목포 주변해역 퇴적물 내 중금속 분포 특성

류한홍 목포해양대학교 대학원 2003 국내석사

목포주변 해역 퇴적물 내 중금속 함량 및 오염진행 과정을 규명하기 위해 28개 지점을 설정하여 2002년 7월과 11월에 퇴적물을 채취하였다. 이 퇴적물에서 63 ㎛ 이하의 퇴적물 함량, 퇴적물 내 중금속 (Fe, Mn, Zn, Cu, Pb, Cr), IL 및 황화수소를 분석하였다. 첫째, 퇴적물 내 중금속 농도는 퇴적물 입자의 크기에 의해서 영향을 받는다. 따라서 퇴적물 입자의 영향을 배제하여 자료의 해석 및 분석하기 위해 63 ㎛ 이하의 퇴적물 함량을 이용하였다. 함량비에 의한 공간적 분포는 하계의 경우 Mn 및 Cr을 제외한 대부분의 항목들에서 영산강하구언 인접부에서 높았으며, 외해쪽으로 가면서 낮아지는 경향이 나타났다. 또한 북항 부근에서 Fe, Mn, Zn, Pb 및 Cr 등이 높게 나타나, 이들의 유입이 영산호와 더불어 북항 지역에서 유입되고 있는 것으로 추정된다. 추계의 경우 조사항목 대부분에서 영산강 하구언 지역보다는 목포 내항 부근 및 북항 지역에서 함량비가 높게 나타났다. 이와 같은 결과는 추계에 영산호에서의 담수 방류가 거의 이루어지고 있지 않아 영산호에서 중금속들의 유입은 상대적으로 적은 반면, 목포 내항 및 북항 지역에서 이들 원소들이 많이 유입되고 있음을 시사해주고 있다. 둘째, 육지 또는 섬들의 영향이 가장 적을 것으로 판단되는 지점의 중금속 농도를 이용하여 중금속 축적 정도를 알아보자 CERs 값을 이용하였다. 2~5 사이의 CERs 값은 대부분 하계의 영산강 하구언 부근에서 나타났으나, 추계에는 거의 나타나지 않았다. 따라서 중금속 축적이 인위적인 영향보다는 하계집중 강우에 따른 많은 담수의 유입과 함께 유입된 중금속이 해수 중 입자물질에 흡착되어 영산강 하구언 부근에 축적된 것으로 판단된다. 셋째, 회귀직선식의 잔차를 이용하여 오염의 영향을 평가하기 위해 잔차평균에 대해 1.655.D배 벗어나는 시료를 구분하였다. 하계의 경우 표준편차의 1.65배를 넘는 시료의 비율은 Cu가 12.5 %, Zn이 8.7 %, Fe, Pb 및 Cr이 8 %, Mn이 4 %,로 나타났다. 추계의 1.655.D배 범위를 벗어난 퇴적물 시료의 비율은 Mn이 8.3 %, Fe, Cu가 8 % 그리고 Bn, Pb 및 Cr이 4 %로 나타났다. 하계 및 추계의 퇴적물 시료에서 Fe, Zn, Cu, Pb 및 Cr 등이 영산강하구언 인접 지점에서 1.655.D가 넘는 값이 나타나, 이 해역에서 중금속의 축적이 진행되고 있는 것으로 판단된다. 본 조사해역의 일부 지점에서 중금속 원소들의 축적이 이루어지고 있는 것으로 나타났다. 그러나 중금속 원소들의 축적이 인위적인 영향에 의해 이루어지고 있는 것보다는 다음과 같은 결과로 인해 영산호 담수 방류에 따른 영향으로 추정된다. 첫째, 담수 유입에 직접적인 영향을 받는 내부해역의 1~5 지점에서 63 ㎛ 이하의 함량이 하계와 추계에 큰 차이를 보였다. 둘째, 함량비에 의한 중금속 원소들의 공간적 분포는 하계에 영산강 하구언 부근에서 높게 나타났으나, 추계에는 영산강 하구언 부근보다는 목포 내항 및 북항 부근에서 높게 나타났다. 또한, 영산강 하구언 지점들과 타 지점간의 함량비 차이가 하계에 크게 나타났으나, 추계에는 미소한 차이를 나타냈다. 셋째, 2~5 사이의 CERs 값이 대부분 하계의 영산강 하구언 부근에 나타났으나, 추계에는 거의 나타나지 않았다. 넷째, 회귀직선식의 잔차를 이용한 오염의 평가시 1.65S.D 이상의 값은 대부분 영산강하구언 인접 지점에서 나타났다. 따라서 영산호의 담수 방류가 하구언 인접 지점의 퇴적상 및 저질 특성에 상당한 영향을 준 것으로 판단되며, 목포 주변해역의 중금속 오염 평가시에는 영산강에 대한 중금속의 오염도 조사가 선행되어야 할 것으로 판단된다. Distribution of trace metals were investigated in surface sediment of the Mokpo coastal area. Surface sediment samples were collected at 28 sites in July (Summer) and November, 2002 (Fall). The concentration of heavy metals (Fe, Mn, Zn, Cu, Pb, Cr), IL (Ignition Loss) and AVS (Acid Volatile Sulfide) in suface sediments were measured by a manual of the Ministry of Maritime Affairs and Fisheries of Korea. The extracted trace metals in