제주도 지하수 질산염 농도의 시·공간적 변화 특성: 장기(1993-2015) 모니터링 자료의 평가

김호림(Ho-Rim Kim),오준섭(Junseop Oh),도현권(Hyun-Kwon Do),이경진(Kyung-Jin Lee),현익현(Ik-Hyun Hyun),오상실(Sang-Sil Oh),감상규(Sang-Kyu Kam),윤성택(Seong-Taek Yun) 대한자원환경지질학회 2018 자원환경지질 Vol.51 No.1

1993년부터 2015년까지 관측된 제주도 지하수 장기모니터링 관측정(N = 4,835)에서 수집된 지하수 수질자료(N = 21,568)를 기반으로 질산성질소의 시공간적 변동 특성을 평가하였다. 제주도 지하수의 질산성질소 농도의 중앙값은 2.5 mg/L로서 다른 국가나 대륙의 조사 결과에 비해 다소 높거나 유사한 것으로 나타났다. 또한 지하수 용도, 행정구역 및 고도 별로 유의한 차이를 보였다. 특히, 산간 지역에 비해 저지대 해안가에 위치한 농업 및 주거지역에서 농도가 높음을 확인하였다. Mann-Kendall 및 Sen’s slope 분석을 활용한 질산성질소 농도의 추세 분석 결과, 하류 저지 대에 비해 중산간지역에서의 질산성질소 농도 증가 경향이 뚜렷하였다. 제주도 내 토지 피복의 시계열 변화 특성과 결부 지어 보면, 중산간지역의 오염 증가 추세는 농업지역의 확장 등 인위적 활동 증가에 기인한 결과로 판단된다. 반면,기지정된 지하수자원특별관리구역에서는 전반적으로 질산성질소 농도의 감소 경향이 나타났는데, 이는 지하수 관리 측면에서 수질관리를 위한 적극적인 정책이 유효함을 시사한다. 본 연구에서는 제주도 지하수의 질산성질소 오염관리를 위한 적정 방안을 제안한다. The spatio-temporal variations of nitrate concentrations in groundwater of Jeju Island were evaluated by an analysis of time series groundwater quality data (N = 21,568) that were collected from regional groundwater monitoring (number of wells = 4,835) for up to 20 years between 1993 and 2015. The median concentration of NO 3 -N is 2.5 mg/L, which is slightly higher than those reported from regional surveys in other countries. Nitrate concentrations of groundwater in wells tend to significantly vary according to different water usage (of the well), administrative districts, and topographic elevations: nitrate level is higher in low-lying agricultural and residential areas than those in high mountainous areas. The Mann-Kendall trend test and Sen’s slope analysis show that nitrate concentration in mid-mountainous areas tends to increase, possibly due to the expansion of agricultural areas toward highland. On the other hand, nitrate concentrations in the Specially Designated Groundwater Quality Protection Zones show the temporally decreasing trend, which implies the efficiency of groundwater management actions in Jeju. Proper measures for sustainable groundwater quality management are suggested in this study.

Spectrophotometric Determination of Soil Chemical Properties Using Soiltek^® KA-P Spectrophotometer

현해남,오상실,구본준,강호준,Hyun, Hae-Nam,Oh, Sang-Sil,Koo, Bon-Jun,Kang, Ho-Jun 한국토양비료학회 2000 한국토양비료학회지 Vol.33 No.2

