영산강 섬진강수계 자연유기물 분포 및 거동특성 연구(Ⅱ) - mewebbook.me.go.kr/DLi-File/NIER/06/001/5256609.pdf · 2015-11-03 · (soil organic matter) 은 비슷한

발 간 등 록 번 호 NEIR NO. 2010-55-1230

11-1480523-000721-01

영산강․섬진강수계 자연유기물 분포 및

거동특성 연구(Ⅱ)

국립환경과학원 영산강물환경연구소

황동진, 허유정, 박종환, 김갑순, 임병진, 이영재,

김상돈, 최훈근, 박승호, 황태희, 유창석

광주과학기술원

전강민, 조재원

Distributional Patterns and Movement

Characteristics of Natural Organic Matter in

Yeongsan and Seomjin River (Ⅱ)

Dongjin Hwang, Yujeong Huh, Jongwhan Park, Kapsson Kim, Byungjin Lim, Yeongjae

Lee, Sangdon Kim, Hungeun Choi, Seungho Park, Taehee Hwang, Changseok Ryu

Kangmin Chun, Jaewon Cho

Yeongsan River Environment Research Center

National Institute of Environmental Research

Gwangju Institute of Science and Technology

2010

i

목 차

목차 ······························································································································ ⅰ

그림목차······················································································································ ⅱ

Abstract ························································································································ ⅲ

Ⅰ. 서 론 ······················································································································· 1

Ⅱ. 연구내용 및 방법 ································································································· 3

1. 수질조사 ··············································································································· 3

2. 자연유기물 조사 ································································································· 3

Ⅲ. 연구결과 및 고찰 ································································································· 6

1. 유역환경특성 및 수질영향인자 ······································································· 6

가. 유역의 특성 및 조사지점 ············································································· 6

나. 수질영향인자 조사 ························································································· 7

2. 영산강․섬진강수계 수질변화 추이 ··································································· 6

3. 자연유기물의 분자량 크기 분포 ··································································· 10

4. 3-Dimensional Fluorescence Excitation-Emission Matrix을 이용한

자연유기물질의 주요 구성 성분 조사 ·························································· 14

5. 자연유기물질의 구조 분석 ············································································· 16

6. Perchlorate 분포 현황 ····················································································· 18

7. Preparative Liquid Chromatography (Prep-LC) ······································· 19

Ⅳ. 결 론 ··················································································································· 24

참고문헌 ······················································································································ 25

ii

그 림 목 차

<그림 1> 영산강(좌)과 섬진강(우) 유역도와 조사지점 ······································· 6

<그림 2> 영산강수계 BOD 변화 추이 ··································································· 8

<그림 3> 영산강수계 COD 변화 추이 ··································································· 8

<그림 4> 영산강수계 수질변화(COD/BOD) 수질변화 추이 ······························· 9

<그림 5> 2010년 섬진강수계 수질 ········································································· 9

<그림 6> 영산강․섬진강수계 DOC와 TOC 변화 ·················································· 9

<그림 7> 영산강․섬진강수계 지점별 중금속 함량 변화 ·································· 10

<그림 8> 겨울 영산강․섬진강수계 Aromatic substances의 분자량 크기분포 ······ 10

<그림 9> 봄 영산강․섬진강수계 Aromatic substances의 분자량 크기분포 ····· 11

<그림 10> 여름 영산강수계 Aromatic substances(좌)와 Protein-like substances(우)

의 분자량 크기분포 ··············································································· 12

<그림 11> 여름 섬진강수계 Aromatic substances(좌)와 Protein-like substances(우)

의 분자량 크기분포 ··············································································· 12

<그림 12> 가을 영산강수계 Aromatic substances(좌)와 Protein-like substances(우)

의 분자량 크기분포 ··············································································· 13

<그림 13> 가을 섬진강수계 Aromatic substances(좌)와 Protein-like substances(우)

의 분자량 크기분포 ··············································································· 14

<그림 14> 겨울(좌)과 봄(우) 영산강수계 자연유기물질의 structure 분석결과 ·· 16

<그림 15> 여름(좌)과 가을(우) 영산강․섬진강수계 자연유기물질의 structure 분석결과··· 17

<그림 16> Perchlorate의 구조 ··············································································· 18

<그림 17> 겨울, 봄 및 여름 영산강․섬진강수계의 Perchlorate 분포 ··········· 18

<그림 18> Recycling preperative HPLC 운전조건과 정밀 분석 대상시료의

Recycling preperative HPLC 분석결과 ············································ 19

<그림 19> Prep-LC로 분리한 겨울 담양 시료(좌)와 하수방류수 시료(우)의

Aromatic substances 분자량 크기분포 ············································ 20

<그림 20> Prep-LC로 분리한 겨울 광주 2-1(좌)와 무안 시료(우)의 Aromatic

substances 분자량 크기분포 ······························································ 21

<그림 21> Prep-LC로 분리한 봄 담양 시료(좌)와 하수방류수(우)의 Aromatic


<그림 22> Prep-LC로 분리한 겨울 광주 2-1(좌)와 무안 시료(우)의 Aromatic


iii

Abstract

Organic matter in the water system exhibit different characteristics

according to their regional, seasonal, and national origins because they

are composed of organic materials from the degradation of biological

materials and from wastewater treatment facilities. Therefore, the

molecular structure of the organic matter, their chemical reaction and

movement in the water system are influenced by the environment. In the

ecosystem, they sometimes are involved in the natural cycle of carbon,

nitrogen, phosphorus and sulfur which are elements of organisms. They

also may form ligands with other organic and inorganic pollutants

changing their original toxicity in the water system. Although natural

organic matter is important for the soundness of the water system and

organic matter circulation in the ecosystem, it is difficult to identify the

origin of natural organic matter. In this work, special molecules among

the natural organic matter present in the Yeongsan and Seomjin river

system was selected and analyzed in detail. The result of this research

will serve as basic data on the origin of natural organic matter in the

Yeongsan and Seomjin river system.

1

Ⅰ. 서 론

자연유기물질 (NOM)은 동․식물 등이 부패하여 형성되는 자연생성물로써, 부패

혹은 미생물 분해 생성과정 등 다른 경로를 통하여 생성되며, 지역별, 계절별, 수

계별, 국가별로 매우 다른 특성을 나타내게 된다. 예를 들면 특정지역의 자연유

기물질은 소수성(hydrophobicity)이 매우 높은 반면(대표적 예, 휴믹산), 다른 지역

의 자연유기물질은 친수성(hydrophilicity)이 높고 미생물 분해능이 높을 수도 있기

때문이다. 자연유기물질은 특성에 따라 한국 4대강 및 국내․외의 자연유기물질이

다르고, 하천에 존재하는 자연유기물질, 하수처리수내에 존재하는 자연유기물질

(혹은 Effluent Organic Matter)의 특성도 다르게 나타나고 있다.

