[논문]SCB 액비 처리에 따른 산림유역의 지하수 수질 모니터링

유승환; 최진용; 남원호; 홍은미; 이상현

SCB 액비 처리에 따른 산림유역의 지하수 수질 모니터링
The Ground-water Monitoring of the Water Quality on SCB Liquefied Manure Application in Forestry Watershed 원문보기

유승환 (서울대학교 농업생명과학연구원) , 최진용 (서울대학교 조경.지역시스템공학부) , 남원호 (서울대학교 생태조경.지역시스템공학부) , 홍은미 (서울대학교 생태조경.지역시스템공학부) , 이상현 (서울대학교 생태조경.지역시스템공학부)

최근 산림지 및 조림지역에의 축산 분뇨 액비 처리가 자연순환농업의 일환으로써 하나의 대안으로 대두되고 있는데 액비처리에 의한 환경영향, 특히 수분 및 영양성분 수지의 불균형을 초래하여 수질 오염 및 토양에 과잉 영양분을 축적할 우려가 있어 이에 수질에 미치는 영향에 대한 모니터링과 분석 시행함으로써 적용의 문제점 및 대책 방안 도출이 필요할 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 산림 유역에서 SCB액비 처리에 따른 지하수에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 지하수의 수질 모니터링을 실시하였다. 질산태 질소 중심으로 SCB액비 처리에 의한 지하수의 수질 영향을 분석하고, 질소 동위원소비를 이용하여 지하수의 질산태 질소 오염원을 판별하였다. 그 결과 바이오순환림이 액비처리에 의해 지하수 하류부에서 질산태 질소가 증가하는 경향을 나타내었는데, 이는 질소 동위원소비 분석 결과, 액비로부터 침출된 것으로 분석되었다. 반면에 유휴지의 경우, 액비 시용으로 인한 지하수 수질 영향은 거의 없는 것으로 나타났다. 추후 SCB액비 시용에 따른 산림유역에 대해서 지속적인 모니터링과 샘플링을 실시하여 다양한 항목에 대한 조사 및 분석을 이루어진다면 조림지와 같은 산림지역에서의 SCB액비 시용에 따른 수질 영향 모델링 및 모형 구축의 기초 자료로 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

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문제 정의

따라서 본 연구에서는 산림지 등에서 SCB액비 처리에 따른 수질 영향 분석을 위하여 지하수에 대한 수질 모니터링을 실시하였다. 다양한 분석 항목 중 질산태 질소 중심으로 SCB액비 처리에 의한 지하수의 수질 영향을 분석하고, 질소 동위원소비(δ¹⁵N)를 이용하여 지하수의 질산태 질소 오염원을 판별하였다.
따라서 본 연구에서는 산림지 등에서 SCB액비 처리에 따른 수질 영향 분석을 위하여 지하수에 대한 수질 모니터링을 실시하였다. 다양한 분석 항목 중 질산태 질소 중심으로 SCB액비 처리에 의한 지하수의 수질 영향을 분석하고, 질소 동위원소비(δ¹⁵N)를 이용하여 지하수의 질산태 질소 오염원을 판별하였다.

제안 방법

다양한 분석 항목 중 질산태 질소 중심으로 SCB액비 처리에 의한 지하수의 수질 영향을 분석하고, 질소 동위원소비(δ15N)를 이용하여 지하수의 질산태 질소 오염원을 판별하였다.
산림지 및 조림지에서 SCB액비 처리에 따른 지하수의 수질 영향 분석을 위하여 유휴지에서의 속성수 시험림과 바이오순환림을 시험림으로 선정하였다. 표 1은 대상 지역의 면적, 고도, 경사, 경사향, 토양종류를 나타낸 것이다.
액비 시용에 의해 지하수 수질에 영향이 있는 것으로 판단되는 바이오순환림에 대하여 안정 동위원소비를 이용하여 질산성 질소의 오염원 추정하였다. 이를 위하여 8월 20일 시료, 8월 27일 시료, 9월 3일 시료, 9월 10일 시료 등 총 4가지 시료에 대하여 분석을 실시하였는데, 그 결과는 표 2와 같다.
그림 1에서 보는 바와 같이 시험림 조성 지역을 중심으로 상류 지역과 하류 지역에 지하수위 관측망 설치하였다. 액비가 시용되는 기간 동안에 샘플을 채취하여 T-N, NO3-N, NH4-N, T-P, BOD, COD, 양이온, 중금속 등 총 31개 항목의 수질 항목을 분석 하였다. 위 항목 중 질산태 질소 중심으로 SCB액비 처리에 의한 지하수의 수질 영향을 분석하고, 질소 동위원소비(δ¹⁵N)를 이용하여 지하수의 질산태 질소 오염원을 판별하였다.
위 항목 중 질산태 질소 중심으로 SCB액비 처리에 의한 지하수의 수질 영향을 분석하고, 질소 동위원소비(δ15N)를 이용하여 지하수의 질산태 질소 오염원을 판별하였다.
유휴지 시험림과 바이오 순환림에서 7월 10일부터 10월 8일까지 지하수 샘플링을 실시하여 NO3-N 분석하였는데, 그 결과는 그림 2와 같다. 유휴지에서의 시간 경과에 따른 시험림 상·하류 지역에서의 지하수의 NO3-N 결과를 살펴보면, 7월 10일, 28일, 8월 5일에 지하수 하류에서 일부 NO3-N이 검출되었으며, 그 외의 상류지역 및 하류지역에서는 소량 또는 NO3-N이 거의 검출되지 않았다.
액비 시용에 의해 지하수 수질에 영향이 있는 것으로 판단되는 바이오순환림에 대하여 안정 동위원소비를 이용하여 질산성 질소의 오염원 추정하였다. 이를 위하여 8월 20일 시료, 8월 27일 시료, 9월 3일 시료, 9월 10일 시료 등 총 4가지 시료에 대하여 분석을 실시하였는데, 그 결과는 표 2와 같다. 일반적으로 질소 동위원소비(δ¹⁵N)의 값이 화학비료의 경우 -3^～+3 ‰, 토양의 경우 +5^～+8 ‰, 액비 및 퇴비의 경우 +10 ‰ 이상의 값을 나타나게 된다.

