초록 ▼

Ⅰ. 서 론
인간 활동과 주거 지역에 대한 수요의 증가는 토지의 과도한 영양분을 야기하고 이는 지형적 수리적 운반을 통해 강 하류, 만, 그리고 해안 지역으로 이동된다. 양분이 운반되는 과정에서 영양원들과의 복잡한 생화학적 작용들이 일어나 강에 운반되는 영양분의 양에 직접적인 영향을 미친다(Vassiljev and Stalnacke, 2003; Grizzetti et al., 2015). 과도한 영양분은 부영양화 및 저산소증과 같은 수질 저하를 초래 한다(McLellan et al., 2014; Zhou et al., 2015

Ⅰ. 서 론
인간 활동과 주거 지역에 대한 수요의 증가는 토지의 과도한 영양분을 야기하고 이는 지형적 수리적 운반을 통해 강 하류, 만, 그리고 해안 지역으로 이동된다. 양분이 운반되는 과정에서 영양원들과의 복잡한 생화학적 작용들이 일어나 강에 운반되는 영양분의 양에 직접적인 영향을 미친다(Vassiljev and Stalnacke, 2003; Grizzetti et al., 2015). 과도한 영양분은 부영양화 및 저산소증과 같은 수질 저하를 초래 한다(McLellan et al., 2014; Zhou et al., 2015). 선행된 연구들에서 토양에서 발생한 영양분 오염이 수질 악화를 일으키는 주요 원인이고 이러한 오염이 심각한 환경 문제가 된다는 것을 제시하였다(Chiang et al., 2010; Yu et al., 2013).

4대강 수계의 주요 하천 중에 유일하게 다목적댐이 없는 영산강 수계는 1970 년대 농업용수 확보를 위해 주요 지천 상류에 4개의 농업용 댐이 축조되었으나 유로연장이 130 km에 불과할 뿐 아니라 농업용 비점오염원이 산재하고 대도시 하수처리장 방류수가 갈수기 하천유량의 70%에 육박하여 수질관리에 많은 어려움이 있다. 최근 영산강 수계는 4대강 사업으로 축조된 보의 영향으로 수리수문학적 및 수질과 조류발생의 변화로 이에 대한 종합적이고 과학적이 조사 필요성이 요구되고 있는 실정이다. 또한 영산강 수계는 농업용 댐 외에도 소규모의 농업용 저수지가 많이 산재하고, 한국농어촌공사에서 관리하는 저수지의 35%가 호남지역에 분포하고 있어 상류 농업용 댐 또는 저수지로부터 지천을 포함한 본류 구간의 수질변화에 대한 체계적이고 과학적인 수질관리를 요구하고 있다. 특히, 영산강 수계는 대도시 하수처리장으로부터 유입되는 오염원 뿐 아니라 농업용수의 이용에서 수계로 배출된 영양염류와 강우시 농경지로부터 유래된 비점오염원의 기여율이 타수계보다 비교적 많은 영향을 받는 특성이다.
농경지 비점오염원에서 유입되는 다양한 기원을 평가하고 기여율을 산정하는 방법은 다양한 방식으로 시도되어 왔으며, 최근에는 농경지 비점오염원의 기여율 원단위 산정 등이 구체화 되고 있다. 또한 수계로 유입되는 오염물질들에 대해 구체적으로 특정하고 규명할 수 있는 연구 방법들의 개발되어 진행 중에 있으며, 가장 유력한 연구 방법은 원소의 안정동위원소 질량차이에 따라 분별하고 비율의 계산으로부터 오염원 규명이 가능한 안정동위원소 질량분석법(IRMS, Isotope Ratio Mass Spectrometry)의 이용이 주목 받고 있다.

(출처 : 본문 : Ⅰ. 서 론 9p)

Abstract ▼

This study was conducted to assess the nitrogen contribution by using stable isotope tracking technique (SITT) for excessive nitrogen which causes the eutrophication of rivers and lakes. We verified the reliability of SITT by using the regression analysis considering the river network.

To eva

This study was conducted to assess the nitrogen contribution by using stable isotope tracking technique (SITT) for excessive nitrogen which causes the eutrophication of rivers and lakes. We verified the reliability of SITT by using the regression analysis considering the river network.

