우리나라 수질 현황과 대책 - 4대 강을 중심으로

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2012.04.10 21:27

수질오염과 관리

관리자

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수질오염과 관리

수질오염과 관리

1. 오염원

(1) 도시폐수(가정하수)(2) 산업폐수(3) 특수 폐수

2. 수질 오염의 형태

(1) 유기물질에 의한 오염(2) 무기물질에 의한 오염(3) 물리적 오염(4) 생리학적 오염(5) 생물학적 오염

3. 부영양화(eutrophication)

4. 우리나라 수질 현황

(1) 한강(2) 낙동강(3) 금강(4) 영산강(5) 저수지 수질

5. 수질환경기준

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수질오염과 관리

마산서중학교 교감 여 상덕

인간을 포함한 생물의 환경을 이루는 생태계(ecosystem)가 어떤 외부의 힘에 의해서 기존의 균형이 상실되었을 때를 환경이 파괴되고 오염되었다고 말한다. 따라서 수질 오염이라 함은 물이 천연적으로 가지고 있는 물리적, 화학적 또는 생물학적인 특성이 자연적이거나 인위적인 요인에 의하여 변화함으로써 사용 목적에 맞게 물을 사용할 수 없을 정도로 피해를 주거나 환경의 변화를 야기하여 수중 생물에 영향을 주는 상태로 변하는 것으로 정의할 수 있다. 수질 오염은 자연적인 요인으로 강우량의 년중 불균형에 따른 유속 및 유량의 불연속성에서 기인되며, 하천 유역에서의 토사의 퇴적으로 인한 각종 현탁물질의 하천 유입이 그 요인이 된다. 수질 오염은 홍수 등으로 인한 자연 현상으로도 발생되어 질 수 있으나, 일반적으로 인간의 생활이나 생산활동의 결과 등에 의한 각종 폐수량의 증가 또는 용수와 하수량의 증가로 발생되며 공해문제로서 취급되는 수질 오염은 인위적 원인에 의한 수질 오염으로 한정된다.주요 하천과 해양 등의 수질 오염은 주로 도시폐수와 산업폐수 등에 의해서 발생되나, 오염이 심하지 아니할 때 는 물의 자정작용에 의하여 물의 오염은 점차 제거되고 물의 청정과 유용성은 회복되기도 하지만 오염이 심할 때는 자정작용이 지연되거나 전혀 일어나지 않는 경우가 생긴다.

1. 오염원

(1) 도시폐수(가정하수)

생활을 영위하기 위해서 배출되는 생활오수는 도시하수의 대부분을 차지하며, 그 양이 많아 수질 오염의 가장 큰 비중을 차지할 뿐만 아니라 대부분 유기물질이다. 전형적인 도시하수는 고형물이 일반적으로 500∼15,000 ppm함유되어 있고, 그중 70∼80%는 용해성의 것이다. 하수 중의 유기물질은 오물 및 부엌 배수에 유래하는 단백질, 지방, 탄수화물 및 그 분해물이 대부분이다. 무기물질로는 주로 철, 나트륨과 마그네슘 등의 금속산화물, 염화물, 탄산염과 황산염 등이 많이 존재한다. 또 BOD는 150∼300 ppm, 현탁 고형물은 200∼1,000 ppm, pH는 6.9∼7.4 정도이다. 가정하수의 대표적인 조성은 표 1-3-1과 같다.

(2) 산업폐수

각종 생산활동의 부산물로 배출되는 산업폐수의 수질 오염은 중대한 문제로서 폐수에 함유된 각종 유해물질에 의해서 농산물에 직접 영향을 줄 뿐 아니라 토양에 작용하여 물리적 및 화학적 성질을 악화시켜서 미생물의 활동을 저해함으로써 발생하는 간접 피해를 일으킨다. 일반적으로 공장에서 배출되는 폐수 중 유해물질은 그 양이나 질이 시간 및 제조 공정에 따라서 다양하며 인체에도 큰 영향을 미친다. 기술혁신과 산업 구조의 변혁으로 생산활동의 고도화 및 다양화, 산업의 집중 및 대규모화, 인구의 증가 및 도시 집중 등에 따른 폐기물 및 폐수 등의 각종 배출량은 증가하는데 비하여 오염물질 처리시설이 미비한 점 등이 수질 오염의 원인이 된다. 표 1-3-2는 주요 업종별 폐수 수질을 나타낸 것이다. 공장에서 배출되는 유기성 폐수는 상태에 따라서 공장 안이나 밖에서 최소한의 처리가 가능하나 무기성 공장폐수는 제거하기가 까다로울 뿐만 아니라 잠재적으로 해로운 물질이다.

1-3-1 가정하수의 대표적인 조성

성 분	농 도 (mg/L)
전고형물	1,200 ∼ 350
여과성 (총량)	850 ∼ 250
비휘발성	525 ∼ 145
휘 발 성	325 ∼ 105
현탁성 (총량)	350 ∼ 100
비휘발성	73 ∼ 30
휘 발 성	275 ∼ 70
침전성 (총량)	20 ∼ 5
생물화학적 산소요구량(BODs 20。C)	400 ∼ 100
총유기탄소량 (TOC)	300 ∼ 100
화학적 산소요구량 (COD)	1,000 ∼ 250
질소 (총-N)	85 ∼ 20
유기성-N	35 ∼ 8
ammonia성-N	50 ∼ 12
아질산성-N	0
질상성-N	0
인 (총-P)	20 ∼ 6
유기성-P	5 ∼ 2
무기성-P	15 ∼ 4
염화물	100 ∼ 50
알칼리도 (CaCO₃)	200 ∼ 50
유지	200 ∼ 50
기타	150 ∼ 50

