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ISSN : 1225-4517(Print)
ISSN : 2287-3503(Online)
Journal of Environmental Science International Vol.28 No.12 pp.1071-1083
DOI : https://doi.org/10.5322/JESI.2019.28.12.1071

Temporal-Spatial Variations of Water Quality Level and Water Quality Index on the Living Environmental Standards in the West Nakdong River

Kyeong-deok Park, Dong-hwan Kang1)*, Yoon Hwan So1), Il-kyu Kim2)
Interdisciplinary Program of Marine Convergence Design, Pukyong National University, Busan 48513, Korea
1)Environmental Research Institute, Pukyong National University, Busan 48547, Korea
2)Department of Environmental Engineering, Pukyong National University, Busan 48513, Korea
Corresponding author: Dong-hwan Kang, Environmental Research Institute, Pukyong National University, Busan 48547, Korea Phone : +82-51-629-7393 E-mail : dhkang@pknu.ac.kr
09/07/2019 01/10/2019 24/10/2019

Abstract


In this study, water quality levels were classified and water quality indices were calculated and analysed by using the water quality components of living environmental standards monitored 10 years (2008 ~ 2017) at four stations in the West Nakdong River. As a result of analyzing the monthly variation of the water quality components of the living environmental standards, the water quality in the West Nakdong River was worse downstream than upstream, and pollution at the WNR3 located in the downstream of the Jomangang was the most serious. As a result of classification of water quality levels, BOD and COD levels were the lowest, so water quality pollution in the West Nakdong River was found to be highly influenced by organic matters. The water quality index was the lowest in July and August at four stations, so water quality is showing the worst in summer. As a result of analyzing the correlation between the water quality components and the water quality index, the correlation between the TOC and the water quality index was high in the four stations, and the water quality index in the West Nakdong River was dominated by organic matters and nutrients.



서낙동강에서 생활환경기준을 적용한 수질등급 및 수질지수의 시·공간 변동 분석

박 경덕, 강 동환1)*, 소 윤환1), 김 일규2)
부경대학교 마린융합디자인협동과정
1)부경대학교 환경연구소
2)부경대학교 환경공학과

    1. 서 론

    서낙동강(West Nakdong River)은 부산광역시 강서 구와 경상남도 김해시 사이를 흐르는 하천으로서, 유로 연장은 26.4 km, 하천 연장은 18.55 km, 유역 면적은 285.08 km2, 하천의 너비는 좁은 곳이 235 m, 넓은 곳은 572 m 정도이다. 삼각주의 형성(현재 강서구에 해당)으 로 낙동강이 분류되며 삼각주의 서쪽을 따라 흐른다 하 여 서낙동강이라고 명명되었다. 과거에는 서낙동강이 낙 동강의 본류였으나, 삼국시대부터 조선시대까지 강물에 의한 퇴적으로 삼각주가 형성되어 강폭이 점점 좁아지다 가 1934년에 대저 수문과 녹산 수문이 설치되면서 낙동 강의 본류는 동낙동강으로 바뀌게 되었다. 서낙동강의 지류로는 맥도강, 평강천, 예안천, 신어천, 주중천, 조만 강, 지사천 등이 있다. 부산광역시의 도시화와 김해 지역 의 교외화 현상으로 서낙동강 주변에 인구가 급증하여 지류에서 유입된 생활하수와 산업폐수로 인해 수질이 크 게 오염되어 농업용수 이용에 문제가 발생하고 있다. 최 근에는 서낙동강 유역에서 2016년 11월부터 공사가 시 작되어 2023년 완공 예정인 에코델타시티(Eco-Delta -City) 조성 사업으로 인해 인구 7만 명 이상을 수용 가 능한 대규모 신도시가 형성될 것이므로 하천수의 수질 변화에 대한 관리가 더욱 필요한 실정이다.