성능/효과

다양한 분석 항목 중 질산태 질소 중심으로 SCB액비 처리에 의한 지하수의 수질 영향을 분석하고, 질소 동위원소비(δ¹⁵N)를 이용하여 지하수의 질산태 질소 오염원을 판별하였다. 그 결과 바이오순환림의 경우 액비처리에 의해 지하수 하류부에서 질산태 질소가 증가 하는 것으로 나타났는데, 이는 질소 동위원소비 분석에 의하여 액비로부터 침출된 것으로 분석되었다. 이는 바이오순환림 시험림의 경사가 비교적 크고, 지하수위 낮기 때문인 것으로 판단되었다.

후속연구

축산분뇨의 액비 중 SCB액비는 고농도액비에 비해 비료 성분의 농축이 낮은 저농도 액비로서 적용이 용이하고 냄새가 적어 조림지 등의 산림 유역과 훼손 산림지 또는 간척지 등에 적용이 가능할 것으로 판단된다. SCB액비처리에 의한 환경영향, 특히 수분 및 영양 성분 수지의 불균형을 초래하여 수질 오염 및 토양에 과잉 영양분을 축적할 우려가 있어 이에 수질에 미치는 영향에 대한 모니터링과 분석시행으로 적용의 문제점 및 대책 방안 도출이 필요할 것으로 판단된다.
최근 산림지 및 조림지역에의 축산 분뇨 액비 처리가 자연순환농업의 일환으로써 하나의 대안으로 대두되고 있는데 액비처리에 의한 환경영향, 특히 수분 및 영양성분 수지의 불균형을 초래하여 수질 오염 및 토양에 과잉 영양분을 축적할 우려가 있어 이에 수질에 미치는 영향에 대한 모니터링과 분석시행으로 적용의 문제점 및 대책 방안 도출이 필요할 것으로 판단된다. 따라서 본연구에서는 산림지 등에서 SCB액비 처리에 따른 수질 영향 분석을 위하여 지하수에 대한 수질 모니터링을 실시하였다.
이는 바이오순환림 시험림의 경사가 비교적 크고, 지하수위 낮기 때문인 것으로 판단되었다. 추후 SCB액비 시용에 따른 산림유역에 대해서 지속적인 모니터링과 샘플링을 실시하여 다양한 항목에 대한 조사 및 분석을 이루어진다면 조림지와 같은 산림지역에서의 SCB액비 시용에 따른 수질 영향 모델링 및 모형 구축의 기초 자료로 사용할 수 있을 것으로 판단된다.
최근 산림지 및 조림지역에의 축산 분뇨 액비 처리가 자연순환농업의 일환으로써 하나의 대안으로 대두되고 있다. 축산분뇨의 액비 중 SCB액비는 고농도액비에 비해 비료 성분의 농축이 낮은 저농도 액비로서 적용이 용이하고 냄새가 적어 조림지 등의 산림 유역과 훼손 산림지 또는 간척지 등에 적용이 가능할 것으로 판단된다. SCB액비처리에 의한 환경영향, 특히 수분 및 영양 성분 수지의 불균형을 초래하여 수질 오염 및 토양에 과잉 영양분을 축적할 우려가 있어 이에 수질에 미치는 영향에 대한 모니터링과 분석시행으로 적용의 문제점 및 대책 방안 도출이 필요할 것으로 판단된다.

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