초록 ▼

가. 주요 연구내용
- 하천 퇴적물 시료 채취 방법 정립: 지구화학적 기준도 작성사업(한국지질자원연구원, 2003)에서 적용한 습식체질과 동일한 방식을 채택, 수계별 특성(유역 크기, 지질, 하천 유하방향 등), 국지적 오염원 영향 등의 요소를 고려하여 현장 작업, 실험실 분석, 정도관리 절차서를 작성
- 하천 퇴적물 국가 배경농도 산정을 위한 퇴적물 조사 : 중권역 중심의 110개 하천퇴적물 지점에 대한 시료 채취, 모니터링 시범사업에서 일부 중금속 항목의 농도가 높아서 인위적 또는 자연적 원인을 확인할 필요가 있던 하

가. 주요 연구내용
- 하천 퇴적물 시료 채취 방법 정립: 지구화학적 기준도 작성사업(한국지질자원연구원, 2003)에서 적용한 습식체질과 동일한 방식을 채택, 수계별 특성(유역 크기, 지질, 하천 유하방향 등), 국지적 오염원 영향 등의 요소를 고려하여 현장 작업, 실험실 분석, 정도관리 절차서를 작성
- 하천 퇴적물 국가 배경농도 산정을 위한 퇴적물 조사 : 중권역 중심의 110개 하천퇴적물 지점에 대한 시료 채취, 모니터링 시범사업에서 일부 중금속 항목의 농도가 높아서 인위적 또는 자연적 원인을 확인할 필요가 있던 하천에 대해 85개 상류 지점 추가시료 채취
ㆍ측정항목: 지점 특성 및 현장측정 항목, 퇴적물 입도, 함수율, 완전연소 가능량, TOC, 미량금속(Ni, Cd, Cu, Pb, Zn, Cr, As, Hg), 표준화 원소(Al, Li)
- 원소별 국가 배경농도 및 중권역별 지화학적 배경농도 제시
ㆍ배경농도 산정방법에 대한 국내 및 국외문헌 연구 및 국내 여건에 맞는 국가 배경농도산정 방법 정립과 근거 제시
ㆍ퇴적물 농도 분포 및 통계량 제시
ㆍ도출된 배경농도와 해외 문헌에서 제시된 자료와의 비교
- 중금속 농도와 기타 퇴적물 특성과의 상관성 조사
나. 연구방법
- 본 사업에서의 시료조사와 현장경험 등을 토대로 지구화학적 기준도 작성사업(한국지질 자원연구원, 2003) 및 퇴적물 모니터링 시범사업(국립환경과학원, 2009)에서의 하천퇴적물 시료채취 방법을 수정 보완하여 하천 퇴적물 시료채취 방법 정립
- 국가 배경농도 산정을 위한 하천 퇴적물 시료는 기존의 하천호소 퇴적물 모니터링 시범조사('08-'10) 지점을 중심으로 총 135지점 중 보설치 공사 구간 19지점 및 접근이 불가능한 6지점을 제외한 한강 31지점, 낙동강 31지점, 금강 24지점, 영산ㆍ섬진강 24지점 등 총 110지점을 대상으로 하였으며, 배경농도 산정을 위한 참고자료로서 기존 하천호소퇴적물 모니터링 시범사업('08-'10) 결과 중 일부 중금속 항목 농도가 높아서 인위적 또는 자연적 원인을 확인할 필요가 있던 하천 중 8개 하천(운암, 삽교천, 태화강, 수영강, 탄천, 안양천, 광양서천, 황룡강 등) 상류에서 85개 추가 시료를 채취하여 분석함
- 원소별 국가 배경농도 및 중권역별 지화학적 배경농도 산정은 국내외에서의 중금속 배경농도 산정방법에 대한 문헌 검토를 토대로 국내 하천 퇴적물 측정망 지점의 중금속 농도분석결과에 대한 통계처리 및 기존 지구화학적 기준도 작성사업(한국지질자원연구원, 2003) 자료와의 연계 해석 등을 통해 제시함. 구체적인 연구방법은 다음과 같음
ㆍ국내 하천 퇴적물 측정망 지점에서의 중금속 농도분석결과로부터 이상치(outlier) 지점을 제외한 후, 나머지 자료로부터 전국 단위의 단일 국가 배경농도를 도출함
ㆍ이상치(outlier) 지점은 퇴적물 측정망 지점 실측 자료를 대상으로 농축비(enrichment factor, EF) 및 중금속-표준화원소(Li) 회귀직선상의 잔차분석(residual analysis)을 통해 판단함
ㆍ이상치(outlier) 지점 기준은 농축비의 경우 Birch(2003)가 제안한 중간오염 수준인 5이상 및 잔차분석 결과 잔차 표준편차의 1.96배(95% 신뢰수준)를 초과하는 지점으로함
ㆍ이상치(outlier) 지점을 제외한 나머지 측정망 지점의 농도자료에 대한 로그-노르말분포 특성 파악 후 대상 자료의 상위 95 percentile 값을 배경농도로 제시
ㆍ도출된 이상치(outlier) 지점 및 국가 배경농도를 대상으로 국내외 배경농도 도출사례와 비교하여 배경농도 산정방법의 타당성 확인
- 지구화학적 기준도 작성사업(한국지질자원연구원, 2003)에서의 주요 지질단위별 하천 퇴적물 중금속 농도 조사 자료와 각 중권역별 지질구성율을 고려하여 중권역별 지화학적배경농도 도출
ㆍ중권역별 지화학적 배경농도는 지구화학적 기준도 작성사업(지질자원연구원, 2003)에서의 전국 상류권역 하천(1~2차) 퇴적물 자연배경치 자료를 퇴적물 측정망 지점의 배경농도로 전환하여 산출함
- 퇴적물 측정망 지점에서의 중금속 분석결과에 대한 일반현황 분석 및 기존 퇴적물 모니터링 시범사업 결과(국립환경과학원, 2009) 및 중권역별 지화학적 배경농도 자료와의 비교 및 퇴적물 물성(함수율, 입도, 완전연소가능량(LOI), 총유기탄소(TOC) 등)과 중금속농도와의 상관관계 해석

