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수질오염의 일반적 특성

수질오염은 지표수, 지하수 및 해수로 부패성 물질, 유독 물질, 부유물질 등이 유입되어 물의 물리·화학적 변화를 일으킴으로써 물을 각종 용수로 사용할 수 없게 하거나 수서 생물에 악영향을 초래하는 경우를 말한다. 물은 수질에 따라 그 용도를 달리하는데, 하천 상류의 맑은 물이나 오염되지 않은 지하수는 음용수로 이용되고, 음용수로 적합하지 않은 물은 수력발전, 증기기관이나 원자력 및 화력발전소에서 발생하는 뜨거운 물을 냉각시키는 등의 공업용수, 그리고 농작물을 재배하기 위한 관개용수로 사용된다.
수질오염 물질의 유형
수질오염 물질의 유형들은 다음과 같이 여덟 가지로 구분해 볼 수 있다.
  • 1. 산소 요구 물질(가정 하수, 동물 분뇨 등 미생물에 의해 분해될 때 산소를 소모하는 물질)
  • 2. 질병유발인자(세균, 바이러스, 원생동물, 기생충)
  • 3. 수용성무기화합물(산, 염기, 독성 중금속과 그 화합물질)
  • 4. 무기영양소(수용성 질산염과 인산염)
  • 5. 유기화합물(유류, 플라스틱, 세제)
  • 6. 부유물질(부유성 토양 입자등)
  • 7. 방사능물질
  • 8. 열

일반적으로 산소 요구 물질은 유기물로서 분해될 때 산소를 소모하기 때문에 호기성 생물을 위협하는 환경을 초래하며, 질병 유발인자는 말 그대로 음용수로 사용될 때 질병을 일으킨다. 산, 염기, 독성 중금속의 강도 또는 농도가 심하면 우리 신체의 신진대사를 저해하고, 질산염과 인산염 등의 무기영양소 또한 과다하면 광합성에 의해 산소 요구 물질인 유기물 생산을 촉진하게 된다. 유기화합물질들은 수중 생물의 활동을 저해하고, 부유물질은 음용수로 사용될 때 여과 비용을 들게 할 뿐만 아니라 광투과성을 방해하여 광합성과 산소생산을 억제한다. 이 밖에도 방사능 물질은 사람과 생물들에 돌연변이를 유발하며, 열은 서식할 수 있는 생물구조의 변경을 초래하기도 한다.

합성세제가 물 환경에 미치는 영향

수생생물에 미치는 계면활성제의 독성
치사 농도 이하에서라도 수생생물이 장기간에 걸쳐 계면활성제에 노출된다면 어류의 경우 자어, 치어의 성장 등에 영향을 받는다. 또한 어류의 아가미 등의 조직에 변화가 생기거나 거동에 변화가 나타난다.
식물에 미치는 영향

※출처: 미주한국일보 2014.07.31

수목과 전작 야채, 화채류는 합성세제 혹은 ABS(LAS)에 대하여 비교적 강하고 10㎎/ℓ이상의 농도에서 토양재배로 영향이 나타나는 경우는 없다.
벼의 경우 발아, 발근에는100㎎/ℓ를 투여할 때 영향이 거의 보이지 않았지만 장기간 연속적으로 접촉시키면 5㎎/ℓ정도에서 벼의 뿌리 중량, 줄기 등의 생육에 영향을 미치는 것으로 나타나고 있다.
상수 처리에 미치는 영향
음이온 계면활성제의 농도가 높아지면 상수 처리 공정에 다음과 같은 문제점이 발생할 수 있어 처리 효율의 저하, 운전 및 유지 관리상의 문제 발생으로 처리 비용의 증가를 유발시킨다.
  • 응집과정에서 계면활성제의 유화·분산작용으로 수중 플럭의 형성 방해
  • 침전과정에서 계면활성제가 0.5㎎/ℓ이상 점차 증가할수록 탁도 제거율 감소
  • 여과과정에서 폐색현상 등의 원인으로 수두손실을 증가시켜 여과지 폐쇄 시간 단축
  • 합성세제의 킬레이트 특성에 의해 수처리 기계의 부식을 초래
생물학적 처리에 대한 합성세제 및 비누의 영향
  • 가정이나 공장 등으로부터 배출되는 계면활성제는 먼저 배수로 내에서 부유 입자 및 저서생물과 부착미생물에 흡착및 흡수되어 서서히 분해된다. 따라서 단시간 내에 소량 배출되는 계면활성제는 배수로를 통해 수 십미터 흘러내리면서 수중에서 많이 제거되나, 장시간 또는 다량으로 배출될 때에는 환경 용량을 초과하여 분해되지 않고 하천, 호소 및 해역으로 유출하며 수생물에 악영향을 미친다.
  • 하천에서는 배수로에서와 마찬가지로 계면활성제가 부유입자와 저서생물 및 부착미생물과 수중 미생물에 의하여 흡 착·흡수되어 분해되지만, 일부는 미생물 이외의 수생생물에도 축척된다.
  • 합성세제에 의한 생화학적 산소요구량은 비누의1/3이기 때문에 오니 생성량의 변화는 거의 없으나 비누에 의한 생화 학적 산소요구량 유발은 높아서 오니 생성량은 합성세제의 경우보다 40% 정도 증가한다.
  • 또한 비누는 암모니아성 질소의 처리 능력에 저해 영향을 주며, LAS 첨가는 오니의 성상에 큰 영향을 미치지는 않지 만, 비누의 첨가는 오니의 팽화현상을 일으켜 벌킹(Bulking)이 일어난다.