표 1-3-2 업종별 폐수 수질의 예

업 종	폐 수 수 질 (미처리)
	pH	BOD(ppm)	COD(ppm)	SS(ppm)	기타(ppm)
육제품(육식가공)	6.5 ∼ 6.8	1,600 ∼ 1,670	267 ∼ 420	260 ∼ 400	-
수산통조림	6.0 ∼ 6.8	1,200 ∼ 1,660	240 ∼ 750	240 ∼ 750	유분40 ∼ 20
면방적	6.7 ∼ 7.8	-	6 ∼ 62	6 ∼ 62	-
모염색정리	8.1	87	64	64	-
세 모	8.4 ∼ 9.1	16,500	20,800	20,800	유분208.0
펄프	-	1,200 ∼ 3,500	165 ∼ 667	165 ∼ 667	-
초지양지	-	150	610	610	-
초지판지	-	194	667	667	-
무기공업화학	4.3 ∼ 6.3	200 ∼ 733	18 ∼ 475	18 ∼ 475	-
석유화학에틸렌	8.5 ∼ 9.4	-	40 ∼ 50	40 ∼ 50	유분40
플라스틱	3.0 ∼ 7.3	740	10	10	페놀류
화학섬유	6.5 ∼ 6.6	22 ∼ 66	6 ∼ 11	6 ∼ 11	-
석유정제	5.8 ∼ 8.5	1.6 ∼ 9	3 ∼ 70	3 ∼ 70	유분1 ∼ 120
제철	7.4 ∼ 8.4	-	400	400	-
일반기계	7.9	5	60	60	유분6
자동차	6.7 ∼ 8.9	20 ∼ 60	13 ∼ 64	13 ∼ 64	유분5 ∼ 37
요업원료(규사)	5.2	38	3,700	3,700	-
양돈장	7.4 ∼ 8.5	3,980 ∼ 4,250	2,080 ∼ 2,760	2,080 ∼ 2,760	C1

(3) 특수 폐수

임해 배수량의 태반은 화력발전소, 제철소 및 석유화학 공장으로부터 배출되는 냉각수이다. 발전기의 냉각에 사용되는 해수는 3∼5。C 정도 온도가 상승하고, 그 때문에 주변의 자연환경에 심각한 영향을 미치는 경우가 있다. 예를 들면 선박 항해에 장애가 되는 식물의 이상 성장, 물고기의 회유에 장애가 되는 온도 상승, 미생물 활동의 증대에 의한 산소 결핍등이 주는 해양 생물상에의 악영향 등이다. 역으로 적절히 조절된 온배수는 양식 혹은 지역 난방 등에 이용할 수 있는 가능성도 있어 다방면의 검토가 필요하다. 방사선 폐액은 원자력 발전소,원자력선, 방사선 동위원소를 사용하는 연구소 및 병원 등에서 10년마다 10배의 추세로 증가되고 있는 것으로 알려져 있다. 이 폐액의 격리 처분이나 확산 처분의 장소로서 해양이 생각되고 있으나, 생물에 의한 농축을 생각하면 대단히 위험하다.

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2. 수질 오염의 형태

(1) 유기물질에 의한 오염

오수 중에 유기물질은 흔히 볼 수 있는 것으로서 단백질, 지방질, 탄수화물 및 기타 여러 종류가 있으나, 그들의 조성은 일반적으로 복잡하고 유기성 탄소(C)를 공통적으로 갖고 있으며, 종류에 따라 수소(H), 산소(O), 질소(N), 황(S), 인(P) 등을 또한 함유하게 된다 이들 여러 가지 유기물질이 하천에 유입될 때 그 오염효과는 여러 가지로 다르다. 예컨대 유류는 하천의 미관상 좋지 못할 뿐만 아니라, 수상에 퍼져서 엷은 막을 형성함으로써, 공기 중의 산소가 물 속에 용해되는 것을 방해하므로 기름의 양이 과다하면 물고기를 질식한다. 또 페놀(phenol), tar, 시안화물 및 DDT와 같은 유독성 유기화합물은 하천 중에 있는 미생물을 말살함으로써 하천의 자정작용을 해칠 뿐만 아니라, 소량으로써도 물고기와 기타 수생생물을 죽일 수 있다.그러나 유기물질의 대부분은 하수 중에 존재하는 미생물에 의해 분해되고, 그 때 생화학적 작요에 의하여 용존산소가 소비된다. 비록 페놀이나 시안화물과 같은 유독성 물질이라도 그 농도가 극히 작을 때는 미생물에 의해 분해가 가능하나 탄화수소, 에테르, 비닐, 섬유소 등과 같은 유기물질은 세균에 의하여 잘 분해되지 않는다. 만일 유기물질이 적고 하천의 용존산소가 많을 때는 유기물질은 호기성 세균에 의하여 무해하고 안정하며 냄새가 나지 않는 최종물질로 분해된다. 만일 유기물질이 다량일 대는 그중 일부의 유기물질에 의하여 용존산소는 전부 소비되고, 나머지 유기물질은 혐기성 세균에 의하여 분해된다. 이 때 유기물은 부패하여 유기성의 amine, 황화물, phosphine(PH₃) 등과 같은 것으로 분해되어 방출되면서 악취를 내는 원인이 된다.