    서낙동강의 수질 특성에 관한 국내 연구는 2000년대 부터 소수의 연구자들에 의해 수행되었다. Yoon et al.(2002)은 서낙동강의 물과 저토의 이화학적 환경을 측정하여 수질의 이화학적 특성을 분석하였으며, Kim et al.(2006)은 서낙동강 유역 하천의 식생 분포특성과 영 양염류를 정화할 수 있는 수생식물을 조사하여 부영양화 물질 정화식물로서의 가능성을 검토하였다. Lee et al.(2007)은 서낙동강에 위치한 대저수문관 녹산수문에 의한 하천의 흐름을 수리학적으로 평가하고 RMA2 및 RMA4 모델을 이용한 2차원 수치모의를 통해 서낙동강 의 수질 개선을 위한 수문 연계운영 방안을 모색하였으 며, Kang et al.(2012)은 SWAT 모형을 이용한 수문운 영에 따른 서낙동강의 유량과 수질 거동을 모의하여 수 문 개폐에 따른 수질개선효과를 분석하였다. 또한 Kim and Kim(2013)은 서낙동강의 대저수문 유입량과 녹산 수문 방류량 변화를 관측하고 낙동강 본류 원수의 유입 및 녹산수문 방류에 의한 수질개선 효과를 정량적으로 평가하였다. 기존의 연구 사례에서는 서낙동강의 수질 특성이 부영양화 관련 성분(유기물과 영양염류 등)과 수 생식물에 국한되어 있고 수 년 이내의 관측 자료를 이용 하여 평가되었으므로, 이를 보완하기 위해서는 서낙동강 유역에서 인간 활동이 고려된 생활환경기준을 적용한 하 천 수질의 통합적인 평가 기준이 필요하고 또한 하천수 의 수질 변화에 대한 장기적인 관측 자료를 이용한 생활 환경기준 수질 성분의 시·공간 변화 특성에 대한 연구가 수행되어야 한다.

    수질지수(WQI, Water Quality Index)는 캐나다에서 개발한 CCME WQI(CCME, 2001)가 선도적인 역할을 하였으며, 국외에서는 강, 하천, 호수, 저수지 등에서 관 측된 다양한 수질 성분을 이용한 수질지수를 개발하여 조사지역의 수질을 평가한 연구가 수행되었다. Khan et al.(2003)은 다양한 수원(호수, 하천, 강, 저수지)에 적용 가능한 수질지수를 개발하고, 수질지수의 경향성 분석 (trend analysis)을 통해 수질 성분별 및 전체 수질에 대 한 거동을 예측하였다. Liou et al.(2003)은 타이완에서 는 13개 수질 성분을 이용한 수질지수를 개발하였으며, Keya River의 수질 평가에 적용하였다. Boyacilglu (2007)는 유럽공동체(EU)의 수질기준을 적용한 만능수 질지수(UWQI)를 개발하고, 수질지수를 적용하여 터키 의 Tahtali 저수지 수질을 평가하였다. Akkoyunlu and Akiner(2012)는 터키의 Sapanca Lake Basin의 하천수 수질을 다양한 수질지수(CCME-WQI, OWQI, NSF -WQI)를 이용하여 평가하고, 최소수질지수(WQImin) 와 부영양화수질지수(WQIeut)를 개발하고 분석하였다. Etim et al.(2013)은 나이지리아의 Niger 삼각주 지역에 서 3개의 수원(하천수, 지하수, 상수도)에 대한 수질지수 를 개발하였으며, 수질지수를 적용하여 인간이 이용 가 능한 수자원(지하수와 상수도)과 불가능한 수자원(하천 수)을 평가하였다. Naubi et al.(2016)은 말레이시아의 Skudai River에서 농업 및 산업 활동과 기타 인간 활동 에 의해 오염된 하천 수질을 평가하기 위한 수계 영역 (river catchment)의 수질지수를 개발하여 하천의 본류 와 지류에 대한 수질을 평가하였다. Pham(2017)은 베트 남의 Dong Nai River에서 수질 평가를 위해 전통적인 수질지수(WQI)와 플랑크톤 조류를 이용한 생물학적 조 류지수(BDI)를 개발하여 비교 분석하였다. Srebotnjak et al.(2011)은 세계적으로 담수(fresh water)에서 관측 되고 있는 일반적인 수질 성분 5가지(DO, EC, pH, T-N, T-P)를 이용한 수질지수(EPI WATQI)를 산정하여 전 세계적으로 비교 가능한 수질 평가 방법을 개발하였으며, Tirkey et al.(2015)은 전 세계적으로 다양한 지역과 국 가에서 개발되어 이용되고 있는 12개의 수질지수를 소개 하고 수질지수별로 이용되는 수질 성분과 수질지수에 의 한 지표수의 수질 및 오염 평가에 대해 논의하였다.