이러한 다양성으로 인하여 분자구조, 반응 및 거동 특성 등 모든 점이 각각

다르다. 자연유기물질을 발생근원에 따라 (1) Allochthonous(즉, 식물 등의 부패

로부터 기인되는) NOM, (2) Autochthonou(조류, 박테리아 등의 부산물) NOM,

(3) 인간활동에 기인한 NOM(=Effluent Organic Matter (EfOM)) 로 분류된다.

자연 유기물질은 방향성 탄화수소와 지방성 탄화수소로 이루어진 혼합물로서,

물, 토양, 그리고 침전물에 존재한다. DOM (dissolved organic matter) 과 SOM

(soil organic matter) 은 비슷한 특징을 나타내는데, 한국의 경우 보통

hydrophobic fraction이 DOC의 약 50%를 차지하고, hydrophilic fraction이 DOC

의 약 30%를 차지하며, transphilic fraction은 DOC의 약 20%를 차지한다. 이러

한 자연유기물질은 넓은 범위의 입자크기 분포와 다양한 기능족을 가진다. 자

연유기물질(NOM)은 carboxylic 기능족과 phenolic 기능족을 가지고 있기 때문에,

약한 음이온적인 전해질 특성을 가지는데, 이러한 기능족들은 용해도, 전하밀도

와 metal complexation 형성 등 상수처리에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다

(Edzward et al,1994 ; Huang ad Yeh, 1993).

자연유기물질 속에 포함된 영양염류(특히, 질소와 인)들은 미생물의 성장을

제어하는 제한인자로써 여름철 호소와 같은 수계에서 발생하는 부영양화 현상

에도 영향을 미친다. 특히 질소의 경우, 탈질현상에 의해 질소가스(N2)와 아산화

질소(N2O)의 형태로 대기로 방출되는데, 이 중 아산화질소(N2O)의 경우 이산화

2

탄소(CO2)보다 약 300배 강한 온실가스로서 지구온난화에 영향을 주는 물질로

최근 크게 이슈화 되고 있다. 수계에 존재하는 자연유기물질들은 수생태계의 유

기물 순환과 기후변화 등에 중요한 역할을 수행하고 있음에도 불구하고 국내에

서 이와 관련된 연구는 많지 않은 실정이다. 특히 영산강․섬진강수계에 대한 신

뢰성있고 체계적인 자연유기물질 특성 및 변화에 대한 조사는 거의 없는 실정

이다.

따라서 본 연구에서는 영산강․섬진강수계에서 유입되는 자연유기물질특성을

조사하기 위하여 본류, 지천 및 하수처리장 방류수를 계절별로 수질을 조사하

고, 유기물분자량 크기 변화 등 다양한 물리․화학적 분석방법을 통하여 자연유

기물질을 분석․평가하여 영산강․섬진강수계의 자연유기물 기원파악 및 수계 수

질관리를 위한 기초자료를 제공하고자 한다.

3

Ⅱ. 연구내용 및 방법

1. 수질조사

가. 현장조사 항목

현장수질측정항목인 수온, DO, pH, 전기전도도는 Hydrolab (Hydrolab., U

SA)을 이용하여 현장에서 측정하였다.

나. 시료채취 및 보관

시료채취는 하천 중심에서 채취하여 4L polyetylene 시료병에 담아 아이

스박스에 넣어 실험실로 운반 후 BOD와 COD는 즉시 분석하였다. 여분의 시

료는 냉장보관하면서 분석항목에 따라 GF/C 여지로 여과한 후 사용하였다.

다. 이화학적 수질분석

영산강수계의 수질을 조사하기 위하여 영산강본류 (담양 등 7개 지점),

지천(황룡강 등 3개 지점) 및 광주하수처리장 방류수에 대하여 2010년 1~11월

11회 조사하였으며, 수질조사항목 중 BOD, COD, TN, TP 등은 수질오염공정

시험방법에 준하여 실시하였다.

2. 자연유기물 조사

가. 용존유기탄소(DOC)

자연유기물질은 일반적으로 organics 샘플을 0.45μm grass-fiber filter로 여

과하여 DOC (dissolved organic carbon)를 측정함으로써 정량한다 (Levine et al.,

1985). 수계에 존재하는 자연유기물질의 양은 일반적으로 유기탄소의 량으로

정의되며 보통 particulated organic carbon (POC)의 량을 무시한 DOC를 정량

한다. 본 연구에서는 Sievers사의 800 total organic carbon (TOC) analyzer

(습식산화법)와 Shimadzu사의 TOC-VCPH analyzer (완전연소법)를 이용하여

DOC량을 정량하였다.

4

나. 자외선 흡광도 및 SUVA

물속에 용해되어 있는 순수한 화합물의 자외선흡광도는 각 파장에서의

흡광도 띠로 이루어져 있으며, 이는 분자 내에서 전자가 고에너지 준위로 이

동하기 위하여 필요한 에너지에 해당된다. 방향성 탄소의 량은 UV

absorbance at 254 nm에서 ultraviolet-visible spectrometer (UV-1601,

Shimadzu,Japan)를 이용하여 측정하였으며, SUVA값은 아래의 식 1을 이용하

여 계산하였다.

SUVA (L m-1mg-1) = UVA (cm-1) / DOC (mg/L) × 100 cm/m (식 1)

다. 중금속 및 비금속

Agilent 사의 ICP-MS (7500cs)를 이용하여 자연유기물질에 포함되어 있는

중금속 및 비금속의 함유량을 확인하였다.

라. 총질소 및 유기질소(Org-N)

총 탄소는 TNM-1unit을 장착한 Shimadzu 사의 TOC-VCPH 장비를 이용하

여 분석하였으며, 질산성, 아질산성, 암모니아성 질소는 Dionex사의

Ionchromatography (IC)로 정량하였다. 정량한 분석결과를 토대로 아래의 식

2를 이용하여 수계에 존재하는 유기질소의 량을 산출하였다.

Org-N = TN – Total inorg-N (NNitrite, NNitrate,and NAmmonia) (식 2)

마. 퍼클로레이트

영산강 수계에 존재하는 Perchlorate의 분포 현황을 IC/MS를 이용하여 분

석함으로써 수계의 건강성을 확인하는데 중점을 두고 수행되었다.

바. High-performance size-exclusion chromatography (HPSEC)를 이용한 분자

량 분포특성 조사

High-performance size-exclusion chromatography (HPSEC)는 수계에 존재

5

하는 유기물의 분자량 크기 분포를 측정하기 위하여 가장 널리 이용되고 있

는 분석법으로서, 컬럼안에서 발생하는 Diffusion 현상에 의해 분자량 큰 물

질이 가장 짧은 retention time을 가지며, 분자량이 가장 작은 물질이 가장 긴

retention time을 가지는 것을 이용하여 분자량 크기를 측정한다.

컬럼과 분자량 크기와 상관관계는 poly styrene sulfonates (PSSs) (210, 1.8K,

4.6K, 8K, 18K Dalton)를 이용하여 측정하였다 (Her, 2002). 그리고 UVA

detector의 경우 방향성 물질의 검출을 위해서 254 nm의 파장을 이용하며,

fluorescence detector의 경우 protein-like 물질의 검량을 위하여 excitation

(Ex) 278 nm, emission(Em) 353 nm를 이용하였다.