(2) 무기물질에 의한 오염

많은 산업폐수는 침식성인 산과 알칼리를 함유하고 있는데, 이와 같은 폐수는 세균과 기타 미생물을 죽임으로써 하천이 자정작용을 방해할 뿐만 아니라, 때로는 물고기와 기타의 수생생물의 생존을 위협한다. 담수어는 보통 pH 5.0∼8.5의 물속에서 살 수 있다. 가장 일반적인 유독성 무기물질은 유리 염소, chloramine, 암모니아, 황화수소, 가용성 황화물 그리고 여러 가지 중금속의 염이다. 이들 화합물이 어떤 한도 이상으로 존재하면 하천의 자정작용을 해치고 물고기와 다른 수생생물을 해친다. 시안 및 유기인과 같은 급독성에 의한 수질 오염이 발생하면 어류의 죽음, 부상 등 돌발적 이상이 생겨 그 오염이 조기 발견되므로 사람의 건강을 해치게 되는 일이 드물다. 그러나 카드뮴(Cd) 등의 중금속과 유기수은(Hg), 비소(As) 등과 같이 생체내에 조금씩 축적되고 만성적 독성을 나타내는 물질은 그 안전농도에 대한 과학적 지식이 부족하고, 그 영향이 표면화되기까지 긴 시일을 요하므로 그 오염 사태를 미리 발견하기 어렵고, 따라서 결국 사람의 건강을 해치기 쉽다. 축척성 중금속류 등이 물속에 극히 낮은 농도로 존재하여도 그 물속에 서식하는 생물체 내에 고농도로 비축되어 생물 농축이 생기어 크게 건강을 해친다. DDT나 수은 등과 같은 물질은 먹이연쇄에 의하여 수중의 농도의 수만 내지 수십만 배로 농축되어 증가하는 것이 관찰되었다.(그림 1-3-1 참조).

그림 1-3-1. 먹이 사슬에 의한 DDT의 농축

하천에 방류되는 용해염 가운데에는 나트륨(Na), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 철(Fe) 및 망간(Mn) 등의 염화물, 황산염, 중탄신염, 인산염이 있을 수 있으나 이들은 작은 농도일 때는 담수어에 대해서 무해하다.

(3) 물리적 오염

하천의 색은 대개 공장폐수로써 흘러나오는 유기염료에 기인하지만, 어떤 색은 짙은 광물성 물질, 특히 철과 크롬의 화합물에 기인하는 수도 있다. 서로 다른 공장의 폐수 또는 천연적으로 하천에 존재하는 물질과 공장폐수가 서로 각각 작용하여 짙은 색을 내는 수가 있다. 예를 들면 하천수 중에 있는 천연적 중탄산 알칼리도와 광수(mineral water)가 작용하면 보기 흉한 적갈색을 나타내고, 수산화제2철이 하천에 퇴적하게 된다. 만일 이 때 하천수에 용존산소가 없다면 황산제2철이 형성되어 물은 흑색으로 변한다. 색은 반드시 유해한 것이 아니며, 식물에 근원하는 푸민산(humicacid)을 함유하는 하천은 갈색을 나타내는 수가 있으나 이런 하천에는 오히려 물고기가 많이 서식하는 경우도 있다.하수나 대개의 공장폐수는 전부 상당한 탁도를 가지고 있다는 점이 특징이다. 일반적으로 탁도가 클수록 하수나 공장폐수의 농도가 강하며, 하천에 대해서는 더욱 좋지못하므로 하천의 탁도는 오염의 대략적인 지표가 된다. 하수 중에 현탁하는 불용성 물질은 그 유역이나 하상 또는 제방 등에서 기인하는 모래와 점토 등과 같은 광물성일 때도 있고, 가정하수나 공장폐수에서 나오는 각종 유기물질일 때도 있다. 현탁물은 광합성을 감소 시키고 수생식물을 질식시키기도 하고, 특히 유기물질을 함유하는 현탁물은 날씨가 따뜻할 때 수중에서 부패하여, 표면으로 올라오는 가스와 더불어 수표에 부상하여 악취를 발하고 보기 흉한 부유물이 되기 쉽다.공장에서 방류되는 대량의 고온 폐수와 발전소에서 나오는 고온의 냉각수는 하천의 수온을 용이하게 수도씩 올릴 수 있으며, 그 결과 여러 가지 좋지 못한 영향을 준다. 물고기는 온도에 대해 대단히 예민하여 대개의 물고기는 하수가 그에 적합한 수온보다 3∼5。C 상승하게 되면 치명적이 된다. 고온수의 방류는 또한 하수균류(sewage fungus)와 수초를 번성케 하여 물의 흐름을 방해하기도 한다.

(4) 생리학적 오염

공업폐수는 독특하고 불쾌한 맛을 주는 여러 가지 화합물(염, 철, 망간, 유리 염소, 황화수소, 페놀 및 불포화 탄화수소)이 함유되는 경우가 있다. 이들의 대부분은 화학적 응집법, 염소 처리법, 이산화 염소, 오존 또는 활성탄에 의한 처리법 등 보통 정수법으로 용이하게 제거되지만 특별한 경우에는 실제적으로 곤란한 경우가 있다. 예컨대 정유공장으로부터 나오는 폐수가 합성세제, 페놀 등을 함유할 때, 그 물의 불쾌한 맛은 경제적으로 처리하기가 어렵다.물의 냄새는 강력한 냄새가 나는 암모니아, 페놀, 유리 염소, 시안화물 등이나 조류나 기타 수중에 존재하는 유기물질이 분해하고 부패하기 때문에 발생한다. 오염된 하천에서 나는 냄새는 대개 질소, 유화 및 인의 무기 및 유기화합물이나 하수, 공업폐수 중에 있었던 단백질 기타의 유기물질의 부패성문에서 나온다. 가장 흔히 일어나는 악취는 소량의 황화물에 의한 것인데, 그것은 주로 하수의 pH 값과 용존산소에 따라 좌우되며, pH 값이 작을 수록 강한 악취를 낸다. 음료수의 악취는 수 ppm의 활성탄을 사용하여 제거할 수 있는 경우가 많으며, 이 때 겸하여 맛도 제거된다. 기타 염소, 이산화 염소, 오존 등의 사용과 폭기법도 효과적인 방법이다.