surface sediment were analyzed by the flame atomic absorption spectrophotometer with an instrument of Modal Shimadzu AA-6701F. The concentration of Fe, Mn, Zn, Cu, Pb, Cr in surface sediment were 3234±863.1 mg/kg · dry, 272.7±64.19 mg/kg · dry, 32.11±16.98 mg/kg · dry, 5.109±2.335 mg/kg · dry, 7.816±2.575 mg/kg · dry, 4.254±2.378 mg/kg · dry in the summer and 2861±624.0 mg/kg · dry, 258.1±107.6 mg/kg · dry, 24.47±9.360 mg/kg · dry, 12.64±6.461 mg/kg · dry, 29.55±4.232 mg/kg · dry, 0.635±0.412 mg/kg · dry in the fall, respectively. The ranges of IL and AVS in surface sediment were 5.81±1.33 %, 0.028±0.03 mg/g in the summer and 9.17±1.70 %, 0.343±0.67 mg/g in the fall. The decrease of concentration in Fe, Zn, Cu, Pb and IL with distance from Yeongsan embankment indicated that Yeongsan Lake may be the pollutant source of Fe, Zn, Cu, Pb and IL in Mokpo coastal area of the summer. However The fall season distribution of concentration Fe, Mn, Zn, Cu, Pb and IL in surface sediment decreased with distance from Mokpo harbour and North harbour indicated that pollutant source of Fe, Mn, Zn, Cu, Pb and IL is Mokpo coastal area. The values of CERs (Concentration Enrichment Ratios) were between 2 and 5 in the vicinity of Yeongsan embarlnnent in the summer. Whereas CERs were below the values in the fall. The results were indicative of the accumulation of anthropogenic effect rather then the accumulation of seasonal rainfall input. Concentration of heavy metals were generally controlled by the grain size of sediment. In the residual analysis, heavy metals and grain size (63 ㎛>) were used for regression to investigate effect of contamination Samples with 1.65SD (Standard Deviation) were selected to distinguish high residual from residual in the regression. Residuals exceeding 1.65SD for Fe, Mn, Zn, Cu, Pb and Cr were 1424 mg/kg · dry, 94.14 mg/kg · dry 26.58 mg/kg · dry, 3.771 mg/kg · dry, 4.094 mg/kg · dry, 3.882 mg/kg · dry in the summer and 955.5 mg/kg · dry, 173.5 mg/kg · dry, 14.35 mg/kg · dry 10.31 mg/kg · dry, 6.802 mg/kg · dry, 0.653 mg/kg · dry in the fall respectively. Percentage of samples with the high residual was 12.5 % for Cu, 8.7 % for Zn, 8 % Fe, Pb, Cr and 4% for Mn in the summer. Whereas percentage of samples was 8.3 % for Mn, 8 % for Fe, Cu and 4 % for Zn Pb and Cr in the fall.