일반 밭, 논, 과수원 및 비닐하우스 토양 78점을 채취하여 3반복으로 농촌진흥청 표준분석법과 Soiltek$^{(R)}$ KA-P 분광광도계법으로 유기물, 치환성 K, Ca 및 Mg, CEC, 유효규산 및 질산염 함량을 측정하였다. Soiltek$^{(R)}$ KA-P 분광광도계로 측정한 유기물, 치환성 Ca, 및 Mg 용액의 발색 안정도는 1시간 동안 약 2%정도 낮아졌으며, 치환성 K, CEC및 질산염은 거의 변화가 없었다. Soiltek$^{(R)}$ KA-P 분광광도계로 측정한 분석 절대값은 농촌진흥청 표준분석법으로 측정한 값과 거의 1:1의 관계를 갖고 있었으며, 결정계수($R^2$)는 0.9501 이상이었다. 두 방법으로 측정한 유기물, 치환성 K, Ca 및 Mg, CEC, 유효규산 및 질산염의 표준편차는 각각 ${\pm}1.8gkg^{-1}$, ${\pm}0.05cmol^+kg^{-1}$, ${\pm}0.18cmol^+kg^{-1}$ 및 ${\pm}0.13cmol^+kg^{-1}$, ${\pm}1.0cmol^+kg^{-1}$, ${\pm}5.0mgkg^{-1}$ 및 ${\pm}10.0mgkg^{-1}$ 이하였다. 모든 성분에 대한 분석값은 95% 신뢰수준을 만족시켰으며, 변이계수는 7~17% 이하였다. 따라서, 기기조작의 간편성 저가 기기의 사용, 정확도, 정밀도 등을 고려한다면 Soiltek$^{(R)}$ KA-P 분광광도계에서 제시하는 방법으로 측정하는 것도 유용한 방법이라고 생각된다. To enable rapid and convenient soil test, new soil analytical methods, which require only one instrument, UV/Vis spectrophotometer, were developed and named "Soiltek KA-P spectrophotometric methods". The Soiltek$^{(R)}$ KA-P spectrophotometric method was compared with standard method of RDA in analytical capability for soil chemical properties. Using the 78 soils collected from upland, paddy, orchard, and vinyl house soils, soil organic matter, exchangeable K, Ca, and Mg. CEC, available $SiO_2$, and nitrate were analyzed by the two methods. The color stability(ratio of the absorbance at elapsed time t to the absorbance at time t=0) of organic matter. Ca, Mg, and available $SiO_2$ decreased to about 2% within one hour. However, that of exchangeable K, CEC, and nitrate remained constant. The results obtained with Soiltek$^{(R)}$ KA-P spectrophotometric method showed highly significant correlation with those measured by the standard method of RDA($R^2$ >0.9501), in which the slopes were near unity of $1.0{\pm}0.05$. The standard deviation values of organic matter, exchangeable K, Ca, and Mg, CEC, available $SiO_2$, and nitrate were apparently lower than ${\pm}1.8gkg^{-1}$, ${\pm}0.05cmol^+kg^{-1}$, ${\pm}0.18cmol^+kg^{-1}$, and ${\pm}0.13cmol^+kg^{-1}$, ${\pm}1.0cmol^+kg^{-1}$, ${\pm}5.0mgkg^{-1}$, and ${\pm}10.0mgkg^{-1}$, respectively. All the measurements showed coefficients of variation of less than 7~17% and were within the confidence level of 95%, which means both the methods are precise. Considering the relative simplicity, low cost, precision and accuracy, the proposed Soiltek$^{(R)}$ KA-P spectrophotometric methods could be recommended as an alternative to standard method.

제주 녹차의 무기성분 분포특성

고광섭(Kwang Sup Ko),오상실(Sang Sil Oh),이진호(Jin Ho Lee),현진욱(Jin Wuk Hyun),김영걸(Young Gul Kim) 한국차학회 2010 한국차학회지 Vol.16 No.1

Contents of inorganic elements in green tea produced in Jeju-do were determined by ICP-MS. Inorganic elements in Jeju green tea were within the range of K 27,362- 30,112 mg/kg, Ca 2,430- 2,919 mg/kg, Mg 1,873- 2,261 mg/kg, Mn 355 .85- 548.68 mg/kg, Fe 156.00- 165.47 mg/kg, Zn 54.69- 95 .94 mg/kg, B 27. 62- 33.64 mg/kg, Cu 9. 15- 13.00 mg/mg, Na 3 15.33- 370.69 mg/g, AI 289.63- 333.60 mg/kg, Si 53.98- 68.39 mg/g, Ni 19.49- 25.55 mg/kg, Cr 1 6.14- 1 7 .49mg/kg, Sr 4.1 8- 6.69 mg/kg, Co 1.49- 2.1 6 mg/kg, V 1.59- 1.94 mg/kg, and Se 0.06- 0.27 mg/kg. The amounts of K, Ca, Mg, Co, Cr, and Na were higher than in china green tea while the amounts of Fe, Zn, B, Na, and Ni were higher than in japan green tea. However, the amounts of Mn, AI, Sr, Se, and AI were lower than in china green tea, with Ca content lower than in japan green tea. In relation to Jeju-do, the contents of Mg, Cr, and Se were highest in the eastern area, the contents of Ca, Mo, Ni, V, Sr, and Na were highest in the western area, and the contents of K, Zn, B, Cu, Co, AI, and Si were highest in the southern area

Lysimeter를 이용한 제주도 토양의 alachlor, carbofuran, ethopophos, napropamide. tebuconazole의 용출 특성

장공만(Gong-Man Jang),오상실(Sang-Sil Oh),강경구(Kyoung-Goo Kang),박원표(Won-Pyo Park),현해남(Hae-Nam Hyun) 한국토양비료학회 2009 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2009 No.5

Lysimeter를 이용한 제주도 토양의 alachlor, carbofuran,ethopophos, napropamide, tebuconazole의 용출 특성