(5) 생물학적 오염

생물학적 오염으로서는 병원성 세균, 명 종의 진균류, 조류, 바이러스, 병원성 원생동물, 기생충 그리고 그 밖의 이유로 유해하거나 너무 급작스럽게 수중에 번성하는 생물 등에 의한 오염을 들 수 있다. 저수지에 갑자기 조류가 번성하는 일이 있는데, 그것이 죽어서 분해할 때는 물에 좋지 못한 맛을 주며, 이러한 물을 상수도 수원으로 쓸 경우 여과지가 쉽게 폐색된다. 하수오염 중 가장 광범위한 것은 수중의 병원균에 의한 것이다. 세균류는 어느 곳에나 존재하지만 특히 하수나 농장 배수중에는 대단히 많이 존재하며 이들 세균류 중의 대부분은 무해하나, 그 중에는 유해한 병원성 세균류도 있다. 특히 전염병이 유행할 때는 하수 중에 다수의 병원성 세균류를 발견할 수 있으며, 또 결핵병원이나 요양소의 하수중에는 많은 결핵균을 발견할 수 있다. 또 일반적인 하수처리 방법으로는 하수중에서 모든 병원균을 제거할 수 없으므로 안전을 기하기 위하여 하수 처리의 최후 단계에서 염소 살균 등 기타의 방법으로 소독함이 필요하다.하천이나 호수 중에 질소나 인산 등의 영양염류가 적당히 존재하면 식물성 플랑크톤의 발생을 촉진하여 물의 생산성이 높지만, 도시하수나 유기성 공장폐수의 유입으로 질소나 인산이 과도하게 공급이 되면, 식물성 플랑크톤이나 조류의 이상번식을 촉진하여 물색깔의 변화나 투명도의 저하를 초래한다. 또 그들의 사멸에 의한 잔해는 호수 바닥에 침적하거나 부유물이 되어 흘러내려, 댐의 배후나 하구 부근에 침전하여 부패성이 높은 이토를 만들고 수질을 악화시켜 이차적으로 수질을 오염한다.오염된 연안이나 항만에서 일어나는 적조의 이상 발생도 이들 해역의 부영양화가 큰 요인이다. 적조란 플랑크톤이 급격히 이상 발생하여 해수를 황적갈색 등으로 변색시키는 현상이다. 적조는 유입 육수에 의하여 영양염이 보급되고, 그것에 수온 및 염분의 농도 등의 조건이 부가되어 특정한 종류의 플랑크톤의 증식이 촉진되는 것으로 생각되고 있다. 적조는 자연적으로도 발생하며, 때로는 어패류의 폐사도 초래하는 경우가 있는데, 수질 오염에 기인하는 적조는 장시간, 광범위하게 발생하고 피해가 큰 경우가 많다.

[목차]

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3. 부영양화(eutrophication)

부영양화란 호소의 영양분 특히 질소와 인이 풍부하게 되어 수중생물의 성장과 사멸의 순황속도가 빨라져서, 그 결과 수질을 악화시켜 물의 이용 가치를 현저하게 감소시키는 현상을 말한다. 일반적으로 폐수는 2차 처리 후에도 아직 배설물, 유기물 분해 그리고 세척제 등으로부터 기인된 대부분의 영양물질을 함유하고 있다. 호소에 유입한 이와 같은 오염물은 희석, 침전, 생물 분해에 의하여 자연 정화되는데, 깊은 호에서는 빛이 풍부한 표층에서만 식물성 플랑크톤이 번식하게 된다. 이 식물성 플랑크톤은 동물성 플랑크톤이나 해저동물을 양생하고, 이것들은 물고기의 먹이가 된다. 한편 생물의 사체는 침강 도중 또는 호소바닥에서 세균의 작용에 의해 분해가 되어 무기물질이 되고, 이것이 순환적으로 식물성 플랑크톤을 생산한다. 이러한 자연적인 호소에서의 순환과정은 그림 1-3-2에 나타내었다.

그림 1-3-2. 호소의 생태계

자연적인 상황에서는 영양물질이 토양 생태계에 의하여 거의 공급되고, 그리고 계속적으로 재순환된다. 이와 같이 토양으로부터 공급되는 영양물질은 그 양이 적어 식물성 플랑크톤의 성장을 제한하기 때문에 호수의 물이 수정과 같이 깨끗한 상태가 된다. 토양 입자와 더불어 유입된 영양물질은 호수나 강의 입구 근처에서 침전되는 경향이 있고, 이러한 지역은 조류나 기타 수생식물과 이로 인한 물고기의 성장을 돕는다. 그러나 폐수나 기타 다른 발생원에서 오는 영양물질의 유입은 이러한 상황을 변화시킨다. 하수처리시설에서 방류되는 영양물질의 유입은 이러한 상황을 변화시킨다. 하수처리시설에서 방류되는 영양물질은 대부분 물속에 유리상태로 있으므로 호수입구에서 흙과 함께 침전되기 보다는 호수에 있는 물과 함께 쉽게 혼합된다. 그리하여 영양물질이 풍부한 묽은 빈영양에 의해 견제되어 왔던 식물성 플랑크톤의 성장을 돕는다. 영양물질이 주어지면 식물성 플랑크톤의 성장과 번식은 매우 신속하게 진행되므로 수 일안에 맑은 물이 검푸른 색의 물로 변한다. 이렇게 갑작스럽게 대량의 식물성 플랑크톤이 나타나는 현상을 조화현상(algal bloom)이라 부른다.비록 맑은 호수라 하더라도 봄철에 얼음이 녹으면서 찬물은 밑으로 가라앉고, 바닥물이 표면으로 올라와서 침전물로부터 영양물질이 위로 이동되는 전도현상이 일어난다. 이와 비슷한 전도현상이 가을에도 일어나 표면수가 식어지면서 가라앉아 영양물질이 함유된 바닥수가 표면으로 올라온다. 이런 과정은 그림 1-3-3에 나타내었고, 영양물질이 상대적으로 부족한 호수에서는 이용 가능한 영양물질이 성장하는 식물성 플랑크톤에 의해 곧 흡수되므로 조화현상은 단기간 동안 일어난다. 그러나 폐수가 유입되면 조화현상의 기간이나 강도가 매우 증가한다. 아주 심한 경유에는 봄철에 조류성장이 시작되면서 가을철에 조류성장이 중지될 때까지 조류에 의한 초록색의 스컴으로 뒤덮힌다.만일 이런 호수물이 상수원으로 사용된다면, 조류를 여과해야하는 비용이 추가로 들고 그리고 불쾌한 맛이 남게 된다. 또한 식물성 플랑크톤의 개체수가 곧 최대 규모로 되어 계속적인 높은 생산율과 죽는율이 서로 비슷해지며, 죽는 세포는 밑으로 가라앉아 영양물질의 공급원이 된다. 더욱이 폐수에 의한 영양물질의 공급으로 성장과 죽는 과정이 계속되어 유기물의 바닥