    국내에서 수질지수를 이용한 하천 수질의 연구 사례로 는 대부분 낙동강 유역에서 수행되었으며, 낙동강 수계에 서 오염 우심 지역 39개 지점에서 3년간(2013~2015년) 관측된 수질 자료를 이용한 수질지수를 산정하고 생활환 경기준과 비교하여 수질 상태를 검토하였으며(Kal et al., 2017), 낙동강 유역의 38개 중점관리지천에 관한 6 년간(2011~2016년) 관측된 수질 자료를 이용한 수질지 수를 산정하여 하천의 유형화에 활용하였으며(Kim et al., 2018), 낙동강 수계의 중점관리 34개 지점에서 7년 간(2011~2017) 관측된 수질 자료를 이용하여 수질지수 를 산정하고 우선 관리가 필요한 지류지천을 파악하기 위해 장기 경향성을 분석하였으며(Park et al., 2018), 순 천만의 해수수질 자료와 지리정보시스템(GIS)을 이용하 여 생태기반의 해수수질 평가기준(WQI)를 산정하여 순 천만 수질의 시·공간적인 수질특성을 파악하고 평가하였 다(Kong et al., 2016). 국내에서 수질지수를 산정하여 활 용한 연구 사례들은 낙동강의 지류와 지천에만 한정되어 낙 동강 본류의 수질을 파악하기 위한 수질지수의 산정이 필요 하며, 또한 인간의 활동뿐만 아니라 기후 요소를 고려할 수 있 는 장기적인(10년 이상) 수질 관측 자료를 이용한 수질지수의 산정 및 활용 연구도 필요한 실정이다.

    본 연구에서는 서낙동강에 위치한 4개 관측소에서 10 년(2008~2017년) 동안 관측된 생활환경기준 수질 성분 자료를 이용하여 수질등급을 분류하고 수질지수를 산정 하여 비교 분석하였다. 본 연구의 결과는 서낙동강 유역 에서 개발이 진행 중인 에코델타시티에 의한 서낙동강 하천 수질의 변동을 분석할 수 있는 기초자료를 제공할 수 있으며, 기후 특성을 고려한 장기적인 하천 수질의 관 리에도 활용될 수 있다.

    2. 연구 방법

    본 연구에 이용된 자료는 물환경정보시스템(water. nier.go.kr)에서 제공받았으며, 서낙동강에 위치한 WNR1 (서낙동강1) 관측소는 김해교에, WNR2(서낙동강2) 관 측소는 강동교에, WNR3(서낙동강3) 관측소는 조만교 에, WNR4(서낙동강4) 관측소는 둔치2교에 설치되어 있다(Fig. 1). 서낙동강에 위치한 4개 관측소(WNR1, WNR2, WNR3, WNR4)에서 2008~2017년 동안 매월 관측된 생활환경기준 수질 성분인 pH(수소이온농도), BOD(생화학적산소요구량), COD(화학적산소요구량), TOC(총유기탄소량), SS(부유물질량), DO(용존산소량), T-P(총인), TCC(총대장균군), FCC(분원성대장균군)의 월별 평균(10년 평균)을 이용하여 월 변동 수질을 분석 하였다. Fig.

    환경부에서 규정한 하천수의 생활환경기준 수질 성분 과 수질등급은 Table 1에 정리되어 있으며, 수질등급은 “매우 좋음(Ⅰa)”, “좋음(Ⅰb)”, “약간 좋음(Ⅱ)”, “보통 (Ⅲ)”, “약간 나쁨(Ⅳ)”, “나쁨(Ⅴ)”, “매우 나쁨(Ⅵ)”의 6 등급으로 구분한다. 본 연구에서는 4개 관측소에서 10년 동안 매월 관측된 자료의 월별 평균값을 이용하여 하천 수의 생활환경기준 수질등급을 산정하였다.

