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지켜야 할 수자원

지구와 비슷한 행성의 탄생을 묘사한 개념화 이미지

지구와 비슷한 행성의 탄생을 묘사한 개념화

지구는 태양계에서 유일한 수행성이며, 지구상에 액체의 물이 존재한다는 것은 바로 생명이 존재할 수 있음을 뜻한다. 지구 이외의 어디엔가 있는 별에 혹시라도 생물이 존재할지 모르지만, 적어도 우리가 생물이라고 부르고 있는 것과 같은 물체가 존재하기 위해서는 우선 물질대사에 필요한 에너지원, 그리고 액체상의 물이 존재해야 한다. 이 두 가지는 생명이 존재하기 위한 불가결한 조건이며, 비록 물이란 무기화합물이 존재하여도 그것이 기체나 고체라면 생명의 탄생은 아마 불가능하다고 말할 수 있다. 지구에 처음 물이 어떻게 생겼는지 설명해 주는 확실한 근거는 없으며, 학자들 사이에서도 여러 가지 주장이 있다.

과학자들은 약 46억 년 전에 태양을 감싸고 있던 가스 구름 속에서 지구를 비롯한 태양계의 행성들이 생겨났고, 최초의 지구는 뜨거운 가스로 구성된 것으로 추정한다. 그리고 오랜 세월 동안 가스가 냉각되어 수소와 산소의 원자가 만나 안개처럼 한 덩어리가 되었다. 이 수증기 안개가 수백 년 동안 끊임없이 비를 뿌려 지표면이 식어가면서 단단한 층을 이루었다. 여기서 시냇물이 흘러 둥근 모양의 지구가 만들어졌으며, 여기저기서 일어난 화산 폭발은 산의 형태를 만들었고 이것이 세월이 지나면서 대륙으로 되었다는 것이다. 지구 탄생의 역사에서 물은 최초로 생긴 물질 중의 하나이며, 지구에서 가장 풍부한 자원이다. 그렇기 때문에 우주에서는 지구가 파란색으로 보인다. 물은 분자량 18의 단순한 화합물이지만, 다른 물체에는 없는 특이한 성질을 많이 가지고 있다. 앞에서 언급했듯이 물은 지구에서 가장 풍부한 물질이면서 독특한 특성을 지니고 있어 온화한 기후를 유지하게 하고 생물의 생존을 가능하게 한다.

지구 상의 물 분포

지구상에서 물은 해수, 빙하 및 만년설, 하천수, 호소수, 수증기 등 고체, 액체, 기체의 다양한 형태로 분포한다. 해양, 대기, 육지에 분포되어 있는 지구상 물의 양에 대하여 많은 연구자들이 추정해 왔으나, 아직 불명확한 요소로 남아 있다. 그러나 1965년부터 1974년까지 계속된 국제수문학 10년 계획(IHD, International Hydrological Decade), 이후 국제수문학계획(IHP, International Hydrological Programme) 등에 의해 그 대략적인 값이 결정되어, 지구상에 존재하는 물의 총량 약 14×108 km3으로 추정되었다. 한편 UN의 물 관리 전문가 시클로마노프(Shiklomanov)는 지구상에 존재하는 물의 예측 곤란성에 대해 말하면서, 특히 영구동토층에 얼음 형태로 있는 물의 양과 습지에 있는 물의 양은 아무도 알 수 없다고 말하였다. 지구상에 존재하는 물의 총량 약 14×108 km3은 지구 전체를 2.7km 깊이로 덮을 수 있는 양이며, 전체 물의 약 2.6%에 불과한 담수는 지구 전체를 약 70m 깊이로 덮을 수 있는 양이다.

지구의 물 분포 그래프 이미지
지구의 물 존재량
구 분 부피(×106km3) 비율(%) 비고
총 량 1,386 100
염 수 1,351 97.5 지하염수, 염수호수 포함
담 수 35 2.53 담수 중 상대적인 비율(%)
- 빙 설
(빙하, 만년설, 영구동토)
24 1.73 (68.6)
- 지하수 11 0.79 (31.4)
- 하천, 호수 등 0.1 0.0072 (0.03)

※출처 : Water in Crisis(Gleick, P. H., 1993)

위의 그림과 표는 지구상에 존재하는 물의 양과 비율을 나타낸 것으로, 그 총량은 엄청나지만 대부분이 해수(96.7%), 빙하나 만년설(1.73%) 등으로 존재한다. 나머지 0.77%도 대부분이 지하수(0.79%)이고, 수자원으로 주로 이용하는 하천수, 호소수 등 지표수는 지구 전체 물 양의 0.0072%에 지나지 않는다. 이것으로 지구표면을 덮는다면 평균 수심이 1.82 m에 이르며, 지구상의 전체 물을 5ℓ용기에 담는다고 가정하면 이용가능한 수자원은 찻숟가락 한 술에 해당한다. 염수의 대부분인 해수는 지구상 물 총량 중 96.7%에 해당하며, 담수 중 빙하, 만년설, 빙산 등의 빙설은 담수 전체의 69.55%에 해당하는 24×106 km3으로 추정되고 있다. 지표수의 분포는 다시 지역적으로 큰 편차를 보이는데, 밀림, 열대우림 등과 같이 강우량이 많아서 사용 가능한 지표수량이 많은 지역이 있는 반면 사막 지대처럼 물이 귀한 지역도 있다. 담수로 존재하는 물 가운데 21%는 아시아, 26% 정도는 미국, 캐나다 등의 북미주, 28% 정도는 아프리카에 있으며 나머지 25%의 물은 이 3대주를 제외한 곳에 있다.

수자원의 종류

생물이나 인간생활에 이용되는 지구상의 물을 통틀어 수자원이라고 한다. 수자원에는 강수(우수), 지표수, 지하수, 그리고 해수 등이 있다. 지표수는 지하수의 상대적인 명칭으로 사용되며, 하천수, 호소수, 해수를 모두 포함하는 개념이다. 이 중에서 해수는 특수한 경우 이외에는 이용되지 않으며, 대개 하천수와 호소수가 이용되어 왔다. 지하수에 있어서는 채수깊이가 지극히 깊은 것은 실제 이용하기 어렵고, 200m 이내의 물이 주로 이용되고 있다.

가. 강수

비, 눈을 가리키며, 주체는 우수(雨水)이다. 원래 우수는 증류수에 가까운데, 대기중에서 강하하는 사이에 먼지, 세균, 가스 등을 흡수한다. 이들 불순물은 초기 우수에 많이 함유되어 있으며, 특히 대도시의 우수에 많이 함유되어 있다. 하천이 없거나 지하수를 얻기 곤란한 외딴 섬 등에서는 우수를 나무통 등에 담아 두었다가 직접 가정용수로 이용하는 수가 있다. 우수를 계속해서 음용수로 사용하면 칼슘(Ca) 성분이 부족하여 병을 일으킬 수 있기 때문에 주의해야 한다.
우수의 주성분은 육수(陸水)보다는 해수의 주성분과 거의 동일하다고 할 수 있다. 즉 Na+, K+, Mg2+, SO42-, Cl-등을 포함하고 있어 육수의 주성분인 SiO2, HCO3-와는 차이가 크다. 해안 가까운 곳의 우수는 염분 함량의 변화가 커서 매우 적은 것에서부터 수천 mg/L에 이르는 것까지 볼 수 있다. 내륙에서는 일반적으로 염분의 함량이 적은데, Na/Cl, Ca/Cl, SO4/Cl 등의 값은 내륙으로 들어감에 따라 커진다. 이와 같이 우수는 대기중의 각종 성분을 운반하기 때문에 처음 내리는 비는 분진 등 각종 성분의 함유도가 일반적으로 높다.
비가 내리기 위해서는 몇 가지 기상 조건이 구비되어야 하는 것으로 알려져 있다. 첫째로 공기를 이슬점(dew point)까지 냉각시킬 수 있어야 하고, 둘째로 수분입자를 형성시킬 수 있는 응결핵이 존재하여야 하며, 셋째로 응결된 작은 수분입자를 점점 크게 하여 충분한 강도의 수분을 집적할 수 있어야 한다. 응결핵으로는 바닷물의 증발에 의한 해염 입자, 화산 분출물, 토양 입자 및 대기오염물질 등이 있는데, 도시에서는 높이 떠 있는 대기오염물질이 응결핵 작용을 하여 인근 시골에 비해 많은 비가 내리는 경향이 있으며, 산성비의 원인이 되기도 한다.

나. 지표수

지표수는 지표면에 흐르는 하천이나 저수지, 호수 등에 모여 있는 물을 말한다. 지표수는 비교적 유기질을 많이 함유하고 있고, 세균 및 미생물 번식에 알맞기 때문에 탁도가 높다. 그리고 토양층을 통하지 않기 때문에 광물질의 함량이 적다. 하천수는 산간 계곡을 흐르는 동안 낙엽, 고목, 동물 사체 등에 의하여 오염되기는 하나 그 기회가 아주 적어 그 정도는 하천의 자정작용에 의해서 정화된다. 그러나 인구가 많고 공장이 많은 지역을 통과할 때는 도시 하수, 공장폐수 등에 의해서 오염될 기회가 많으므로 수질의 변화를 가져오기 쉽다.
일반적으로 상수도의 수원(水源)으로서 하천수가 이용된다. 따라서 하천수에 대한 위생 관리가 소홀하면 수인성 질병에 감염될 우려가 높다. 지표수의 구성은 매우 유동적이며, 집수지역(集水地域)의 특성에 크게 의존한다. 비주거지대의 암반층이나 모래, 자갈 위로 흘러내리는 물은 늪에 고여있는 물에 비하여 유기성 불순물을 훨씬 적게 함유한다. 지표수는 표면 세척물과 운반물질에 의해서 직접 오염에 노출되어 위험하고 의심스러운 물이지만 대부분의 도시는 강이나 호소 또는 저수지로부터 취수된 지표수에 의존하고 있는 실정이다.

- 하천수
국가하천인 울산 태화강 이미지

국가하천인 울산 태화강

※출처: 국토교통부 사이버홍보관

지하로 스며들지 않거나 증발되지 않는 물이 지표면에 남아서 흐를 때 이를 하천 또는 강이라 한다. 하천은 물의 순환과정에서 물이 육상에서 바다로 흘러가는 가장 중요한 경로 중의 하나이다. 하천은 지하수와 함께 생물이 살아가는 데 필요한 음용수와 생활용수의 담수 자원일 뿐만 아니라, 운반수단, 관개수 또는 수력발전의 주 기능을 담당한다. 또 하천은 침식작용과 강으로 흘러 들어온 물질을 운반하는 작용을 하는데, 침식작용으로 생긴 운반물질은 부유모래와 점토입자, 그리고 퇴적물로 식물의 영양소가 되는 용해된 물질과 함께 하천수에 섞인다. 하천수 속에 용해되는 물질은 기후나 암석의 종류 또는 토양성분에 따라 달라진다.

