본 연구에서는 안동댐과 임하댐의 퇴적물과 유입되는 부유물의 특성을 색도분석, X-선회절분석 및 유도플라즈마/질량분석법을 이용하여 분석하였다. 안동댐과 임하댐으로 유입되는 부유물 및 댐 퇴적물의 광물조성은 석영, 사장석, 녹니석, 일라이트이며 소량의 몬모릴로나이트와 캐올리나이트를 포함하고 있다. 안동댐 퇴적물과 다르게 임하댐 퇴적물에는 다량의 방해석을 포함하고 있다. 색도는 시료에 따라 약간의 차이가 있지만 회갈색에서 어두운 주황색 정도이다. 퇴적물의 중금속 농도는 안동댐이 임하댐보다 더 높다. 안동댐과 임하댐 퇴적물과 유입 부유물질의 주요 중금속 농도는 미국의 국립해양대기관리청의 기준을 적용할 경우 높은 오염도를 나타낸다. 안동댐 퇴적물의 중금속 농도가 임하댐보다 높은 것은 안동댐으로 유입되는 부유물질의 중금속 농도가 임하댐으로 유입되는 부유물질의 중금속 농도보다 높기 때문이다.
본 연구에서는 안동댐과 임하댐의 퇴적물과 유입되는 부유물의 특성을 색도분석, X-선회절분석 및 유도플라즈마/질량분석법을 이용하여 분석하였다. 안동댐과 임하댐으로 유입되는 부유물 및 댐 퇴적물의 광물조성은 석영, 사장석, 녹니석, 일라이트이며 소량의 몬모릴로나이트와 캐올리나이트를 포함하고 있다. 안동댐 퇴적물과 다르게 임하댐 퇴적물에는 다량의 방해석을 포함하고 있다. 색도는 시료에 따라 약간의 차이가 있지만 회갈색에서 어두운 주황색 정도이다. 퇴적물의 중금속 농도는 안동댐이 임하댐보다 더 높다. 안동댐과 임하댐 퇴적물과 유입 부유물질의 주요 중금속 농도는 미국의 국립해양대기관리청의 기준을 적용할 경우 높은 오염도를 나타낸다. 안동댐 퇴적물의 중금속 농도가 임하댐보다 높은 것은 안동댐으로 유입되는 부유물질의 중금속 농도가 임하댐으로 유입되는 부유물질의 중금속 농도보다 높기 때문이다.
In this study, characteristics of sediments and suspended solids flowing into Andong and Imha Dam was analyzed by color, X-ray diffraction and ICP/MS analysis. The minerals of sediments and suspended solid consist mainly of quartz, albite, chlorite, illite and small amounts of montmorillonite and ka...
In this study, characteristics of sediments and suspended solids flowing into Andong and Imha Dam was analyzed by color, X-ray diffraction and ICP/MS analysis. The minerals of sediments and suspended solid consist mainly of quartz, albite, chlorite, illite and small amounts of montmorillonite and kaolinite. Unlike the Andong Dam, the Imha Dam sediments contain large amounts of calcite. Color of sediments and suspended solids varies from grayish brown to dark orange. The concentrations of major heavy metals of sediments and suspended solids in the Andong and the Imha Dam are higher than the US National Oceanic and Atmospheric Administration standard values. The concentration of heavy metals in sediments of Andong is higher than that of Imha Dam because concentration of heavy metals in the suspended solid flowing into Andong is higher than that of Imha Dam.
In this study, characteristics of sediments and suspended solids flowing into Andong and Imha Dam was analyzed by color, X-ray diffraction and ICP/MS analysis. The minerals of sediments and suspended solid consist mainly of quartz, albite, chlorite, illite and small amounts of montmorillonite and kaolinite. Unlike the Andong Dam, the Imha Dam sediments contain large amounts of calcite. Color of sediments and suspended solids varies from grayish brown to dark orange. The concentrations of major heavy metals of sediments and suspended solids in the Andong and the Imha Dam are higher than the US National Oceanic and Atmospheric Administration standard values. The concentration of heavy metals in sediments of Andong is higher than that of Imha Dam because concentration of heavy metals in the suspended solid flowing into Andong is higher than that of Imha Dam.
