조류 성장 억제를 위한 화학적 인자의 해석

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This thesis is composed of two studies. The first study is done to prove the premise that both alkalinity and hardness affect on the dissolved phosphorus concentration so that the growth of algae is also affected in water bodies like rivers and lakes. Statistical analysis of the water quality data of 13 reservoirs collected for the last decade shows the relations between alkalinity and chlorophyll-? and between hardness and chlorophyll-? are not linear but follow second order equation. This relation seems to be due to two antagonistic effects accompanying a simultaneous increase in alkalinity and hardness. The increase stimulates the growth of algae by supplying carbonates and to algae and at same time it causes a decrease in soluble phosphorus which retards algae to grow. These opposing tendencies are confirmed by theoretical calculations with the MINTEQ model. There seems to be ranges of alkalinity and hardness that are in favor of algae growth; the ranges are less than 44 mg/L as in alkalinity and also less than 63 mg/L as in hardness. This finding will provide a solid base to develop an effective water quality management of water bodies.
The second study is done to find chemicals adequate to control alkalinity and hardness in order to reduce dissolved phosphorus in water bodies like rivers and lakes. Five chemicals are selected for the study: calcite, lime, dolomite, magnesite, and gypsum. Data are obtained from the calculations with MINTEQ model as a function of dosage variations of each chemical. Findings are as follows: Three out of the five chemicals are found to be effective in reducing the dissolved phosphorus, i.e., calcite, lime, and dolomite. Calcite and dolomite are able to lower the phosphorus concentration up to one thousandth fold whereas lime does one hundred thousandths fold. In viewpoint of pH variation, both calcite and dolomite seem to be safe since the pH does not increase over 8.3 even in case of overdose. In the same circumstance, with lime the pH increases beyond 9 which is considered to be the highest pH level for the protection of water ecosystem. Nevertheless it is recommendable to use lime in case where there are some difficulties in water quality control due to algae blooms.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• 1.1. 연구의 배경 및 필요성 1
• 1.2. 연구의 목적 2
• Ⅱ. 이론적 고찰 4
• 2.1. 인산이온과 알칼리도, 경도유발이온의 평형관계 4
• 2.2. 호소의 녹조제어 방법 7
• 2.2.1. 물리적 제거방법 7
• 2.2.2. 화학적?생물학적 제거방법 9
• 2.3. 호소 환경기준 12
• 2.4. 지구화학평형 모델 14
• Ⅲ. 재료 및 방법 15
• 3.1. 조사지점 15
• 3.2. 조사기간 및 조사방법 18
• 3.3. MINTEQ 모델을 이용한 계산 18
• 3.3.1. MINTEQ 모델의 사용 예 20
• 3.3.2. 연구대상물질과 Calcium hydroxyapatite가 공존하는 수계에 대한 모의계산결과의 이용 22
• Ⅳ. 결과 및 고찰 25
• 4.1. 다목적댐과 용수전용댐의 수질자료분석 25
• 4.1.1. 다목적댐과 용수전용댐의 수질자료분석 25
• 4.1.2. 알칼리도와 경도, 그리고 엽록소-? 함량과의 상관관계 28
• 4.1.3. 총질소와 총인 그리고 엽록소-? 함량과의 상관관계 33
• 4.1.4 대청호, 남강호, 충주호에서의 엽록소-? 농도와 알칼리도, 그리고 경도의 강수량 및 시간에 따른 변화 34
• 4.1.5. 알칼리도와 경도가 용존 인의 농도에 미치는 영향 37
• 4.2. 용존인 제어를 위한 알칼리도와 경도 조절제의 선택 43
• 4.2.1. 대기와 접촉한 lime-hydroxyapatite-water 계의 화학평형 관계 43
• 4.2.2. 대기와 접촉한 calcite-hydroxyapatite-water 계의 화학평형 관계 44
• 4.2.3. 대기와 접촉한 dolomite-hydroxyapatite-water 계의 화학평형 관계 46
• 4.2.4. 대기와 접촉한 magnesite-hydroxyapatite-water 계의 화학평형 관계 47
• 4.2.5. 대기와 접촉한 gypsum-hydroxyapatite-water 계의 화학평형 관계 48
• 4.2.6. 연구대상물질에 따른 pH 변화 49
• 4.2.7. 연구대상물질에 따른 알칼리도 변화 51
• 4.2.8. 연구대상물질에 따른 경도 변화 52
• 4.2.9. 연구대상물질에 따른 용존인의 농도 변화 54
• 4.3. 용존인 제어를 위한 알칼리도와 경도 조절제의 경제성 검토 57
• 4.4. 호소수질조사 항목에 알칼리도와 경도 포함의 필요성 59
• Ⅴ. 결 론 61
• 참 고 문 헌 63
• 감 사 의 글 69