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남강 하류부에서 장기관측 자료를 이용한 유기물과 생물학적/화학적 산소요구량의 월 변동 분석
Monthly Variation Analysis of BOD, COD and TOC using Long-term Observation Data in the Downstream of the Nam River 원문보기

Journal of environmental science international = 한국환경과학회지, v.28 no.6, 2019년, pp.571 - 579  

강동환 (부경대학교 환경연구소) ,  소윤환 (부경대학교 환경연구소) ,  박경덕 (부경대학교 마린융합디자인협동과정) ,  김일규 (부경대학교 환경공학과) ,  김병우 (한국수자원공사 K-water연구원)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, monthly average values of BOD, COD, and TOC observed for 10 years (2008-2017) in the Nam River were estimated, and monthly variations of BOD, COD, and TOC were analyzed. Monthly average COD was always higher than monthly average BOD; monthly average TOC was high from June to September...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 4) 남강에서 관측된 월 평균 수질 자료를 우기(5~9월)와 건기(10~4월)로 분류하여 TOC에 대한 BOD와 COD의 상관계수와 선형회귀함수를 추정하였다. 수질 성분 간의 상관계수는 우기보다 건기에 높게 나타났으며, 건기와 우기 모두 COD와 TOC의 상관계수가 각각 0.
  • 93 정도로 높았다. 기존의 연구 사례에서는 다양한 하천에서 수집된 자료를 이용하였지만, 본 연구에서는 1개 지점의 10년 관측 자료를 이용하여 월별 회귀함수를 추정하였다. 추정된 선형회귀함수의 기울기는 TOC와 BOD에서는 0.
  • 남강 관측소에서 2008~2017년 동안 측정된 자료의 월 평균을 이용하여 BOD, COD, TOC의 상관성 분석을 수행하였으며(Table 3), 또한 TOC에 의한 BOD와 COD의 변화를 정량적으로 분석하기 위해 회귀함수와 그 결정계수를 추정하였다(Table 4).
  • 남강 하류부에서 2008~2017년 동안 관측된 BOD, COD, TOC 성분의 월별 기술통계량을 정리하였다(Table 2). BOD의 최솟값은 0.
  • 남강 하류부에서 관측된 BOD, COD, TOC 성분에 대한 건기와 우기의 box-whisker plots을 작성하였다(Fig. 2). 3성분 모두 건기보다는 우기에 높은 값을 보였으며, 이는 우기 동안 비점오염원들이 강우에 의해 하천으로 다량 유입되고 유기물을 분해하는 데 필요한 산소요구량이 증가하였기 때문이다(Park et al.
  • 본 연구에 이용된 수질 성분 자료는 물환경정보시스템(2018)에서 제공 받았으며, 남강 최하류에 위치한 ‘남강4-1’ 관측소에서 2008~2017년 동안 관측된 BOD, COD, TOC 자료와 함안 AWS에서 관측된 강수량 자료의 월평균을 구하여 월별 기술통계량을 산정하였다. 남강에서 관측된 BOD, COD, TOC의 월평균 자료를 이용하여 3성분 사이의 상관계수와 회귀함수를 추정하고 월별 변동을 분석하였다. 또한 건기와 우기에 해당하는 수질 자료를 이용하여 남강에서 TOC에 대한 BOD, COD, TOC의 선형회귀함수를 추정하고 계절 특성을 해석하였다.
  • 남강에서 유기물의 유입과 분해에 대한 건기와 우기의 변동 특성을 분석하기 위해, 남강에서 관측된 월 평균 수질(BOD, COD, TOC) 자료를 건기(10~4월)와 우기 (5~9월)로 분류하여 상관계수를 산정하고(Table 5) TOC 에 대한 BOD와 COD의 선형회귀함수를 추정하였다. (Fig.
  • 남강에서 관측된 BOD, COD, TOC의 월평균 자료를 이용하여 3성분 사이의 상관계수와 회귀함수를 추정하고 월별 변동을 분석하였다. 또한 건기와 우기에 해당하는 수질 자료를 이용하여 남강에서 TOC에 대한 BOD, COD, TOC의 선형회귀함수를 추정하고 계절 특성을 해석하였다. 본 연구에서 통계분석은 Grapher4 (Golden Software) 프로그램을 이용하여 수행되었으며, 기술통계량과 상관계수, 회귀함수 등을 추정하였다.
  • COD와 TOC의 상관계수가 가장 높게 나타난 것은 하천에서 유기물의 유입이 증가하면 생물학적인 유기물의 분해보다는 화학적인 산화에 의한 유기물의 분해 효과가 더 크게 발생함을 의미 하는 것이다(Park, 2007). 본 연구는 남강 관측소 1개 지점에서 10년 동안 관측한 자료를 월별로 평균한 값을 이용하였지만 기존의 연구들에서는 광역적인 지역(수~수백 개 관측소 자료 이용)에서의 관측 자료를 이용한 상관 계수를 산정하였다. Na et al.
  • 본 연구에서는 남강 최하류에 위치한 ‘남강4-1’ 관측소에서 10년(2008~2017) 동안 관측된 BOD, COD, TOC 자료의 월평균을 구하여 월별 기술통계량을 산정하였으며, 3개 성분에 대한 상관계수를 산정하고 회귀함수를 추정하였다.
  • 본 연구에서는 남강 하류부 관측소(남강4-1)에서 2008~2017년 동안 관측된 BOD, COD, TOC 성분의 월별 변동분석 및 회귀분석을 수행하였으며, 이상의 연구를 통해 산출된 결론을 아래와 같이 정리하였다.
  • 상관분석 결과를 토대로 하여 TOC에 대한 BOD와 COD의 회귀함수와 그 결정계수를 추정하였다(Table 4). TOC에 대한 BOD와 COD의 월별 회귀함수는 모두 선형함수가 적합한 것으로 추정되었으며, 선형회귀함수의 결정계수(R2)는 TOC와 BOD에서는 0.
  • 본 연구에서는 남강 최하류에 위치한 ‘남강4-1’ 관측소에서 10년(2008~2017) 동안 관측된 BOD, COD, TOC 자료의 월평균을 구하여 월별 기술통계량을 산정하였으며, 3개 성분에 대한 상관계수를 산정하고 회귀함수를 추정하였다. 이러한 결과를 분석하여 남강에서 강수량을 고려한 계절별 BOD, COD, TOC의 선형회귀함수를 추정하고 해석하였다.