일반적으로 하천수는 무기·유기의 부유물질을 많이 함유하고 있으며, 용존산소가 상당히 풍부하고, 경도가 낮기 때문에 수원으로 이상적이다. 또한, 취수가 용이하며, 대량취수가 가능하므로 가장 많이 이용되고 있다. 하천수는 하류로 흘러감에 따라 수질이 악화된다. 상류에서 탁도 성분은 거의 무기물에서 유래하고 일반적으로 탁도는 2∼3도로 낮다. 도시지역에서 방출되는 하수나 공장폐수에 의한 오염을 받으면, 탁도는 10∼20도 정도로 증가하고, 세균이나 용해성 유기물은 더욱 증가한다.
비가 내리면 탁도는 급격하게 증가하고, 2000∼5000도에 달할 때도 종종 있다. 탁도 변동이 큰 것은 하천수의 특징 중 하나이다. 또한 유량 변동에 따라 수질이 변하는데, 일반적으로 유량이 적은 시기에는 수질이 악화된다. 그러나 강우 초기에는 지표면에 퇴적되어있던 오염물 등이 유출하므로 유량이 많아도 수질은 일시 악화된다.

- 호소수

호수의 물은 지표수나 지하수 또는 이 두 가지가 합쳐져 이루어진다. 호수는 극지에서 열대지방에 이르기까지 서로 기후조건이 다르므로 염도나 산도가 다양하다. 저수지의 물은 그 성질상 호소수에 포함될 수 있다. 일반적으로 호소수는 하천수에 비해 수질이 양호하며, 자정능력도 크다. 호소수의 큰 특징은 1년 중 봄과 가을에 물이 자연적으로 탁해진다는 점이다. 이 기간을 순환기라고 하며, 여름과 겨울에 물이 맑은 시기를 정체기라 한다. 여름에는 수온이 수면에서 가장 높고 깊어짐에 따라 점차 낮아지는 수층을 형성한다. 수층 형성은 수온에 기초한 밀도 차에 의해 가능하다. 수온 저하는 어떤 깊이까지는 천천히 진행되다가 그 후 급격히 이루어지는데 이 기준이 되는 층을 수온약층 또는 변수층이라하고 이보다 상부를 표수층, 하부를 심수층이라고 한다. 표수층의 물은 바람이나 대류에 의해 수평 또는 연직으로 운동하기도 하지만 심수층의 물은 완전히 정지해있다. 이 때문에 심수층의 물에는 용존산소가 없어지며 환원작용이 일어나기도 한다. 또한 호소의 수심이 매우 깊을 때는 수온약층이 2개 이상 될 수도 있다.
가을이 되면 수면의 물은 점점 차가워져서 밀도가 증가하여 가라앉기 시작하는데, 점차 그것이 심해져서 결국에는 수면에서 수저(水底)에 걸쳐 심한 상하운동이 일어나 물이 탁하게 된다. 이것은 연직방향의 수온이 같아질 때까지 일제히 계속되다가 겨울을 맞이한다. 겨울에는 물이 정체되어 깨끗해진다. 물론 열대지방의 경우에는 이와 다르며, 보통 한국기후에서는 수온이 4℃이하로 되는 경우가 많다. 4℃이하로 되면 호수면의 물은 최저 온도로 되며, 여름과는 반대로 깊어짐에 따라 약간 따뜻해지는 수층이 형성된다. 얼음이 수면에서 생기는 것은 이 때문이다.
호소에는 이상과 같이 특이한 성질이 있으므로 수질은 계절에따라 크게 변화한다. 또한 하수나 비료 등이 유입되어 호소내에 인이나 질소가 많아지면 부영양화가 일어나 플랑크톤이 증식하고, 수질악화가 빨리 진행된다.

다. 지하수

지표면에 내린 빗물이 땅 위로 흐르는 사이에 일부는 증발하고 일부는 토양으로 침투한다. 지하로 침투한 물은 지하수를 이루는데 지각의 윗부분인 토양층과 암석층에 보존된다. 이 중 토양은 통기대로서 공극을 많이 포함하고 있는데, 이 공극은 공기와 물로 채워져 있으며, 식물은 필요한 물을 이 부분에서 흡수한다. 식물에 의해 이용되지 않고 토양층에 남아있는 물은 중력의 영향으로 통기대를 거쳐 포화대까지 서서히 내려가 모이게 된다. 포화대는 지하수를 보존하는 장소가 된다.
통기대와 포화대의 경계를 지하수면(water table)이라하는데, 지하수면은 대개 지표에서 30m 이내에 있으나 수백 미터 깊이에 있는 곳도 있다. 흙이나 바위가 물을 통과시키는 성질을 투수성이라 하며 투수성이 높아 물을 포함할 수 있는 물질로 된 층을 대수층이라 한다. 사토자갈층은 좋은 대수층이 되며, 점토, 화성암, 변성암층은 투수성이 미약하다.

지하수의 수질은 지질에 따라 큰 영향을 받는데, 일반적으로 무기물 성분이 풍부하고 경수가 많다. 또한, 철이나 망간이 함유된 것도 많다. 그러나 지표수보다도 깨끗하며 수온도 1년 내내 그다지 변화가 없다. 오염된 지표수는 대지의 정화작용을 받거나 그대로 지하에 침투해서 이동하는데 얕은 곳에 있는 지하수는 정화를 적게 받기 때문에 위생상 위험할 수도 있으며, 때로는 대장균이 출현하는 경우도 있다. 대지의 정화능력에도 일정한 한계가 있으므로 도시와 같이 지표수의 오염이 심한 곳에서는 지하수가 불량해지고 특히 얕은 지하수는 위험하다.
이에 비해 깊은 곳에 있는 지하수는 거의 대지의 정화작용이 완료되어 있으므로 극히 양질의 물이다. 하지만 역으로 너무 깊으면 공기공급이 차단되어 무산소 상태가 되며 환원작용에 의해 때로는 황화수소나 암모니아를 포함할 수 있다.

라. 해수
국토교통부 사이버홍보관 바다이미지

※출처: 국토교통부 사이버홍보관

해양은 지구 표면적의 약 71%를 차지하며, 수자원 중에서 97% 이상을 차지하므로 양적으로는 무한하나 염류를 다량 함유하고 있어서 용도가 극히 한정되어 있다. 고작 발전소 등의 냉각수로 사용되는 정도이며, 생활용수나 공업용수로서의 해수 이용은 미미한 실정이다. 그러나 장래에는 해수의 이용가치가 점차 높아질 전망이다.
해수는 염분, 온도, pH 등 물리·화학적 성상에 관하여 안정성이 있으며, 염류농도는 곳에 따라 다소 차이가 있으나 각 성분 간 비율은 거의 일정하다. 해수 중의 염분은 금속을 부식시키고 토양에서 배수를 나쁘게 하여 토양을 빈약하게 만든다.

하지만 해양은 방대한 식량자원의 보고임과 동시에 풍부한 광물자원을 함유하고 있어 그 이용가치가 점차 확대되고 있는 실정이다. 그러나 해수이용에서 문제는 근래 인류의 경제활동이 매우 대형화되고 그 결과로써 해양에 커다란 변화를 가져오고 있다는 사실이다. 인류의 경제활동에 따라 직·간접으로 오염이 점차 확대되고 있으며, 자칫 잘못하다가는 역으로 인류의 생존을 위협할지 모른다는 우려를 자아내고 있다.

1. 물이 오염되는 원인과 경로는 어떻게 되는가?

수질오염원은 오염원인물질을 배출하는 시설, 토지 등을 말하며 점오염원(point sources)과 비점오염원(non-point sources)으로 대별할 수 있다.

물이 오염되는 원인과 경로 이미지 (축산폐수 → 농약 → 생활하수→ 쓰레기→ 세차로 인한 오염→ 공장폐수)

※출처: 환경교육포털사이트

점오염원

생활하수, 산업폐수, 축산폐수처럼 오염물질이 특정 지점에서 발생하는 것이다. 특정오염원, 고정오염원, 고정발생원이라고도 한다. 오염원을 오염물질의 처리 및 관리 측면에서 구분하는 요소 중 하나이다. 1999년 말 현재 국내에서 발생되는 오 · 폐수는 하루 2,054만 1,000톤에 이른다. 이 중 생활하수는 1,627만 3,000톤으로 가정·상업지역·공공시설 등에서 배출되는 것을 말하는데, 사람이 주된 오염원이 되고 있다. 산업폐수는 주로 제품 제조 · 수리 · 세척 등에 사용된 것으로 제조업 시설에서 배출되고 있으며 하루 406만 8,000톤이 발생된다. 축산폐수는 소 · 돼지 등 가축 사육 과정에서 나오는 축산 분뇨를 말하며 발생되는 양은 하루 12만 1,000톤이다.

생활하수

가정, 상업시설 등 가정생활 및 영업 활동에 기인하는 오염원이다. 생활하수는 각종 하수와 함께 하수종말처리장에서 정수 과정을 거친 후 하수관거를 통해 하천이나 강, 바다로 방류된다. 생활하수는 독성은 강하지 않지만 오염부하량이 크고 양이 많으며 오염원이 넓게 퍼져 있어 정화하려면 많은 비용이 든다. 생활하수의 주 오염물질은 음식찌꺼기, 합성세제, 분뇨 등이다. 생활하수 중 부엌에서 나오는 것이 36%, 화장실이 30%, 목욕탕이 23%, 세탁이 11%를 차지하는데, 부엌에서 나오는 음식찌꺼기가 가장 많은 유기물을 포함하고 있다. 하천을 오염시키는 원인 중 생활하수가 차지하는 비율은 60% 정도여서 수질오염의 주원인이 되고 있다.

산업폐수

공장 등 산업 활동에 기인하는 오염원이다. 산업폐수는 생활하수나 농·축산 폐수에 비해 생화학적 산소요구량(BOD: Biochemical Oxygen Demand)과 부유물질 농도가 높을 수 있으며, 고농도의 독성 물질을 포함하기 때문에 생물체를 치사시킬 확률이 크다. 산업폐수에 포함되어 있는 화학물질은 500만 종이 넘고 이 중에서 상업적으로 생산되는 것만 해도 8만여 종이며 하천이나 식수에서 검출되었거나 확인된 물질은 1,500종이다. 그러나 실제로 몸속에 들어 있는 화학물질은 그것의 10배가량 된다. 이 가운데 독성이 강하고 먹이사슬을 통해 농축되는 물질은 법으로 규제하고 있는데, 카드뮴, 비소, 시안, 수은, 유기인, 페놀, 납, 6가크롬 등 한정된 물질만을 대상으로 하기 때문에 다른 유해 물질들은 공장에서 배출되어도 규제할 수 없는 실정이다.