사. 3D fluorescence excitation-emission matrix (FEEM)

3D fluorescence excitation-emission matrix (FEEM)은 자연유기물질 분석에

널리 이용되는 분석법 중 하나로서, UV를 이용한 분석법보다 감도가 좋은 분석

법으로 주로 방향성 물질과 단백질종의 분석에 이용된다. 본 연구에서는 Xenon

lamp를 광원으로 장착하고 있는 HITACHI사의 F-2500 fluorescence

spectrophotometer를 이용하여 유기물의 형광특성을 측정함으로서 영산강 수계

에 존재하는 자연유기물질의 주요 구성성분과 복잡성을 조사하였다.

차. NOM fractionation using XAD 8/4 resins

자연유기물질이 가지는 중요한 특성중의 하나인 소수성/친수성/반친수성을

확인하기 위하여 XAD 8/4 resins을 이용하여 자연유기물질을 분류하는 실험

을 수행하였다. 소수성 물질의 경우 XAD-8 resin (Amberlite, USA)에 흡착되

며, 반친수성 물질의 경우 XAD-4 resin (Amberlite, USA)에 흡착된다. 그리고

친수성 물질의 경우 XAD 8과 4 resins 모두에 흡착되지 않은 물질로 정의된

다. 사용된 XAD 8/4resins의 경우 Amberlite사에서 제시하는 세정법에 따라

Methanol과 Acetone을 이용하여 각각 2일에 걸쳐서 2번씩 세정함으로써 레진

에 흡착된 유기물들을 제거하였다.

6

Ⅲ. 연구결과 및 고찰

1. 유역환경특성 및 수질영향인자

가. 유역의 특성 및 조사지점

영산강수계는 전라남․북도의 경계를 형성하고 있는 유역으로서 황룡강 및

지석천과 합류하면서 남서방향으로 유하하여 고막원천, 함평천과 합류된다.

유역면적 3,467.84 ㎢(영산강상류 714.88 ㎢, 황룡강 565.04 ㎢, 지석천 663.98

㎢, 영산강 중류 421.18 ㎢, 고막원천 218.98㎢, 영산강 하류 470.36㎢, 영암천

264.51㎢, 영산강 하구언 150.53㎢,), 유로연장 136.66㎢, 하천연장 116.68㎢이

다.

<그림 1> 영산강(좌)과 섬진강(우) 유역도와 조사지점

섬진강수계는 남해안 중서부에 위치하며 유역면적이 4,960㎢로 우리나

라에서 4번째로 큰 유역을 가지고 있다. 전반적으로 산지지형이 우세하며 동

측에 위치한 지리산은 높은 고도의 거대한 산체를 이루면서 본류와 접하고

있다. 섬진강 유역의 전체면적은 4,959.79㎢(섬진강댐 763.38㎢, 섬진강댐 하류

273.08㎢, 오수천 370.89㎢, 순창 431.35㎢, 요천 486.53㎢, 섬진곡성 183.45㎢,

주암댐1,092.41㎢, 보성강 283.78㎢, 섬진강 하류 1,128.43㎢), 유로연장 223.86

㎢, 하천연장 173.30㎢이다.

7

나. 수질영향인자 조사

(1) 강수량

영산강․섬진강 권역의 강수 패턴은 총 강수량 중 대부분이 6~8월 하절기

에 집중되며 11~4월까지는 갈수기에 해당된다. 2008년 총 강수량은 대부분의

중권역 지점에서 최근 10년 평균(1200∼1300 mm)보다 낮은 1000 mm 이하를

기록하였으며,‘07년 대비 50∼60%로 강수량이 감소하였다. 2008년 7월 이후

강수량이 크게 감소하며 극심한 가뭄으로 총강수량은 최근 5년 중 가장 낮았

다. 2010년은 갈수기인 1~4월에 예년대비 2배가량 강수량이 증가하였다.

(2) 댐 유입량 및 방류량

영산강 유역 상류에 농업용수 확보를 위해 4개의 댐(총저수용량 265백만

톤)과 섬진강상류에 섬진강댐이 조성되어 있으며, 통상 방류량은 6~9월에 집

중되며 갈수기에는 소량의 하천유지용수만 방류되나 ‘09년엔 7월이후 낮은

방류량을 유지하였으나 2010년은 전년대비 증가하였다. 전반적으로 하천유지

용수용 댐 방류량은 해년마다 감소하는 추세임을 나타냈다.

(3) 오염원 현황

2007년 말 기준 도서 지역 등 기타 수계를 제외한 영산강, 섬진강 수계

의 BOD배출부하량은 35,630 kg/Day, T-N 15,550 kg/Day, T-P 2170 kg/Day로

나타냈으며, 영산강 수계 8개 중권역중에서는 광주광역시를 포함하는 영산강

상류 유역에 전체 인구의 33%가 밀집되어 있어 가장 높은 배출부하량을 나

타내고 있다.

(4) 하수도 보급률

영산강 수계의 하수도 보급률은 2008년 82.1%, 하수관거 보급률은 76.8%

로 전국 평균 이상이나 이는 대도시인 광주광역시의 보급률이 높기 때문으로

2008년 영산강 수계 전라남도의 경우 하수도 보급률이 66.1%(전국 88.6%), 하

수관거 보급률은 60.7%(전국 73.8%)로 매우 낮은 수준으로 전남의 경우 2007

년에 비해 하수도 보급률은 2.8% 증가하였으나 하수관거 보급률은 계획연장

이 늘어나 2.8% 줄어들었다.

8

2. 영산강․섬진강수계 수질변화 추이

가. 영산강수계

영산강은 산업시설 등에 의한 오염가능성은 낮으나, 중상류의 4개 댐과

영산강 하구둑의 영향으로 하류로 갈수록 유속이 낮아 호소화되는 유역구조

로 수질이 개선되지 않고 있으며, 농경지에 의한 비점 유입 영향이 타수계보

다 높은 특성을 가지고 있다. 특히 중․하류는 유속이 현저히 감소하는 구간으

로 수온 상승시 조류 발생이 빈번하여 오염도 상승의 주요인으로 작용하고

있다. COD 추이를 살펴보면 자정 작용에 의한 개선효과가 BOD 보다는 낮게

나타나며, COD/BOD비도 증가 추세로 특히 하류로 갈수록 비가 증가하는 경

향을 보여 난분해성 유기물의 침적을 추정할 수 있다. 전반적으로 2010년은

2009년에 비해 BOD와 COD값은 감소한 경향을 보였다. 지천인 황룡강3-1과

지석천은 본류보다 오염도가 낮은 것으로 파악되었다.