장공만 ( Gong Man Jang ),오상실 ( Sang Sil Oh ),강경구 ( Kyoung Goo Kang ),박원표 ( Won Pyo Park ),현해남 ( Hae Nam Hyun ) 한국토양비료학회 2009 한국토양비료학회 학술발표회 Vol.2009 No.-

그린 퍼미스(Green pumice)가 잔디 뿌리생육과 농약의 용탈에 미치는 효과

장공만(Gong-Man, Jang),김희철(Hi-Chul, Kim),오상실(Sang-Sil, Oh),현해남(Hae-Nam, Hyun) 한국토양비료학회 2006 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2006 No.10

Groundwater Ubiquity Score를 이용한 제주도 토양 특성별 농약의 지하수 오염가능성 평가

현해남(Hae-Nam Hyun),장공만(Gong-Man Jang),오상실(Sang-Sil Oh),정종배(Jong-Bae Chung) 한국농약과학회 2007 농약과학회지 Vol.11 No.3

제주도 감귤원 토양에서 GUS, RF, AF 지수를 이용한 농약의 용탈잠재성 평가

오상실,현해남,문두길,정종배 한국환경농학회 2002 한국환경농학회지 Vol.21 No.1

유기물함량이 다른 감귤원 토양을 대상으로 CUS, RF 및 AF값을 비교하여 감귤원에서 많이 사용되고 있는 농약 종류별 지하수 오염 잠재성을 평가하였다. GUS에 의하면 metribuzin과 metolacholr는 조사된 모든 토양등에서 용탈 가능성이 큰 것으로 평가되었으며, alachlor와 lin-uron도 대부분 토양에서 용탈가능성이 높은 것으로 평가되었으며 linuron의 경우에는 특히 비화산회토양에서 용탈의 가능성이 매우 높은 것으로 나타났다. Diuron과 diniconazole은 대부분 토양에서 용탈 가능성이 없는 것으로 평가되었고, chlorothalonil과chlorpyrifos는 유기물 함량에 관계없이 용탈 가능성이 없는 것으로 평가되었다. RF에 의한 평가에서는 diniconazole, chlorothalonil, chlorpy-rifos는 모든 토양에서, linuron과 diuron은 일부 비화산회토를 제외한 모든 토양에서 이동성이 매우 낮은 것으로 분류되었으며,metolachlor와 alachlor는 대부분의 토양에서 이동성이 보통인 것으로, metribuzin은 유기탄소함량이 낮은 토양에서 오염 잠재성이 있는 것으로 평가되었다. AF에 의하면 diniconazole, chlorothalonil, chlorpyrifos는 화산회토, 비화산회토에 관계없이 지하수 오염 잠재성이 없는 것으로 평가되었으며, 반면 metribuzin은 화산회토, 비화산회토에 관계없이 오염 잠재성이 있는 것으로 평가되었다. Metolachlor는 비화산회토에서 지하수 오염 잠재성이 있는 것으로 평가되었고, al-achlor, linuron 및 diuron은 유기물 함량이 낮은 일부 비화산회토에서만 지하수 오염 잠재성이 우려되는 것으로 나타났다. 농약의 용탈잠재성은 용해도, 흡착성, 잔류성 등의 약제 자체의 특성과 함께 유기물 함량, 투수성 등 토양의 물리화학적 특성에 따라서 결정된다. 본 연구의 결과를 보면 이러한 일반적인 원칙이 각 농약의 용탈잠재성 지수에 그대로 반영되었는데, 용해도가 높고, 흡착성이 약하며 잔류성이 긴 약제일수록 대부분의 토양에서 용탈잠재성이 큰 것으로 나타났다. 토양의 특성 중에서는 특히 농약의 흡착에 직접 영향을 미치는 유기물 함량이 용탈잠재성 지수를 결정하는 중요한 요인으로 볼 수 있는데, 본 연구의 결과에서도 일반적으로 유기물 함량이 높은 화산회 토양에서는 농약의 용탈잠재성이 비화산회토양에 비교하여 낮은 것으로 나타났으며, 용해도가 높고 흡착성이 매우 낮은 약제인 metribuzin의 경우에도 투수성이 상대적으로 높은 화산회 토양에서보다 투수성이 낮은 비화산회토양에서 용탈 가능성이 높게 평가된 것으로 보아 대부분 농약의 용탈잠재성을 결정하는데 있어 토양의 투수성보다도 유기물 함량이 더욱 중요하게 영향을 미치는 것으로 판단할 수 있다. 따라서 비화산회토를 위주로 한 유기물 함량이 낮은 토양이 분포된 지역의 지하수가 농약의 오염에 취약할 것으로 판단할 수 있으며, 이들 지역에서는 용탈잠재성이 높은 것으로 평가된 약제들의 사용을 최대한 제한함으로써 제주도 지하수의 농약 오염을 방지할 수 있을 것이다. 물론 제주도 감글원에서는 토양의 유기물 함량과 약제의 흡착성을 우선적으로 고려하여 사용할 농약을 선택해야 할 것으로 보이나, 그 외 약제의 잔류성, 사용량, 사용시기와 함께 기후조건, 토양의 투수성, 토충의 깊이, 지하수 깊이 등의 지역적인 특성들이 농약의 용탈잠재성에 미치는 영향도 더욱 구체적으로 파악되어야 할 것이며 농약의 선택 과정에서도 이러한 특성들이 앞으로 고려되어야 할 것이다. Contamination of groundwater by agrochemicals used in the regional-scale is now a major environmental problem, and this is especially true for Cheju island where virtually all potable water is from groundwater. The objective of this study was to assess leaching potential of eight pesticides in soils of citrus orchards using groundwater ubiquity score (GUS), retardation factor (RF) and attenuation factor (AF). Considering GUS estimated in 30 citrus orchard soils, metribuzin and metolachlor were classified as leacher, alachlor in volcanic ash soils and linuron in non-volcanic soils were classified as leacher, but chlorothalonil and chlorpyrifos were classified as non-leacher. For RF values, metribuzin was classified to be mobile in soils of low organic carbon, metolachlor and alachlor were classified to be moderately immobile in most soils, but linuron, diuron, diniconazole, chlorothalonil and chlorpyrifos were all classified to be very immobile. For AF values, diniconazole, chlorothalonil, and chlorpyrifos were classified to be very unlikely leachable in all of the soils, metribuzin was classified to be likely leachable, and metolahclor, alachlor, linuron and diuron were classified to be leachable only in non-volcanic soils. Although there were some variations in the relative potential of leachability of pesticides estimated with the three different indices, the ranking was essentially determined on the base of the intrinsic properties of the chemicals and environmental properties. Among the eight pesticides, metribuzin, metolachlor, and alachlor, which have high water solubility and low K_(oc) values, have a significant leaching potential especially in non-volcanic ash soils of low organic carbon. But diniconazole, chlorothalonil, and chlorpyrifos, which have low water solubility and high K_(oc) values, were classified to be very immobile in all of the soils. Therefore, to lower the possibility of pesticide contamination of the groundwater in Cheju island, those pesticides which have high water solubility and low K_(oc) values should be used with care in soils of low organic carbon including non-volcanic ash soils.

