초록 ▼

소양댐 인공호 저층 퇴적물에 대한 퇴적학적, 환경독성학적, 지구물리탐사 연구 등 환경지질학적 연구를 통해, 퇴적물의 분포 상태 및 퇴적물의 현재 오염 상태와 수층과의 오염물질 수지를 파악할 뿐만 아니라, 시추 퇴적물을 이용하여 호수의 축조 이후 현재에 이르기까지 주변 환경 변화와 오염 물질의 유입에 의해 악화되어온 오염 변이 추세를 정량적으로 평가하고 오염원을 추적함으로써 이를 기초 자료로 하여 상수도원의 수질을 보전하고 개선하고자 하였다. 소양호 저층퇴적물의 조직 및 퇴적상을 분석하고, 퇴적물 심도별 중금속 분석(Cr, Ni, C

소양댐 인공호 저층 퇴적물에 대한 퇴적학적, 환경독성학적, 지구물리탐사 연구 등 환경지질학적 연구를 통해, 퇴적물의 분포 상태 및 퇴적물의 현재 오염 상태와 수층과의 오염물질 수지를 파악할 뿐만 아니라, 시추 퇴적물을 이용하여 호수의 축조 이후 현재에 이르기까지 주변 환경 변화와 오염 물질의 유입에 의해 악화되어온 오염 변이 추세를 정량적으로 평가하고 오염원을 추적함으로써 이를 기초 자료로 하여 상수도원의 수질을 보전하고 개선하고자 하였다. 소양호 저층퇴적물의 조직 및 퇴적상을 분석하고, 퇴적물 심도별 중금속 분석(Cr, Ni, Cu, As, Se, Mo, Cd, Pb, Zn, Mn)을 통하여 호수 형성 이후 현재까지의 오염도 변화를 정량적으로 평가하였다. 또한, 소양호 내 오염원을 유추하고, 퇴적물 내 중금속 함량에 영향을 주는 요인에 대해 알아보고자 하였다. 또한 탄성파 탐사 등 지구물리 탐사를 통해 댐체 주변과 상류 지역 저층 퇴적물의 두꺼운 퇴적층의 종류와 분포를 밝히고자 하였다. 그리고 소양호 호저 퇴적물의 환경독성 평가 시스템(The battery of bioassays)을 구축하고, 이를 이용하여 소양호 퇴적물의 환경독성 수준 평가를 시도하였다. 이번 연구 결과는 호수 퇴적물의 오염 진행 경과를 판정하는 기초 자료로 활용됨으로써 호수의 축조 이후 현재에 이르기까지 주변 환경 변화와 오염 물질의 유입에 의해 악화되어온 오염 변이 추세를 정량적으로 평가하고 오염원을 추적하며, 퇴적물 분포 상태를 정량적으로 평가하여 향후 4 대강 상수도원 인공호 등의 수질 보전 및 개선, 그리고 수량 확보에 기여코자 한다.
소양호 저층퇴적물의 조직 및 퇴적상을 분석하고, 퇴적물 심도별 중금속 분석(Cr, Ni, Cu, As, Se, Mo, Cd, Pb, Zn, Mn)을 통하여 호수 형성 이후 현재까지의 오염도 변화를 정량적으로 평가하였다. 또한, 소양호 내 오염원을 유추하고, 퇴적물 내 중금속 함량에 영향을 주는 요인에 대해 알아보았다. 중력시추기(gravity corer)를 이용하여 소양호 내 총 24지점에서 저층퇴적물을 획득하였으며, 중력시추기 시추한계 하부 기반암까지의 퇴적물을 획득하기 위해 바지(barge)선을 이용한 심부시추기(rotary corer)를 이용 상,중,하류의 3개 지점에서 시료를 획득하였다. 전체 퇴적물 시료에 대해 퇴적학적 분석을 실시하였고, 특별히 중금속 분석을 위해 네 지점을 추가로 선정하여 각각의 시료에 대해 퇴적학적 분석과 중금속 분석(ICP-MS, ICP-AES)을 실시하였다. 