충북 제천시 주변 지표수의 물리화학적 특성과 음이온 함량 조사

1. 2001년도 졸업생 졸업논문 세명대학교 자원환경공학과 충북 제천시 주변 지표수의 물리화학적 특성과 음이온 함량 조사 연구자 : 김은애, 이승분 (지도교수 : 정명채) 연구 개요 충북 제천시에는 상고시대부터 농업용수로 활용한 '의림지', 최근 댐건설화로 많은 관심이 되었던 '동강', 수도권지역 주민들의 식수로 활용되고 있는 '충주호' 등과 같이 다양한 수계가 발달되어 있다. 그러나 이들 모두 제천의 외곽지역에 위치하거나 흘러가고 있어 실제로는 물 부족 현상이 심각한 형편이다. 최근에는 제천의 취수원인 '서강'에 매립지 건설 사업이 계획되어 지역 주민의 수질환경이 큰 문제로 대두되고 있다. 또한 생활하수의 적정 처리가 이루어지지 않아 여름철에는 수질환경이 악화되는 사례가 발생되고 있다. 세명대학교 자원환경공학과 정명채 교수팀의 미발표 자료에 의하면, '의림지'의 수질이 과거 1급수에서 3급수로 변하고 있으며, 생활하수가 집중적으로 유입되는 경우 생화학적 산소요구량 (BOD, biochemical oxygen demand)이 7∼10ppm으로 높아지고 있다. 또한 일부 지역에서 유입되는 산성광산배수 (AMD)에 의해 취수원이 오염되고 있다. 그러므로 제천시 상수원과 각 수계의 수질분석을 통해 오염원에 의한 수질환경 오염 규모와 정도를 조사하여, 생활용수 및 농업용수의 안정적 확보와 수질관리가 요구되고 있는 실정이다. 이를 효과적으로 파악하기 위해서 제천시 주변을 흐르고 있는 대표적인 하천을 대상으로 BOD, pH, 총용존고형물량 (TDS, total dissolved solids), 전기전도도(EC, electric conductivity) 및 유해성 금속 (As, Cd, Cu, Pb, Zn 등)과 음이온 (HCO3-, SO42-, Cl-, NO3-등)의 측정과 평가가 필요하며 지속적인 관리가 요구된다. 그러므로 본 연구에서는 제천지역 수계의 환경오염 조사를 위한 기초단계로서 제천지역에 유입 또는 유출되는 수계의 물리화학적 특성과 음이온의 함량변화를 조사하였다. 이후에는 양이온 분석결과를 이용한 종합적인 수계환경 모니터링이 실시될 것이다. 연구방법 제천시 주변의 수계를 종합적으로 조사하기 위하여 총 40개 지점을 선정하여 물을 채수하였다. 채수된 물은 현장에서 물리화학적 특성을 측정하고, 수동펌프를 이용하여 0.45마이크로미터 공극의 필터페이퍼로 filtering 을 하였다. Filtering한 물은 양이온 분석용 (질산용액으로 pH를 2이하로 조절함)과 음이온 분석용으로 구분하여 분석 전까지 냉장보관 하였다. 현장에서 측정된 물리화학적 특성은 pH, 온도, 전기전도도 (EC), 총용존고형물량 (TDS), 염도 (salinity), 용존산소량 (DO) 등이었다. 또한 titration법으로 중탄산염의 함량을 현장에서 측정하였다. 6종류의 음이온들은 이온크로마토그래피 (IC)를 이용하여 측정하였다. 음이온 분석 결과, 불소, 브롬, 아질산은 분석 하한값으로 검출되었으며, 염소, 질산 및 황산염 함량은 유효한 결과를 얻었다. 제천지역 지형도 물시료의 물리화학적 특성 분포도 Temperature pH Electric conductivity (uS/cm) Total dissolved solids (mg/l) Dissolved oxygen (mg/l) Dissolved oxygen (포화%) 제천지역 지질도 화강암 (쥬라기) 제천화강암 (불국사화강암) 화강 편마암 제천지역 주변 수계의 물리화학적 특성과 음이온 함량 석회암 물시료의 음이온 함량 (mg/l) Bicarbonates Chlorides Nitrates Sulphates 변성 사질암 석회암 천매암 함력 천매암 흑운모 화강암 시료채취 위치도 결론 제천지역에 발달된 수계의 물리화학적 특성과 음이온의 분석을 통한 수계오염 조사 결과는 다음과 같이 요약할 수 있다. 1. 수계의 물리화학적 특징인 pH, 전기전도도 (EC), 총용존고형물량 (TDS), 염도 (salinity), 용존산소량 (DO) 등의 자료를 종합하면, 대부분의 산악지역 및 계곡수는 비교적 양호한 수질을 보이고 있다. 특히 월악산 주변의 수질이 우수한 것으로 조사되었다. 그러나 제천시를 가로지르는 장평천은 다량의 용존고형물과 낮은 용존산소값을 보이고 있어 생활하수에 의한 영향이 있는 것으로 판단된다. 2. 수계의 음이온 분석결과, 석회석이 모암인 지역에서는 다량의 중탄산염 (50 mg/l 이상)이 검출되어 지질학적 특성을 반영하였다. 대부분의 음이온은 음용수 수질기준에 적합한 것으로 조사되었지만 일부 장평천 지역에서는 20mg/l 이상의 질산염이 검출되어 생활하수의 오염이 진행되고 있는 것으로 판단된다. 3. 앞으로는 유독성 양이온들의 오염도 분석과 함께 지속적인 수질 모니터링을 실시하여 제천시 수계의 지속적인 오염 평가와 관리를 수행하고자 한다.