    본 연구에서의 수질지수는 전 세계적으로 널리 이용되 고 있는 CCME WQI 방법으로 산정하였다(CCME, 2001). 수질지수를 산정하기 위한 수질기준으로 하천수의 생활환경기준에서 “정수 처리 후 생활용수로 이용 가능한 Ⅲ(보통) 등급”을 적용하였으며, 생활환경기준 수질성분을 모두 고려하여 CCME WQI를 산정하였다. CCME WQI 는 3개 인자(F1, F2, F3 )로 구성되어 있으며, 수질지수는 0~100 사이의 값으로 나타내고 100의 값에 가까울수록 좋 은 수질에 해당한다(Table 2). F1(scope)은 수질기준에 부 적합한 농도를 가진 수질성분의 개수(N of failed variables) 를 수질성분의 총 개수(n of variables)로 나눈 값이고, F2 (frequency)는 수질기준에 부적합한 농도가 측정된 지점의 개수(N of failed tests)를 수질측정 지점의 총 개수(N of tests)로 나눈 값이다. F3 (amplitude)은 수질기준에 부적합 한 지점에서의 농도(Failed test value)를 수질기준 농도로 나누어서 1을 뺀 값(excursion)을 구한 후, excursion 값을 모두 더하여 수질측정 지점의 총 개수로 나눈 값(nse, normalized sum of excursions)을 이용하여 산정한다(식 (4)). excursion 값은 수질기준에 부적합한 지점의 농도가 수질기준 농도보다 높은 경우에는 식 (5), 수질기준에 부적 합한 지점의 농도가 수질기준 농도보다 낮은 경우에는 식 (6)을 이용하여 산정한다. CCME WQI와 3개 인자의 산정 방법은 식 (1)~(7)에 정리하였다. 수질지수는 다양한 수질 항목의 기준을 통합적으로 평가하고 비교할 수 있는 방법으 로서, 시공간적인 수질의 개선 및 악화 여부를 종합적으로 판단하여 하천의 정비 사업이나 관리 정책의 효과를 파악하 기에 적합하다(Kim et al., 2018). 본 연구에서는 수질지수 를 산정하여 서낙동강에 위치한 4개 관측소에서 생활환경 기준 수질 성분의 월별 및 공간적인 오염 특성을 분석하는 데 이용하였다.

    C C M E W Q I = 100 ( F 1 2 + F 2 2 + F 3 2 1.732 )
    (1)
    F 1 = ( N o f f a i l e d v a r i a b l e s N o f V a r i a b l e s ) × 100
    (2)
    F 2 = ( N o f f a i l e d t e s t s N o f t e s t s ) × 100
    (3)
    F 3 = ( n s e 0.01 n s e + 0.01 )
    (4)
    e x c u r s i o n = ( F a i l e d t e s t v a l u e O b j e c t i v e ) 1
    (5)
    e x c u r s i o n = ( O b j e c t i v e F a i l e d t e s t v a l u e ) 1
    (6)
    n s e = i = 1 n e x c u r s i o n N o f t e s t s
    (7)

    3. 결과 및 고찰

    3.1. 서낙동강에서 생활환경기준 수질성분의 월 변동 분석

    서낙동강 4개 관측소에서 10년 동안 매월 관측된 생 활환경기준 수질 성분에 대한 월평균 값을 산정하여 9개 성분별 월 변동 그래프를 작성하였다(Fig. 2~10). pH의 월평균 값은 7.4~8.6의 범위이었으며, 다른 시기보다 1~4월이 높은 값을 나타내었다(Fig. 2). pH의 월평균 값 은 서낙동강의 상류부(WNR1과 WNR2)가 하류부 (WNR3과 WNR4)보다 높았으며, 1~4월은 WNR1에서 가장 높고 6~8월은 WNR2에서 가장 높았다. BOD, COD, TOC의 월평균 값은 각각 1.7~7.1 mg/L, 2.5~7.1 mg/L, 5.5~12.7 mg/L의 범위로 나타났으며, 세 성분 모 두 여름철을 제외한 모든 시기 동안 서낙동강의 상류부 가 하류부보다 낮았다(Fig. 3~5). 상류부와 하류부 사이 의 지류인 조만강을 통해 산업단지와 농경작지에서 발생 한 유기물이 낙동강으로 유입되어 이를 분해하는데 요구 되는 용존산소량이 증가하였기 때문이다(Park et al., 2018). SS의 월평균 값은 10.2~25.9 mg/L의 범위이었 으며, 2월과 7~9월을 제외하고는 상류부가 하류부보다 낮았다(Fig. 6). DO의 월평균 값은 5.8~15.3 mg/L의 범 위이었으며(Fig. 7), 4개 관측소 모두 여름에는 낮고 겨 울에는 높은 계절 특성을 잘 보여주고 있다(Kang et al., 2019(a);Kang et al., 2019(b)). T-P의 월평균 값은 0.059~0.375 mg/L의 범위이었으며, 모든 시기에 상류 부가 하류부보다 낮았다(Fig. 8). WNR3 관측소에서 모 든 시기에 가장 높은 값을 나타내었으며, WNR3 관측소 의 상류부에 위치한 대규모 농경작지에서 발생하는 영양 염 성분이 낙동강으로 유입되었기 때문이다. WNR3과 WNR4 관측소 사이에는 질소 오염 발생원이 없고 하천 의 자정 작용으로 인해 모든 시기 동안 WNR4에서 WNR3보다 T-P 성분이 더 낮았다. TCC와 FCC의 월평 균 값은 각각 275~14,671 count/100 mL와 28~3,262 count/100 mL의 범위로 나타났으며, 두 성분 모두 8월 을 제외한 모든 시기에 WNR3에서 가장 높았다(Fig. 9~10).

