경안천 내 질소 함량의 시공간적 변화와 기원 연구 (Study of Spatiotemporal Variations and Origin of Nitrogen Content in Gyeongan Stream)

서지정보

· 발행기관 : 대한자원환경지질학회
· 수록지 정보 : 자원환경지질 / 56권 / 2호 / 139 ~ 153페이지
· 저자명 : 박종훈, 김신영, 서수민, 이현아, 우남칠

초록

이 연구는 경안천 유역의 상류로부터 하류까지 본류와 하위 소유역의 배출 지점에서 관측되는 경안천 내 질소함량의 시공간적 변화를 이해하고, 이러한 질소류의 기원을 확인하고자 수행되었다. 2021년 11월부터 2022년 11월까지, 분기별 현장 조사와 실내 수질분석, 질산염과 붕소의 환경동위원소 분석을 수행하였다. 경안천의 유량지속곡선을 도출하여, 건조 기간(2021년 12월 중순부터 2022년 6월 중순)과 습윤 기간(2022년 6월 중순부터 11월 초까지)을 설정하였다. 연구 지역에서의 총 질소(T-N) 농도는 월단위 시간적 변동을 기준으로 할 때, 건조 기간에 속하는 1~2월에 농도가 가장 높았다가 5~6월까지 지속적으로 낮아진다. 홍수기인 7~9월 이후 T-N의 농도가 낮아지는 소유역 단위 최상류 지점들(Group 1: MS-0, OS-0, GS-0)과, 반대로 높아지는 경안천 본류와 소유역 하류 지점들(Group 2: MS-1~8, OS-1, GS-1)이 분리된다. 공간적으로, 경안천 본류의 T-N 농도는 상류에서 하류로 갈수록 증가하는 경향성을 보이지만, 소유역인 오산천과 곤지암천이 각각 합류되는지점에서는 이들의 유입에 의해 본류의 T-N 농도 값에 의해 본류의 농도가 높아지거나 낮아지는 영향을 받고 있다. 환경동위원소비를 통해 모든 시료의 질소가 분뇨(manure) 기원으로 규명되었고, 수리화학적 특성의 변화와 T-N 농도의 변화에서 경안천으로 분뇨 기원의 질소가 유입될 수 있는 기작으로, (1) 축산단지의 분뇨, 폐수의 강우에 의한 유입, (2) 환경기초시설 방류수를 통한 유입, (3) 농업 활동 과정에서 축적된 질소류의 지하수 기저유출을 통한 유입 등이 제시되었다. 궁극적으로 경안천 유역의 수질관리는, 공간적 관점에서 지류를 포함하는 소유역 단위의 오염원 관리가 필요하며, 오염총량 관리 측면에서는 하천 유량의 수문성분을 구분하고, 각각 성분의 유량과 수질을 모니터링 할 수 있는 시스템의 구축과 운용이 선결되어야 한다.

영어초록

This study aimed to understand the spatiotemporal variations in nitrogen content in the Gyeongan stream along the main stream and at the discharge points of the sub-basins, and to identify the origin of the nitrogen. Field surveys and laboratory analyses, including chemical compositions and isotope ratios of nitrate and boron, were performed from November 2021 to November 2022. Based on the flow duration curve (FDC) derived for the Gyeongan stream, the dry season (mid-December 2021 to mid-June 2022) and wet season (mid-June to early November 2022) were established. In the dry season, most samples had the highest total nitrogen(T-N) concentrations, specifically in January and February, and the concentrations continued to decrease until May and June. However, after the flood season from July to September, the uppermost subbasin points (Group 1: MS-0, OS-0, GS-0) where T-N concentrations continually decreased were separated from the main stream and lower sub-basin points (Group 2: MS-1~8, OS-1, GS-1) where concentrations increased. Along the main stream, the T-N concentration showed an increasing trend from the upper to the lower reaches. However, it was affected by those of the Osan-cheon and Gonjiamcheon, the tributaries that flow into the main stream, resulting in respective increases or decreases in T-N concentration in the main stream. The nitrate and boron isotope ratios indicated that the nitrogen in all samples originated from manure. Mechanisms for nitrogen inflow from manure-related sources to the stream were suggested, including (1) manure from livestock wastes and rainfall runoff, (2) inflow through the discharge of wastewater treatment plants, and (3) inflow through the groundwater discharge (baseflow) of accumulated nitrogen during agricultural activities. Ultimately, water quality management of the Gyeongan stream basin requires pollution source management at the sub-basin level, including its tributaries, from a regional context. To manage the pollution load effectively, it is necessary to separate the hydrological components of the stream discharge and establish a monitoring system to track the flow and water quality of each component.

참고자료

· 없음