축산폐수 및 분뇨

소, 돼지 등 가축 사육 활동에 기인하는 오염원이다. 농경 활동에 쓰이는 각종 농약에는 살충제, 살균제, 제초제, 착색제, 방부제, 항생제, 낙과방지제, 생장조절제, 훈증제 등 그 종류가 400여 종에 달한다. 빗물이 토양을 통과하거나 지표수로 흐를 때 농약 성분은 수질을 악화시키는 원인이 되고, 이 물이 하천 · 해양으로 유입되어 수질을 오염시킨다. 우리나라에서 발생하는 가축 분뇨는 50% 정도만 유기질 비료로 재이용되고 나머지는 하천, 강, 바다 등으로 흘러든다. 축산폐수는 발생량은 적지만 단위당 오염부하량이 커서 정화하는 데에 많은 양의 물이 필요하다.

비점오염원

비특정(非特定)오염원, 면(面)오염원, 이동오염원 또는 기타수질오염원이라고도 한다. 점오염원이 특정 배출 경로를 가진 것과는 달리 도시 노면배수나 농경지 배수와 같이 불특정 배출 경로를 통해 비점오염물질을 발생시키는 장소 또는 지역을 가리킨다. 비점오염물질은 주로 비가 올 때 지표면 유출수와 함께 유출되는 오염 물질로서 농지에 살포된 비료나 농약, 토양 침식물, 축사 유출물, 교통오염물질, 도시 지역의 먼지와 쓰레기, 자연 동 · 식물의 잔여물, 지표면에서 떨어진 대기오염 물질 등을 말한다.
따라서 모든 오염물질을 포함한 채 배출되는 빗물이 실제로 주된 비점오염원이 된다. 비점오염물질은 대개 많은 비가 와야 유출되기 때문에 날짜나 계절에 따라 배출량의 차이가 크고 예측과 정량화가 어려우며, 인위적 조절이 어려운 기상조건 · 지질 · 지형 등에 영향을 많이 받는 특성을 지니고 있다. 따라서 제도적으로 배출 기준을 정하지 않고 있다.
수도권 주민의 주 상수원인 한강수계의 팔당댐 상류 지역에 대한 ‘비점오염원 연구용역’(2000년 6월 실시) 결과, 1999년 말 기준으로 총발생부하량(BOD기준) 16만 9,702톤/년 중 생활하수 · 산업폐수 · 축산폐수 등 점오염원에서 발생되는 오염부하량은 80.4%인 13만 6,509톤/년이고, 비점오염원에서 발생되는 오염부하량은 19.6%인 3만 3,193톤/년으로 조사되었다.
또 총배출부하량(BOD 기준)으로는 비점오염원이 44.5%에 이르는 것으로 추정되어, 비점오염원이 수질오염에 상당한 영향을 미치는 것으로 나타났는데, 4대 수계에 속하는 금강, 낙동강, 영산강 수계도 이와 비슷한 양상을 보일 것으로 추정된다. 따라서 규제 기준이 설정되어 있는 점오염원들에 대한 규제가 계속 강화되고 환경 기초 시설들이 확충됨에 따라 비점오염원이 수질에 미치는 영향력의 비중이 점차 증가할 것이다.

점오염과 비오염원 이미지(교외지역, 도시, 시골마을, 비점오염원, 경작지, 목장, 점오염원)
‘비점오염원’에 의한 하천 오염 심각!
  • [앵커]

    오늘은 제12회 환경의 날입니다.
    여러분 혹시 ‘비점오염’이라고 들어 보셨습니까?
    도로나 농경지 등에 산재해 있던 쓰레기나 농약 등이 빗물에 쓸려와 하천을 오염시키는 것을 말하는데 하천오염의 주범으로 꼽히고 있어 관리대책이 시급합니다.
    취재에 지순한 기자입니다.

  • [기자]

    물고기들이 허연 배를 드러내고 떼죽음을 당했습니다.
    이같은 물고기 떼죽음 사태는 대개 큰 비가 온 뒤 일어납니다.
    빗물에 도로 위 먼지나 농경지 농약 등의 오염물질들이 한꺼번에 하천으로 유입되며 수질을 일시적으로 급격히 악화시키기 때문입니다. 문제는 공장폐수 등 배출 지점이 명확한 점오염원과 달리 비점오염원은 관리가 힘들다는것.

  • [인터뷰:김법정, 환경부유역총량제도과장]

    도로변 쓰레기나 가축분뇨, 농경지 비료 등 비점오염원은 배출되는 지점이 광범위하고 전국적으로 산재해 있는데다 강수량과 같은 자연현상에 의해 오염량이 좌우돼 관리가 어렵습니다. 이처럼 관리가 힘든 만큼 4대강 수질오염 가운데 비점오염원이 차지하는 비중 역시 급증하고 있습니다. 지난 2000년 35%였던 것이 2003년에는 두 배 가까이 증가했고, 오는 2015년에는 무려70%에 달할 것으로 예측됩니다.

  • [기자]

    결국 비점오염원을 적정하게 관리하지 않고는 하천의 수질개선을 더 이상 기대하기 어렵게 됐습니다.
    사정이 이런데도 정부의 하천 오염 관리대책은 주로 점오염원에 초점을 맞추고 있습니다. 4대강 비점오염원 저감시설 투자액은 541억 원으로 점오염원 관리 투자액 26조 천6백여억 원의 0.2%에 불과한 실정입니다.

  • [인터뷰:최지용, 한국환경정책평가연구원 본부장]

    중앙정부 차원에서 적극적인 비점오염원 저감 투자가 필요합니다. 환경부 뿐만아니라 건교부와 농림부 쪽에서도 비점오염원에 관심을 갖고 투자를 해야 되리라고 봅니다.

  • [기자]

    비점오염원에 의한 하천의 오염속도로 볼 때 이를 예방하기 위해 우리에게 남겨진 시간은 그리 많아 보이지 않습니다.
    YTN 지순한입니다.

※참고문헌 - 나규환·오종민·이장훈 외, 『수질 오염학』, 신광문화사, 2007.

2. 우리가 사용한 물이 깨끗한 물에 어떤 영향을 주는가?

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
마트에 파는 계면활성제 이미지

※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 흡착·흡수되어 분해되지만, 일부는 미생물 이외의 수생생물에도 축척된다.
  • 합성세제에 의한 생화학적 산소요구량은 비누의1/3이기 때문에 오니 생성량의 변화는 거의 없으나 비누에 의한 생화학적 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 않지만, 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.

부영양화의 진행과정 -영양물질농도증가(산소, 영양물질) -조류,식물성 플랑크톤 증가(조류, 플랑크톤) -죽은 조류,식물 플랑크톤 부패  -분해과정에서 산소소비  -산소부족으로 물고기죽음, 악취발생, 투명도 저하(악취)

※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
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.

3. 물의 오염 지표에는 무엇이 있는가?

물의 오염을 나타내는 지표로는 생물학적 산소요구량이 널리 알려져 있지만 그 밖에도 여러 가지가 있다.

용존산소

물 또는 용액 속에 녹아 있는 분자 상태의 산소를 용존산소 (DO: Dissolved Oxygen)라 한다. 용존산소의 양은 수온, 기압, 기타 조건에 따라 달라지며 수온이 높아지면 그 양이 적어지고 공기 중에 산소가 많아지면 증가한다. 또한 용존산소의 양은 온도와 압력에 따라 변하며 20℃에서 포화 농도 9.1 ppm이며, 0℃에서는 14.6 ppm이다. 하천 상류의 깨끗한 물에서는 거의 포화에 가까운 정도의 용존산소가 들어 있으나 가정에서 버린 물, 공장에서 버린 물, 기타 썩을 수 있는 물질로 오염되면 그 양이 점점 적어지며, 용존산소가 없으면 썩게 된다. 용존산소가 2 ppm 이상이면 냄새가 나지 않으며 물고기가 살 수 있는 수준은4 ppm이상이다. 용존산소 값이 크면 클수록 좋은 물이라 할 수 있다.

생화학적 산소요구량
열목어

열목어(BOD 1이하)

쏘가리

쏘가리(BOD 3이하)

잉어

잉어(BOD 6이하)

생화학적 산소요구량(BOD: Biochemical Oxygen Demand)은 어떠한 유기물이 미생물에 의하여 호기성상태에서 분해하여 안정화시키는 데 요구되는 산소량을 말하며 보통 ppm(백만분율) 단위로 표시한다. 생화학적 산소요구량이 높으면 유기물의 오염도가 높음을 의미한다.
생화학적 산소요구량은 물속의 용존산소량과 영향을 주고받는 유기물의 양을 간접적으로 나타내는 기준이 되고, 하천이나 하수, 공장 폐수 등의 오염 농도를 나타내는 데 쓰인다. 생화학적 산소요구량은 호기성 박테리아가 보통 20℃에서 5일 간 수중의 유기물을 산화 분해시켜 정화하는 데 소비되는 산소량을 나타낸다. 5 ppm 이상이면 하천은 자기정화 능력을 잃으며, 10 ppm을 넘으면 나쁜 냄새를 풍기며 시궁창 하천이 된다.
물 속에서 부착성 미생물에 의해 유기물질이 호기성 분해가 되면 용존산소가 소모된다. 만일 산소 소모 속도가 물속으로 녹아 들어가는 속도보다 빠르면 물은 혐기성 상태가 된다. 혐기성 상태에서는 물고기의 개체수가 감소하고 부패하여 휘발성 물질이 생성된다. 유기 물질의 분해속도와 산소의 소모속도는 생화학적 산소 요구량 측정으로 나타 낼 수 있다.

일반적으로 폐수 내에 존재하는 유기물의 종류는 대단히 많고 각 유기물의 농도를 일일이 구하기가 대단히 어려워 폐수 내 유기물질의 종류를 분석하지 않고 호기성 미생물로 합성 또는 산화시키는 데 필요한 산소량을 측정하여 유기물의 양을 간접적으로 측정할 수 있다. 유기물질이 유입되면 물 속에 서식하는 미생물은 용존산소를 소모하므로 유입된 유기물의 양이나 종류를 측정하는 것보다 용존산소소비량을 측정하는 것이 훨씬 용이하다.
생화학적 산소요구량은 20℃에서 5일간 배양했을 때 배양기간 동안 소모된 산소의 양을 측정하며 그 값을 통상 BOD 또는 BOD5라고 한다. BOD 측정 결과를 보면 유기물 이미 생물에 의해서 분해 섭취되므로 산소소비량은 시간에 따라증가하며 7~10일 후에는 탄소화합물에 의한 NOD 이외에 질소화합물의 산화 즉, 질산화가 발생하는데 이를 질소 BOD 또는 NOD(Nitrogenous Oxygen Demand)라고 부르며, BOD5 시험에서 BOD 병 내에 질산화를 일으키는 미생물이 존재하면 탄소화합물에 의한 BOD보다 높게 나타나고 도시 하수의 경우에는 질산화가 잘 일어나지 않으나 처리된 폐수에서는 질산화가 일어나는 경우가 있다.