    3.2. 수질등급과 수질지수 변동 분석

    서낙동강 4개 관측소에서 2008~2017년 동안 매월 관 측된 생활환경기준 수질 성분의 월평균 값을 구하여 9개 성분에 대한 월별 수질등급을 산정하고, 4개 관측소에서 수질 성분별 수질등급의 개수를 정리하였다(Table 3). WNR1에서는 pH, DO, SS의 수질등급이 대부분 “매우 좋음”, BOD는 “보통”이 가장 많고 “약간 좋음”~“약간 나쁨”의 범위로, COD는 “약간 나쁨”이 가장 많고 “보 통”~“나쁨”의 범위로, T-P는 “약간 좋음”이 대부분이었 으며, TOC는 “좋음”~“보통”의 범위로, TCC와 FCC는 “약간 좋음”~“약간 나쁨”의 범위로 나타났다. WNR2에 서는 pH, DO, SS의 수질등급이 대부분 “매우 좋음”으 로, BOD는 “보통”이 가장 많고 “약간 좋음”~“약간 나 쁨”의 범위로, COD는 “약간 나쁨”이 가장 많고 “보 통”~“매우 나쁨”의 범위로, T-P는 “약간 좋음”이 대부 분이었으며, TOC는 “좋음”~“약간 나쁨”의 범위로, TCC와 FCC는 “약간 좋음”~“보통”의 범위로 나타났다. WNR3에서는 pH, DO, SS의 수질등급이 대부분 “매우 좋음”으로 나타났고, BOD는 “약간 나쁨”이 가장 많고 “약간 좋음”~“약간 나쁨”의 범위로, COD는 “나쁨”이 가장 많고 “약간 나쁨”~“매우 나쁨”의 범위로, T-P는 “약간 나쁨”이 가장 많고 “보통”~“나쁨”의 범위로, TOC는 “약간 좋음”~“약간 나쁨”의 범위로, TCC와 FCC는 “보통”~“약간 나쁨”의 범위로 나타났다. WNR4 에서는 pH, DO, SS의 수질등급이 대부분 “매우 좋음” 으로 나타났고, BOD는 “약간 나쁨”이 가장 많고 “약간 좋음”~“약간 나쁨”의 범위로, COD는 “나쁨”이 가장 많 고 “약간 나쁨”~“매우 나쁨”의 범위로, T-P는 대부분 “보통” 등급을 보였으며, TOC는 “약간 좋음”~“나쁨”의 범위로, TCC는 대부분 “보통”의 등급을 보였으며, FCC 는 “보통”이 가장 많고 “좋음”~“약간 나쁨”의 범위로 나 타났다. 4개 관측소의 수질등급을 종합하여 분석하면, pH, DO, SS는 “매우 좋음”, BOD는 “보통”과 “약간 나쁨”, COD는 “약간 나쁨”과 “나쁨”, T-P는 “약간 좋 음”과 “보통”, TOC는 “약간 좋음”과 “보통”, TCC는 “보통”, FCC는 “좋음”과 “보통” 등급이 우세하게 나타 났다. 월평균 값을 이용한 수질등급으로 평가한 서낙동 강의 오염은 BOD와 COD에 의해 우세하게 나타났으며, WNR3에서는 다른 3개 관측소에 비해 BOD와 COD에 의한 오염이 증가하고 T-P, TCC, FCC에 의한 수질오염 가 능성이 나타났다. 이는 낙동강의 지류인 조만강 상류부에 위치한 산업단지와 WNR2와 WNR3의 사이에 있는 대 규모 농경작지에 의한 유기물과 영양염의 유입에 의한 것으로 판단된다(Kang et al., 2019(b)).