또한 지구물리탐사를 이용한 퇴적층조사에서는 3차년에 걸쳐 소양호 하류, 중류, 상류의 본류 및 지류에서 총 227 km의 고해상도 음파탐사를 실시하였으며, 이득조절 및 구조보정 등의 처리과정을 거쳐 구한 음향단면을 수치화하고 각 층을 해석하였으며, 보간법을 이용하여 해석된 층의 깊이와 측점간의 간격으로부터 격자화하였으며, 등치선도를 작성하고, 퇴적층별 부피를 구하였다. 퇴적층 두께의 공간적 특성을 규명하고, 채취된 시료와 반사특성을 비교하여 호저면 구성물질을 분류하였다. 소양호 퇴적물의 환경독성 수준을 평가하기 위하여 상호 보완적 생물 검정 체계를 구축하고, 소양호를 세지역으로 구분한 다음, 각 지역의 대표적 정점들을 평가하였다. 또한, 한강수계와 서낙동강지역을 대상으로 동일한 평가를 수행하고 소양호 퇴적토와 각각 비교하였다.
소양호 저층 퇴적물의 함수율이나 유기물 함량은 호수 축조 전후를 기점으로 상부쪽으로 가파르게 증가하는 경향을 보인다. 평균입도는 최상부층이 대략 10㎛이내이며, 하부로 갈수록 입도가 크게 증가한다. 전체적으로 호수 축조 이후의 퇴적율은 1.3㎝/yr이며, 하류 보다 상류의 퇴적율이 상대적으로 매우 높은 것으로 나타났다. 저층퇴적물 내 중금속 함량은 유의할 만한 수준은 아니나 소양호 축조 후 꾸준히 증가하는 경향을 보인다. 특히 As, Cd, Pb이 표층퇴적물에 많이 부화되어 있다. 전체적으로 소양호 상류보다 중하류 쪽의 중금속 함량이 높게 나타났다. 각 중금속 원소들의 상관분석 결과 지역적인 점오염원이 존재하는 것으로 생각되나, 소양호 저층퇴적물 전체의 규모로 보았을 때, 소양호 전체의 오염도에 영향을 주는 주요 오염원은 존재하지 않는 것으로 나타났다. 퇴적물 내 중금속 함량은 함수량, 유기물 함량, 퇴적물 입도 변화와 강수량 변화에 큰 영향을 받는 것으로 나타났으며, 이로 보아 퇴적작용의 변화가 퇴적물 내 중금속 함량 변화에 중요한 역할을 하는 것으로 판단된다. 퇴적층에 대한 227 km의 고해상도 음파탐사를 실시하여 구한, 댐체 건설 이전과 이후에 퇴적된 퇴적물의 양은 4.5 m와 0.7 m이며, 부피는 각각 1.16x100,000,000 m3과 1.81x10,000,000 m3으로 계산된다. 댐건설 이전 퇴적물은 과거 농경지와 주거지에 주로 분포하는 반 수질 항목에서는 지역간 및 정점간 차이가 나타나지 않았다. 한편, 소양호 퇴적토의 깊이별 환경독성 변화를 조사한 결과, 중하류 지역의 퇴적토는 상부 0~20 cm 깊이층과 30 cm 깊이 이하층 간의 독성차이가 현저하게 나타났으며, 상부퇴적층의 환경독성 수준은 퇴적토에 유해물질의 오염이 진행되고 있음을 보여주고 있다.

Abstract ▼

The aim of this study is to analyse heavy metal pollution, environmental toxic pollution, and thus to predict the reaction between bottom sediments and water body of the reservoir, to delineate distribution and characteristics of bottom sediments in the Soyangho using environmental geological studie