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

담양 우치 광주1 광주천2 광주2-1 황룡강3-1 지석천4 광산 나주 무안2

BO

D(m

g/L)

2009년

2010년

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0


CO

D(m

g/L)

2009년

2010년

<그림 2> 영산강수계 BOD 변화 추이 <그림 3> 영산강수계 COD 변화 추이

그림6에서 보면 DOC, TOC 변화는 중상류지점에서 일시적으로 높아졌으나

하류는 낮아지는 경향을 보이고 있다. 지점별 중금속은 Al, Fe의 함량이 다른

항목보다 높게 나왔고, 무안2 지점에서 높았다.

9

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0


CO

D/B

OD

2009년

2010년 0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

적성 보성천-1 구례 하동C

oncentratio

n (m

g/L)

BOD

COD

COD/BOD

<그림 4> 영산강수계 수질변화 <그림 5> 2010년 섬진강수계 수질

(COD/BOD) 수질변화 추이

나. 섬진강수계

BOD를 기준으로 본 지난 10년간의 섬진강수계의 수질은 상류부터 하

류까지 전 구간이 상․하류간 큰 변화없이 “좋음” 등급을 유지하고 있다.

섬진강수계에서의 DOC, TOC 값은 영산강수계에 비해 낮았으며, 상하류

간 차이도 크지 않았다. 중금속 함량도 영산강수계에 비해 낮았으나 비교

적 상류지역인 적성지역이 하류지역보다 Fe, Al 함량이 높게 나타났다.

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0


Concentraion (m

g/L)

DOC

TOC

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

적성 보성천-1 구례 하동

Concentratio

n (m

g/L)

DOC

TOC

<그림 6> 영산강․섬진강수계 DOC와 TOC 변화

10

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

담양 우치 광주1 광주천2 방류수 광주2-1 황룡강3-1 지석천4 광산 나주 무안2

Concentraio

n (㎍

/L)

Al MN Fe Ni Cu Zn Cd Pb

0

10

20

30

40

50

60

적성 보성천-1 구례 하동C

oncentratio

n (㎍

/L)

Al MN Fe Ni Cu Zn Cd Pb

<그림 7> 영산강․섬진강수계 지점별 중금속 함량 변화

3. 자연유기물의 분자량 크기 분포

겨울철 영산강 및 섬진강에 존재하는 Aromatic substances와 Protein-like

substances의 분자량 크기 분포는, 영산강수계에 존재하는 Aromatic

substances들은 주로 작은 분자량 물질들로 구성이 되어 있었고, 620 Da에서

가장 높은 피크를 나타내었다. 이에 반해 Protein-like substances들의 경우 작

은 분자량 물질뿐만 아니라 상대적으로 큰 분자량 크기 물질들도 포함하고

있는 것을 알 수 있었다.

Molecular weight (Da)

1e+1 1e+2 1e+3 1e+4 1e+5

UV

res

pon

se (

mV

)

0

5000

10000

15000

20000

25000담양 우치 광주1 광주 천2 하수 처리장 방류수 광주2-1 황룡강 지 석 천 광산 나주 무안 2

620750

1,000

1,0601,3601,430


1e+0 1e+1 1e+2 1e+3 1e+4 1e+5 1e+6

UV

res

pon

se (

mV

)

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000적 성 보성천 -1 구례 하동

1,1701,470810

680

43,700

<그림 8> 겨울 영산강․섬진강수계 Aromatic substances의 분자량 크기분포

11

섬진강의 경우, Aromatic substances들이 영산강에 비하여 넓은 분자량 크기

분포를 나타내며, 1520 Da에서 가장 높은 피크값을 가지는 것을 알 수 있었

다. 그리고 Protein-like substances의 경우 260 Da에서 가장 높은 피크를 가

지지만, 53150 Da과 같이 큰 분자량 크기 물질들도 포함하고 있었다. 이와

반대로 봄에는, 영산강수계의 분자량 크기 분포의 비슷한 특성들을 나타내었

는데, Aromatic substances 경우 1370 Da에서 가장 높은 피크값을 나타내었으

며, Protein-like substances의 경우 450 Da에서 가장 높은 피크를 나타내지만,

상대적으로 큰 분자량 크기 물질 역시 포함하고 있었다.

봄철 영산강수계의 분자량 크기 분포를 살펴보게 되면, Aromatic substances

의 경우 1330 Da에서 가장 높은 피크를 나타내는 것을 확인 할 수 있었으며,

Protein-like substances는 작은 분자량뿐만 아니라, 봄철 분석결과와 마찬가지

로 상대적으로 큰 분자량 크기 물질 역시 포함하고 있는 것을 알 수 있었다.

이와 반대로 섬진강수계의 경우, 영산강 수계의 분자량 크기 분포의 비슷한

특성들을 나타내었는데, Aromatic substances 경우 1370 Da에서 가장 높은 피

크값을 나타내었으며, Protein-like substances의 경우 450 Da에서 가장 높은

피크를 나타내지만, 상대적으로 큰 분자량 크기 물질 역시 포함하고 있었다.


1e-1 1e+0 1e+1 1e+2 1e+3 1e+4 1e+5 1e+6

UV

res

pon

se (

mV

)

0

2000

4000

6000

8000

10000 담양 우치 광 주 1 광 주 천 2 하수처리장 방 류수 광 주 2-1 황룡 강 지 석 천 광 산 나주 무안

1,330


1e+0 1e+1 1e+2 1e+3 1e+4 1e+5 1e+6

UV

res

pons

e (m

V)

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000 적 성 보성천 -1 구례하동 1,370

<그림 9> 봄 영산강․섬진강수계 Aromatic substances의 분자량 크기분포

이러한 분석결과는 2009년 영산강 및 섬진강 수계의 자연유기물질의 분자량

크기 분포분석결과에 반대되는 것으로서, 기온이 상승함에 따라 미생물의 활

12

동도가 비례 증가하여 휴믹성분들보다 미생물부산물의 비율이 증가하였지만,

올해의 경우 작년에 비하여 기온의 상승이 크게 나타나지 않았기 때문에 미

생물의 활동도가 상대적으로 낮게 증가했기 때문이라고 판단된다.


1e+1 1e+2 1e+3 1e+4 1e+5

UV

res

pon

se (

mV

)

0

5000

10000

15000

20000담양 우치 광주1 광주 천2하수 처리장 방류수 광주2-1 황룡강 지 석 천 광산 나주 무안 2

1,5602,340 2,910

24,570

Moleculr weight (Da)

1e+0 1e+1 1e+2 1e+3 1e+4 1e+5 1e+6

Flu

ores

cen

ce r

esp

onse

(m

V)

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000 담양 우치 광 주 1 광 주 천 2 하수처리장 방 류수 광 주 2-1 황룡 강 지 석 천 광 산 나주 무안 2 50

140

62,080

<그림 10> 여름 영산강수계 Aromatic substances(좌)와

Protein-like substances(우)의 분자량 크기분포


1e+1 1e+2 1e+3 1e+4 1e+5

UV

res

pon

se (

mV

)

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000


1,540

2,900

25,310


1e+0 1e+1 1e+2 1e+3 1e+4 1e+5 1e+6

Flu

ores

cen

ce r

esp

onse

(m

V)

0

2000

4000

6000

8000


140

64,020

<그림 11> 여름 섬진강수계 Aromatic substances(좌)와


여름철의 경우, 영산강수계 Aromatic substances 들은 주로 작은 분자량 크

기를 나타내었으며, 상대적으로 큰 분자량도 포함하고 있었다. 또한

Protein-like substances도 상대적은 작은 분자량 크기를 갖는 유기물질뿐만

13

아니라, 상대적으로 큰 분자량도 포함하고 있었다. 섬진강수계에서도 비슷한

분석결과를 나타내었는데, Aromatic substances의 경우 1540-2900 Da의 분자

량 크기분포를 나타내며, 2900 Da에서 가장 높은 피크를 나타내었다.