◀ BOD 급수에 따라 살 수 있는 물고기들이 달라진다.

※출처: 국립수산과학원

화학적 산소요구량
하천

※출처: 국토교통부 사이버홍보관

해수 오염

오염지표로는 하천의 경우 BOD 값이 사용되며, 공장폐수나 해수 등의 경우에는 COD 값이 많이 사용된다.

※출처: 한국물포럼, “중학생을 위한 물교실“, 2009

화학적산소요구량(COD: Chemical Oxygen Demand)은 물 속의 피산화성 물질을 산화제인 중크롬산칼륨 또는 과망간산칼륨을 이용하여 화학적으로 산화시킬 때 소비되는 산소량으로서 보통 ppm 단위로 표시한다.
COD는 BOD와 더불어 폐수의 유기물 함유도를 간접적으로 나타내는 중요한 지표로 COD는 유기물을 화학적으로 산화시킬 때 얼마만큼의 산소가 소모되는가를 측정한다. 공정시험법에 의하면 산화제를 일정 과잉량 가하여 일정 시간 동안 방치하여 두었다가 소비된 산화제의 양을 산소로 환산하여 COD를 측정한다. COD는 유기물질의 추정을 목적으로 하는 경우가 많으나 측정치에는 아질산염, 제일철염, 유화물 등의 무기물과 환원성 물질이 포함되는 반면 안정된 유기물은 측정치에 포함되지 않는다.
일반적인 방법으로 유기물 및 무기물의 전부를 완전 산화시키는 것은 쉬운 일이 아니다. BOD 측정은 5일이나 걸리지만 가능한 유기물을 산화시키기 위한 산소요구량이지만 BOD는 미생물에 의해서 산화되는 산소요구량이므로 측정치의 차이가 발생되는 경우가 많다.
폐수의 COD가 BOD보다 크면 폐수 내에 생화학적으로 분해가 안되는 물질을 함유하고 있거나 미생물에 독성을 끼치는 물질을 함유하고 있다는 것을 의미하며, BOD가 COD보다 크면 BOD 측정 중에 질산화가 발생하였거나 폐수 내에 COD 측정 방해 물질이 함유되어 있음을 의미한다. 산화제 중 중크롬산칼륨은 유기물의 약 80%를 분해하고 과망간산칼륨은 약60%를 분해하여 COD를 표시한다. 일반적으로 하천이나 도시 하천은 BOD 값이 사용되며, 공장폐수나 해수 등의 오염지표로는 COD 값이 많이 사용된다.

부유물질과 고형물질
부유물질

부유물질(SS: Suspended Solid)은 현탁물질이라고도 하며 여과지에 의해서 분리되는 0.1㎛이상의 유기물 또는 무기물을 말한다. 양어장에서 사료를 투여한 물이 뿌옇게 혼탁되어 있는 상태를 말한다.

고형물질의분류
  • 총고형물질(TS): 수중에 포함되어 있는 고형물질을 여과시키지 않고 105∼110℃로 수분을 증발시킨 후의 잔유물(TS=FS+VS)
  • 강열잔류고형물질(FS): 500∼550℃의 강열로 태웠을 때 잔류하는 물질(무기물)
  • 휘발성고형물질(VS): 500∼550℃의 강열로 태웠을 때 증발하는 물질(유기물)
pH (수소이온농도)
하수 처리 과정에서 부유물질을 제거하는 침사지

하수 처리 과정에서 부유물질을 제거하는 침사지

※출처: 광주광역시청 홈페이지

물질의 산성, 알칼리성의 정도를 나타내는 수치로,
일반적으로 담수는 pH=7, 해수는 pH=8.2, 빗물은 pH=5.6 정도이다.

탁도
Tubidity(NTU) Water Samples: 250,100,50,25,10

출처: http://www.cleanstream.co.uk/water-problems/turbidity

탁도란 물의 흐림 정도를 나타내는 것으로 투시도와 같은 목적으로 사용되는 지표이다. 탁(濁)하다는 말은 빛의 통과를 방해하거나 가시심도(Visual Depth)를 제한하는 부유물질을 포함하고 있다는 뜻이다. 탁도는 여러가지 부유물질에 의하여 나타나는데 부유물질의 크기 범위는 콜로이드 분산질로부터 굵은 분산질에 이르며 난류도에 따라 달라진다. 호소와 같이 비교적 정체된 상태에 있는 물에서의 탁도는 대부분 콜로이드의 분산과 대단히 미세한 분산질에 의하여 나타나며, 하천수와 같이 흐르는 상태의 물속에서는 대부분 비교적 굵은 분산질에 의하여 나타난다. 탁도를 유발하는 물질로는 토사류와 같은 순수한 무기물질로부터 천연유기물 또는 공장폐수와 가정하수에서 유입되는 많은 양의 무기물질과 유기물질, 유기물질로 인해 생성된 박테리아와 미생물, 조류(Algae) 등이 있다. 이러한 다양한 성분 및 각각의 특성으로 인해 탁도 유발 물질을 제거하기 위해서는 여러 가지의 특별한 폐수처리장치 및 기술이 필요하다.

색도

색도(Chromaticity)는 심미적 영향 물질로 세분하는 수질 기준인데 건강상 유해하지는 않지만 불쾌하고 기분 나쁘게 보이는 정도를 일컫는다. 물의 색 정도를 나타낸 것으로 담황색에서 황갈색 계통의 색에 적용하는 표시 방법이다. 기술표준원에서 이에 대하여 투명한 액체의 색을 백금-코발트(Pt-Co) 척도 기준 단위로 하여 색을 평가하는 방법에 대하여규정한 고시가 있었는데 지금은 폐지되었다. Pt-Co에 의한 색소 표준액1mℓ(백금1 mg, 코발트0.5 mg를포함)를 물1ℓ에 가했을 때 보이는 색을 1도로 정한다. 수도법에 수도의 색도는 5도 이하로 정하고 있는데 흡수파장 390 nm 부근의 흡광도로 측정하는 투과광 측정법을 이용하고 있다. 하수시험 방법 등 각각의 방법에 따라 정의하는 색도가 다른데 이런 것들은 임의적인 것들이 많아서 절대적인 것으로 받아들일 필요는 없다. 시료를 여과하여 탁도 물질을 제거한 이후에 순수한 물의 색깔의 뜻으로 사용한다.

맛과 냄새

수질에 있어서 맛과 냄새의 존재는 순수한 물에 대한 이물질의 유입을 의미하며 사용자의 불편을 야기한다. 먹는 물 중 맛을 느끼게 하는 원인물질로는 칼슘, 마그네슘, 칼륨, 나트륨 등이 있고, 냄새의 직접적인 원인물질로는 유기물의 존재, 조류의 번식, 과잉의 미네랄, 과잉의 염소소독제, 미생물에 의한 경우와 산업유기물 및 폐수의 오염 등이 있다.

알칼리도

물의 알칼리도(alkalinity)는 산을 중화 할 수 있는 능력의 크기를 말한다. 때로 산중화 능력이라는 용어도 사용된다. 자연수의 알칼리도는 약한 염기나 센 염기에 의하여 나타날 때도 있으나 주로 약한산의 염들에 기인한다. 생물학적 산화가 대단히 어려운 몇 가지 유기산, 예를 들어 부식산과 같은 것들은 자연수에 알칼리도를 나타내게 하는 염을 생성한다. 오염된 물이나 혐기성 상태의 물에서는 아세트산, 프로피온산, 황화수소와 같은 약한 산의 염들이 생성될 수 있으며, 이들은 알칼리도를 증가시킨다. 경우에 따라서는 암모니아나 수산화물들이 물의 총 알칼리도를 나타내는 경우도 있다. 측정 및 표시 방법으로는 알칼리성 상태의 물(시료)에 산(H2SO4, HCl 등)을 주입, 중화시켜 pH 8.3까지 낮추는데 소모된 산의 양을 이에 대응하는 CaCO3 ppm으로 환산하는 값인 P-알칼리도(페놀프탈레인 알칼리도), pH 4.5까지 낮추는 데 주입된 산의 양을 CaCO3 ppm으로 환산한 값인 M-알칼리도(메틸 오렌지 알칼리도) 또는 총 알칼리도 등이 있다.

물의 경도

경도(또는 전경도, Total Hardness)는 물 속에 용해되어 있는Ca2+, Mg2+ 등의 2가 양이온 금속이온에 의하여 발생하며 이에 대응하는 CaCO3 ppm으로 환산 표시한 값으로, 물의 세기를 나타낸다.

[경도를 유발하는 주요 양 · 음 이온]
양이온 음이온
Ca2+ HCO3-
Mg2+ SO42-
Sr2+ Cl-
Fe2+ NO3-
Mn2+ SiO32-
지하수

지하수는 일반적으로 지표수보다 경도가 높다

경도를 계산하는 식은 다음과 같으며계산 결과 정도의 분류는 아래와 같다.
경도(CaCO3 mg/ℓ) = (Mg2+ mg/ℓ)×50/(Mg2+ 당량)
물의 경도는 주로 토양과 암석층을 통과한 물에서 얻는데 빗물 자체로는 그 많은 양의 고형물을 용해시킬 만한 능력이 없다. 경도를 유발하는 용해 능력은 흙에서 이루어지는 박테리아의 작용으로 발생한 CO2 때문에 생기는데, 빗물이 토양층을 통과하면서 CO2가 용해되어 탄산과 평형상태를 이루게 된다. 여기서 생긴 낮은 pH의 토양수는 염기성물질인 석회암 등을 용해시키고 석회암 속의 탄산염, 황산염, 규산염 등을 포함시키게 된다.
따라서 센물은 표토층이 두텁고 석회암층이 존재하는 곳에서 발생하기 쉽고 단물은 표토층이 얇고 석회암층이 없거나 드문 지역에서 발생하기 쉽다. 또한 지표수보다 지하수의 경도가 높다.