강우기와 비강우기의 목포 주변 해역의 수질 특성

이황복 목포해양대학교 대학원 2003 국내석사

하계 집중 강우 시와 비 강우 시에 목포 주변 해역의 수질 특성을 알아보기 위해서 하계 장마기(7월 20일, 25일과 9월 3일)와 비 강우기(11월 16일)에 목포 주변해역 28개 정점의 표층과 저층의 해수를 채수하여 해역 환경 기준 항목 인 DO, COD, SS, TN, NH^(+)_(4)-N, NO^(-)_(2)-N, NO^(-)_(3)-N 및 TP, PO^(3-)_(4)-P와 함께 염분(Salinity)과 Chlorophyll-a를 분석하였다. 분석된 이들 자료를 이용하여 먼저 염분과 수질인자와의 관계로부터 담수유입에 의한 수질인자의 분포 특성을 알아보았고, 분석된 자료를 통해 해역 환경 기준치와 비교하여 목포주변 해약의 수질 오염도를 평가 한 결과는 다음과 같다. ◇ 강우기 인 7월 20일에 조사 된 목포항 내부 해역의 염분 분포는 표층에서 11.9~29.2 ‰, 저층 에서는 29.3~29.8 ‰로 수평적 분포는 목포항 안쪽 하구 둑 부근의 정점에서 낮았고 바깥쪽에서 높아지는 분포 경향을 보였으며, 표층과 저층칙 수직적인 농도 차이는 하구둑 부근의 안쪽 정점에서 크고, 바깥쪽 정점에서는 차이가 적었다. 염분의 분포와는 달리 COD, NO^(-)_(3)-N, NH^(+)_(4)-N의 농도는 안쪽 정점에서 높고 바깥쪽 해역으로 갈수록 낮았다. 특히 NO^(-)_(3)-N의 농도는 염분과 높은 역상관계수를 보여 영산강 하구 둑으로부터 유입되는 담수가 목포 해역에서 질산질소의 분포에 영향을 크게 미치고 있는 것으로 나타났다. ◇ 강우기 인 7월 25일 목포주변 외부 해역에서 조사 된 염분 분포는 표층에서 23.6~29.0 ‰, 저층에서 28.1~29.8 ‰로 정점별, 층별 농도 차이가 미소하였다. 염분과 수질인자와의 상관계수는 내부 해역보다 아주 낮은 상관관계를 보여 외부 해역에서 이들의 농도 분포는 영산강 하구 둑으로부터 유입되는 담수의 방류에 의한 영향이 적은 것으로 나타났다. ◇ 강우기 담수 방류가 많았던 9월 3일 내부해역과 외부해역에서 조사 된 염분 농도는 표층에서 5.9~25 ‰, 저층에서 23.4~26.2 ‰의 분포를 보였다. 염분의 표층 분포는 7월과 같이 목포항 안쪽 하구둑 부근의 정정에서 낮았고 바깥쪽 정점으로 갈수록 높아지는 경향을 보였으며, 표층과 저 층의 수직적인 염분 농도 차이는 하구 둑 부근의 안쪽 정점에서 크고, 바깥쪽 정점에서는 차이가 적게 나타나고 있어 담수 방류에 의한 영향이 크게 미치고 있음을 알 수 있었다. 한편, SS, TP, PO^(3-)_(4)-P 및 TN의 농도 분포도 7월과 같이 영산강 하구둑 부근의 안쪽 정점에서 높고 바깥쪽 정점으로 갈수록 감소되는 농도 분포를 보였다. 이 항목들에 대한 염분과의 관계는 높은 역 상관관계를 보여 영산강 하구둑으로부터의 담수 방류가 해역에서 이들의 분포에 크게 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다. 특히 염분과 인산인의 상관관계가 높은 것은 영산강의 담수 방류 시 많은 인산염이 유입되고 있음을 시사 해 주고 있으며, 목포 해역의 수질에 상당한 영향을 미치고 있는 것으로 추정된다. ◇ 반면 비 강우기의 염분농도는 남해 하수종말처리장 부근의 정점에서 낮은 농도를 보였으나 다른 정점에서는 차이가 없었다. 표층과 저층의 수직적인 농도 차이도 미소하였다. Chlorophyll-a 만이 내부 해역에서 높았고, NO^(-)_(3)-N, NH^(+)_(4)-N, TP, COD 는 내부 해역과 외부 해역에서의 농도 차이가 크게 나타나지 않았다. 이들 항목에 대한 염분과의 상관계수는 강우기 보다 낮게 나타나고 있어, 비 강우기에 영산강 하구 둑으로부터 유입되는 담수가 목포 해역의 수질인자의 농도 분포에 미치는 영향이 강우기에비해서 적은 것으로 사료된다. ◇ 강우기 영산강 하구 둑으로부터 많은 양의 담수가 방류 된 9월 3일 조사 된 수질 인자의 평균 농도 분포는 COD 3.09 mg/ℓ, TN 2.09 mg/ℓ, TP 0.09 mg/ℓ로 나타났다. 한편 비 강우기 인 11월 16일에 COD 3.09 mg/ℓ, TN 0.26 mg/ℓ, TP 0.045 mg/ℓ로 나타났다. 이와 같이 COD 농도는 강우기와 비강우기 비슷한 분포를 보이고 있으나, TN 는 비 강우기에 비해 8배정도 높았고 TP 는 2배정도 높은 농도를 보였다. 이는 영산강 하구 둑으로부터의 담수 유입 시 상당량의 질소와 인이 목포 주변해역으로 유입되고 있음을 시사하고 있다. 따라서 목포주변 해역의 효과적인 수질 관리를 위해서는 영산강 하구로부터 유입되고 있는 질소와 인의 제어가 절실히 요구되고 있다. ◇ 강우기와 비 강우기 목포 주변해역의 수질 오염도를 해역 환경 기준치에 비교 한 결과, COD는 강우기와 비 강우기 모두 3등급 수질을 보였다. 