The Journal of Engineering Geology (지질공학)

The Korean Society of Engineering Geology (대한지질공학회)
권호 표지

Hydrochemistry and Nitrogen and Sulfur Isotopes of Emergency-use Groundwater in Daeieon City

대전지역 민방위 비상급수용 지하수에 대한 수리화학과 질소 및 황 동위원소 연구

  • 정찬호 (대전대학교 지구시스템공학과)
  • Published : 2003.06.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

The purpose of this study is to investigate the hydrochemical characteristics of emergency-use groundwater in the Daejeon area, and to elucidate the contamination source of $NO_3-N$ and the origin of sulfate in the groundwater. The groundwater shows weak acidic pH, the electrical conductivity ranging from 142 to $903{\;}\mu\textrm{S}/cm$, and the hydrochemical types of $Ca-HCo_3$ and $Ca-Cl(SO_4,{\;}NO_3)$. The Box-Whisker analysis and the Krigging analysis of chemical data of groundwater were made to demonstrate the concentration distribution of hydrochemical composition, and to compare the trend of hydrochemical data. The groundwater in the area of Dong-gu, Jung-gu and Daeduk-gu, where are old town, shows higher electrical conductivity, nitrate content, sulfate and $EpCO_2$ levels than groundwater in new town area of Seo-gu and Yusung-gu. ${\delta}^{15}N$ of groundwater in the area of Seo-gu and Yusung-gu ranges from +7.4 to $+9.6{\textperthousand}$, indicating that major contamination source of $NO_3-N$ is the leakage from municipal sewage pipe lines. ${\delta}^{15}N$ of groundwater in the old town area of Tong-gu, Jung-gu and Daeduk-gu shows the range between +10.2 and $+23.5{\textperthousand}$, meaning that major contamination source is leakage of septic tank. ${\delta}^{34}S$ of groundwater shows the range of $+3~13.4{\;}{\textperthousand}$. Sulfur isotope indicates the possibility of a sulfate reduction and the input of anthrophogenic source.

이 연구에서는 대전지역 민방위 비상급수용 지하수의 수리화학적 특성을 밝히고 질소 및 황 동위원소를 분석하여 질산성 질소와 황산염의 기원을 해석하고자 하였다. 지하수의 수질화학적 특성은 전반적으로 약산성화 되어 있으며, 전기전도도 값은 $142~903{\;}\mu\textrm{S}/cm$의 범위로 평균 $352{\;}\mu\textrm{S}/cm$을 보인다. 지하수의 화학적 유형은 $Ca-HCO_3$ 형에서 Ca-Cl ($SO_4,NO_3$) 형까지 넓게 분포한다. 지하수의 $CO_2$ 함량과 pH에 의해 결정되는 $EpCO_2$ 값을 유기오염의 지수로 활용하였다. 지역별 지하수의 성분을 비교하고 성분별 농도분포를 알아보기 위하여 박스-휘스커(Box-Whisker) 다이아그램과 등치선도를 작성하였다. 수리화학적 자료를 종합하면 동구와 중구, 대덕구 일대 구도심권의 지하수가 약산성의 높은 전기전도도 특성과 높은 $NO_3$, $SO_4$, $EpCO_2$ 분포를 보여 서구와 유성구에 비해 오염이 많이 진행된 상태를 보인다. 지하수 22개 시료에 대한 ${\delta}^{15}N$ 분석 값은 서구와 유성구의 지하수에서 ${\delta}^{15}N$ 값이 $+7.4~+9.6{\textperthousand}$ 범위를 보여 지하수내 질산성질소 오염은 생활하수의 가능성이 높다. 그리고 동구, 중구, 대덕구 등 구도심권 지하수의 ${\delta}^{15}N$ 값은 $+10.2~+23.5{\textperthousand}$의 범위를 보여 정화조에서의 누출수가 주요 오염원일 가능성이 있다. 그리고 지하수의 ${\delta}^{34}S$ 값은 $+3~13.4{\textperthousand}$의 범위를 보인다. 일부 지하수 시료는 황산염 환원반응을 거쳐 $10{\textperthousand}$이상의 높은 ${\delta}^{34}S$ 값을 보이고, $7{\textperthousand}$ 내외의 ${\delta}^{34}S$ 값을 보이는 지하수는 황철석과 대기기원 외에도 인위적 오염에 의한 황 성분의 유입 가능성을 배제할 수 없다.