※출처: https://en.wikipedia.org/wiki/Groundwater

센물이 되면 이용에 많은 문제점을 발생시키는데 구체적인 내용은 다음과 같다.
첫째로 센물은 세탁 효과를 저하시킨다. 센물 속의 이온들이 비누와 먼저 결합·반응하여 세척효과를 떨어뜨리며, 비누거품을 만드는 데 다량의 비누를 소비하게 한다. 둘째로 보일러, 온수관 등의 설비에 물때(scale)를 만들어 각종 장치의 장애를 일으키며 열효율을 떨어뜨린다. 열전도의 방해, 증발관 막힘, 국부전지 등의 장애요인이 되기 때문에 철저히 관리하여야 할 필요가 있으며, 소량의 유입경도는 인산염에 의해 슬러지화 한다. 셋째로 위생적인 면에서 경도 높은 물을 마시면 설사, 복통을 유발하게 된다. 그러나 경도를 주로 구성하는 Ca2+보다 Mg2+ 양이 비교적 작게 존재하는 것이 일반적이다.

하천의 수질 등급 판정기준
하천 생활 환경 기준
[하천 생활 환경 기준]: 등급, 상태(캐릭터), 기준(pH,BOD(mg/ℓ),SS(mg/ℓ),DO(mg/ℓ),대장균군(군수/100mℓ)(총 대장균군,분원성 대장균군))
등급 상태
(캐릭터)
기준
pH BOD
(mg/ℓ)
SS
(mg/ℓ)
DO
(mg/ℓ)
대장균군
(군수/100mℓ)

대장균군
분 원 성
대장균군
매우 좋음 Ia 매우좋음 상태(캐릭터) 6.5~8.5 1 이하 25 이하 7.5 이상 50 이하 10 이하
좋음 Ib 좋음 상태(캐릭터) 6.5~8.5 2 이하 25 이하 5.0 이상 500 이하 100 이하
약간 좋음 II 약간 좋음 상태(캐릭터) 6.5~8.5 3 이하 25 이하 5.0 이상 1,000이하 200 이하
보통 III 보통 상태(캐릭터) 6.5~8.5 5 이하 25 이하 5.0 이상 5,000이하 1,000이하
약간 나쁨 IV 약간 나쁨 상태(캐릭터) 6.0~8.5 8 이하 100 이하 2.0 이상 - -
나쁨 V 나쁨 상태(캐릭터) 6.0~8.5 10 이하 쓰레기 등이
떠 있지 아니할 것
2.0 이상 - -
매우 나쁨 VI 매우 나쁨 상태(캐릭터) - 10 초과 - 2.0 이상 - -
  • 매우 좋음 : 용존산소가 풍부하고 오염물질이 없는 청정 상태의 생태계로 간단한 정수 처리 후 생활용수로사용
  • 좋음 : 용존산소가 많은 편이며, 오염물질이 거의 없는 청정 상태에 근접한 생태계
  • 약간 좋음 : 약간의 오염물질은 있으나 용존산소가 많은 상태의 다소 좋은 생태계로 일반적 정수 처리 후 생활용수 또는 수영용수로사용
  • 보통 : 용존산소를 소모하는 오염물질이 보통 수준에 달하는 일반 생태계로 고도의 정수처리 후 생활용수로 이용하거나 일반적 정수처리 후 공업용수로 사용
  • 약간나쁨 : 상당량의 용존산소를 소모하는 오염물질이 있어 영향을 받는 생태계로 농업용수로 사용하거나, 고도의 정수처리 후 공업용수로 이용,낚시가능
  • 나쁨 : 과량의 용존산소를 소모하는 오염물질이 있어 물고기가 드물게 관찰되는 빈곤한 생태계로 산책 등 국민의 일상생활에 불쾌감을 유발하지 않는 한계이며, 특수한 정수 처리 후 공업용수로 사용
  • 매우나쁨 : 용존산소가 거의 없는 오염된 물로 물고기가 살 수 없음
  • 용수 목적상 당해 등급보다 수질 요구 조건이 낮은 수준인 하위 등급 용도로 사용할 수 있음
  • 생화학적 산소요구량(BOD)을 비롯한 다양한 물질의 오염도 현황, 용수처리방법 등을 종합적으로 검토하여 당해 등급보다 수질요구조건이 높은 수준인 상위등급 용도로도 사용 가능
호소 생활 환경 기준
등급 상태
(캐릭터)
기준
pH COD
(mg/ℓ)
SS
(mg/ℓ)
DO
(mg/ℓ)
T-P
(mg/ℓ)
T-N
(mg/ℓ)
Chl-a
(mg/㎥)
대장균군
(군수/100mℓ)

대장균군
분원성
대장균군
매우좋음 Ia 매우 좋음 상태(캐릭터) 6.5~8.5 2이하 1이하 7.5이상 0.01이하 0.2이하 5이하 50이하 10이하
좋음 Ib 좋음 상태(캐릭터) 6.5~8.5 3이하 5이하 5.0이상 0.02이하 0.3이하 9이하 500이하 100이하
약간좋음 II 약간좋음 상태(캐릭터) 6.5~8.5 4이하 5이하 5.0이상 0.03이하 0.4이하 14이하 1,000이하 200이하
보통 III 보통 상태(캐릭터) 6.5~8.5 5이하 15이하 5.0이상 0.05이하 0.6이하 20이하 5,000이하 1,000이하
약간나쁨 IV 약간 나쁨 상태(캐릭터) 6.5~8.5 8이하 15이하 2.0이상 0.10이하 1.0이하 35이하 - -
나쁨 V 나쁨 상태(캐릭터) 6.5~8.5 10이하 쓰레기 등이
떠있지 아니할 것
2.0이상 0.15이하 1.0이하 70이하 - -
매우나쁨 VI 매우 나쁨 상태(캐릭터) - 10초과 - 2.0미만 0.15초과 1.5초과 70초과 - -
  • 총인, 총질소의 경우 총인에 대한 총질소의 농도비율이 7 미만일 경우에는 총인의 기준은 적용하지 아니하며, 그 비율이 16 이상일 경우에는 총 질소의 기준을 적용 하지 아니한다.
  • 등급별 물 상태는 하천의 등급별 물 상태와 같다.
  • 상태(캐릭터) 도안 모형 및 도안 요령은 하천의 생활환경 기준과 같다.

※참고문헌 - 김좌관 외, 『수질 오염 개론』, 동화기술, 2000.

4. 하수처리장에서는 오염된 물을 어떻게 처리하는가?

하수처리장

하수처리장

하수처리장이란 가정이나 오염원에서 배출되는 오수를 관거를 통하여 집수하여 생물학적 · 물리화학적 처리공정을 통하여 수질을 정화하는 곳이다. 우리가 쓰고 버리는 많은 물은 많은 영양염류(질소와 인)와 부유물질 그리고 유기물을 함유하고 있다. 이 물이 바로 강으로 유입될 경우 수생생물들이 많은 피해를 보게 된다. 하수처리를 하면 수질이 개선되어 해충의 감소와 악취 감소 등 환경개선이 이루어지며 많은 사람들이 시설을 갖추어 처리하여야 하는 것을 한 곳에서 처리하므로 경제성 및 유지 관리 면에서 훨씬 유리하다.
하수는 어디에서 나오는가?
  • 집: 화장실, 싱크대, 욕조, 등
  • 도로: 빗물, 지하수 등의 길거리의 배수
  • 학교: 배수로, 화장실, 하수구
  • 공장: 공장폐수
하수처리 과정
하수처리 과정  -가정: 각 가정에서  버린 물은 하수구를 통하여 하수처리장으로 오게 된다. -침사지: 하수와 함께 온 흙, 모래, 각종 찌거기 등은 침사지에서 걸러진다. -유입펌프: 하수를 침전시키기 위하여 대형 펌프로 하수를 퍼올린다. -최초침전지: 하수를 일정시간 가라앉혀 위에 뜨는 물질과 가라앉는 물질을 분리하여 처리한다. -포기조: 포기조에서는 공기를 하수에 불어넣어 미생물이 성장하여 유기물을 덩어리로 만들어 가라앉힌다. -최종침전지: 약 3시간정도 최종침전지에 물이 머물면서 유기물덩어리는 가라앉고 위에 맑은 물은 방류지로 보내게된다. -하수처리장에서 깨끗하게 정화된 물은 다시 한강으로 보내져 맑은 한강을 이룬다.
하수처리의 주요 기능
  • 고형물 제거: 하수 중의 모래, 넝마, 막대기, 플라스틱 욕기 등 제거
  • 오염물질과 유기물 감소: 호기성 미생물로 유기물 등 오염물질을 분해 · 제거하여 정화
  • 산소 회복: 호수, 하천, 바다로 보내는 처리수에 산소를 회복
하수처리 시설의 중요성
  • 각종 질병을 유발하는 세균으로부터 공공위생을 보호하고, 맑은 하천, 맑은 해안을 유지한다.
하수처리의 필요성
생활향상
가정생활이 윤택해짐에 따라 무심코 버리게 되는 음식찌꺼기, 세제, 생활하수와 정화조의 급증 등으로 인한 수질오염이 극심해지고 있다.
경제성장
경제의 비약적인 성장으로 공장에서 유출되는 산업폐수가 수질오염을 가속화시켜 우리의 생명을 위협하고 있다.
도시인구집중
농촌 인구의 도시집중, 도시 거대화로 많은 생활하수 및 쓰레기 발생하여 환경오염이 심각해지고, 그 처리가 점차 어려워지고 있다.
지역이기주의
날로 늘어나는 쓰레기, 오염물질 등의 처리에 있어서 내 지역에서만은 안 된다는 지역이기주의로 오염물질 처리 장소가 없어지고 있다.

참고문헌 - 편집부 편, 「경기도 하수처리장 슬러지 처분 및 자원화 방안에 관한 연구」, 경기개발 연구원, 1998.

5. 물의 오염으로 일어난 사건에는 어떤 것이 있는가?

물 오염은 그 피해범위가 매우 넓다는 특징이 있다. 다음은 세계적으로 잘 알려진 물 오염 사례들이다.
제임스 강 오염 사건
  • 장소 : 미국 버지니아 주 호스웰 시
  • 시기 : 1975년
  • 원인물질 : 유독성 살충제(키폰)
발생 과정 및 원인 규명
제임스 강

제임스 강

※출처: 위키피디아

라이프사이언스라는 살충제 제조공장에서는 종업원의 절반 이상이 두통, 시각장애, 간질환, 신경통, 불임 등 직업병에 시달리고 있었다. 보건 당국의 검사 결과 이 공장에서 제조하는 키폰이라는 유독성 살충제가 원인이라는 것이 밝혀졌다. 공장측은 종업원과 그 가족들에게 수백만 달러의 보상금을 지불하였고, 아울러 연방환경처는 공장 폐쇄와 함께 남아 있던 키폰의 판매금지를 명하였다. 이에 공장측은 남아 있던 살충제를 모두 하수구에 버렸다. 버려진 살충제는 도시의 하수처리장으로 유입되었다.
피해상황
하수처리장에 유입된 살충제로 인하여 하수 분해 미생물이 죽어 하수처리가 불가능해졌다. 더욱이 하수와 함께 살충제가 처리수의 수용 하천인 인근 제임스 강으로 흘러들었고 이로 인해 하류100 km 구간은 생물이 살 수 없는 죽음의 강으로 변하였다. 제임스 강의 물고기가 떼죽음을 당하였고 체사피크 만의 굴은 위험한 해산물이 되었다. 현재 체사피크 만은 워싱턴 D.C.와 볼티모어 등 유역에 위치한 대도시에서 배출하는 생활하수와 공장폐수로 인해 심하게 오염되어있다.
사고 후 처리 과정 및 조치
버지니아 주정부는 제임스 강 160km에 걸쳐 낚시를 금지하고 여기에서 잡힌 물고기의 취식 및 판매를 금지하였다. 제임스 강 정화를 위한 연방환경처의 많은 노력에도 불구하고 쉽게 분해되지 않는 화학물질인 키폰이 하천바닥에 퇴적되어 지금도 퇴적물에서 검출되고 있다. 그 후 미국은 환경오염 유발 가능성이 있는 공장의 폐쇄나 이전 시 적절한 환경영향을 검토한 후 이를 최소화하는 방법을 시행하도록 하고 있다.