그림 1-3-3. 호수의 물의 전도 현상

침전은 상당히 누적된다. 모든 생태계에서와 같이 죽은 유기물은 박테리아나 다른 분해생물의 먹이가 되며 이러한 생물체의 성장고 번식은 상당히 증가한다. 박테리아가 호흡할 때 필요한 산소는 물에 녹아 있는 산소의 공급으로부터 얻어진다. 산소는 물속에 조금 녹아 있고 잔잔한 물에 매우 서서히 확산되므로 박테리아는 물속의 산소를 고갈시킨다. 그러나 산소의 부족은 모든 박테리아의 성장을 중지시키지 못하여, 그 중에서 어느 것들은 혐기성 호흡을 이용하여 성장과 번식을 계속한다. 물속에 용존산소가 고갈되면 그 영향은 명백하여 호흡할 때 산소가 필요한 물고기나 다른 생물들이 질식하게 된다. 이와 같은 부영양화 과정을 그림 1-3-4에 요약하였다.

(a) 자연배수는 영양물질이 적게 함유되어 있어 호수를 빈영양상태를 유지한다.

(b) 여러 가지 인위적인 공급원에서의 용존영양물질

그림 1-3-4. 호소의 부영양화 과정

수역에 부영양화가 진행되면 먼저 수질에 변화가 나타나고, 다음에 하천 바닥이나 수생생물에게 영향이 파급된다. 부영양호와 빈영양호의 비교는 표 1-3-3과 같다. 부영양호는 생물학적으로 맑은 빈영양호보다 총생산량과 생산성이 수배 높지만 상수원으로 이용될 때는 조류가 물의 여과 시설을 신속하게 메꾸어 버리거나, 조류로부터 악취와 독성물질이 생기므로 그 가치는 거의 상실된다. 또한 공업용수로 이용하기가 곤란하거나 수처리 비용이 많이 들어 경제적 손실을 가져올 뿐만 아니라 수산용수, 농업용수로 그 가치가 떨어진다. 그러므로 부영양호는 죽은 호수와 마찬가지이다. 호수의 규모가 아주 작지 않은 한 수체의 전체가 완전하고 균일하게 혼합되는 것이 매우 늦기 때문에 일시에 부영양상태가 되는 것은 아니다. 어떤 호수의 부영양화 현상은 20년 이상 진행되어 있으나, 그 호수의 일부는 아직도 부영양화 상태가 아닌 경우도 있다. 그러나 최근에는 유역의 공업화 및 도시화가 급속히 진행되어 이로 인한 다량의 영양물질이 유입되면서 부영양화 현상의 강도와 기간이 급속히 증대되고 있다.

표 1-3-3. 빈영양호와 부영양호의 비교

특 징	빈영양호	부영양호
수 색	남색 또는 녹색	녹색 내지 황색, 수엽 때문에 때로는 현저하게 착색되는 경우가 있다.
투 명 도	크다(5m 이상)	적다(5m 이하)
반 응	중성	부근 중성 또는 약알칼리성, 여름에 표층은 가끔 강알칼리성이 된다.
영양염류(mg/L)	소량(N < 0.05, p < 0.02)	다량(N < 0.15, P > 0.02)
현탁물질	소량	플랑크톤 및 그 잔재에 의한 현탁 물질이 다량있음
용존산소	전층에 걸쳐 포화에 가깝다.	표수층은 포화 또는 과포화 심수층에서는 항상 현저하게 감소한다. 소모는 주로 플랑크톤 유해의 산화에 의한다.
저생동물	종류는 많다. 산소부족에는 견디지 못하는 종류	산소부족에 견디는 종류
식물 플랑크톤	빈약, 주로 규조로 구성된다.	풍부, 여름에는 남록의 수화를 만든다. 규조, 충조도 많다.
어 류	양은 적다. 냉수성의 것이 있다. (송어, 황어)	양은 많다. 온수성의 것이 많다. (잉어, 붕어, 뱀장어)