제주도 감귤원 토양의 화학적 특성과 물 분산성 콜로이드 함량

오상실,현해남,정종배 한국환경농학회 2002 한국환경농학회지 Vol.21 No.2

토양 중에서 농약을 대공극과 숨골을 통하여 지하수로 이동시킬 수 있는 매체로 작용하는 물분산성 콜로이드 함량과 그 안정성은 여러 가지 토양의 이화학적 특성에 의해 결정된다. 본 연구에서는 제주도 감귤원에서 채취한 30개 토양을 사용하여 pH, 유기물, oxalate 용액 추출성 Al과 Fe 등이 물분산성 콜로이드의 함량에 미치는 영향을 조사하였다. 토양의 pH가 증가할수록 물분산성 콜로이드의 함량이 높았으며, pH 5~6 이상의 토양에서는 표면 음전하의 증가에 따라 콜로이드의 안정성이 높아질 가능성이 많은 것으로 나타났다. 낮은 pH 조건에서는 표면 음전하의 감소와 함께 활성 Al 또는 Fe 함량이 증가함에 따라 콜로이드의 응집 현상이 촉진되는 것으로 나타났다. 물분산성 콜로이드의 함량은 콜로이드의 입단화를 촉진시킬 수 있는 토양의 유기물 함량과 반비례하였으며, 유기탄소 함량 5% 이하의 토양에서 특히 물분산성 콜로이드의 함량이 많게 나타날 가능성이 높은 것으로 나타났다. Oxalate 용액 추출성 Al과 Fe의 산화물 또는 수산화물들 그리고 Al의 유기물 복합체는 토양 중에서 콜로이드 형태로 존재할 수도 있으나 점토광물의 입단화를 촉진시키는 결합제로 작용함으로써 물분산성 콜로이드의 분산을 억제하는 것으로 판단되었다. Water-dispersible colloids are suspected to facilitate transport of contaminants to groundwater. This study evaluated some soil chemical properties in relation to the stability of colloids in soils of Jeju citrus orchards. Thirty surface soil samples were collected, and pH, organic matter content, oxalate-extractable Al and Fe contents, and water-dispersible colloid content were measured. In soils of higher pH, water-dispersible colloid contents were higher. The stability of colloids was found to be significantly promoted at pH above 5~6. Since organic matter can act as a flocculant, organic matter content significantly enhanced the colloid stability. In soils of less than 5% organic C, water-dispersible colloid content was expected to be significantly higher. In soils of higher oxalate-extractable Al and Fe contents, colloids remaining in suspension were lower. This indicated that amorphous oxides and hydroxides play important stabilizing roles in soil structure and can stabilize soil clay against dispersion. Therefore in soils of higher pH, lower organic matter, and lower amorphous clay minerals, the stability of water-dispersible colloids and the potential of colloid-mediated transport of organic chemicals to groundwater could be higher.