그리고 상대적으로 큰 25310 Da 분자량을 포함하고 있었다. 섬진강수계

Protein-like substances 의 경우 영산강수계와 비슷하게 상대적은 작은 분자

량들만 아니라, 상대적으로 큰 분자량도 포함하고 있었다. 분자량 크기 분포

를 통하여 계절의 변화에 따라 수온이 올라감으로써 작은 분자량을 나타내는

피크의 높이가 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 미생물들의 활동도가

증가함으로써 상대적으로 작은 크기의 유기물질들이 미생물 성장에 필요한

에너지원으로 이용되기 때문으로 사료된다.

가을철 영산강 수계와 섬진강수계의 분석결과를 살펴보게 되면, 기온이 낮

아짐에 따라 Aromatic 및 Protein-like substances의 분자량 크기가 상대적으

로 여름철에 비하여 급격히 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 영산강수계

Aromatic substances의 경우 420-1360 Da의 분자량 크기 분포를 주로 가지는

것을 확인할 수 있었으며, 영산강수계 Protein-like substances의 경우 넓은 범

위의 분자량 크기분포를 나타내지만, 220 Da에서 가장 높은 피크를 가지고

있었다.


10 100 1000 10000

UV

res

pon

se (

mV

)

0

7000

14000


420 520790

1,1201,360


1e+0 1e+1 1e+2 1e+3 1e+4 1e+5 1e+6 1e+7

Flu

ores

cenc

e re

spon

se (

mV

)

0

30000

60000


220

53,1501,423,180670

320

140

<그림 12> 가을 영산강수계 Aromatic substances(좌)와


14

섬진강수계에서도 동일한 경향이 확인되는데, Aromatic substances의 경우

420-1360 Da의 분자량 크기를 주로 나타내었으며, Protein-like substances의

경우 210 Da에서 가장 높은 피크를 나타내었다. 이는 여름철의 분자량 크기

분포와 비교하였을 때, 약 1000 Da 가량 차이가 나는 것으로써, 온도 변화에

따라 미생물활동도가 달라짐으로써 유기물질의 이용도가 달라지는 것을 확인

할 수 있었다.

Moleuclar weight (Da)

1e+1 1e+2 1e+3 1e+4 1e+5

UV

res

pons

e (m

V)

0

2000

4000

6000

8000적 성 보성천 -1 구례 하동 420

800510

1,120

1,360

32,530


1e+1 1e+2 1e+3 1e+4 1e+5

Flu

ores

cen

ce r

esp

onse

(m

V)

0

6000

12000


210

300

660

50,030

<그림 13> 가을 섬진강수계 Aromatic substances(좌)와


계절에 따른 분자량 크기 분포 변화를 통해, 수계에 존재하는 자연유기물질

의 분자량 크기분포를 계절적으로 크게 영향을 받으며, 이는 온도 변화에 따

른 미생물활동도 때문으로 판단된다. 이러한 분석결과는 기존에 발표된 논문

(Meyer et al., 1987)과 일치하는 것으로써, 이러한 분석결과를 기초로 했을

때, 상대적으로 크기가 큰 분자량을 갖는 자연유기물질보다 작은 크기를 갖

는 분자량 크기를 갖는 자연유기물질들이 미생물에 의해 더 쉽게 분해 될 것

으로 예상된다.

4. 3-Dimensional Fluorescence Excitation-Emission Matrix을 이용한 자연

유기물질의 주요 구성 성분 조사

자연유기물질은 heterogeneous mixture로써, 그 기원에 따라 allochthonoun

15

NOM과 autochthonoud NOM으로 구분되며, 특성 또한 크게 달라진다. 본 연

구에서는 3D FEEM을 이용하여 자연유기물질의 구성성분을 간단하게 2 가지

(Humic-like substances or Protein-like substances)로 구분하여 파악하고자 하

였다. 3D FEEM은 UV에 비하여 sensitivity가 높기 때문에, 미량의 자연유기물

질이라도 검출해 낼 수 있으며, 분석시간 또한 아주 짧게 소요되는 장점이 있다.

봄의 경우 영산강 및 섬진강수계의 자연유기물질들은 주로 Humic-like

substances들로 구성되는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 영산강수계의 광주

천 2, 하루처리장 방류수, 광주 2-1, 광산 및 나주 지점에서 Protein-like

substances들을 주요 구성성분으로 포함하고 있었다. 그리고 시료 채취지점에

따라 maximum peak의 위치가 약간 변하는 것을 확인 할 수 있었으나, 주요

구성성분은 크게 변화가 없는 것을 알 수 있었다.

봄의 경우, 영산강 및 섬진강수계 모두에서 Humic-like와 Protein-like

substances를 동시에 나타내는 시료 채취지점은 없었다. 영산강수계의 경우담

양, 우치, 광주1, 황룡강, 지석천과 무안지점은 Humic-like substances들을 주

요 구성성분으로 가지는 것을 확인할 수 있었으며, 광주천 2, 하수처리장 방

류수, 광주 2-1, 광산 및 나주 지점에서는 Protein-like substances들을 주요

구성성분으로 가지는 것을 알 수 있었다. 그러나 섬진강수계의 경우 겨울의

경우와 마찬가지로 모든 시료채취지점에서 주요 구성성분의 변화없이

Humic-like substances들을 주요 구성성분으로 가지고 있었다.

여름의 경우, 영산강수계에 존재하는 자연유기물질들은 모든 시료채취지점

에서 Humic-like substances들을 주요 구성성분으로 가지고 있었으며, 광주천

2 지점에서만 Protein-like substances들이 확인되었다. 섬진강수계의 경우 겨

울 및 봄 분석결과와 동일하게 Humic-like substances들로 주요 구성되어 있

었다. 하지만, Excitation wavelength가 겨울 및 봄 분석결과 (310 nm)하고 다

르게 주로 270 nm에서 발견되는 것을 확인할 수 있었다.

겨울의 경우, 영산강수계의 모든 자연유기물질들이 주로 Humic-like

substances들로 구성되어 있었으나, 담양의 경우 maximum peak를 확인할 수

없었다. 이는 담양 시료에 존재하는 유기물질들이 Humic-like 또는

Protein-like substances들이 아닌 Carbohydrates들로 구성되어 있기 때문이라

16

고 판단된다. 3D FEEM을 이용한 분석법을 통해서는 Carbohydrates에 대한

감도가 약하기 때문에 검출하기가 어려운 것으로 알려져 있다.