대상 데이터

  • 남강 하류부 관측소(경상남도 함안군 대산면 장암리)의 상류부에 위치한 함안 AWS(경상남도 함안군가야읍 산서리 928)에서 2008~2017년 동안 관측한 월 누적 강수량을 Fig. 1에 제시하고 월별 월 누적 강수량의 기술통계량을 Table 1에 정리하였다. 월 누적 강수량의 10년 평균값은 4~9월 기간 동안 100 mm 이상으로 연간 강수량의 78% 정도이고, 11~2월 기간 동안에는 평균 50mm 이하의 적은 강수가 발생하여 연간 강수량의 11% 정도에 해당한다.
  • 본 연구에 이용된 수질 성분 자료는 물환경정보시스템(2018)에서 제공 받았으며, 남강 최하류에 위치한 ‘남강4-1’ 관측소에서 2008~2017년 동안 관측된 BOD, COD, TOC 자료와 함안 AWS에서 관측된 강수량 자료의 월평균을 구하여 월별 기술통계량을 산정하였다.
  • 월 누적 강수량은 AWS 표준지점번호가 920번이고 해발고도 7 m에 지점에 위치한 함안 AWS(경상남도 함안군 가야읍 산서리 928)에서 관측한 일강수량 자료를 이용하였으며, 수질 자료(BOD, COD, TOC, 유량, 수온)는 낙동강권역 남강 중권역 내 하천수 수질측정망 14개 관측소 중 최하류부에 위치한 ‘남강4-1’ 관측소(경상남도 함안군 대산면 장암리)에서 2008~2017년 기간 동안 매월 4회 관측한 자료를 이용하였다.

