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형광 3D-EEMs를 이용한 시화호유역 하천 및 공단폐수의 유기물 특성 분석
Characterization of Dissolved Organic Matter in Stream and Industrial Waste Waters of Lake Sihwa Watershed by Fluorescence 3D-EEMs Analysis

이미경    (한국수자원공사 수자원연구원   ); 최광순    (한국수자원공사 수자원연구원   ); 김세원    (한국수자원공사 수자원연구원   ); 김동섭    (한국수자원공사 수자원연구원  );
  • 초록

    본 연구에서는 유역특성이 뚜렷이 구분되는 시화호 유역(농촌, 도심지역, 공단지역)의 하천수 및 공단폐수를 대상으로 형광 3D-EEMs (3-Dimensional Excitation Emission Matrix Spectroscopy)를 이용하여 DOM (Dissolved Organic Matter)의 공간적 분포 특성을 파악하였다. 또한, 강우시 synchronous와 3D-EEMs를 이용하여 시간에 따른 DOM의 변화 특성을 보았다. 3D-EEMs로 부터 나타난 주요 DOM 물질은 휴믹계물질(Humic Like Substances, HLS)과 단백질계물질(Protein Like Substances, PLS)로 농촌 및 도심유역에서는 HLS가 주로 분포하였으며, 공단유역에서는 HLS 뿐만 아니라, PLS도 높게 나타났다. 각 지점별 DOM의 형광 peak $T_1:C_1$ ratio로 부터 반월공단(3TG)에서 난분해성 휴믹계 물질이 매우 높은 것으로 나타났다. 또한, 조사지점의 PLS 물질(peak $T_1$ , peak $B_1$ )과 BOD 농도가 직선의 상관성( $r^2$ =0.65 0.65, $r^2$ =0.66 0.66)을 보여, 이러한 원인은 하수 유입 등에 의한 영향으로 보인다. 강우시(Rainfall, 30 mm) 시간에 따른 DOM의 모니터링 결과, 농촌유역에서는 HLS와 PLS가 비강우시와 비교하여 형광세기만 높아졌을 뿐, 구성 물질 의 변화 특성은 보이지 않았다. 한편, 도심유역에서는 HLS의 강우 초기 30분 내에 유출이 높은 것으로 나타났으며, 공단유역(4TG)에서도 강우 초기 20분 내에 HLS와 PLS의 유출이 매우 높게 나타났다. 본 연구로부터 형광 3D-EEMs는 유역의 DOM 기원을 밝히고, 비점오염원 및 하 폐수를 모니터링 하는데 있어 유용한 tool로 적용될 수 있음을 제시한다.

    This study is conducted to examine spatial variations of Dissolved Organic Matter (DOM) in stream and waste waters of the different watershed areas (agricultural, residential, and industrial complex area) by using fluorescence 3D-EEMs (3 Dimensional Excitation Emission Matrix Spectroscopy). Furthermore, the research investigates the changes of DOM characterization by synchronous and 3D-EEMs during a rainfall event. The characterizations of DOM obtained by 3D-EEMs show two noticeable peaks at humic and protein-like regions. Humic-like substances (HLS) are found in rural and urban areas, and humic and protein-like substances (PLS) are shown in industrial area. According to the fluorescence peak $T_1:C_1$ ratios, it is observed that high amount of HLS was discharged from Banweol Industrial Complex (3TG). Additionally, linear relationships (Regression rate, $r^2$ =0.65 0.65, $r^2$ =0.66 0.66) have been shown between PLS (peak $T_1,\;B_1$ ) and biochemical oxygen demand (BOD), which indicates the impact of sewage. For the rainfall event (30 mm), no remarkable difference of DOM was found at rural area except increment of fluorescence intensity comparing dry period. In contrast, HLS at urban area is highly discharged within 30 minutes from the beginning of rainfall. Also, there are high influences of HLS and PLS within 20 minutes at industrial complex (4TG). Fluorescence 3D-EEMs has not only verifies a watershed of DOM origination but also monitors diffuse and point source impacts.

  • 주제어

    형광 .   휴믹계물질 .   단백질계물질.  

  • 참고문헌 (27)

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 저자의 다른 논문

  • 최광순 (21)

    1. 2006 "퇴적물로부터 인 용출 저감을 위한 Brucite 처리" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 28 (11): 1180~1185    
    2. 2007 "시화호 인공습지의 물흐름 분포 및 입자성물질 퇴적 특성" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 29 (4): 425~437    
    3. 2007 "수질정화용 인공습지 개방수역에서 유입수질에 따른 식물플랑크톤의 광합성특성 및 유기물생산력" 한국육수학회지 = Korean journal of limnology 40 (1): 61~71    
    4. 2007 "정체된 시화 인공습지와 해수유통이 활발한 강화 갯벌에서의 혐기성 유기물 분해능 및 분해경로 비교" 한국습지학회지 = Journal of wetlands research 9 (1): 1~11    
    5. 2008 "시화호 인공습지에서 시공간적 수질분포 및 오염물질 제거효율 평가" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 30 (10): 1013~1020    
    6. 2008 "물 교환이 제한적인 시화호 상류 기수역에서 기초수질의 시공간적 분포특성" 한국하천호수학회지= Korean journal of limnology 41 (2): 206~215    
    7. 2008 "물 교환이 제한적인 시화호 상류 기수역의 부영양화" 한국하천호수학회지= Korean journal of limnology 41 (2): 216~227    
    8. 2009 "강우시 시화호 농촌 및 공단유역의 비점오염물질 유출특성" 水質保全 = Journal of Korean Society on Water Quality 25 (5): 768~777    
    9. 2009 "수처리용 인공습지에서 갈대부착조류의 유기물생산력" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 31 (10): 893~900    
    10. 2009 "시화호 인공습지에서 표층퇴적토의 오염물질 함량 분포와 제거효율 평가" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 31 (9): 755~764    
  • 김세원 (16)

  • 김동섭 (24)

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