총질소의 기준으로 강우기에는 3등급 이하, 비 강우기에는 1등급으로 나타났고, 총 인의 기준으로 강우기 에 3등급, 비강우기에 1등급의 수질을 나타냈다. This study was conducted to investigate input on the water quality during wet(Jul, Sep) and dry seasons(Nov) in the Mokpo coast. DO, COD SS, TN, NH^(+)_(4)―N, NO^(-)_(2)―N, NO^(-)_(3)-N, TP, PO^(3-)_(4)-p, salinity and Chlorophyll-a of the surface and bottom were analyzed at 28 stations in the Mokpo coast. The salinitys was higher during the dry season than the wet season and the water quality was correlated witch the salinity distribution. The results indicated that the water quality in the Mokpo coast was affected by the fresh water discharge from Young San River Embankment during wet season. Especially, nutrients(nitrogen and phosphorus) were greate affected by from Young San River Embankment during wet season(Sep) Concentration of COD, TN and TP were 3.09mg/ℓ, 2.09 mg/ℓ and 0.09 mg/ℓ respectively on the September and 3.09 mg/ℓ , 0.26 mg/ℓ and 0.045 mg/ℓ respectively on the November. Concentrations TN and TP ware significantly different between wet and dry seasons whereas COD concentrations. Water pollution rate during wet and dry seasons compared with the standard of environmental water quality in coastal area. Water pollution rate of Wet season which were three-grade at COD, under the three-grade at TN and three-grade at TP respectively. Water quality during dry season was three-grade for COD, first-grade for TN and first-grade of TP respectively. In conclusion, the water quality in the Mokpo coast was significantly controlled by the fresh water discharge for the Young San River Embankment.

정수처리에서 암모니아성 질소 제거를 위한 제올라이트 여과의 평가

이승희 목포해양대학교 대학원 2004 국내석사

In this study, treatment water system is recently used for filtration material zeolite using by filtrated material. Instead sand normally used so that assesment of possibility is eliminated ammonium nitrogen. In case of regeneration zeolite, comparison with regenerating material then estimation is possible case between ability value of regeneration and recycling usage of possibility through regeneration. The result is ; The ammonium nitrogen was not removed in sand filter, but it was almost removed in zeolite filter during. The sand and zeolite filters have a similar result of turbidity removal. There, zeolite filtration was confirmed the removal of turbidity and ammonium nitrogen as a media. When compared KCl with NaCl as a chenucal for zeolite regeneration, it is demonstrated that KCl was more efficient than NaCl in the ability of zeolite regeneration. Ammonia of removal efficiency at sand zeolite of comparable experimentation was almost removed in case of zeolite filtration until 160 hours but sand filtration was never removed. Zeolite filtration make it possible in case of turbidity in the present application. In the repeated identical experimentation, adsorption rate variation of adsorption utilization. Regeneration water and re-utilization possible assessment are almost none at regeneration rate so we were determined to a recursion usable thing.