To evaluate the nitrogen contribution rate by SITT, the end-members were classified into land, livestock, and living systems, and the representative values of nitrogen stable isotopes (δ¹⁵N-NH₄ and δ¹⁵N-NO₃) of these were calculated by reflecting the weight of water discharge. Representative values of those were +2.7‰ and –1.8‰ for land systems, +28.1‰ and +6.8‰ for livestock, and +12.5‰ and +15.0‰ for living systems, respectively.

The average of δ¹⁵N-NH₄ and δ¹⁵N-NO₃ values for all the rivers of the Yeongsan river watershed were +13.1±2.8‰ and +4.9±1.6‰, and ranges of those were +6.0~+23.3‰ and +0.5~+13.0‰, respectively. The average of those in mainstreams and tributaries were +14.3±2.9‰, +5.4±1.4‰ and +11.7±2.3‰, +4.4±1.6‰, the range were +9.6∼+17.5‰, +3.3∼+8.3‰ and +8.9∼+16.0‰, +2.8∼+8.0‰, respectively. The distribution characteristics of δ¹⁵N-NH₄ and δ¹⁵N-NO₃ values were higher at downstream and mainstreams than at upstream and tributaries. The values of δ¹⁵N-NH₄ were higher at downstream (T8-M11), while δ¹⁵N-NO₃ were higher at midstream (T5 and M4).

From the above results, the rate of nitrogen contribution in the Yeongsan river watershed was followed by 24% for living, 31% for livestock, and 45% for land systems. Their nitrogen contribution rate was the highest at T5, M10 and T4, respectively. In case of mainstreams, those of upstream (M1∼M3), midstream (T5∼M7) and downstream (T8∼M11) showed the characteristic of the land, land+living+livestock complex and livestock systems,respectively.

As a reults of evaluating the periods of dry and rainy season, the nitrogen contribution rate for all the rivers was relatively high as 57% of the land systems in the rainy season. In the middle and downstream of mainstreams contributed predominantly to the land system in the rainy season. In particular, it is expected that the SITT will be useful for the evaluation of nitrogen origin of point or non-point pollution sources, especially at the dry season, because the origin of the living system is evaluated clearly by the influence of effluent from the sewage treatment plant.

As a reults of applying the SPARROW model to the Yeongsan river watershed, the correlation coefficient (R²C) between the predicted and actual pollution load was 0.95, and the MSE value, which is the error analysis, was calculated as 0.187 to establish a reliable model.

Therefore, as a results of applying the deployed SPARROW model to the Yeongsan river watershed, it was found that the loads and contribution rates of the pollutant sources were higher than those of the central areas affected by population density and sewage treatment plant. livestock pollutants were estimated to be relatively high at the downstream sites, which are dense areas of livestock farms. In the pollutant contribution rate evaluation, it was confirmed that the land system was high at the upstream and the livestock system was increased toward the downstream. These results show that the deployed SPARROW model reflects the pollution characteristics of Youngsan river watershed.

From the this study, nitrogen pollutants using the SITT and the SPARROW model could be assessed similarly in upstream with high agricultural population, presenting verifiability between the two methods.
However, the application of the SPARROW model is the first in Korea, and systematic and scientific research, including uncertainty verification of evaluation results, is necessary in the future. Also, further research on the SITT is required for reliability evaluation.

(출처 : Abstract 7p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 표목차 ... 4
• 그림목차 ... 5
• Abstract ... 7
• Ⅰ. 서 론 ... 9
• Ⅱ. 연구내용 및 방법 ... 12
• 1. 연구 내용 ... 12
• 2. 연구 방법 ... 13
• 가. 안정동위원소 측정을 통한 오염원 기여율 평가 ... 13
• 나. 하천 네트워크를 고려한 질소 오염원 기여율 회귀분석 기법 연구 및 적용 ... 19
• Ⅲ. 연구결과 및 고찰 ... 23
• 1. 안정동위원소 측정을 통한 오염원 기여율 평가 ... 23
• 가. End-member 질소 안정동위원소 대표값 선정 ... 23
• 나. 하천 중 표층수의 δ15N-NH4 및 δ15N-NO3 분포 ... 24
• 다. 질소 오염원 기여율 평가 결과 ... 29
• 라. 하천 네트워크를 고려한 질소 오염원 기여율 회귀분석 기법 적용 결과 ... 34
• Ⅳ. 결 론 ... 38
• 1. 안정동위원소 측정을 통한 질소 오염원 기여율 평가 ... 38
• 2. 하천 네트워크를 고려한 질소 오염원 회귀분석 기법 적용 결과 ... 39
• 참 고 문 헌 ... 40
• 끝페이지 ... 40