논산지역 마을상수도 수질의 수리지화학 및 통계 분석 = Hydrogeochemistry and Statistical Analysis of Water Quality for Small Potable Water Supply System in Nonsan Area

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 논산지역 마을상수도를 대상으로 수질 모니터링, 수리지화학적 고찰 및 다변량 통계분석을 통하여 수질에 관한 문제점과 원인을 규명하고 타당한 관리 방안을 마련하고자 수행되었다. 논산지역은 마을상수도 이용이 많은 전형적인 농촌지역으로 지질은 화강암이 가장 넓은 면적을 차지하며 옥천대 변성퇴적암, 편마암과 화산암이 분포한다. 마을상수도의 수질 모니터링 결과 전국 평균인 2.5%보다 5-8배 높은 13-21% 정도가 수질기준을 초과하였으며 주요 오염성분은 질산성질소, 탁도, 총대장균, 일반세균, 불소 및 비소로 조사되었다. 연구지역 남쪽과 북쪽에서 높게 나타나는 질산성질소 오염의 주요 원인으로서 비닐하우스 같은 시설영농의 영향이 가장 큰 것으로 나타났다. 마을상수도 수질은 Ca와 $HCO_3$가 지배적이나 화강암 지역에서는 농경지와 주거지 등의 인위적인 오염의 영향으로 Na, Cl 및 $NO_3$가 증가되었다. 주성분분석 결과 주로 농경과 인위적 오염의 영향을 나타내는 주성분 2에 의하여 크게 두 개의 그룹인 화강암과 편마암 및 옥천대 지하수로 구분된다. 판별분석은 초기 지질분류와 판별분석 예측결과의 오차가 5.56%로서 주성분분석보다 더 명확하게 각 지질별 지하수 특징을 보여준다. 다변량 통계분석은 수리지화학적 특성의 종합적 분석을 가능하게 하여 지질특성에 의한 지하수 수질의 변화를 명확하게 구분할 수 있는 방법으로 사료되었다. 논산시 마을상수도 수질에 대한 연구결과는 지질에 의해 영향받는 토지이용, 토양 특성 및 지형 등이 복합적으로 작용하여 지하수 수리지화학적 특성을 결정하는 것임을 확인하였다. 따라서 향후 정부 및 지자체의 마을상수도관리는 지질, 토지이용, 지형 및 토양 특성 등에 대한 종합적 자료 구축 및 해석이 필요하다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study was carried out to provide proper management plans for small portable water supply system in the Nonsan area through water quality monitoring, hydrogeochemical investigation and multivariate statistical analyses. Nonsan area is a typical rural area heavily depending on small water supply system for portable usage. Geology of the area is composed of granite dominantly along with metasedimentary rocks, gneiss and volcanic rocks. The monitoring results of small portable water supply system showed that 13-21% of groundwaters have exceeded the groundwater standard for drinking water, which is 5 to 8 times higher than the results from the whole country survey (2.5% in average). The major components exceeding the standard limits are nitrate-nitrogen, turbidity, total coliform, bacteria, fluoride and arsenic. High nitrate contamination observed at southern and northern parts of the study area seems to be caused by cultivation practices such as greenhouses. Although Ca and $HCO_3$ are dominant species in groundwater, concentrations of Na, Cl and $NO_3$ have increased at the granitic area indicating anthropogenic contamination. The groundwaters are divided into 2 groups, granite and metasedimentary rock/gneiss areas, with the second principal component presenting anthropogenic pollution by cultivation and residence from the principal components analysis. The discriminant analysis, with an error of 5.56% between initial classification and prediction on geology, can explain more clearly the geochemical characteristics of groundwaters by geology than the principal components analysis. Based on the obtained results, it is considered that the multivariate statistical analysis can be used as an effective method to analyze the integrated hydrogeochemical characteristics and to clearly discriminate variations of the groundwater quality. The research results of small potable water supply system in the study area showed that the groundwater chemistry is determined by the mixed influence of land use, soil properties, and topography which are controlled by geology. To properly control and manage small water supply systems for central and local governments, it is recommended to construct a total database system for groundwater environment including geology, land use, and topography.

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