강에서는 부영양화가 강물의 유속에 따라 선형으로 일어나게 되는데, 일반적으로 강에 버려진 영양물질은 강을 따라 내려가서 조화현상이 발생원보다 떨어져서 일어난다. 분해 조류가 계속 하류로 이동하면 영양물질 공급원에서 멀리 떨어진 곳에 용존산소의 감소를 초래한다. 하류라하더라도 영양물질 혹은 유기 폐기물의 추가 투입이 없다면 그 강은 회복될 수 있다(그림 1-3-5 참조). 그러나 상대적으로 작은 지역에서 부영양화 현상이 생기면 어류에 상당한 피해를 입힐 수 있다. 한무리의 물고기가 부영양화 지역에서 산소부족으로 죽거나, 강하류로 떠내려온 영양물질에 의해 죽게되고, 이때 죽은 물고기가 썩으면서 부영양화 과정을 촉진하는 추가의 산소 수요를 창출시킨다.부영양화의 방지 대책으로는 제한요소인 질소와 인의 유입을 막아야 한다. 질소와 인은 도시하수를 2차 처리하여도 질소는 50%, 인은 30% 정도 제거할 뿐이어서, 보통 처리수 중에 10∼30 ppm의 질소와 5∼20 ppm의 인을 함유하는데 특히 가정하수 중 인의 60%가 세제의 사용에서 온다. 그러므로 호소에 유입되는 하수 및 폐수는 고도처리 즉 3차처리를 하여야 하며, 인의 함량이 낮은 세제의 사용도 고려되어야 한다. 다행히도 인을 제거하는 것은 상대적으로 쉬워서 폐수를 석회석 여과 시설에 통과시키면 불용성의 인산 칼슘을 형성하게 되어 인산이온을 물로

그림 1-3-5. 강의 부영양화

부터 제거할 수 있다. 또한 질소 화합물은 탈질소화 박테리아의 여과칼럼에 통고시켜 처리할 수 있다. 이외에도 폐수로부터 모든 이온을 제거하는 방법으로 증류법, 전극분해법, 역삼투법과 이온교환법 등이 있다. 이러한 방법들은 복잡한 시설이 필요하므로 많은 시설비와 운영비가 요구된다. 또 적극적인 방법으로 조류의 번식을 방해하기 위해 물에 화학제초제를 사용할 수 있다. 그러나 이 방법은 가장 편리한 방법이나 생태학적으로 가장 나쁜 방법이다. 이 방법으로는 무익한 식물성 플랑크톤을 죽일 수 있지만 유익한 조류까지 죽이므로 차례로 이들을 먹이로하는 물고기에 까지 피해를 준다. 부영양호에 기계적인, 폭기시스템을 설치하면 높은 용존산소를 유지시켜서 물고기가 질식하는 것을 막을 수 있다. 이와 같은 방법은 모두 많은 비용과 시간을 요구한다.부영양화의 대표적인 방지대책은 표 1-3-4에 모았다. 이렇게 하여 부영양화 현상이 시정된다 하여도 부영양호가 정상 상태로 회복되기 까지는 수년이 걸릴 것이다. 회복이 느린 이유는 썩은 유기물질이 영양물질을 물속에 다시 방출시켜 영양물질이 풍부한 부영양 조건을 지속시키기 때문이다. 그리고 영양물질은 밑바닥 침전물 속에서 서서히 안정화 되어 호수의 회복이 느리게 된다.

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4. 우리나라 수질 현황

환경청의 수질 오염실태보고는 1980년부터 현재까지 매월 1회씩 DO 및 BOD를 비롯한 주요 수질 항목에 대하여 수계별로 주요 지점에 대한 수질조사 결과를 수록하고 있으므로 수질 현황 파악은 물론 수계의 연도별 수질 변화 경향도 파악할 수 있다. 본절에서는 1985년도를 기준으로 우리 나라의 수계별 수질 현황을 살펴보았다.

(1) 한강

한강은 팔당댐을 경계로 하여 상류의 남한강과 하류의 한강 본류로 구분되며 팔당호로 제1지천인 북한강이 유입 되고 있다. 남한강의 본류는 전구간이 대체로 양호한 수질을 유지하고 있는 것으로 보고되고 있다. 팔당댐 하류의 한강 본류의 수질은 상류구간은 양호한 수질을 유지하고 있으나 서울 및 주변 위성도시의 폐하수가 유입되는 진광지점부터는 BOD가 악화되기 시작하여 한강 유입 지천중 가장 수질이 악화된 안양천이 유입되는 하류인 가양지점에서는 수질환경기준 V등급에도 미치지 못할 정도로 BOD가 악화되어 있다. 그러나 한강종합개발계획의 일환인 한강준설과 더불어 중량천을 비롯한 오염된 도시하천의 정화운동의 결과와 하수처리종말장의 가동 등으로 한강본류의 수질은 보다 개선될 조짐은 보인다.

표 1-3-4. 부영양화의 방지 대책

구 분	요 지	내 용
호소 외대책	요염부하량감소대책	① 폐수처리 : 3차처리 ② 환배수로(Ringcanalization) ③ 유입전 침전지 설치 ④ 면오염감소 - 비료사용제한 사용탁개용수유입방지 ⑤ 합성세제 사용제한
호소 내대책	호소 관리대책	① 물리적 대책 ⓐ 성층화혀상 제거 ⓑ 폭기로 저산소층 제거 ⓒ 물의 교환 ⓓ 퇴적물 제거 ② 화학적 대책 ⓐ 부영양염류 침전 ⓑ 침전물의 불활성화 ③ 생물학적 대책 ⓐ 생물군의 제거 ⓑ 큰 식물류로 대체

(2) 낙동강

낙동강 본류의 수질은 낙동강 지류 중 가장 오염이 심한 지천인 금호강 합류점을 경계로 뚜렷이 구분된다. 즉 금호강 합류점 사유 구간(안동댐, 구미, 달성)은 대체로 수질이 양호하나 금호강이 유입되는 직하류인 고령지점은 수질환경기준 V등급의 악화된 수질이며 황강이 유입되기 전까지의 본류구간도 IV등급 이상의 나쁜 수질을 보이고 있다. 비교적 수량이 풍부한 호아강과 남강이 유입되는 하류 구간은 BOD가 개선되기는하나 부산시의 상수취수지점인 물금지점은 상수원수로 만족할 만한 수준은 되지 못하고 있다. 물금지점 하류구간은 오염지천인 양산천과 부산시의 하폐수의 유입으로 BOD가 더욱 악화되기 시작하여 낙동강하구둑지점의 수질은 V등급이하의 상태를 유지하고 있다. 금호강 정화사업이 어느 정도 결과를 보임에 따라 금호강의 수질 개선이 이루어질 전망이다.