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• 목차 ... 10
• 1. 조사연구 사업 배경 ... 16
• 가. 연구의 필요성 및 배경 ... 16
• 나. 배경농도의 정의 ... 17
• 다. 국내외 관련연구 현황 ... 18
• 라. 본 사업의 배경농도 도출 흐름도와 지구화학적 기준도 작성사업 자료의 활용 ... 24
• 2. 사업목표 및 주요 내용 ... 27
• 가. 최종목표 ... 27
• 나. 주요내용 ... 27
• 3. 연구 방법 ... 28
• 가. 배경농도 시료채취 방법 ... 28
• (1) 지점 산정 ... 28
• (2) 배경농도 조사용 시료채취 표준작업 절차서 ... 28
• (3) 현장 측정 항목 및 주의점 ... 28
• 나. 시료 분석 ... 29
• (1) 시료 보관, 전처리 및 분석절차 ... 29
• (2) 정도관리 절차서 작성 ... 29
• (3) 퇴적물 입도 ... 30
• (4) 퇴적물 함수율 ... 31
• (5) 완전연소가능량 ... 31
• (6) 총 유기탄소 분석 ... 31
• (7) 금속원소 및 표준화 금속 분석 ... 32
• (8) 금속원소 분석 정도관리 ... 36
• 다. 지구화학적 기준도 작성사업 자료를 이용한 전국 및 중권역별 배경농도 산정 ... 40
• 라. 중금속 농축비 및 잔차분석을 통한 국가 전체 퇴적물 배경농도 산정 ... 51
• (1) 퇴적물 측정망 지점의 중금속 농도자료 ... 51
• (2) 퇴적물의 중금속 농축비(enrichment fractor, EF)결정 ... 52
• (3) 중금속-리튬 농도 간 회귀직선 상의 잔차분석(residual analysis)을 통한 자료 분석 ... 53
• 4. 연구수행 결과 ... 54
• 가. 지구화학적 기준도 작성사업 자료를 이용한 중권역별 지화학적 배경농도 도출 결과 ... 54
• 나. 퇴적물 측정망 지점 자료를 이용한 국내 퇴적물 배경농도 도출 결과 ... 59
• 다. 국내 퇴적물 배경농도 도출 결과와 국외 자료 비교 ... 68
• 라. 본 사업 중 중권역 퇴적물 측정망 자료 결과 ... 69
• (1) 일반 현황 ... 69
• (2) 이전 모니터링 시범사업(2009) 결과와 비교 ... 70
• (3) 퇴적물 측정망 지점 농도 자료와 지구화학적 기준도 작성사업의 농도와의 비교 ... 71
• 마. 금속 간 농도 상관성 비교 ... 77
• 바. 기타 퇴적물 특성 결과 ... 79
• (1) 함수율 ... 79
• (2) 완전연소가능량 ... 82
• (3) 입도분석 결과 ... 86
• (4) 총유기탄소(TOC) 함량 ... 88
• (5) 총질소(TN) 함량 ... 89
• 사. 금속농도와 기타 퇴적물 특성 비교 ... 92
• 5. 결론 ... 96
• 6. 연구결과의 기대효과 및 활용방안 ... 97
• 가. 기대효과 ... 97
• (1) 정책적 기대효과 ... 97
• (2) 사회적ㆍ경제적 기대효과 ... 97
• 나. 활용방안 ... 97
• 7. 참고문헌 ... 99
• 부록 ... 102
• [부록 1] 퇴적물 측정망 조사 활용지점 및 추가조사 지점 ... 103
• [부록 2] 배경농도 조사용 시료 채취 표준작업 절차서 ... 111
• [부록 3] 정도관리 결과 및 절차서 ... 122
• [부록 4] 퇴적물 측정망 및 추가지점에서의 각 지점별 중금속 농도 분석치 ... 138
• [부록 5] 각 지점별 함수율, 완전연소가능량, 입도분포, TOC, TN 결과 ... 146