레만 호 오염 사건

  • 장소 : 스위스와 프랑스에 걸친 레만 호
  • 시기 : 1950년대 말
  • 원인물질 : 합성세제
발생 과정 및 원인 규명
레만 호

레만 호

※출처: 위키피디아

합성세제는 동식물의 기름으로 만드는 유지비누와 달리 그 원료가 석유나 석탄 등 천연화석자원으로부터 여러 단계의 합성 과정을 거쳐 만들어진다. 합성세제는 2차 세계대전 후부터 일반 가정에서도 사용하게 되었으며, 레만 호도 이러한 합성세제에 의하여 급속하게 오염되기 시작하였다. 합성세제는 수중생물에게 매우 유독하며 물에서 쉽게 분해되지 않고, 부영양화를 일으키는 인을 다량 함유하고 있다.
피해상황
레만 호의 물은 1950년대 초부터 점점 오염되어 갔으며 1950년대 말경에는 악취는 말할 것도 없고 생물이 더 이상 살수 없는 죽음의 호수로 변하였다.
한편 1950년 영국의 모그덴 하수처리장에서는 처리되지 않고 방류된 합성세제가 거품을 일으켜 인근 하천이 크게 오염되기도 하였으며, 1959년 독일에서는 갈수기에 합성세제가 정수장에서 처리되지 않고 그대로 수돗물에 흘러 들어간사건이 발생하기도 하였다.
사고 후 처리 과정 및 조치
1962년 스위스와 프랑스는 레만 호의 오염방지를 위한 양국 간 협정을 체결하여 오염 배출원을 조사하기 시작하였으며, 양국 공동으로 행정규제를 실시하였다. 주요 오염원에서부터 우선적으로 폐수처리장을 설치하기 시작하였는데, 20년 동안 약120개의 폐수처리장이 레만 호 유역에 건설되어 대부분의 인이 제거되었다.
20년에 걸친 스위스와 프랑스의 공동 노력에 힘입어 1970년대 말부터 레만 호의 물이 맑아지기 시작해서 물고기가 다시 뛰노는 호수가 되었다.
한편 경성제제에 의한 수질오염 문제를 해결하기 위하여 세정력은 더 우수하고 물속에서 분해 속도도 빠른 연성세제가 개발되었다. 각국에서는 합성세제의 연성화 정책을 추진하고 있는데, 독일은1964년, 미국은1965년, 영국은1966년, 일본은 1975년부터, 그리고 우리나라는 1980년 11월부터 시행하고 있다.
그러나 합성세제의 연성화만으로 수질오염 문제가 해결되지는 않으며, 그 외에도 폴리인산염의 함량 등 문제점을 안고 있다. 그러므로 앞으로도 수질오염을 덜 유발하는 세제의 개발뿐만 아니라 세제 사용량 자체를 줄이려는 노력이 필수적으로 뒤따라야 할 것이다.

블루베이비병(메타헤모글로비아)

  • 장소: 체코슬로바키아(대표적 발생 장소)
  • 시기: 1953~1960년
  • 원인 물질: 질산성 질소
발생 과정 및 원인 규명
진찰받는 블루베이비병에 걸린 아이

진찰받는 블루베이비병에 걸린 아이

블루베이비병은 1945년 미국의 컴리(Comly)에 의해 유아에서의 발병이 처음 보고되었다. 다량의 질산이 함유된 식수로 인해 발생한 질병으로 푸른 아기라는 뜻에서 블루베이비(Blue Baby)라는 이름이 붙여졌다. 질산은 체내 혈액에서 헤모글로빈과 결합하여 산소 운반을 방해하는데, 이 때문에 호흡으로 얻어진 산소가 신체 각 부분으로 전달되지 못하여 몸이 푸른색으로 변하게 된다.
블루베이비 증상이 나타나면 성장발육이 저해되고 빈혈 등으로 인해 심할 경우는 사망하게 된다. 1953년부터 1960년 사이에 체코슬로바키아에서 태어난 수백 명의 어린이가 푸른색으로 변해간다는 보고가 이어졌는데, 특히 산모는 건강한데도 갓 태어난 아기가 푸른색을 띠는 사례가 많았다
이러한 증상은 체내 헤모글로빈이 충분한 어른에게는 발생 빈도가 낮지만 신체 활동에 비해 산소 운반 헤모글로빈의 양이 부족한 어린이에게는 체내에 유입된 질산의 양이 적더라도 쉽게 나타난 것이다. 특히 산모의 혈액을 통해서 산소를 공급받아야 할 태아의 경우 매우 적은 질산에도 영향을 크게 받는다.
피해상황
체코슬로바키아에서는 1953년에서 1960년에 걸쳐 5,800명의 어린이 가운데 115명이 이 병에 걸렸고, 그 중 8%가 사망, 52%가 중증, 40%가 가벼운 증상인 것으로 보고되었다.
체코슬로바키아 외에 미국을 비롯한 세계 여러 나라에서도 보고된 식수오염 피해로서, 블루베이비 증상은 도시보다 지하수를 식수로 사용하는 농촌에서 자주 발생하고 있다. 미국 미네소타 주의 경우에는 139명을 대상으로 사례 조사를 실시한 결과 89 mg/ℓ이상 농도의 질산성 질소가 함유된 물을 마신 사람들은 사망률이 10% 증가되었다고 한다. 또한 미국에서도 100 mg/ℓ이상의 질산성 질소가 함유된 물을 음용한 사람들이 발병한 사례가 있었다.
우리나라에서는 이 증상을 청색증이라 부르는데 최근에 질산으로 오염된 식수용 지하수에 분유를 타서 유아에게 먹임으로써 나타났다고 보고된 바 있다.

※참고문헌 - 서울특별시 난지물재생센터

6. 물이 오염되면 우리에게 어떠한 영향이 있을까?

물이 오염되면 우리에게 미치는 영향은 매우 크다. 오염된 물은 설사병, 콜레라, 장티푸스 같은 무서운 질병의 원인이 된다.
물의 오염으로 우리가 입는 피해로는 다음과 같은 것들이 있다.
  • 건강이 나빠진다.
  • 생활이 불편해진다.
  • 생태계에 큰 영향을 미친다. 기형 물고기에 대한 이야기를 신문이나 텔레비전에서 자주 볼 수 있다.
  • 물을 맑게 하기 위해서는 많은 돈이 든다. 공장이나 논밭에서도 오염된 물을 사용할 수 있게 되며 2차적인 피해를 불러 일으킨다.
미나마타병
미나마타병에 걸린 환자의 모습

미나마타병에 걸린 환자의 모습

※출처: 위키피디아

미나마타병은 수은 화합물에 의해 오염된 어패류를 장기간 대량으로 섭취해서 일으키는 중추신경의 질환으로, 지각장애, 청력장애, 운동장애, 시야협착, 언어장애 등의 증상을 나타낸다.
이타이이타이병
이타이이타이병에 걸린 환자의 모습

이타이이타이병에 걸린 환자의 모습

카드뮴이 체내에 흡입되어 생기는 질환으로 신장 기능이 나빠지고, 인체에 필요한 칼슘과 인을 체외로 배출하여 통증을 유발한다.
생물 축적
먹이연쇄를 통해 DDT가 생물체 내에 점점 축적되는 모습을 보여주는 그림

먹이연쇄를 통해 DDT가 생물체 내에 점점 축적되는 모습을 보여주는 그림

중금속, 살충제, 여러 가지 무기·유기 독성 물질들이 수중에 함유되어, 생물체를 둘러싸고 있다. 자연계의 생명체들은 먹이연쇄를 통해 서로 연결되어 있어서 독성 물질이 복잡한 물질 이동을 거쳐서 생물체 내에 많이 축적되는데 이를 생물 축적이라 한다. 생물에 미치는 독성 물질의 영향은 농도, 접촉 시간, 온도, 생물의 생리적 조건에 따라 다르다. 유해 물질이 일단 체내로 들어오면 어느 정도 배출되어 평형 상태를 이루지만 계속 섭취하면 섭취와 배설의 균형이 깨져 주요 장기관의 조직세포에 장애를 일으켜 결국은 죽게 된다.
예를 들어 1948년 노벨상까지 받게 했던 디디티(DDT: Dichloro Diphenyl Trichloroethane)는 살충제로서 매우 좋은 효과를 나타냈지만 자연계나 생명체에서 분해되기 어려운 염소계 탄화수소로서 조류(Algae)에서 대형 동물에까지 먹이 연쇄를 거쳐 농축된다.
1957년에 말라리아 등의 질병을 퇴치하기 위하여 미국의 크리어 호수에 디디티를 5,000만 분의 1의 비율로 살포했는데 다음해 겨울철에 100여 마리의 물새가 죽는 등 계속하여 사건이 발생되었다.
디디티는 지방에 용해되기 때문에 인체 들어오면 부신, 고환, 갑상선에 대량으로 축적되어 심장근육의 중요한 효소를 상하게 하여 만성 중독을 일으킬 가능성이 높다고 밝혀져 미국에서는 1969년 디디티 사용을 전면 금지했으며, 우리나라도 1976년 생산을 금지한 바 있다.

※참고문헌 - 박석순, 『살생의 부메랑』, 에코리브르, 2005.

7. 물 부족을 해결하기 위한 노력에는 어떤 것이 있을까?

