환산평균법을 사용한 새로운 하천수 생활환경 기준에 관한 연구

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This research is concerned with the determination of the river water quality grade in Korea. Geum river was selected and the present water quality standards of the important pollutants in the upper, middle and lower region of the river were used to apply new methods for the determination of the river water quality grade.
When the present assessment system determining the water quality grade was evaluated, several discrepancies could be discussed. First, the final water quality grade was solely dependant of the one pollutant item that showed worst grade. Second, water quality standards for the concentration of nutrient item (T-P) were extremely low. These two factors showed that in Geum river, the final water quality grade tended to be determined by the concentration of T-P. Third, T-N, which is also a important nutrient, is not included for the river water quality standard. However, T-N is included in the lake water quality standard. If T-N is considered in the river water quality system, this item would be the limiting factor to determine the final water grade and the all river waters in Geum river were assessed to be “bad and very bad”. It was also noted that many safe drinking waters would be assessed to be “very bad” if the river water quality standard system was applied.
In this research, new methods of averaging the water quality grades of the selected pollutant items were suggested to assess the final water quality grade. The selected pollutant items were TOC, T-P, coliform, and T-N. Other items such as pH, DO and SS were not considered because these items did not show any significant changes in Geum river. Water quality grades of the selected pollutant items were converted to the numerical values (0.1 to 7.0 points by the increment of 0.1) depending the concentrations and the average value of the selected pollutants were used to assess the final water quality grade.
Three different approaches were considered before applying the suggested methods of averaging. First, the selected pollutants (TOC, T-P, and coliform) in the present river water standards were considered. Second, the upper region of the Geum river was assumed to be unpolluted and used as the reference values. The concentrations of the pollutants in the downstream of the river were corrected by subtracting the reference values. Third, T-N was additionally considered as an important pollutant, although it is not included in the standard pollutant item for the river water.
The results showed that the suggested grading methods were properly reflected by all important pollutants. Compared to the present river water grading system showing overestimated grades due to one worst pollutant, the grades of Geum river water were adjusted to better qualities. For instance, the grades in the middle stream of Geum river were adjusted from Ib-IV to Ia-III. This implied that T-P is no longer the only limiting factor to determine the final grade. The results also shows that the new methods allows to include T-N as the important nutrient in the river water. When the present system is applied including T-N, the water grades in the middle stream would be determined from V to VI (bad and very bad). By applying the suggested method of averaging, water grades were determined to be Ib-III.
In this research, more rational and comprehensive methods were suggested for the determination of the final river water quality grade by averaging the grades of the water-quality affecting pollutant items.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 『환경정책기본법 제12조 (환경기준의 설정) 제②항 및 별표 ‘환경기준’』에 명시된 하천수 생활환경 기준에 대한 평가와 그 개선사항에 관한 연구이다.
연구에 앞서 금강 상류를 청정한 하천으로 전제하였고, T-N 기준 항목의 활용을 위해 호소수 생활환경 기준을 인용하였다. 이를 바탕으로 금강 상류·중류·하류 각 1개소의 수질 정보를 하천수 및 호소수 생활환경 기준에 적용하여 하천수 생활환경 기준에 대한 평가와 개선사항을 검토해보았다.
결과적으로 하천수 생활환경 기준은 여러 측면에서 현실성이 결여되어있음을 알 수 있었다. 첫째, 생활환경 기준의 수질등급 평가시 기준 항목 간 수질등급의 격차가 크게 벌어지며 불균형적인 측면을 나타내었다. 둘째, T-P와 T-N과 같은 부영양화에 영향을 주는 기준
-ⅳ-
항목에 대한 보완이 이뤄지지 않았다. 셋째, 수질오염물질 배출허용기준 및 먹는 물 수질기준과 큰 차이를 보였다. 넷째, 기존 생활환경 기준에 따르면 지나치게 엄격한 T-N 기준에 의해 우리나라에는 Ⅳ등급 이하의 하천과 호수는 존재하지 않게 된다.
이를 개선하고자 환산점수 평균법을 제안하였다. 생활환경 기준의 각 기준 항목의 수질등급을 소수점 첫째 자리까지의 환산점수 (0.1 ~ 7.0)로 변환하여 그 평균값으로 수질등급을 평가했다. 이 때, 특수한 상황을 제외하고는 수질등급 간 차이가 생기기 힘든 pH, SS과 하천이 흐르면서 지속적인 공기와의 접촉을 통해 높은 수치를 유지하는 DO은 환산점수 평균법에서 제외하였다. 또한 우리나라 하천과 호수 간 사실상 차이점을 찾기 힘들고, 하천수 생활환경 기준의 각종 수치 간에도 큰 차이가 없으며, T-N 기준 항목을 보유한 호소수 생활환경 기준에도 환산점수 평균법을 적용시켜보았다. 마지막으로 부영양화에 영향을 주는 T-N과 T-P 기준 항목에 한해 해당 하천의 수질수치에서 상류의 수질수치를 제거하여 상류의 영향을 최소화하고자 하였다.
하천수 생활환경 기준을 적용한 환산점수 평균법, 호소수 생활환경 기준을 적용한 환산점수 평균법, 상류 수질을 고려한 수질등급 평가, 상류 수질을 고려한 환산점수 평균법 등 다양한 조건에 따라 수질등급을 평가하였다.
이를 통해 생활하천 기준의 기준 항목 등급 간 이질감을 줄일 수 있었으며, 상류 수질을 고려하여 자연적으로 함유된 T-P, T-N 값을 보완할 수 있었다. 또한 환산점수의 평균을 구함으로써 수질등급에 미치던 T-N의 지나친 영향을 줄일 수 있었고, 기존의 수질등급과는 달리 상류에서 하류로 하천이 흐르면서 수질등급이 낮게 나오는 생태학적 특징에 부합한 면도 볼 수 있었다. 이는 생활환경 기준의 ‘등급별 수질 및 수생태계 상태’를 통해서도 확인할 수 있다. 그리고 T-N과 chl-a는 하천수 생활환경 기준에 포함되는 것이 기준 항목의 다양성 및 수질등급 평가에 더욱 효과적일 것이라고 예상할 수 있었다.
이와 더불어 현행 생활환경 기준의 T-N 기준이 지나치게 엄격함이 입증되었으며, 보다 건설적인 제안을 통해 더욱 현실과 부합하는 T-N 기준을 제시할 필요가 있다.
본 연구를 통해 기존의 수질등급 평가방법보다 합리적이고 현실에 부합한 수질등급 평가방법을 제시할 수 있었다.