    서낙동강 4개 관측소에서 10년 동안 매월 관측된 생 활환경기준 수질 성분의 월평균 값을 이용하고, 생활환 경기준 수질의 “보통(III)” 등급을 기준으로 한 4개 관측 소의 월별 수질지수를 산정하였다(Fig. 11). 서낙동강 4 개 관측소에서 2008~2017년 동안의 평균 수질지수는 WNR1에서 69, WNR2에서 71, WNR3에서 48, WNR4에서 57 정도로서 수질지수에 의한 관측소별 통 합적인 수질 평가의 결과는 서낙동강의 상류부 (WNR1~2)보다 하류부(WNR3~4)의 수질이 더 오염되 었으며, 수질지수와 생활환경기준 9개 성분에 대한 월별 변동 분석 결과는 유사하게 나타났다(Fig. 2~10 참조; Kal et al., 2017). 4개 관측소 모두에서 7월과 8월의 수 질지수가 50 이하로서 낮았으며, 12월에 가장 높게 나타 났다. WNR3에서의 수질지수는 모두 60 이하로서 낮았 으며, WNR4에서도 12월 제외하고는 70 이하의 값으로 나타났다. WNR2에서는 7월과 8월을 제외한 10개월 동 안의 수질지수가 65 이상의 값으로 양호한 수질을 보였 으며, WNR1에서도 4월, 7월, 8월을 제외한 9개월 동안 의 수질지수가 65 이상이었다. 서낙동강에서 수질지수는 COD와 TOC에 의한 영향성이 가장 높았으며, 수질등급 을 산정한 결과(Table 3 참조)에서는 BOD와 COD가 주 요 오염물질임을 고려한다면 수질등급과 수질지수에 의 한 오염 평가 기준을 동일하게 적용하기보다는 상호 보 완적인 측면에서 적용하는 것이 바람직할 것으로 판단된 다(Kal et al., 2017).

    서낙동강 4개 관측소에서 월별 수질지수를 산정하고 ranking별로 분석한 결과, WNR1에서는 “Good” ~ “Poor”의 범위이고 “Fair”가 6개로서 가장 많았고, WNR2에서는 “Good” ~ “Poor”의 범위이고 “Good” ~ “Fair”가 10개로서 가장 많았고, WNR3에서는 “Marginal” ~ “Poor”의 범위이고 “Marginal”이 8개로서 많았고, WNR4에서는 “Fair” ~ “Poor”의 범위이고 “Marginal” 이 7개로서 가장 많았다(Table 4). 서낙동강의 하류부 (WNR3과 WNR4)가 상류부(WNR1과 WNR2)보다 생 활환경기준 수질 성분의 통합적인 수질이 나쁜 것으로 나타났다.

    서낙동강 4개 관측소에서 생활환경기준 수질 성분이 수질지수에 미치는 영향성을 파악하기 위해 수질 성분과 수질지수의 상관계수를 산정하였다(Table 5). 수질이 양 호한 관측소(WNR1과 WNR2)에서는 수질 성분과 수질 지수의 상관계수가 높은 값을 보였고, 수질이 나쁜 관측 소(WNR3과 WNR4)에서는 수질 성분과 수질지수의 상 관계수가 낮은 값을 보였다. WNR1에서는 TOC와 수질 지수의 상관계수가 –0.85로서 가장 높고, WNR1에서의 수질지수는 COD, TOC, TCC에 의한 영향성이 우세한 것으로 나타났다. WNR2에서는 COD와 수질지수의 상 관계수가 –0.91로서 가장 높고, WNR2에서의 수질지수 는 COD, TOC, T-P에 의한 영향성이 우세한 것으로 나 타났다. WNR3에서는 TOC와 수질지수의 상관성이 – 0.51로서 가장 높고, WNR3에서의 수질지수는 TOC와 SS에 의한 영향성이 우세한 것으로 나타났다. WNR4에 서는 TOC와 T-P에 의한 상관계수가 –0.63으로 높고, WNR4에서의 수질지수는 COD, TOC, T-P에 의한 영 향성이 우세한 것으로 나타났다. 생활환경기준 수질 성 분과 수질지수의 상관성 분석 결과, 서낙동강 유역에서 수질지수는 유기물과 영양염 성분에 의해 지배적인 영향 을 받고 있음을 알 수 있었다. 이는 WNR2와 WNR3 사이 에 위치한 산업단지와 대규모 농업지역에서 발생하여 서낙동 강으로 유입되는 유기물 관련 성분(COD, BOD, TOC)과 T-P에 의한 수질 악화가 발생하는 환경이었기 때문이며, 이 러한 성분들의 농도가 높아질수록 수질지수를 결정하는 3개 인자(F1, F2, F3)의 값이 증가하여 수질지수가 낮게 나타나 면서 수질 성분과 수질지수의 상관계수가 음의 값으로 높게 나타난 것이다(CCME, 2001).