제주도 지하수중 오염물질의 농도와 토양중 그의 행동에 관한 연구 : 1. 호텔 및 상가주변에서의 지하수중 NO3-N 의 농도 변화(1987 - 1992)

현해남,오상실,고승학 한국환경농학회 1994 한국환경농학회지 Vol.13 No.1

본 연구는 제주도의 인구밀집 지역인 호텔, 상가 및 아파트 밀집지역에서 음용수로 사용하고 있는 지하수의 NO₃-N, pH, SO₄, Cl 및 hardness의 오염정도, 월별 및 연별 이들 물질의 농도변화를 조사하기 위하여 수행되었다. 지하수 시료는 10개 지역의 31개 관정에서 1987년부터 1992년까지 월 1회 시료를 채취하여 분석하였다. NO₃-N의 농도는 시료 No. 23을 제외하고 음용수 수질기준인 10㎎/ℓ을 초과하지 않았다. 비오염지역으로 분류된 10 지역의 NO₃-N 농도는 1㎎/ℓ 이하에서 1.2㎎/ℓ을 약간 상회하였으나, 8 지역은 5∼8㎎/ℓ 범위에 있었고 평균 5.1㎎/ℓ으로 10 지역에 비하여 5배 이상 높았다. 1 지역의 시료 No. 1, 2, 4 및 8번 지하수는 연평균 1.2㎎/ℓ로 증가되었으며, 특히, 시료 No. 23은 '87년의 4.1㎎/ℓ에서 '91년의 12.6㎎/ℓ으로 연평균 2.1㎎/ℓ 증가되었다. 1, 2, 3, 4, 5, 6 및 7 지역 지하수의 pH는 pH 7-8.1로서 10 지역과 비슷하였으나, 8 지역은 pH 6.6-7.3으로서 낮은 편이었다. 경도는 1, 2, 3, 4, 5 및 6 지역이 30-80㎎/ℓ로서 10 지역에 비하여 높은 편이었으며, 그 중 8 지역이 가장 높았다. 이와 같은 결과로 보아 조사지역의 지하수는 앞으로 점차 오염의 문제가 발생할 수 있을 것으로 예상되었다. This study was conducted to investigate the degree of ground water pollution used for drinking water in Cheju Island. Samples were collected monthly from 31 wells of 10 divided areas and were analyzed for NO₃-N, pH, SO₄, Cl and hardness from 1987 to 1992. NO₃-N concentrations in the samples, with the exception of sample No.23, did not exceed the standard concentration of drinking-water (10 ㎎/ℓ). NO₃-N concentrations at area 10, unpolluted area, ranged from <1.0 ㎎/ℓ to just over 1.2 ㎎/ℓ. However, samples from the business district of the area 8 showed the concentrations ranging from 5 ㎎/ℓ in 1987 to 8.l ㎎/ℓ in 1992 with a mean of 6.8 ㎎/ℓ, about 5 times higher than those from the area 10. NO₃-N concentration in sample No. 23 increased from 4 ㎎/ℓ in 1987 to 12.6 ㎎/ℓ in 1991. Average rate of increase in NO₃-N in samples of No. 1, 2, 4, and 8 at area 8 was about 1.2㎎/ℓ per year in the study period. The ground water at area 1, 2, 3, 4, 5, 6, and 7 showed in the range of pH 7 to 8.1, being similar to area 10. However, pH at area 8 was in the range of 6.6 to 7.3, being lower than that in the other areas. Hardness at area 1, 2, 3, 4, 5, and 6 were in the range of 30 to 80 ㎎/ℓ, being higher than that at area 10. Those at area 8 were the highest among all the other areas tested. The results of this study suggest that NO₃-N contamination in ground water could be a problem at hotel complexes and business district in Cheju Island.