(3) 금강

금강 본류는 금강지류 중 가장 오염이 심한 갑천 합류점 상류 구간은 BOD가 양호한 수질을 유지하며 합류점 하류 구간은 Ⅱ, Ⅲ등급의 수질이다. 다만 논산천 합류점 하류의 금강 최하류 구간은 Ⅲ, Ⅳ등급의 비교적 악화된 상태이다. 갑천은 대전시의 하폐수가 유입되는 하천으로서 상당히 높은 BOD를 유지하고 있어 금강의 수질 오염의 원인 중 하나이다. 금강 본류의 수질은 매년 악화되고 있으며, 특히 지천인 갑천과 미호천의 영향으로 인하여 이들 하천 합류점 직하류 구간(청원, 연기)의 수질은 저점 더 악화되고 있는 실정이다.

(4) 영산강

영산강은 우리나라의 4대 하천 중 본류의 수질 오염이 가장 심각한 지경이다. 광주시의 방류하천인 광주천이 유입되는 광주2지점은 BODRK 수질환경기준 Ⅴ등급의 2배 정도의 나쁜 수질이다. 반면 광주천 합류점 상류인 담양지점은 수질이 양호한 편이며, 광주천 합류점 하류구간은 대부분 악화된 수질로서 영산강의 수질보전을 위해서는 광주천의 수질개선이 가장 시급한 실정이다.

(5) 저수지 수질

저수지는 일반적으로 장기간의 체류시간으로 인하여 영양염류의 축적에 의한 부영양화현상과 조류의 번성(algae bloom)에 의한 수질 악화가 문제가 된다. 따라서 일반적으로 댐이나 하구둑에 의해 형성된 저수지에 대해서는 수질 현황과 영양상태를 분석한다.한강 수계의 주요 저수지인 다목적댐 저수지인 소양호와 발전용댐 저수지인 팔당호, 의암호, 춘천호에 대한 분석 결과 팔당호는 부영양, 의암호는 중∼부영양 상태이며 소양호옹 빈∼중영양 tdxo로 나타났다. 특히 팔당댐의 경우 부영양화가 상당히 진전된 것으로 보고되고 있다.낙동강 수계인 안동호의 수질은 II등급 이상을 유지하고 있으며 일반적으로 빈영양 상태이나 일시적으로 부영양 상태에 가까운 수질을 나타내기도 한다. 그리고 무기성 질소나 인의 농도로는 중∼부영양의 수질 상태이다.진양호의 수질도 안동호와 마찬가지로 II등급의 양호한 수준이나 갈수록 악화되고 있다. 무기성 질소 및 인 농도는 부영양 상태이나 반면 엽록소 농도로는 빈영양 상태이다. 이것은 진양호의 수리학적 체류 시간이 9.5일로 인 성분이 조류의 세포합성에 이용되는데 필요한 시간인 14일 보다 짧아 대부분의 인성분이 그대로 유출되어 버리기 때문인 것으로 보인다. 따라서 진양호는 무기성 질소와 인의 농도가 높더라도 조류의 번성 가능성은 적은 것으로 판단된다.금강 수계인 대청호의 경우 중∼부영양 상태이다. 하구둑이나 하구의 방조제 건설로 호수화한 하구는 영양염류의 축적으로 인한 부영양화 및 조류의 번성에 의한 수질 악화의 가능성이 가장 높다. 영산강 하구둑으로 인한 형성된 영산강하구, 안성천하구의 아산호, 삽교천하구의 삽교호 수질은 모두 심한 부영양상태이다.

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5. 수질환경기준

한 나라의 경제가 서장하여 공업이 발달하게 되면 그 폐수로 말미암아 1차 산업인 농업이나 수산업이 피해를 입기 쉽다. 공업이 급속도로 발달하고 하수도 및 폐수처리장 등 위생시설을 완전히 폐수처리를 요구한다면 그 처리비의 고가로 말미암아 공업이 위축될 것이며, 반대로 처리 기준을 너무 완하하면 농업이나 수산업이 큰 피해를 입을 것이다. 개발도상국에서 공공 수역에 방류되는 광·공업 폐수에 너무 급작스럽고 엄격한 규제를 가함은 좋지 AHTGAU, 처음에는 1차 산업에 큰 피해를 끼치지 않는 한도의 완화된 규제를 하고, 시일을 두고 점차로 강화함이 좋다.우리 나라의 환경보전법은 대기 오염, 수질 오염, 토양 오염, 소음 또는 악취 등 모든 황경오염으로 인한 보건 위생상의 위해를 방지하고 환경을 적절하게 보전함으로써 국민보건 향상에 기여할 목적으로 제정되었다. 황경보전법에 규정된 환경기준은 하천 및 호소에 대하여 생활환경의 보전에 관한 사항과 사람의 건강보호에 관한 사항의 2종류로 구분되어 있으며, 생활환경보전은 하천 및 호소의 이용 목적에 따라 수역을 5개의 등급으로 구분하고 pH, BOD, COD, 현탁 고형물(SS), 용존산소(DO), 대장균군수의 6개 항목에 대하여, 그리고 사람의 건강보호를 위해서는 전수역에 대하여 중금속이나 독성물질인 카드뮴(Cd), 시안화물(CN), 유기인, 납(Pb), 6가 크롬(Cr), 비소(As), 수온(Hg), 폴리클로리네이티드비페닐(PCB) 등의 8개 항목에 대하여 기준을 설정하여 규제하고 있다. 우리 나라의 환경기준은 표1-3-5와 같다.우리 나라의 현행 환경기준의 문제점은 수질 항목별 기준 농도에 확률적인 개념이 도입되어 있지 않고, 호소의 환경기준에 부영양화 항목인 영양염류에 대한 기준이 설정되어 있지 않다는 것이다. 우리 나라의 현행기준과 가장 유사한 수질환경기준이 설정되어 있는 일본의 경우를 살펴보면 사람의 건강보호에 환경기준과 생활환경보전에 관한 환경기준으로 구분되어 있으며, 생활환경보전에 관한 환경기준으로 구분되어 있으며, 생활환경보전에 관한기준은 다시 하천과 해역으로 구분되고 하천은 다시 하천과 호소로 구분 설정되어 있다. 또한 각종 환경기준에 확률개념이 도입되어 사람의 건강보호에 관한 항목의 기준치는 총수은(연평균치)을 제외하고는 최고허용치로 규정하고 있으며, 생활환경보전에 관한 환경기준도 하천과 영양염류를 제외한 호소의 기준치에 대해서는 일평균치로 그리고 호소의 영양염류에 대한 기준치는 연평균치로 규정하고 있다.