5. 자연유기물질의 구조 분석

자연유기물질의 여러 가지 특성중 구조적 특성은 수처리 공정을 결정하는데

중요한 역할을 수행하는 것으로 알려져 있다. 특히 소수성 NOM의 비율이 높

은 물의 경우 현재 정수처리 공정에 활발히 도입되고 있는 Membrane

Filtration Process에서 심각한 flux decline을 일으켜 비용증가 및 처리효율을

감소시키며, 소수성 NOM의 경우 염소를 이용한 소독공정에서는 소독부산물

을 형성하여 인체에 유해한 영향을 미치기 때문에, 구조적 특성을 파악하는

것은 기초자료 확보에 꼭 필요한 항목이라고 할 수 있겠다. 또한 수생태계에

서는 구조적 특성에 따라 토양에 의한 흡착, 미생물의 에너지원으로서의 이

용도 등과 같은 여러 가지 생물․화학반응들이 달라질 수 있기 때문에, 수계에

서의 자연유기물질의 역할을 평가하기 위한 주요 인자로 활용될 것이라고 사

료된다.

담양

하수 처리장

방류수광주

2-1

무안

Fra

ctio

ns (

%)

0

10

20

30

40

50

60

70Hydrophobic Hydrophilic Transphilic 57

29

14

42

36

23

46

35

18

47

34

20

담양

하수 처리장

방류수광주

2-1

무안

Fra

ctio

ns (

%)

0

20

40

60Hydrophobic Hydrophilic Transphilic

48 46

6

43

37

19

3935

26

47

41

12

<그림 14> 겨울(좌)과 봄(우) 영산강수계 자연유기물질의 structure 분석결과

겨울의 경우 영산강수계에서 소수성 (Hydrophobic fractions)이 친수성

(Hydrophilic fractions), 반친수성 (Transphilic fractions)에 비하여 상대적으로

높게 관측되었다. 그러나, 봄의 경우 겨울에 비하여 친수성의 비율이 높아진

17

것을 확인 할 수 있었다.

여름의 경우, 영산강 및 섬진강수계 모두에서 봄보다 친수성의 비율이 아주

적은 것을 확인할 수 있었는데, 이는 수온이 상승함에 따라 친수성 유기물질

들이 미생물의 성장에 이용되었기 때문이라고 판단된다. 그리고 가을은 수온

이 저하됨에 따라 상대적으로 친수성 유기물질들의 비율이 크게 증가하는 것

을 확인할 수 있었다. 그러나 하동의 경우 친수성의 비율이 아주 높게 나타

났는데 이는 하동지역이 섬진강 하류에 위치하고 있어, 바닷물의 영향을 받

았기 때문이라고 판단된다.

우리나라 수계 자연유기물질의 미국의 자연유기물질 (Suwanee river humic

acid와 Suwanee river fulvic acid의 경우 70-80% 정도가 소수성 물질로 구성

되 있음)에 비하여, 상대적으로 높은 친수성 비율을 나타내고 있는 것을 알

수 있었다. 이는 우리나라의 수계의 경우 미국과 달리 수계에서 미생물 활동

도가 높고, 토양에서 용출되는 휴믹물질들의 유입량이 상대적으로 작기 때문

에 상대적으로 자연유기물질의 구성에 미생물의 활동이 더 많은 역할을 수행

하였기 때문이라고 사료된다.

담양

하수 처리장

방류수광주

2-1

무안 적 성 하동

Fra

ctio

ns

(%)

0

20

40

60


55

2620

50

2327

53

2224

60

20 20

57

2221

56

2519

담양

하수처리장

방류수광주

2-1

무안 적성 하동

Fra

ctio

ns (

%)

0

10

20

30

40

50

60


46

38

16

3738

25

48

33

19

45

37

18

4441

15

42

57

1

<그림 15> 여름(좌)과 가을(우) 영산강 및 섬진강수계

자연유기물질의 structure 분석결과

18

6. Perchlorate 분포 현황

<그림 16> Structure

of Perchlorate

Perchlorate (ClO4-)는 그림 16에서 보는 바와 같이 정사면체 구조를 가지는 오

염물질로써 수계에서는 자연정화가 거의 이루어지지 않기 때문에 수계에 유

입되는 경우 인위적인 제거 기작이 필수적이다. 또한 저농도의 Perchlorate라

고 할지라도 내분비계 장애물질 (Endocrine disrupting chemicals)로 작용하여

인체에 유해한 영향 (갑상선 기능저하, 유아나 임신중의 태아에게 신경발달장

애등)을 미치기도 한다. 또한 생물체내에 유입되는 경우 먹이사슬을 통하여

생물농축을 일으키기 때문에, 현재 Perchlorate는 세계적으로 이슈화되고 있

는 연구분야 중 하나이다. 본 연구에서는 Ion Chromatography/Mass

Spectrometry (IC-MS)를 이용하여 영산강 및 섬진강수계에 존재하는

Perchlorate의 분포 현황을 측정함으로써 수계의 건강성을 확인하고자 하였

다.

담양 우치광

주

1광주

천

2

하수

처리

장

방류수

광주

2-1

황룡강

지석

천 광산

나주 무안 적성

보성천

-1

구례하

동

Conc

entra

tion (

μg/L)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0Winter Spring Summer

<그림 17> 겨울, 봄 및 여름 영산강 및 섬진강수계의 Perchlorate 분포

그림 17는 겨울, 봄과 여름 영산강 및 섬진강수계에 존재하는 Perchlorate의

분포현황을 나타내고 있다. 겨울의 경우 전체적으로 Perchlorate의 농도가 낮

게 나타났으나, 기온이 상승함에 따라 여름과 봄철에 Perchlorate의 농도가

19

높아지는 것을 확인 할 수 있었다. 그리고 도심에 위치하고 있는 광주천 2,

하수방류수 시료 채취지점에서 Perchlorate의 농도가 증가하였으나 강의 흐름

에 따라 농도가 감소하였다. 또한 섬진강수계보다 영산강수계에서 상대적으

로 Perchlorate의 농도가 높게 나타는 것을 확인할 수 있었다. 이는

Perchlorate가 주로 사람의 활동에 의하여 수계로 유입되기 때문이라고 사료

된다.

7. Preparative liquid chromatography (Prep-LC)

그림 20는 Recycling preperative HPLC 운전조건과 정밀 분석 대상인 담양,

하수방류수, 광주 2-1 및 무안 시료를 Recycling preperative HPLC로 분석한

분석결과를 나타내고 있다. 담양시료의 경우 RI, UV 디텍터를 이용하여 측정

해 본 결과 4개의 peak를 가지는 것을 확일 할 수 있었으며, 광주 2-1의 경

우 4개, 하수방류수의 경우 5개, 무안 시료의 경우 4개의 peak를 각각 가지는

것을 확인 할 수 있었다.

