Abstract
Because of its stable quantity and quality, groundwater has long been a reliable source of drinking water for domestic users. Rapid economic growth and rising standards of living have in recent years put severe demands on drinking water supplies in Korea. Groundwaters that are currently being used for natural mineral water were hydrochemically evaluated and investigated in order to maintain their quality to satisfy strict health standards. There exist 15 natural mineral water plants in the Okcheon metamorphic belt. Characteristics of groundwaters are different from those of other areas in that electrical conductivity, hardness, contents of Ca, Mg and $HCO_3$are relatively high. The content of major cations is in the order of Ca>Mg, Na>K, whereas that of major anions shows the order of $HCO_3$>$SO_4$>Cl>F. The fact that the Ca-Mg-HCO$_3$type is mostly predominant among water types reflects that dissolution of carbonates that are abundantly present in the metamorphic rocks plays an important part in groundwater chemistry. Representative correlation coefficients between chemical species show Mg-$HCO_3$(0.92), Ca-$HCO_3$(0.88), Ca-Mg(0.80), Ca-Cl(0.78), Mg-$SO_4$(0.78), Ca-$SO_4$(0.71), possibly due to the effect by dissolution of carbonates, gypsum or anhydrite. Determinative coefficients between some chemical species represent a good relationship, especially for EC-(K+Na+Ca), Ca-$HCO_3$, Ca-Mg, indiacting that they are similar in chemical behaviors. According to saturation index, most chemical species are undersaturated with respect to major minerals, except for some silica phases. Groundwater is slightly undersaturated with respect to calcite and dolomite, whereas it is still greatly undersaturated with respect to gypsum, anhydrite and fluorite, Based on the Phase equilibrium in the systems $NA_2$O-$Al_2$$O_3$-$SiO_2$-$H_2$O and $K_2$O-$Al_2$$O_3$-$SiO_2$-$H_2$O, it is clear that groundwater is in equilibrium with kaolinite, evolved from the stability area of gibbsite during water-rock interaction. It is expected that chemical evolution of groundwater continue to proceed with increasing pH by reaction of feldspars, with calcite much less reactive.
옥천계변성암 지역에 분포하는 15개 먹는샘물 업체의 지하수 원수의 수질은 다른 지역의 지하수와는 상이한 특성을 보여준다. 특히 전기전도도, 경도, Ca, Mg, $HCO_3$는 전국의 여러 지역중에서 가장 높다. 대부분의 업체의 지하수의 양이온 함량비는 Ca>>Mg, Na>K의 순이며, 음이온의 함량비는 $HCO_3$>$SO_4$>Cl>F의 순을 보인다. 특히 중탄산의 함량은 다른 지역에 비하여 월등히 높으며 수질유형은 Ca-Mg-$HCO_3$>Ca-$HCO_3$>Ca-Na-$HCO_3$순으로 나타난다. 옥천계변성암 지역의 지하수는 대체로 탄산염의 용해작용에 의하여 영향을 받은 것으로 보인다. 원소별 상관계수는 Mg-$HCO_3$가 0.92로서 가장 높으며 Ca-$HCO_3$(0.88), Ca-Mg(0.80), Ca-Cl(0.78), Mg-$SO_4$(0.78), Ca-$SO_4$(0.71) 등도 비교적 좋은 상관계수를 보인다. 이같은 현상은 탄산염 석고나 경석고의 용해작용과 관련되는 것으로 보인다. Ca와 EC간의 관계는 결정계수(determinative coefficient)가 R2=0.87인데 비하여, EC와 (K+Na+Ca)원소 전체의 관계는 결정계수가 R2=0.89로서 EC에 대한 Ca의 기여도는 주요 양이온들 가운데서 가장 크다. Ca와 HCO$_3$, Ca와 Mg간의 결정계수는 양호한 편인데, 이들은 서로 화학적 관련성을 가지면서 거동함을 나타낸다. 실리카 상들을 제외한다면 대부분의 지하수는 방해석의 포화도에 가장 근접한 상태를 보여 주며 돌로마이트도 점차 포화상태에 가까워 지고 있다. 그러나 석고, 경석고, 형석에 대하여는 불포화정도가 다소 큼을 나타낸다. 탄산염은 물-암석과의 반응이 어느 정도 더 진행되면 곧 포화상태에 도달하게 되어 더 이상 지하수의 수질화학에 영향을 주지 못하게 될 것으로 보인다.