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문제 정의
부유물질 시료는 집중 강우 시 안동댐으로 유입되는 낙동강 상류의 단천교(시료번호 ADD-Susp), 임하댐으로 유입되는 반변천 상류인 합천교(시료번호 IHD-Susp), 그리고 대조군인 와야천의 상아교(시료번호 WYC-Susp)의 세 지점에서 채취하였다. 낙동강 지류인 와야천의 상아교에서 부유물질 시료는 상류에 오염원으로 판단되는 폐광산 및 오염 배출 시설이 없기 때문에 안동댐과 임하댐으로 유입되는 부유물질의 특성을 비교하기 위하여 채취하였다. 부유물질은 집중 강우 후 탁도가 높을 때 약 20 L 정도를 채취하여 침전 및 원심분리 방법을 이용하여 시료를 준비하였다.
부유물질의 특성은 부유물질의 발생원의 특성에 따라 차이가 나기 때문에 상류 지역의 지질과 폐금속광산의 분포가 다른 안동댐과 임하댐으로 유입되는 부유물질의 특성이 다르게 나타난다. 본 연구의 목적은 안동댐과 임하댐으로 유입되는 부유물의 특성에 따른 호소 퇴적물의 특성 변화를 밝히고 그 결과를 기초로 향후 부유물에 의한 호소 내 퇴적물의 중금속 오염 변화를 추정하고 오염물질 유입 저감 방안 마련을 위한 기초자료를 제공하는 데 있다.
제안 방법
구성 광물 분석은 모델명 Rigaku, D/max-2000의 X-선회절분석기로 분석 조건 CuKα, 40 kV, 35 mA, 주사속도 1° 2 θ/min로 분석하였다.
이는 약 14 Å과 7 Å의 회절선을 하나의 광물로 감정하면 녹니석이며 두 종류의 광물이면 버미큘라이트와 캐올리나이트로 감정할 수 있다. 본 연구에서는 14 Å의 회절선의 강도가 높지 않고 녹니석의 회절선과 일치하여 녹니석으로 판단하였다.
퇴적물 및 부유물 시료 채취 시 현장에서 수질에 대한 수온, pH, 전기전도도를 측정하였으며, 원심분리기를 이용하여 분리한 탁도 유발 물질인 부유물(SS: suspended solid)과 안동댐과 임하댐에서 채취한 퇴적물에 대해 건조 후 필요한 실험을 수행하였다. 부유물질과 퇴적물의 색깔을 알아보기 위하여 색도측정을 하였으며, 구성광물을 감정하기 위하여 X-선회절분석, 구성광물의 함량을 측정하기 위하여 광물 정량 분석 및 중금속의 농도를 알아보기 위하여 중금속 함량분석을 수행하였다. 시료의 색깔은 색도 분석 프로그램을 이용하여 먼셀 표색계(Munsell’s color system)의 색상(hue), value(명도), 채도(chroma) 표기법으로 표시하였다.
낙동강 지류인 와야천의 상아교에서 부유물질 시료는 상류에 오염원으로 판단되는 폐광산 및 오염 배출 시설이 없기 때문에 안동댐과 임하댐으로 유입되는 부유물질의 특성을 비교하기 위하여 채취하였다. 부유물질은 집중 강우 후 탁도가 높을 때 약 20 L 정도를 채취하여 침전 및 원심분리 방법을 이용하여 시료를 준비하였다. 퇴적물 시료는 안동댐(시료 번호 ADD-Depo)과 임하댐(시료 번호 IHD-Deop) 저수 구역에서 각각 1점씩 그랩 샘플러를 이용하여 채취하였다.