<그림 18> Recycling preperative HPLC 운전조건과 정밀 분석 대상시료의

Recycling preperative HPLC 분석결과

담양 시료의 경우 850-1820 Da의 분자량 크기분포를 나타내었고, 하수방류

수 시료의 경우 840-1830 Da의 분자량 크기분포를 나타내었으며, 광주 2-1

20

시료의 경우 820-1890 Da의 분자량 크기분포를 나타내었다. 마지막으로 무안

시료의 경우 770-1720 Da의 분자량 크기 분포를 나타내는 것을 확인 할 수

있었다. 분석결과에서 나타난 바와 같이 각 지점별로 분자량 크기 분포에서

조금의 차이를 나타내었지만, 큰 차이점을 발견할 수 없었다. 그러나 무안 지

점에서는 다른 지점들에 비하여 약 100 Da 정도 작은 분자량들로 구성되어

있는 것을 알 수 있었는데, 이는 무안지점의 경우 영산호 부근이라 해수에

대한 영향으로 이러한 차이가 나타나는 것으로 판단된다.

담양 시료의 경우 4번째 피크에서 가장 높은 DOC, TN, UV absorbance,

SUVA값을 나타내었지만, Fe의 경우 3번째 피크에서 가장 높게 나타났다. 하

수방류수의 경우 역시 4번째 피크에서 가장 높은 DOC, TN, UV absorbance,

SUVA값을 나타내었지만, Fe의 경우 3번째 피크에서 가장 높게 나타났다. 그

리고 광주 2-1 시료의 경우 4-2번째 피크에서 가장 높은 DOC, TN, UV

absorbance값 을 나타내었지만, SUVA의 경우 4번째에서, Fe의 경우 2번째 피

크에서 가장 높게 나타났다. 또한 무안 시료의 경우 2번째 피크에서 가장 높

은 DOC, TN, UV absorbance, 나타내었지만, SUVA의 경우 4번째 피크에서

Fe의 경우 3번째 피크에서 가장 높게 나타났다. Prep-LC를 통해 분리된 시료

들이 각기 DOC, TN, UV absorbance 및 철 농도를 분석한 결과, 시료별 피크

별로 각기 다른 특성들을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.


1 10 100 1000 10000

UV

res

pon

se (

mV

)

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000담양 1 담양 2 담양 3 담양 4 담양 원수

850920

1320

1820


1 10 100 1000 10000

UV

res

pon

se (

mV

)

0

20000

40000

60000

80000하수 방류수 1 하수 방류수 2 하수 방류수 3 하수 방류수 4하수 방류수 원수

840910

1340

1830

<그림 19> Prep-LC로 분리한 겨울 담양 시료(좌)와 하수방류수 시료(우)의

Aromatic substances 분자량 크기분포

21


1 10 100 1000 10000

UV

res

pon

se (

mV

)

0

10000

20000

30000

40000

50000광주 2-1 1 광주 2-1 2 광주 2-1 3 광주 2-1 4 광주 2-1 4-2 광주 2-1 원수

820

900

1380

1890

860


1 10 100 1000 10000U

V r

esp

onse

(m

V)

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000무안 1 무안 2 무안 3 무안 4 무안 원수

770840

1240

1720

<그림 20> Prep-LC로 분리한 겨울 광주 2-1 시료(좌)와 무안 시료(우)의 Aromatic

substances 분자량 크기분포

Aromatic substances들의 경우 1560-2900 Da의 분자량 크기 분포를 나타내었

고, Protein-like substances들의 경우 Aromatic substances보다 작은 140-500

Da의 분자량들로 구성이 되어 있었다. 담양 시료의 경우 4개의 피크 모두

Humic-like substances들로 주로 구성되어있었지만, 3번째 피크에서 가장 높은

DOC농도와 SUVA값을 나타내었다. 그러나 금속 및 비금속류의 경우 1번째 피

크에서 상대적으로 높은 농도를 나타내었다.


100 1000 10000

UV

rep

onse

(m

V)

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000담양 1 담양 2 담양 3 담양 4

1,5601,600

2,1402,350

2,7402,900


100 1000 10000

UV

res

pons

e (m

V)

0

2e+4

4e+4

6e+4

8e+4

1e+5하수 방류수 1 하수 방류수 2 하수 방류수 3 하수 방류수 4

950

1,5001,550

2,260

2,350

2,7902,900

<그림 21> Prep-LC로 분리한 봄 담양 시료와 하수방류수의 Aromatic

substances의 분자량 크기분포

22

봄 하수방류수는 피크에 개수에 따라가 Prep-LC를 이용하여 4개의 시료로

다시 분리하였다. 그림 21는 Prep-LC로 분리한 봄 하수방류수 시료의

Aromatic substances의 분자량 크기 분포를 나타내고 있다. 하수방류수의 담양

시료에 비하여 넓은 분포의 분자량 크기를 나타내었다. 그리고 봄 하수방류수

시료의 Protein-like substances의 경우 상대적으로 작은 분자량을 갖는 유기물

질들로 구성되어 있는 것을 확인 할 수 있었다. 하수방류수의 경우 4번째 피

크가 가장 높은 DOC농도를 갖고 있었지만, SUVA값은 3번째 피크에서 가장

높게 나타났으며, 중금속의 경우 각 피크별로 각기 다른 중금속들의 농도가

높게 나타났다.

봄 광주 2-1 지점의 경우 담양 및 하수방류수 시료와 마찬가지로 피크의 개

수에 따라 4개의 시료로 분리되었으며, Aromatic substances들의 경우 하수방

류수 시료와 비슷한 분자량 크기 분포를 나타내는 것을 확인할 수 있었으며,

Protein-like substances들의 경우 하수방류수 시료와 다른 분자량 크기 분포를

나타내는 것을 확인 할 수 있었다. 봄 Prep-LC로 분리한 봄 광주 2-1 시료의

경우 3번째 피크에서 가장 높은 DOC 값을 나타내었으나, 4번째 피크에서 가

장 높은 SUVA값을 나타내었다. 그리고 시료들이 전체적으로 높은 DOC농도를

나타내었음에도 불구하고, 전체적으로 다른 시료들에 비하여 낮은 SUVA값과

중금속 농도를 나타내었다.


