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농촌 하천변 지하수의 다양한 산화-환원 상태에 따른 영양염류 저감 특성
권홍일(Hong-Il Kwon),고동찬(Dong-Chan Koh),서효식(Hyosik Seo),김용철(Yongcheol Kim) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10
하천변 지역은 지하수와 지표수의 경계대에 위치하며 영양염류의 완충지대로 알려져 있는데 최근 선행 연구들에서 산화-환원 특성이 대수층 내 영양염류 거동에 중요한 요인임이 제시되고 있다. 하천변 대수층 내 영양염류는 기저유출을 통해 지표수 수질에 상당한 영향을 주기 때문에 수계 전체에서 고려될 필요가 있다. 이번 연구에서는 농업활동이 활발하며 급격하게 변하는 산화-환원 특성이 관찰되는 하천변 지역에 위치하는 대수층에서 지하수내 영양염류 특성을 규명하기 위해 금강의 지류인 노성천 최하류에 위치한 다심도 지하수 관측정에서 채취된 지하수 시료들에 대해 수리지구화학인자들과 NO₃, TDP 분석을 통해 하천변 대수층의 산화-환원 조건 변화와 영양염류 농도 특성을 조사하였다. 노성천 북쪽의 시설재배가 지배적인 NRZ는 풍수기에는 대부분 철환원 반응이 지배적인 상태로 관찰되었고, 하천수 유입이 예상되는 갈수기에는 호기상태와 혐기상태 지하수가 혼합된 상태로 관찰되었다. 반면 노성천의 남쪽의 논이 지배적인 SRZ에서는 대수층의 산화-환원 상태의 계절변화는 관찰되지 않았으나 심도에 따라 환원 상태가 강해지는 특징을 보였으며 가장 심도가 깊은 지점에서는 황산염 환원 반응이 예상되어 강한 혐기상태로 나타났다. 강한 혐기상태를 나타내는 연구지역 대수층의 특징 때문에 NO₃는 일시적으로 호기상태로 전환되는 지점들을 제외하면 검출 한계 이하 낮은 농도로 관찰된다. 연구지역 대수층 내 TDP는 대체적으로 0.1 mg L<SUP>-1</SUP> 이상 높은 농도로 관찰되었으며 다양한 농도 분포를 보였으며 철(II)과 양의 상관관계, 황(-II)과 음의 상관관계를 보였다. 연구지역 대표적인 농업기원 영양염류인 NO₃와 TDP는 혐기 상태인 하천변 지역 대수층에서 질소는 탈질에 의해 저감 되는 반면 인은 환원 용해에 의해 이동성이 높아졌다. 토양의 낮은 투수도와 높은 유기물의 함양에 의한 대수층의 황산염 환원 반응이 지배적인 강한 혐기 상태에서는 TDP 농도가 저감 되는 것으로 나타났다. 따라서 지하환경내 영양염류가 하천으로 향하는 통로인 하천변 대수층은 산화-환원 특성에 따라 질소와 인에 대해 저감대가 되기도 하고 반대로 hot spot이 되기도 하여 이에 대해서는 향후 많은 연구가 필요한 것으로 보인다.
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