데이터처리

  • 또한 건기와 우기에 해당하는 수질 자료를 이용하여 남강에서 TOC에 대한 BOD, COD, TOC의 선형회귀함수를 추정하고 계절 특성을 해석하였다. 본 연구에서 통계분석은 Grapher4 (Golden Software) 프로그램을 이용하여 수행되었으며, 기술통계량과 상관계수, 회귀함수 등을 추정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
국내에서 수행된 BOD, COD, TOC의 상관성 관련 연구로는 무엇이 있는가? 국내에서 수행된 BOD, COD, TOC의 상관성 관련 연구로는 낙동강 지류하천에서 TOC와 COD 유기물의 분포 비교(Kim et al., 2013), 낙동강의 38개 지류·지천을 대상으로 하천 등급화를 위한 COD와 BOD에 대한 TOC의 선형회귀함수 추정(Na et al., 2015), 낙동강수 계에서 2013~2014년 동안 195개 지점의 관측 자료를 이용한 계절별 유기오염물질의 다중회귀분석을 통한 오염발생특성 분석(Na et al., 2016), 영산강 수계에서 7개 지류 구간에서 관측된 자료를 이용한 BOD, COD, TOC 사이의 상관관계 분석(Park et al., 2014), 영농기간 동안 논 유출수 내 BOD, COD 자료를 이용한 TOC 농도 추정(Choi et al., 2012) 등이 있다. 기존에 국내에서 수행된 유기물과 생물학적/화학적 산소요구량 관련 연구에 이용된 자료들은 관측 시간이 수년 이하의 비교적 짧은 기간이므로, 기후 조건과 환경의 연간 변화 등을 고려할 수 있는 장기적인 자료(10년 이상)를 이용한 상관성 분석이 필요하다.
하천으로 유입되는 오염물질이 다양해지고 있으며 무엇이 증가하고 있는가? 하천으로 유입되는 오염물질이 다양해지고 있으며 난분해성(non-biodegradable) 유기물을 포함한 비점오염원(non-point source)에 의한 하천수의 수질 오염이 증가하고 있다(Kim et al., 2007; Choi et al.
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참고문헌 (8)

  1. Choi, D. H., Jung, J. W., Yoon, K. S., Lee, K. S., Choi, W. J, Lim, S. S., Park, H. N., Yim, B. J., Hwang, T. H., 2012, Estimation of TOC concentration using BOD, COD, in runoff from paddy fields, J. Korean Soc. on Water Environ., 28(6), 813-818. 

  2. Han, D. H., Choi, J. Y., 2011, Selection of te optimum organic matter index for surface water quality management, Korea Environment Institute, 10(4), 61-80. 

  3. Kim, B. C., Jung, S. M., Jang, C. W., Kim, J. K., 2007, Comparison of BOD, COD and TOC as the indicator of organic matter pollution in streams ad reservoirs of Korea, J. Korean Soc. Environmental Eng., 29(6), 640-643. 

  4. Kim, H. S., Hong, J. J., Seong, J. U., Choi, K. S., Park, J. C., 2013, Comparison of organic matter distribution in major tributaries of the Nakdong river, J. Korean Soc. Water Environ., 29(5), 618-624. 

  5. Na, S. M., Kwon, H. G., Shin, S. M., Son, Y. G., Shin, D. S., Im, T. H., 2016, A Study on seasonal pollutant distribution characteristics of contaminated tributaries in Nakdong river basin, J. Wetlands Res., 18(3), 301-312. 

  6. Na, S., Lim, T. H., Lee, J. Y., Kwon, L. H., Cheon, S. U., 2015, Flow rate.water quality characteristics of tributaries and a grouping method for tributary management in Nakdong river, J. Wetlands Res., 17(4), 380-390. 

  7. Park, B., 2007, Introduction of water pollution, Hyungseul Publishing, 242. 

  8. Park, J. H., Moon, M. J., Kim, K. S., 2014, Analysis of relationship between water quality parameters with land use in Yeongsan river basin, J. Environmental Impact Assessment, 23(1), 19-27. 

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