100 1000 10000

UV

res

pon

se (

mV

)

0.0

2.0e+4

4.0e+4

6.0e+4

8.0e+4

1.0e+5

1.2e+5광주 2-1 1 광주 2-1 2 광주 2-1 3 광주 2-1 4

940

1,5201,620

2,270

2,340

2,900


100 1000 10000

UV

res

pons

e (m

V)

0

2e+4

4e+4

6e+4

8e+4

1e+5무안 1 무안 2 무안 3 무안 4

940

1,510 2,090

2,200

2,3302,760

2,910

<그림 22> Prep-LC로 분리한 봄 광주 2-1과 무안 시료의 Aromatic substances

분자량 크기분포

23

봄 무안 시료의 경우 하수방류수 및 광주 2-1 지점과 비슷한 분자량 크기

분포를 가지는 확인할 수 있었다. Protein-like substances의 분자량 크기 분포

의 경우 광주 2-1 시료와 비슷한 분자량 크기 분포를 나타내었다. 무안시료로

부터 분리된 4개의 피크모두 상대적으로 높은 DOC농도를 나타내었지만, 가장

낮은 SUVA값을 나타내었다. 또한 2번째 피크에서 가장 높은 DOC를 나타내었

지만. 가장 낮은 DOC 값을 나타낸 4번째 피크에서 가장 높은 SUVA값을 갖는

것을 확인 할 수 있었다. 그리고 역시 높은 DOC농도에도 불구하고 다른 시료

들에 비하여 낮은 중금속 농도를 갖는 것을 확인 할 수 있었다.

겨울 및 봄에 Prep-LC로 분석한 영산강 수계의 유기물질들은 시료 채취지점

에 따라 각각 다른 경향의 특성을 나타내었으며, 같은 지점에서 채취한 시료

들이라고 할지라도 각각의 피크별로 독특한 수질 특성을 나타내는 것을 확인

할 수 있었다. 이를 통하여 하나의 지점에 채취한 유기물질이라고 할지라도

각각의 peak 형성에는 서로 다른 조건들이 작용할 수 있다는 사실을 알 수

있었다.

24

Ⅳ. 결 론

1. 영산강수계 BOD배출부하량은 21,730 kg/Day, T-N 8,480 kg/Day, T-P

1,270 kg/Day 이며 섬진강수계 BOD배출부하량은 13,900 kg/Day, T-N

7,070 kg/Day, T-P 900 kg/Day 였다.

2. 섬진강수계에서의 DOC, TOC 값은 영산강수계에 비해 낮았으며, 상하류간

차이도 크지 않았다. 중금속 함량도 영산강수계에 비해 낮았으나 비교적

상류지역인 적성지역이 하류지역보다 Fe, Al 함량이 높게 나타났다.

3. SUVA 값은 여름이 봄에 비해 2.32~6.17로 높게 나타났으며, 가을이

2.83~7.31로 다른 계절에 비해 가장 높았다.

4. 여름철 미생물의 활동도가 증가함에 따라 상대적으로 작은 크기의 분

자량 피크가 나타나지 않는 것은 작은 분자량의 유기물질이 미생물 성

장에 필요한 에너지원으로 사용된 것으로 사료된다.

5. 여름철 영산강과 섬진강수계의 구조분석 결과 다른 계절과 달리 소

수성이 높은데, 이는 수계내 미생물 활동이 자연유기물 구성에 크게

기여하는 것으로 사료된다.

6. 3D FEEM을 이용한 구성성분 분석 결과, 섬진강수계가 영산강수계보다

계절적 영향을 적게 받는 것으로 나타났다.

7. Prep-LC를 통해 분리된 시료들이 시료의 종류, 피크, 분석 항목에 따라

각기 다른 특성들을 나타냈는데, 이는 하나의 지점에 채취한 유기물질

이라고 할지라도 각각의 피크 형성에 서로 다른 조건들이 작용하였기

때문으로 사료된다.

25

참 고 문 헌

1. 금강물환경연구소, 2005. 금강 수계 자연유기물 특성 분석

2. 낙동강물환경연구소, 2004. 낙동강의 용존유기물질 특성에 관한 연구

3. 염철민, 변석종, 조순행, 윤제용, 국내 상수원수의 유기물 특성에 따른 소

독부산물생성능, 상하수도학회지, 17(1), pp. 72-78 (2003)

4. 유순주, 하성룡, 황종연, 김창수, 금강 수계에서 소독부산물 생성에 미치

는 유기물 특성, 한국물환경학회지, 19(6) pp. 707-713 (2003)

5. 윤영삼, 유제정, 김문수, 신창기, 박제철 (2005) 낙동강 본류에 대한 용존

유기물의 분해속도 연구. 대한상하수도학회, 한국물환경학회, 2005공동

추계학술발표회 논문집. pp. 455-460

6. 허진, 신재기, 박성원 (2006) 하천 및 호소 수질관리를 위한 용존 자연유

기물질 형광특성 분석, 대한환경공학회지, 28(2), pp. 940-948

7. 정영미, 권지향 (2006) 자연유기물 친수성 및 분자량 분포가 강화응집에

미치는 영향, 한국물환경학회, 대한상하수도학회, 2006공동춘계학술발표

회 논문집, pp. 583-589

8. Aiken, G.R., (1984) Evaluation of ultrafiltration for determining molecular

weight of fulvic acid. Environ. Sci. Technol. 18(12), 987-981.

9. Aiken, G.R., Leenheer, J.A., (1993) Isolation and chemical

characterization of dissolved and colloidal organic matter. Chem. Ecol.

8, 135–151.10. Aiken, G.R., McKnight, D.M., Wershaw, R.L., MacCarthy, P., (1985)

Humic Substances in Soil, Sediment, and Water : Geochemistry,

Isolation, and Characterization. J. Wiley & Sons, New York, 692pp.

26

11. Aiken, G.R., Thurman, E.M., Malcolm, R.L., (1979) Comparison of XAD

macroporous resins for the concentration of fulvic acid from aqueous

solution. Anal. Chem. 51(11), 1799–1803.12. Averett, R.C., Leenheer, J.A., McKnight, D.M., Thorn, K.A., (1994)

Humic substances in the Suwannee River, Georgia—interactions,

properties, and proposed structures: US Geological Survey Water-Supply

Paper 2,373, 224p.

13. Baker A., (2001) Fluorescence excitation-emission matrix

characterization of some sewage-impacted rivers. Environ. Sci. Technol.

35(5), 948-953.

14. Barber, L.B., Leenheer, J.A., Noyes, T.I., Stiles, E.A., (2001) Nature and

transformation of dissolved organic matter in treatment wetlands

Environ. Sci. Technol. 35(24), 4805-4816.

15. Barrett, S.E., Krasner, S.W., Amy, G.L., (2000) Natural Organic Matter

and Disinfection By-Products ; ACS Symposium Series 761 ; American

Chemical Society : Washington DC.

16. Chin, Y.P., Aiken, G., O'Loughlin, E., (1994) Molecular Weight,

Polydispersity, and Spectroscopic properties of aquatic humic substances.

Environ. Sci. Technol. 28, 1853-1858.

17. Cho, J., Amy, G., Pellegrino, J., (2000) Membrane filtration of natural

organic matter: factors and mechanisms affecting rejection and flux

decline with charged ultrafiltration (UF) membrane. Jr .of membrane

Sci. 164, 89-110.

Documents

영산강 섬진강수계 자연유기물 분포 및 거동특성 연구(Ⅱ) - mewebbook.me.go.kr/DLi-File/NIER/06/001/5256609.pdf · 2015-11-03 · (soil organic matter) 은 비슷한