표 1-3-5. 우리나라의 하천 및 호소의 수질환경기준>

구 분 등 급		이용목적별 적 응 대 상	기 준
			수 소 이온농도 (pH)	생 물 화학적 산 소 요구량 (BOD) (mg/L)	화학적 산 소 요구량 (COD) (mg/L)	부 유 물질량 (SS) (mg/L)	용 존 산소량 (DO) (mg/L)	대장균 군 수 (MPN/ 100mL)
생 활 환 경	Ⅰ	상수원수 1급 자연환경보전	8.5∼8.5	1이하	1이하	25이하 (1)	7.5이하	50이하
	Ⅱ	상수원수 2급 수산용수 1급 수영용수	6.5∼8.5	3이하	3이하	25이하 (5)	5이하	1,000이하
	Ⅲ	상수원수 3급 수산용수 2급 공업용수 1급	6.5∼8.5	6이하	6이하	25이하 (15)	5이하	5,000이하
	Ⅳ	공업용수 2급 농업용수	6.5∼8.5	8이하	8이하	100이하 (15)	2이하	-
	Ⅴ	공업용수 3급> 생활환경보전	6.5∼8.5	10이하	10이하	쓰레기등이떠있지아니학것	2이하	-
사 람 의 건 강 보 호	전 수 역	카드뮴(Cd) : 0.01 mg/L 이하 : 검출되어서는 안 됨 유기 인 : 검출되어서는 안 됨 6가 크롬(Cr> >) : 0.05 mg/L 이하 납(Pb) : 0.1 mg/L 이하 시안(CN) : 검출되어서는 안 됨 비소(As) : 0.05 mg/L 이하 수은(Hg) : 검출되어서는 안 됨 폴리클로리네이티드비페닐(PCB)

(주) 호소의 경우 생물화학적 산소 요구량 기준은 적용하지 아니하고, 부유물질량 기준은 ( ) 내의 기준을 적용한다.

음용수는 청정하고 맛과 냄새가 없으며 위생적이고 안전한 물, 즉 인체에 질병을 일으킬 수 있는 각종 해로운 오염> >물질이 함유되어 있지 않은 상태로 공급되어야 한다. 따라서 수도에 의해 공급되는 음용수의 수질기준에 적합하여야 한다. 우리 나라의 음료수의 수질기준은 다음과 같으며, 각국의 상수도 수질기준을 표 1-3-6에 모았다.>

(1) 원생생물에 오염되었거나 원생생물에 오염된 생물 또는 물질에 관한 사항

1) 암모니아성 질소는 0.5 mg/L를 넘지 아니할 것2) 질산성 질소는 10 mg/L를 넘지 아니할 것3) 염소이온은 15 mg/L를 넘지 아니할 것4) 과망간산칼륨 소비량은 10 mg/L를 넘지 아니할 것5) 일반 세균(보통 한천배지에서 무리를 형성할 수 있는 생균을 말한다)은 1cc중 100을 넘 지 아니할 것6) 대장균군(그람음성의 무아포성의 단간균으로 유당을 분해하면 산과 가스를 만드는 모든 호기성 또는 통성 혐기성균을 말한다)은 5cc 중에서 검출되지아니할 것

(2) 시안, 수은 기타 유해물질에 관한 사항

1) 시안은 검출되지 아니할 것2) 수은은 검출되지 아니할 것3) 유기인은 검출되지 아니할 것

(3) 동, 철, 불소, 페놀, 기타 물질에 관한 사항

1) 동은 1 mg/L를 넘지 아니할 것2) 철 및 망간은 각각 0.3 mg/L를 넘지 아니할 것3) 납은 0.1 mg/L를 넘지 아니할 것4) 불소는 1 mg/L를 넘지 아니할 것5) 아연은 1 mg/L를 넘지 아니할 것6) 6가크롬은 0.05 mg/L를 넘지 아니할 것7) 페놀은 0.005 mg/L를 넘지 아니할 것8) 경도는 300 mg/L를 넘지 아니할 것9) 황산이온은 200 mg/L를 넘지 아니할 것10) 카드뮴은 0.01 mg/L를 넘지 아니할 것11) 세제(음이온 계면활성제)는 0.5 mg/L를 넘지 아니할 것

(4) 과도한 산성이나 알카리성에 관한 사항

수소이온 농도는 pH 5.8 내지 8.5 이어야 할 것

(5) 냄새와 맛에 관한 사항

소독으로 인한 냄새와 맛 이외의 냄새 및 맛이 있어서는 아니될 것

(6) 무색 투명하지 아니할 것에 관한 사항

1) 색도는 5도를 넘지 아니할 것2) 탁도는 2도를 넘지아니할 것3) 증발잔류물은 500 mg/L를 넘지 아니할 것

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