The aim of this study is to analyse heavy metal pollution, environmental toxic pollution, and thus to predict the reaction between bottom sediments and water body of the reservoir, to delineate distribution and characteristics of bottom sediments in the Soyangho using environmental geological studies including sedimentological, geophysical, and environmental toxicological methods. The purpose of sedimentological study for bottom sediments is to reveal the change of pollution level from the time when the lake was formed to the present in the way of analysing textures, sedimentary facies, and heavy metals of its bottom sediments. Furthermore, pollution sources of the lake are interpreted to find factors controlling the volume of the heavy metals included in the bottom sediments. Finally the results are applied to evaluate the trend of water pollution, to preserve the water quality of the Soyangho. And the result of this study, such as chemical condition and toxic content of the bottom sediments, and distribution and total volume of bottom sediments deposited since the construction of artificial dam in early 1970s, also can be excellent data for consideration to reduce the pollution of water reservoir, and to restore the original water mass in the Soyangho.
In this study, to get samples of the bottom sediments, a gravity corer was used on 24 points of the lake, and a rotary corer drilled from a barge was used on 3 points of lower, middle, and upper-stream of the lake. For the analysis 4 points are selected from each gravity cored sample of the bottom sediments optionally for sedimentological and heavy metal (ICP-AES) analysis, i.e. textures, sedimentary facies, and heavy metals (Cr, Ni, Cu, As, Se, Mo, Cd, Pb, Zn, Mn). High-resolution acoutic profiling of total 227 km were acuired in the main stream and tributaries of down-, mid-, and up-stream regions. The data were gain-adjusted and migrated to produce interpretable sections on which layer boundaries were digitized. The data were gridded to construct thickness map and to compute volume of each layer. Finanlly, through comparison of reflection characterisitics at the lake bottom with physically sampled data, types of bottom sediments were identified. Several bioassays were used to acess toxicity of sediment in Soyang Reservoir. The battery of bioassays was composed with Microtox (Photobacterium phosphorium) test, invertebrates(Daphnia magna and Cereodaphnia dubia) test, and FETAX (frog embryo teratogenicity assay-Xenopus). In parallel, assessment of sediment toxicity was conducted with samples obtained from Han River and Seonakdong River to compare to Soyang Reservoir.
The volume of heavy metals included in the bottom sediments, although not being a meaningful level, shows the tendency of consistent increase after the lake formed, especially such heavy metals as As, Cd, and Pb, which are more rich in the surface sediments. As a whole, the volume of heavy metals in the middle part of the Lake Soyang is higher than that in the upper part. According to analysis of relation among heavy metal elements, local pollution sources should be present, whereas, for the bottom sediments of Lake Soyang in a whole view, there is no pollution source effecting a pollution level of the Lake Soyang.The concentration of heavy metals in the lake sediments is strongly dependent on the water content, the grain sizes and the rainfall events. Here, the author suggests that this variation of sedimentary process plays an important role to control the volume of heavy metals in the sediments. Through analysis of 227-km acoustic sections, average thickness and volume of sediments deposited before and after the dam construction were obtained; 4.5 and 0.7 m for the thickness and $1.16X10^8m^3$ and $1.81X10^7m^3$ for the volume, respectively. The pre-construction sediments are deposited thick mainly in the downstream where farm land and residence area were located before submergence. On the contrary, post-construction sediments are relatively thick near steep slopes and in the upstream and tributaries. The lake bottom cosists of 22% of muds, 50% of sands, 0.2%of pebbles or gravels, and 27% of rocks. Since only small amounts of post-construction sediments have deposited, no serious problem in safety of the dam is expected. Only 20% of water bottom is covered with muds which tend adhere to toxic materials. The level of sediment toxicity of lower zone in Soyang Reservoir was higher than those of either middle or upper zone. In addition, sediment toxicity of several sites in lower zone was stronger than those of Han River sites. However, results of general water quality test for the porewater were not different from each sites. As the depth of sediment in Soyang Reservoir, the toxicity level of 0~20cm depth was significantly higher than that of below 30cm depth at same sites. These findings were indicated that the sediment in Soyang Reservoir was contaminated with toxic chemicals and the contamination might be in progress.

목차 Contents

• Ⅰ. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문...3
• Ⅱ. 연구결과 요약문...4
• 1. 국문요약문...4
• 2. 영문요약문...5
• Ⅲ. 연구내용...6
• 1. 서론...6
• 2. 연구방법 및 이론...16
• 3. 결과 및 고찰...57
• 4. 결론...172
• 5. 인용문헌...179