퇴적물 및 부유물 시료 채취 시 현장에서 수질에 대한 수온, pH, 전기전도도를 측정하였으며, 원심분리기를 이용하여 분리한 탁도 유발 물질인 부유물(SS: suspended solid)과 안동댐과 임하댐에서 채취한 퇴적물에 대해 건조 후 필요한 실험을 수행하였다. 부유물질과 퇴적물의 색깔을 알아보기 위하여 색도측정을 하였으며, 구성광물을 감정하기 위하여 X-선회절분석, 구성광물의 함량을 측정하기 위하여 광물 정량 분석 및 중금속의 농도를 알아보기 위하여 중금속 함량분석을 수행하였다.
대상 데이터
1은 안동댐과 임하댐 내 퇴적물과 댐으로 유입되는 부유물질의 시료 채취 지점과 시료 채취 지점의 수질의 야외 측정값을 나타낸 것이다. 부유물질 시료는 집중 강우 시 안동댐으로 유입되는 낙동강 상류의 단천교(시료번호 ADD-Susp), 임하댐으로 유입되는 반변천 상류인 합천교(시료번호 IHD-Susp), 그리고 대조군인 와야천의 상아교(시료번호 WYC-Susp)의 세 지점에서 채취하였다. 낙동강 지류인 와야천의 상아교에서 부유물질 시료는 상류에 오염원으로 판단되는 폐광산 및 오염 배출 시설이 없기 때문에 안동댐과 임하댐으로 유입되는 부유물질의 특성을 비교하기 위하여 채취하였다.
부유물질과 퇴적물에 대한 중금속 분석은 퇴적물이 완전히 분해되도록 질산, 과염소산, 불산을 가하고 가열한 후 불산을 완전히 제거한 다음 질산용액(2 %)으로 적절히 희석하여 분석하는 수질오염공정시험기준의 퇴적물 분석법에 따라 유도결합플라즈마/질량분석기(ICPMS; Agilent 7800)로 분석하였다. 분석항목 납, 비소, 셀레늄, 수은, 카드뮴, 아연, 망간, 구리, 니켈, 철과 크롬의 총 11개 원소이다.
부유물질은 집중 강우 후 탁도가 높을 때 약 20 L 정도를 채취하여 침전 및 원심분리 방법을 이용하여 시료를 준비하였다. 퇴적물 시료는 안동댐(시료 번호 ADD-Depo)과 임하댐(시료 번호 IHD-Deop) 저수 구역에서 각각 1점씩 그랩 샘플러를 이용하여 채취하였다.
데이터처리
구성 광물 분석은 모델명 Rigaku, D/max-2000의 X-선회절분석기로 분석 조건 CuKα, 40 kV, 35 mA, 주사속도 1° 2 θ/min로 분석하였다. X-선회절분석 결과를 기초로 X-선광물정량분석 프로그램인 SIROQUANT Version 3.0을 이용하여 구성 광물의 정량 분석을 수행하였다. 부유물질과 퇴적물에 대한 중금속 분석은 퇴적물이 완전히 분해되도록 질산, 과염소산, 불산을 가하고 가열한 후 불산을 완전히 제거한 다음 질산용액(2 %)으로 적절히 희석하여 분석하는 수질오염공정시험기준의 퇴적물 분석법에 따라 유도결합플라즈마/질량분석기(ICPMS; Agilent 7800)로 분석하였다.
이론/모형
0을 이용하여 구성 광물의 정량 분석을 수행하였다. 부유물질과 퇴적물에 대한 중금속 분석은 퇴적물이 완전히 분해되도록 질산, 과염소산, 불산을 가하고 가열한 후 불산을 완전히 제거한 다음 질산용액(2 %)으로 적절히 희석하여 분석하는 수질오염공정시험기준의 퇴적물 분석법에 따라 유도결합플라즈마/질량분석기(ICPMS; Agilent 7800)로 분석하였다. 분석항목 납, 비소, 셀레늄, 수은, 카드뮴, 아연, 망간, 구리, 니켈, 철과 크롬의 총 11개 원소이다.