    4. 결 론

    본 연구에서는 서낙동강 4개 관측소에서 10년 동안 관측된 생활환경기준 수질 성분을 이용한 수질등급과 수 질지수를 산정하여 시·공간적인 변동을 분석하였다. 본 연구를 통해 도출된 결론은 다음과 같이 요약하였다.

    • 1) 생활환경기준 수질 성분 중 BOD, COD, TOC의 월 평균값은 대부분 서낙동강의 상류부보다 하류부에서 높았으며, T-P의 월 평균값은 WNR3에서 가장 높았다. 이는 WNR2와 WNR3 사이에 위치한 산업단지와 대규 모 농경작지에서 유입되는 유기물과 영양염 성분에 의한 것으로 판단된다.

    • 2) 서낙동강 4개 관측소에서 수질 성분의 월 평균값을 이용하여 산정된 수질등급으로 평가한 수질은 모든 관측 소에서 BOD와 COD에 의한 오염이 우세하였으며, WNR3에서는 다른 관측소에 비해 BOD와 COD에 의한 오염이 증가하고 T-P, TCC, FCC에 의한 오염 가능성이 나타났다.

    • 3) 서낙동강 4개 관측소에서 산정된 월별 수질지수를 분석한 결과, 모든 관측소에서 7월과 8월의 수질지수가 50 이하로서 낮고 12월에 가장 높았으며, 서낙동강에서 지난 10년(2008~2017) 동안 생활환경기준 수질 성분의 통합적인 수질이 여름철에 나쁘고 겨울철에 양호하였음 을 보여주는 것이다.

    • 4) 생활환경기준 수질 성분과 수질지수의 상관계수는 서낙동강의 상류부(WNR1, WNR2)에서 하류부(WNR3, WNR4)보다 높게 나타났다. TOC와 수질지수의 상관계 수는 4개 관측소에 모두 높았으며, 서낙동강에서는 상류 부에서 하류부로 갈수록 BOD, COD, TOC, T-P에 의한 수질 오염이 발생하는 환경이므로 수질지수는 유기물과 영양염 성분에 의해 지배적인 영향을 받았다.

    • 5) 본 연구를 통해 서낙동강 4개 관측소에 10년 동안 관측된 생활환경기준 수질 성분의 월 변동 분석, 수질등 급에 의한 성분별 수질 평가, 수질지수에 의한 관측소별 월별 수질 평가가 상호 보완적으로 수행되어야 함을 알 수 있었다. 본 연구의 결과는 에코델타시티(2023년 완공 예정)에 의한 서낙동강 하천 수질의 변동 분석 및 관리 정책에 활용할 수 있다.

    감사의 글

    본 논문은 국토교통부/국토교통과학기술진흥원(18C TAP–C143448-01)의 연구비 지원으로 수행되었습니다.

    Figure

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    Locations of four stations in the West Nakdong River.

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    pH monthly variations at four stations in the West Nakdong River.

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    BOD monthly variations at four stations in the West Nakdong River.

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    COD monthly variations at four stations in the West Nakdong River.

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    TOC monthly variations at four stations in the West Nakdong River.

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    SS monthly variations at four stations in the West Nakdong River.

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    DO monthly variations at four stations in the West Nakdong River.

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    T-P monthly variations at four stations in the West Nakdong River.

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    TCC monthly variations at four stations in the West Nakdong River.

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    FCC monthly variations at four stations in the West Nakdong River.

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    Monthly WQI of four stations in the West Nakdong River.

    Table

    Living environmental standards of stream water (Ministry of environment, 2017)

    Categorization of CCME WQI (CCME, 2001)

    Number of water quality levels at four stations in the West Nakdong River

    Monthly ranking of four stations in the West Nakdong River

    Correlation coefficients between water quality components and WQI at four stations in the West Nakdong River

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