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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 최우정
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 전남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수12
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농촌지역은 다양한 오염원(농경지, 산림, 생활하수, 가축분뇨 등)이 산재하고 유출경로가 복잡하여 수질 오염관리가 어렵다. 본 연구에서는 오염원별 동위원소 및 원소함량 특성을 구명하고, 이들 특성을 활용하여 하천의 수질오염원을 구명할 수 있는 기법을 개발하였다. 전라남도 장성군과 광주광역시 광산구 경계의 풍영정천 유역 중 장성군 남면과 진원면에 위치하며 영농-축산-주거-산림이 복합적으로 구성된 풍영정천 상류지역 5개 소유역을 연구 대상 유역으로 선정하였다. 주요 오염물질(화학비료, 농경지 토양, 산림 토양, 분뇨와 퇴비, 생활하수, 산림유출수, 논 유출수)의 탄소(δ13C)와 질소(δ15N) 동위원소와 비금속원소(C, N, P) 및 금속원소(Cu, Mg, Na, Ca, Al) 함량을 조사하였고, 농경지 토양과 분뇨와 퇴비의 경우 강우시 수계로 유출되는 침출수에 대해서도 동일하게 분석하였다. 동위원소 및 원소함량비 지표 적용을 위한 하천수질 시료는 유역 내 3개 지류(S1, S2, S3)와 합류부(R)에서 채취하여 동일한 성분에 대해 분석하였다. 대기 질소(0‰)를 원료로 제조되는 화학비료(n=8)의 δ15N는 -1.5±0.5‰로 낮았으며, 가축분뇨(n=13)와 퇴비(n=6)의 δ13C, δ15N, (Cu+Zn)/Al이 다른 물질에 비해 높았고, 퇴비와 분뇨 침출수도 유사한 경향을 보였다. 이는 각각 δ13C가 높은 사료 급여, 분뇨 및 퇴비에서의 빠른 14N 손실, 가축 사양시 CuSO4와 ZnO 투입이 원인인 것으로 판단되었다. 또한, 가축분 퇴비가 투입되는 밭(n=10)과 과수원 토양(n=3)의 δ13C과 δ15N이 논(n=15)과 산림토양(n=6)에 비해 높았지만, 토양 침출수의 δ15N은 차이가 없었다. C/N과 N/P 역시 각 오염원별로 유의한 차이가 있었고, 생활하수(n=3)는 특징적으로 Na/Ca가 높았다. 이와 같은 오염원의 화학적 특성을 이용하여 오염원 기여도를 평가하기 위한 end members(최저값과 최고값)를 도출한 결과 δ13C는 -27.4‰과 -22.2‰, δ15N는 2.0‰과 13.2‰, C/N은 2.1과 11.2, N/P는 7.3과 48.9, Na/Ca는 0.5와 3.1, (Cu+Zn)/Al은 0.7과 27.5였다. 이들 end members를 활용하여 각 오염원 집단별 오염 기여도를 평가하고 Tree model에 순차적으로 적용한 결과 오염원별 기여도는 해당 유역의 토지이용방식 등의 특성을 반영하는 것으로 판단되었다. S1 지류는 전체 기간 중 논의 기여도가 54%로 가장 높았고, 강우시에 밭과 가축분뇨의 기여도가 증가하였다. S2 지류의 오염원 평균 기여도는 생활하수(37%)>논(23%)>산림(17%) 였고, 강우시에 생활하수와 밭의 오염기여도가 증가하였다. S3 지류의 평균 오염 기여도는 산림(26%)>논(23%)>밭(20%)>생활하수(19%)였고, 강우시에 생활하수(46%)와 산림(32%)의 기여도가 증가하였다. 합류부의 평균 오염 기여도는 논이 72%로 가장 높았고, 강우시 밭의 오염기여도가 7%에서 16%로 증가하였다. 따라서, 다중 동위원소 및 원소함량비를 이용한 농촌 지역 비점오염원 기여도 평가가 가능할 것으로 제안되었다. 본 연구 결과의 타 지역 적용시 오염원 평가 결과의 신뢰도를 확보하기 위해서 해당 지역의 오염원 특성을 반영할 수 있는 end members를 추가적으로 보완하여야 하고, 장기간의 수질 모니터링 결과를 이용할 필요가 있다.
목차
초 록 ⅵ1. 서 론 11.1. 연구 배경 및 필요성 11.2. 연구가설 및 목적 62. 재료 및 방법 72.1. 연구 유역 72.2. 시료 채취 및 분석 152.3. 오염원의 동위원소 및 원소함량 특성을 이용한 오염원 기여도 평가 방법 222.4. 통계 분석 283. 결과 및 고찰 293.1. 오염원의 동위원소비 및 원소함량비 특성 293.2. 하천수질 변화 및 오염원 평가 474. 요약 및 결론 70참고문헌 72Abstract 84
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