Keywords

References

  1. 자원환경지질 v.34 부곡지열수의 심부환경과 지화학적 진화: 유황형 지열수의 생성과정 재해석 고용권;윤성택;김천수;배대석;박성숙
  2. 지하수관리 중장기 계획수립 대전광역시
  3. 대전광역시 시정통계수첩 대전광역시
  4. 지하수환경 v.6 $δ^{15}N$을 이용한 제주도 지하수 중의 질산염 오염원 조사 송열철;고용구;유장걸
  5. 지하수환경 v.4 $δ^{15}N$을 이용한 제주도 지하수 중의 질산성질소 오염원 추정에 관한 연구 오윤근;현익현
  6. 지하수 수질 관측에 의한 제주도 대정수역의 지하수계 및 오염특성 분석 v.34 우남칠;김형돈;이광식;박원배;고기원;문영석
  7. 자원환경지질 v.35 삼광 금-은 광산의 산출광물, 유체포유물 및 안정 동위원소 연구 유봉철;이현구;최선규
  8. 유성지질 도폭 및 설명서(1:50,000) 자원개발연구소
  9. 지하수 오염방지 및 음용화 기술연구(서울지역) 한국자원연구소
  10. 지하수 오염방지 및 음용화 기술연구(부산지역) 한국지질자원연구소
  11. 대전지질도폭 및 설명서(1:50,000) 한국자원연구소
  12. 먹는샘물 관리시스템(Ⅰ) 한국지질자원연구소
  13. 2000년도 민방위시설 장비 관리지침 행정자치부
  14. Environmental isotopes in hydrology Clark,I.;Fritz,P.
  15. Ecology v.21 Groundwater quality concerns about nitrogen; Nitrogen management and groundwater protection, developments in agrigultural and managed-forest Follett,R.F.;Walker,D.J.;Follet,R.E.(Ed.)
  16. Isotope ratios as pollutants source and behavior indicators $δ^{15}N$ studies on identifying fertilizer excess in environmental systems. Freyer,H.D.;Aly,A.J.M.
  17. Chemical geology v.59 Isotopic studies of nitrogen pollution in the hydrosphere and atomosphere Heaton,T.H.E. https://doi.org/10.1016/0009-2541(86)90046-X
  18. Journal of Hydrology v.253 Effect of land use and urbanization on hydrochemistry and contamination of groundwater from Taejon area, Korea Jeong,C.H. https://doi.org/10.1016/S0022-1694(01)00481-4
  19. Proceedings, International conference on Mass Spectrometry Microbial isotope fractionation in springs in western Canada; Recent development in mass spectrometry Krouse,H.R.;Cook,F.D.;Sasaki,A.;Smejkal,V.;Ogata,K.(ed.);Hayakawa,T.(ed.)
  20. Groundwater Monitoring and Remediation v.22 Nitrate source identification using $δ^{15}N$ in a groundwater plume near an intensive swind operation Karr,J.D.;Showers,W.J.;Hinsor,T.H. https://doi.org/10.1111/j.1745-6592.2002.tb00314.x
  21. Grounwater v.31 Nitrogen isotope as indicators of nitrate source in Minnesota Sand-Plain Aquifer Komor,S.C.;Anderson,H.W. https://doi.org/10.1111/j.1745-6584.1993.tb01818.x
  22. Jour. of Hydrology v.42 Nitrogen isotope ratio studies of soils and graundwater nitrate from alluvial fan aquifers in Taxas Kreitler,C.W. https://doi.org/10.1016/0022-1694(79)90011-8
  23. U.S. eological Survey Water-Supply Paper, 2275 Overview of the occurrence of nitrate in groundwater of the United States, national water summary 1984 hydrologic events, selected water-quality trends and groundwater resources Medison,R.J.;Bruett,J.O.
  24. U.S. Geological Circular 1136 Nutrients in the nation's water-Too much of a good thing? Mueller,D.K.;Helsel,D.R.
  25. The Science of the Total Environment v.210;211 An assessment of excess carbon dioxide partial pressures in natural waters based on pH and alkalinity measurements. Neal,C.;House,W.A.;Down,K.
  26. The Science of the Total Environment v.210;211 The significant of dissolved carbon dioxide in major lowland rivers entering the North Sea Neal,C.;House,W.A.;Jarvie,H.P.;Eatherall,A.
  27. Transactions of American Geophysical Union v.25 A graphic procedure in the geochemical interpretation of water analysis Piper,A.M. https://doi.org/10.1029/TR025i006p00914
  28. Anal. Chem. v.55 Thermal decomposition of barium sulfate-vanadium pentaoxide-silica glass mixtures for preparation of sulfur dioxide in sulfur isotope ratio measurements Yanaglsawa,F.;Sakai,H. https://doi.org/10.1021/ac00257a046
  29. Handbood of drinking of water quality (2nd ed.) Zuane,J.D.