조금만 신경을 쓰면 일상생활에서 물을 많이 절약할 수 있다.
물 절약을 위한 실천들
  • 수도꼭지나 관의 누수를 철저히 점검한다.
  • 절약형 샤워 꼭지나 유량조절기가 부착된 것을 설치한다.
  • 절수형 변기를 사용하거나 양변기용 절수장치(대·소변구분형)를 설치한다.
  • 샤워시간을 줄이면 18~25ℓ의 물을 절약할 수 있다.
  • 목욕 시 욕조에 물을 틀어 놓고 하지 말고 샤워기로 적당량만 사용한다.
  • 양치할 때에는 컵을 이용한다.
  • 면도할 때 물을 틀어놓지 말고 세면기에 조금만 받아 놓고 면도기를 씻는다.
  • 세탁할 때 합성세제 사용량을 줄이고 천연세제나 저공해 세제를 사용한다.
  • 세탁기로 빨래할 때에는 많이 모아서 한꺼번에 한다.
  • 음식물쓰레기를 줄이고 하수구에 그대로 버리지 않는다.
  • 설거지를 할 때 물을 받아서 한다.
물 절약의 효과

우리가 쓰는 물 중에서 낭비적인 부분을 줄이면, 물 부족이 해결되는 동시에 다음과 같은 이점들을 얻을 수 있다.

  • 새로운 댐을 더 지을 필요가 없어진다. 우리가 아껴 쓴 물량이 댐 건설을 통해 공급하려 했던 물량을 충족시키기 때문 이다.
  • 물의 생산과 공급에 필요한 시설 용량도 크게 줄어든다. 정수장을 크게 지을 필요가 없고 약품비 등 수돗물 생산 비용도 줄어들며 물을 실어 나르는 관경의 크기도 줄어든다.
  • 하수발생량도 줄어든다. 오염된 물량이 줄어든 만큼 지표수와 지하수의 수질이 좋아져 수질 개선 사업에 투자되는 예산을 절감할 수 있다.
  • 물을 아껴 쓴 대가는 바로 우리 전체의 이익으로 돌아온다. 물에 소요되는 비용들을 환경 복지사업들에 더 투자할 수 있기 때문이다.
  • 수도요금이 절감되어 가정 경제와 기업 경제에 직접적인 도움이 된다.
  • 수질오염 방지도 물 절약이다. 오염된 물을 깨끗한 물로 정화하려면 위 그림과 같이 많은 양의 물이 필요하다. 따라서 물을 오염시키지 않는 것도 효과 높은 물 절약 방법이다.
라면국물  1컵 : 5000배(750L), 된장국  1그릇: 7,050배(1,410L), 소주  1병: 15,000배(5,100L), 식용류  1스푼: 198,000배(2,000L), 우유  1컵: 15,000배(3,000L)

더럽혀진 물을 되살리는 데 필요한 물의 양

죽어가는 생태계복원…‘녹색삶’이 흐르는 물길 만든다

10월 첫 삽, 홍수예방·농업용수 조달 등 다목적기능

현 정부의 최대 공약사업인 4대강 정비사업이 오는 10월 첫 삽을 뜨게 된다. 4대강 사업은 강을 넓히고, 보를 설치해 홍수피해 예방과 원활한 농업용수를 조달할 수 있도록 하는 것으로 이 사업이 전개되면 홍수 등 재난 예방은 물론 경제살리기에도 상당한 도움을 줄 것으로 기대된다. 특히, 하천 조성은 콘크리트와 같은 인공적 골재를 사용하기보다는 흙과 모래, 나무 등을 활용하기 때문에 환경오염 등으로 죽어가는 생태계의 복원에도 적지 않은 기여를 할 것으로 정부는 보고 있다. 이렇게 조성된 하천변은 해당 지역의 특성에 따라 산업단지와 여가, 문화활동 등의 터전으로 가꿔지게 된다.

◇ 집중호우 물관리 비상=우리나라의 연평균 강수량은 세계 평균보다 40%가량 많다. 게다가 최근에는 집중호우 발생빈도까지 높아지면서 물 관리에 대한 근본적인 대비책을 마련해야 할 형편이다. 예컨대1999~2008년 10년간 하루100㎜이상의 집중호우가 내린 사례가 무려 385회에 달했다. 1970~1980년에는 222회에 불과했다는 점을 감안하면 집중호우 빈도수가 무려 73%나 급증한 것이다. 집중호우는 갑작스럽게 강수량이 증가하는 만큼 이에 철저한 대비를 해 놓지 않을 경우 물적·인적 피해는 물론 얼마 지나지 않아 물 부족 현상을 겪게 된다. 실제 최근10년 간 태풍과 홍수 등으로 5만1807ha가 침수돼 3만9664개 동의 건물이 피해를 입었다. 또 228명의 목숨을 앗아갔고, 2만 4867명의 이재민을 발생시켰다. 이로 인한 재산피해 금액도 1조 9640억 원에 달했다.
이처럼 홍수와 태풍에 대한 피해가 극심하지만 한국은 물관리를 제대로 하지 못해 이집트, 오만 등과 함께 물 부족 국가로 분류돼 있다. 한국은 이런 잦은 집중호우 에도 불구, 1908~2007년 100년간 16회의 가뭄을 겪었다. 집중호우 때 빗물관리만 제대로 했더라도 가뭄에 대한 피해를 어느 정도 막을 수 있었겠지만 실상은 그렇지 못했다.

◇ 4대강 정비에 22조 원 투입=정부는 홍수와 지역경제 활성화 등을 위해 오는 10월 4대강 정비사업에 본격 착수할 예정이다. 사업비는 4대강 사업에 직접 투입되는 16조 9498억 원 외에 섬진강 등 주요 지천 정비와 수질개선 등 직접 연계사업비로 5조 2504억 원이 배정됐다. 특히 상대적으로 낙후도가 심하고, 저수의 필요성이 높은 낙동강에 본 사업비의 60%인 9조 7875억 원이 사용되고, 다음은 영산강(2조 6461억 원)과 금강(2조 4727억 원) 순이다. 반면 지속적인 개선사업이 이뤄진 한강 정비에는 2조 435억 원으로 가장 적은 금액이 책정됐다. 본 사업비 가운데 5조 1599억 원은 5억 7000㎥의 하도정비(준설)에 사용되고, 16개소의 보를 설치하는데 1조 5091억 원이 투입된다. 하천변에 생태공원(154개소) 조성에는2조1786억 원이 사용된다. 이와 함께 농업용 저수지(87개소) 확보와 신규 댐 3개소 건설에 각각 2조 1515억 원과 1조 2056억 원의 예산이 투입된다. 직접연계사업비는 섬진강 등 지류 정비가 1조 7000억 원, 수질개선 3조 4000억 원, 농업용 저수지확장에 2000억 원이 각각 책정 됐다.

◇ 수변생태림 등 친환경 개발=정부는 4대강 가운데 오염도가 높은 34개 유역의 화학적산소요구량(COD), 인의총량(TP), 생물학적산소요구량(BOD) 등의 개선작업도 추진할 계획이다. 정부는 이와 관련, 821개소의 환경시설을 공급해오는 2012년까지 각종 수질 개선 작업을 마무리할 계획이다. 환경시설로 생활하수처리시설 750개소와 산업단지·농공단지 폐수종말처리시설 46개소, 가축분뇨공공처리시설 31개소 등이 건설된다. 이와 함께 929km에 이르는 생태하천을 조성하는 등 생태복원사업도 함께 진행된다. 정부가 검토 중인 생태습지는 35개소 42.5km이다. 한강이 17개소로 가장 많고 길이도 13km에 이른다. 다음은 낙동강 8개소(15km), 금강 6개소(10km), 영산강 1개소(3km), 섬진강 3개소(2.5km) 등이다. 생태하천 정비가 마무리되면 생태습지에는 정화능력이 확인된 각종 습지식물이 자라나 환경오염문제가 상당부분 해소될 것으로 관측된다. 또 하천 인근의 수변토지 8130㎢를 2012년까지 매입, 수변 생태림을 조성하고 이 가운데 일부는 속성수 재배 등 바이오맥스 에너지원으로 활용할 방침이다.

◇ 여가·문화가 숨쉬는 4대강=정부는 4대강을 정비하면서 하천변에 산책로를 비롯해 자전거길, 휴게시설 등 다양한 편의시설을 조성할 계획이다. 또 수상스포츠를 즐길 수 있는 공간도 확보 할 예정이다. 그동안 방치된 하천변을 여가와 문화가 어울어지는 복합공간으로 만들겠다는 구상이다. 정부는 또 하천 인근에 산재한 각종 문화재를 정비 또는 복원해 4대강 사업이 단순한 하천 정비 차원을 넘어 문화 관광사업 육성에도 기여토록 할 방침이다. 현재제방을 포함한 4대강 유역 하천구역주변에는 현재 약 1500개의 문화재가 산재해 있다. 정부는 수변공간에 공공청사와 박물관, 미술관 등 공공·문화시설을 배치하고, 역사문화 유적과 연계한 ‘수변역사문화벨트’를 조성한다는 계획이다.

『 아시아투데이 』 2009. 7. 28.

8. 지하수가 오염되면 어떤 문제가 발생하며, 해결 방법은 무엇인가?

지하수란 빗물이 땅속에 스며들어 고인 것으로 땅속의 암석 등의 빈틈을 채우고 있는 물로서, 농업용수나 공업용수, 그리고 먹는 샘물로도 많이 이용되고 있다. 이러한 지하수가 오염물질로 인해 더럽혀져 이용할 수 없는 상태를 지하수 오염이라고 한다.
지하수 오염의 원인
가뭄을 맞아 무분별한 지하수 개발 및 이용 행위를 막기 위해 특별 단속을 벌이는 경찰

가뭄을 맞아 무분별한 지하수 개발 및 이용 행위를 막기 위해 특별 단속을 벌이는 경찰

  • 지하수는 흙속의 각종 미생물과 토양의 자정작용 때문에 오염되지 않고 오래 전부터 좋은 수질을 유지해 왔다. 그러나 근래에 들어 지하수는 점점 오염되고 있다.
  • 공장 등에서 나온 해로운 가스에 들어 있는 오염물질이 빗물에 녹아 지하수를 오염시킬 수 있지만 실제로 그렇게 큰 영향을 미치지는 않는다.
  • 지하수는 오염물질이 들어 있는 탱크나 배관 등이 땅에 묻혀 있다가, 금이 가거나 깨져서 오염물질이 땅으로 스며들거나, 폐기물을 땅에 매립했을 때 오염된다. 실제로 밝혀진 지하수 오염의 대부분은 여기에 속한다. 또한 공장 등에서 오염물질을 우물에 버리면 그 오염된 폐기물은 우물에서 지하수와 섞이게 되고 지하수 전체를 오염시키게 된다.
  • 중금속, 석유, 농약, 병균 등으로 오염된 지표수가 지하로 흘러 들어가거나, 오염된 토양에 물이 통과하면서 오염된 상태로 지하로 스며들 때에도 지하수 오염이 발생한다.
지하수 오염 경로: 그라우팅(그라우팅영역 고의적 유입, 대수층 누수 비고의적 유입), 비위생 매립지(대수층 비고의적 유입), 정화조/지하저장탱크(대수층 비고의적 유입), 비료(대수층 비고의적 유입), 살충제(대수층 비고의적 유입), 용수관정, 폐기물저류조(대수층 비고의적 유입), 공장 (대수층 비고의적 유입), 양수정(대수층 비고의적 유입), 주유소 하수관,송유관저장탱크(대수층 비고의적 유입)