부영양화의 발생과 영향

부영양화의 정의와 발생
수중 생태계로 유입되는 영양소의 증가로 인해 조류와 수생식물이 번성해져 결국 유기물의 총량이 증가되는 현상을 부영양화라고 한다. 일반적으로, 호소(湖沼)가 처음 생길 때는 영양물질이 빈약하고 식물도 적으며 생산성도 낮아서 빈영양호에 속한다. 이때 호수는 맑은 물을 유지하며, 투명도는 대개 8m 이상이고, 식물플랑크톤에 의한 광합성량과 호흡량이 균형을 이룬다. 그러나 주변 지역으로부터 영양소가 유입되면 식물플랑크톤의 증식이 활발해지고, 그것을 먹이로 하는 동물플랑크톤과 물고기 수도 점점 증가한다. 호소 바닥에는 이와 같은 생물의 사체가 조금씩 쌓이는데, 이것이 다시 분해되어 영양소가 용출되고, 그것을 이용하는 식물플랑크톤이 많아져 호소의 투명도가 감소한다. 호소의 부영양화에 따라 현저히 나타나는 현상의 하나가 조류의 급격한 증식이다. 부영양화가 극도로 진행되면 호소의 수심은 점점 얕아지고, 결국에는 늪으로 변하여 호소는 소멸한다. 이와 같이 부영양화는 자연적으로 나타나기도 하지만, 많은 경우에 인간의 활동에 의해 호소로 유입되는 영양물질의 양이 증가함으로써 나타난다. 영양물질이 증가하면 그로 인해 영양소순환속도가 가속되어 조류와 수생식물의 광합성량이 이상적으로 증가하게 되는데, 이를 특별히 인위적 부영양화 또는 문화적 부영양화라 부르기도 한다.

※출처: http://k.daum.net/qna/view.html?qid=3FiGz

부영양화의 특징
호소가 부영양호로 됨에 따라 호소의 물리·화학·생물학적 특성이 변하게 된다.
부영양화는 대도시 지역들과 인구가 밀집한 휴양지 가까이에서 주로 발생하며, 이로 인해 생물종 구성이 달라진다. 즉, 송어와 같이 수온이 낮고, 수질이 깨끗하며, 산소가 풍부한 물을 필요로 하는 물고기는 부영양화의 진행과 함께 사라지게 된다. 조류와 다른 수중식물의 성장이 지나치게 되어 수영, 보트타기와 낚시를 방해할 정도가 된다.
또한, 분해되지 않은 용존 유기물과 과다하게 성장한 조류는 수질 정화장치 통과한 후에도 물에서 불쾌한 맛이 나게 한다. 그래서 물의 사용과 휴양의 관점에서 볼 때, 생물학적으로 빈곤한 호수, 즉 빈영양호가 부영양호보다는 사용가치가 높다.

[빈영양호와 부영양호의 일반적인 특성]
특성 빈영양호 부영양호
영양소 순환 속도 느리다 빠르다
일차생산성 낮다 높다
동물 생체량 적다 많다
심층의 산소 있다 거의 없다
수심깊이 깊다 얕아 진다
음용수 기준의 수질 좋다 나쁘다
화학적 산소 요구량 낮다 높다
투명도 높다 낮다

※참고문헌 - 김희광·김광렬·박광하 외, 『인간과 환경』, 동화기술, 2009.

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