시료의 색깔은 색도 분석 프로그램을 이용하여 먼셀 표색계(Munsell’s color system)의 색상(hue), value(명도), 채도(chroma) 표기법으로 표시하였다.
성능/효과
(2014)의 금강수계 퇴적물 중 금속류 분석결과와 비교하면 안동댐 퇴적물의 경우 분석항목 대부분 높은 값을 나타내며 임하댐 퇴적물의 경우는 비소가 약간 높은 것을 제외하고 거의 비슷한 값을 나타낸다. 안동댐 퇴적물 중 주요 중금속 농도는 미국의 국립해양대기관리청의 SQGs (Sediment Quality Guidelines)의 ERL (Effect Range Low, 최소 무영향 농도) 기준(비소 8.2 mg/kg, 카드뮴 1.2 mg/kg, 크롬 81 mg/kg, 구리 34 mg/kg, 납 46.7 mg/kg, 수은 0.15 mg/kg, 니켈 20.9 mg/kg, 아연 150 mg/kg)을 구리와 크롬을 제외하고 모두 초과하는 것으로 나타났으며, 임하댐의 경우 아연, 카드뮴, 납, 크롬, 구리가 초과하지 않는 것으로 나타났다. 부유물질에 대해 이 기준을 적용할 경우 초과하지 않는 항목은 안동댐 유입부유물질은 크롬이, 임하댐은 수은과 납이, 와야천의 경우 수은, 비소, 카드뮴, 납, 니켈, 크롬, 구리 등이다.
05 mg/kg이다. 이상의 결과에서 퇴적물의 중금속 농도는 대체로 안동댐이 임하댐보다 높지만 특히 납, 카드뮴, 아연 및 비소가 높은 값을 나타낸다(Fig. 5).
채취한 부유물과 퇴적물의 색도를 측정한 결과 와야천 유입수 부유물 회갈색(2.5Y 6/2), 안동댐 유입수 부유물질 어두운 회갈색(1.25Y 5/2), 안동댐 퇴적물 회황색(3.75Y 7/2), 임하댐 유입수 부유물 어두운 갈색(6.25YR 4/2), 임하댐 퇴적물 탁한주황색(8.75YR 7/2)을 나타낸다(Fig. 2). 건조 시 산화에 의해 퇴적물과 부유물의 색깔의 변화가 나타날 가능성도 있지만 유입되는 부유물질이 퇴적물보다 명도가 낮아 약간 어두운 색을 나타낸다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
임하댐에서 채취한 퇴적에서 방해석이 다량 포함된 이유는 무엇인가?
임하댐에서 채취한 퇴적에서 다량의 방해석을 포함하고 있어 안동댐 퇴적물과 상이한 결과를 나타낸다. 이는 석회질을 포함하고 있는 백악기 하양층군과 유천층군에 속하는 퇴적암류가 넓게 분포하고 있는 임하댐 상류 지역의 지질과 관련이 있는 것으로 판단된다(Hwang and Jeong, 2006).
부유물질이란?
부유물질이란 다양한 사전적 의미가 있지만 광물자원용어사전에 의하면 “물속에 부유하고 있는 미생물, 실트, 모래 등의 입자 크기가 0.1 µm 이상의 유기 및 무기 물질을 말한다. 크기가 5 µm 이상인 것은 잘 가라앉으므로 침전가능(settleable) 부유물질이라고 하며, 0.
안동댐 퇴적물의 중금속 농도가 임하댐보다 높은 이유는 무엇인가?
안동댐과 임하댐 퇴적물과 유입 부유물질의 주요 중금속 농도는 미국의 국립해양대기관리청의 기준을 적용할 경우 높은 오염도를 나타낸다. 안동댐 퇴적물의 중금속 농도가 임하댐보다 높은 것은 안동댐으로 유입되는 부유물질의 중금속 농도가 임하댐으로 유입되는 부유물질의 중금속 농도보다 높기 때문이다.
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