b)에서 제공하는 BOD, COD, TOC, 클로로필-a(Chlorophyll-a, Chl-a), 총질소(Total Nitrogen, TN), 총인(Total Phosphate, TP) 등 6개 항목의 월평균값으로 이용하였다.
연구 대상 지점은 물환경측정망(ME, 2017a)에서와 같이 한강권역을 남한강 수계, 북한강 수계, 한강 수계(한강하류)로 구분하고 해당 중권역 대표지점으로 남한강 수계는 8개 지점, 북한강 수계는 7개 지점, 한강 하류는 임진강과 한탄강은 제외한 3개 지점이 포함된다(Table 1, Fig. 1). 해당수계별 토지이용 현황은 환경공간정보서비스(ME, 2010)를 이용하였으며 강우 및 기온 분포는 양평관측소 자료(KMA, 2017)를 토대로 2008년부터 2016년까지의 월 평균 자료를 사용하였다.
1). 해당수계별 토지이용 현황은 환경공간정보서비스(ME, 2010)를 이용하였으며 강우 및 기온 분포는 양평관측소 자료(KMA, 2017)를 토대로 2008년부터 2016년까지의 월 평균 자료를 사용하였다. 수질자료는 2008년부터 2016년까지 물환경측정망(ME, 2017b)에서 제공하는 BOD, COD, TOC, 클로로필-a(Chlorophyll-a, Chl-a), 총질소(Total Nitrogen, TN), 총인(Total Phosphate, TP) 등 6개 항목의 월평균값으로 이용하였다.

데이터처리

, 2015). 상관분석은 SPSS 20.0을 이용하여 두 변수간의 관련성을 평가하는 보편적인 방법인 피어슨상관분석(Pearson correlation analysis)으로 적용하였다.

성능/효과

항목별 상관성에서도 남한강과 북한강와 달리 한강하류는 유기물 지표 뿐 아니라 영양염류까지 항목 간 상관성이 높게 나타났다. BOD/TOC 비는 북한강(0.44) < 남한강(0.55) < 한강하류(0.86)의 순이고, COD/TOC 비는 남한강(1.78) < 북한강(1.80) < 한강하류(2.09)의 순으로 COD/TOC 비에 비하여 BOD/TOC 비가 수계별 차이를 보이고 있다. 특히 한강하류는 전반적으로 수질 농도가 높고 유기물 지표간의 상관성이 높은 가운데 BOD/TOC 비도 높게 나타나고 있어 도시 비점오염원 및 생활계로부터 산화되기 쉬운 오염물질이 유입되는 것으로 판단되어 이와 같은 오염원 관리 필요성이 있다.
남한강과 북한강 유역은 산림이 각각 78 %, 87 %로 대부분을 차지하며 특히 비교적 인위적 오염원이 없는 상류지점의 경우 수질의 변동은 계절적 변화에 많은 영향을 받는 것으로 보이고 유기물 항목간의 변동이 유사하게 나타났다. 한강하류 유역은 시가지가 27 %를 차지하여 점오염원과 도시비점오염원의 영향이 큰 도시하천이 유입되어 한강하류의 수질농도는 상대적으로 높고 계절적인 유기물의 변화가 적으며 항목간의 변동이 일정하지 않았다.
일반적으로 과망간산칼륨을 이용하여 유기물을 분해하는 COD는 총유기물을 산화하는 데 충분하지 못하지만 TOC와의 상관성이 높고 TOC와의 비가 수계별로 큰 차이가 나지 않음을 고려할 때 COD를 TOC로 대체 적용하는데 무리가 없을 것으로 보인다. 하지만 BOD는 난분해성 유기물을 포함하는 총유기물을 대표하는 지표로서 한계는 있으나 부영양한 하천 또는 고농도의 식물플랑크톤을 함유하는 경우에는 산화율이 높아져 농도가 높아지므로 수체의 특성을 이해하기 위하여 TOC와 함께 유용하다고 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	COD에 대해 이어진 논란의 내용은?	최근 하수처리율이 90 % 이상에 이르고 공공폐수처리시설이 확대되면서 공공수역에서 생물분해 가능한 생화학적산소요구량(Biochemical Oxygen Demand, BOD) 중심의 수질은 개선되고 있으나 화학적산소요구량(Chemical Oxygen Demand, COD)은 크게 개선되고 있지 않은 실정이다. COD는 난분해성 유기물까지 측정할 수 있는 지표로 간주되어 왔으나 유기물을 분해하는데 필요한 산소요구량을 총량적으로 반영하는데 분석적 한계가 있으며 국제적으로도 일본을 제외하고 거의 사용하지 않는 점에서 적용에 많은 논란이 있어왔다(Kim, Jung et al., 2007; Rhew and Yu, 2015).
	수질오염 분석에 핵심이 되는 사항은?	과거 인구 증가와 도시 및 산업 발전으로 인한 수질오염은 과량의 유기물이 분해되는 과정에서 산소가 소모되어 어류 폐사 또는 악취 등이 발생되어 주로 용존산소를 소모하는 유기물 중심이었고 특히 생분해성 유기물이 수질관리의 대상이었다. 생분해성 유기물은 생성 및 소멸기작의 변화에 따라 용존산소가 매우 중요한 역할을 한다.
	과거 초기 수질해석과 대비되는 최근 측정에 필요한 점은?	최근 수처리 및 최신 분석기술을 반영하여 복잡 다양해지는 유기물질의 특성을 정확하게 측정할 수 있고 사람이나 생태계에 미치는 영향까지 고려하는 새로운 유기물 지표 설정의 필요성이 제기되었다(Choi and Han, 2011). 과거 초기 수질해석을 위한 수치모형도 용존산소 중심의 QUAL 계열에서 점차 유기물의 심층적 이해와 수치해석의 발전으로 유기물을 입자성(Particulate), 용존성(Dissolved), 분해성(Labile), 난분해성(Refractory)물질로 개념화하여 적용되고 있다(Chapra, 1987; Charpra et al, 2012; Cole and Wells, 2013; NIER, 2004; NIER, 2005; NIER, 2013; Tera Tech, Inc.

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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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