지하수 오염경로

지하수 오염의 영향
지하수는 흐르는 속도가 매우 느려서 지하에 오래 머물기 때문에 일단 오염되면 인공적으로 정화시키기 어렵고, 자연적으로 정화가 되기까지는 200~10,000년이라는 긴 시간이 걸린다. 따라서 지금 지하수를 오염시키면 후손에게까지 나쁜 영향을 끼치게 된다. 우리나라에서는 오염된 지하수에 들어 있던 질산염이라는 독성물질 때문에 젖먹이 아기가 산소 부족으로 피부가 파래지는 청색증에 걸린 사례가 있고, 영국에서도 농촌의 지하수가 질산염이나 살충제 등에 의한 오염으로 문제가 되었던적이 있다.
지하수 오염 방지 대책
  • 우물이나 샘 근처에 쓰레기를 버리지 않는다.
  • 우물이나 샘 부근에서 빨래, 목욕을 하거나 대소변을 보지 않는다.
  • 사용하고 난 지하수 구멍을 그대로 방치하면 지하수가 오염이 되고 만다. 반드시 콘크리트 등으로 막아 오염물질의 지하 유입을 막아야 한다.
  • 공장에서는 폐수나 폐유 배출을 억제하고 이를 처리하는 시설을 갖추어 가동 시켜야한다.

※참고문헌 - 지하수문제연구회 편, 강형석 외 옮김, 『지하수오염』, 신광문화사, 2004.

9. 해양오염의 원인이 무엇이며, 그 심각성은 무엇인가?

해양오염 발생원
부영양화
부영양화 : 햇빛투과 감소, 부유생물 과대증식, 영양영류 유입, 산소고갈, 해조료의 때죽음
도시화와 산업의 발달로 생기는 생활하수와 산업 폐수는 다량의 분해성 유기물과 함께 영양염류를 함유하고 있다. 이들 영양염류는 해수의 생산성을 높여주기 때문에 과다해지면 연안이 부영양화 내지 과영양화되어 식물플랑크톤의 이상 증식이 일어난다.
이러한 부영양화로 인해 적조현상이 야기되며, 유기물 분해 과정에서 용존산소를 소비하여 심해지면 무산소 환경으로 바뀌어 생물에 악영향을 준다.
유류 오염
유류 오염은 유조선 등 선박에서의 빌지 수(bilge water, 배 바닥에 괴는 더러운 물) 및 밸러스트 수(ballast water, 선박의 안정을 위해 배의 밑바닥에 싣는 물) 배출 또는 선박사고 등에 기인 한다. 유출유는 표면에 유막을 형성하여 수중의 용존산소 포화도를 저하시키고 햇빛의 입사량을 감소시켜 광합성을 저해하고 생물체에 부착하여 냄새에 의한 장애와 직접적인 유독성을 나타낸다. 이와 같은 영향은 해조류와 어패류, 조류 및 저서생물 등 전생태계에 미쳐 어 장이 황폐화 되고 해변의 심리적 이용가치를 저하시킨다.
중금속 오염
중금속은 생활하수, 산업폐수, 광물의 풍화작용, 대기오염에 따른 낙진, 강설 및 강우를 통한 고체 폐기물에서의 용출, 농약, 광산에서의 유출 등으로 환경에 방출된다. 대부분의 중금속은 지속성이 큰 까닭에 어떤 형태로든 환경에 노출되면 마지막으로는 연안으로 유입된다. 그리고 먹이사슬을 통해 상위 생물에 축적·전이된다. 중금속은 생활 활동에 꼭 필요하지만 지나치면 독성이 있어 하위단계에서 큰 영향이 없을지라도 상위 영양단계에서는 농축 효과로 치명적일 수 있다.
염화탄화수소
살충제, 제초제 등의 농약과 폴리염화바이페닐(PCB)은 지속성이 강하여 쉽게 분해되지 않고 유기용매에 잘 녹기 때문에 동물 체내지방에 축적된다. 이들 염화탄화수소가 동물 및 인간의 체내에 생물축적되면 생식과 성장을 저해한다.
방사능오염
핵실험 또는 핵사고로 방출된 방사능은 대기와 강우를 통하여 해양으로 유입된다. 최근에 원자력의 평화적 이용으로 원자력 발전 시설이 증가하고 있다. 이들 시설에서의 방사능 누출과 방사성 폐기물(radioactive waste)에서 유출되는 방사성 물질은 연안 생태계 내에서 생물 축적되기 때문에 극히 낮은 농도도 문제가 될 수 있다.
열오염
발전소에서는 해수를 냉각수로 이용하고 폐열로 인한 온배수를 방류한다. 온배수의 높은 온도는 해수의 용존산소량을 감소시켜 어패류에 직접적인 영향을 미칠 수 있으며 밀도와 점성을 변화시켜 부유물질을 빨리 침강하게 만들고 높은 온도로 반응속도를 증가시켜 수질오염을 가속화할 수도 있다.
기타
육상으로부터 유입되는 고형물질(폐기물, 특히 하계 장마철에 많음), 연안 개발 사업(매립, 준설 등)에 기인한 오염물질(대표적으로 부유토사), 해양투기(ocean dumping) 등 다양하면서 만성적인 오염원이 내재하고 있다.
우리나라 해양오염 실태
해양오염 중에서도 가장 심각한 것이 연안에서 발생하는 적조현상이다. 적조란 육지로부터 생활하수, 공장폐수 등이 바다로 흘러들어 바닷물이 부영양화 상태가 될 때, 또는 수온의 급격한 상승에 의해서 식물플랑크톤이 한꺼번에 번식할 때 바닷물이 검붉은색으로 변하며 썩는 현상이다. 적조가 발생하면 해수 중의 용존산소가 결핍되고, 적조생물이 내뿜는 독소나 이 생물의 분해과정에서 발생하는 황화수소, 메탄가스, 암모니아 등에 의해 어패류가 떼죽음을 당하게 된다.
우리나라는 1962년 남해에서 적조가 처음 발생한 이후 전 해역으로 확산되고 있어 수산물 양식에 많은 어려움을 겪고 있다. 적조에 의한 피해 정도를 보면 1992년에는 25회에 피해액이 194억 원에 이르던 것이 1995년에는 피해 건수가 65회로 피해 액수도 842 억원으로 대폭 증가하였다.
한편, 해상물 동량의 증가에 따라 매년 300여 건의 해양유류오염 사고가 발생하고 있으며 유조선의 대형화로 인한 대규모 오염 사고도 자주 일어나고 있다. 특히 남해의 유류 오염 사고는 이 지역에 광범위하게 분포되어 있는 양식장, 어장을 포함한 해양생태계에 막대한 피해를 주고 있다. 해양이 기름에 의해 오염되면 기름막이 형성되어 광합성 작용의 억제, 가스교환의 방해, 용존산소의 감소 등을 유발하고 기름 자체의 독성으로 인해 해양 생태계에 영향을 미친다. 이 오염은 플랑크톤이나 어패류의 성장을 방해하거나 질식시킨다. 특히 조류(鳥類)의 경우 기름이 깃털에 묻으면 깃털의 보온작용을 약화시켜 떼죽음을 당하게된다.
해양오염 방제 대책
오염물질 유입의 방지
연안에 유입되는 오염물질의 대부분은 생활하수와 산업폐수가 하천 또는 방류관을 통하여 유입되는 육상 기원이다. 따라서 하천의 수질을 향상시키는 대책을 강구하고 하수종말처리장들의 환경 기초시설을 확충하거나 비점오염원의 적정처리 대책을 강구하는 것이 바람직하다. 또한, 선박이나 해상 구조물 등에서의 오염 물질 투기를 방지하는 것도 중요한 요소이다.
적조대책
현재 적조에 관한 다양한 연구가 진행 중이며, 적조예보시스템이 구축되어 적조발생 해역에 체계적인 구제활동을 벌이고 있다. 그러나 이러한 사후 대책도 주로 황토 살포를 통한 단편적인 방법에 의존하고 있으며 장기적인 관점에서의 발생원 대책과 함께 다양한 구제방법 등이 개발, 보급되어야한다.
수질 관련 법적 규제
오염 문제는 해양 환경만을 단독으로 관리하거나 조치해서는 그 해결이 불가능하므로 육상의 수질과 폐기물 등의 상호 연관된 종합적인 관리체계를 수립하는 것이 바람직하다고 볼 수 있다. 따라서 현재 환경부, 국토해양부로 이원화되어 법률 조직 등의 체계를 통합 관리가 가능하도록 정비하여 합리적이고 실현 가능한 대책이 수립될 수 있도록 연구 보완하여야 한다.
새로운 기법(tool)의 연구·개발
현재 해양 환경의 연구에 있어 다양한 원격 탐사 방법이 연구되어 있으며 광역적으로 수온, 클로로필, 부유물질 등의 해석 알고리즘이 개발되어 일부 활용되고 있다. 앞으로 지속적으로 관측위성의 활용 및 센서의 개발 등 원격탐사방법의 개선과 더불어 다른 새로운 방법을 연구, 개발하여 적극적인 오염관리방안을 수립해 나갈 수 있도록 정책을 추진해야 한다.
국제 협력의 강화
오염 문제는 한 나라에 한정되는 것이 아니라 인접한 국가들 간 분쟁의 소지가 될 수 있으므로 주변국가와의 자료 및 정보교환, 분석방법의 상호보정, 공동조사 등의 다양한 방법들이 국제 협력 기구 틀에서 이루어져야 할 것으로 판단된다.

※참고문헌 - 안수환·김재동·황무경, 『해양오염방지 및 해상안전』, 청문각, 2009.

10. 물의 오염을 막기 위해 우리가 실천해야 할 일은 무엇인가?

국민 모두가 수질오염원을 최소화해야 하고, 정부에서는 국민계몽과 수질보전대책을 수립하여 지속적으로 예방 대책을 추진해야 한다.

생활하수처리 : 수질오염의70% 정도가 생활하수와 쓰레기에 의한 것으로 조사되었으며 각 가정, 학교, 음식점, 호텔 등의 세탁장, 화장실, 조리실 등에서 나오는 폐수(유기물, 세제 화공약품)의 정수처리(여과, 침전), 쓰레기 양 줄이기와 제대로 버리기를 철저히 시행해야 한다.

공장, 공업단지 등의 산업장, 병원, 연구소 등의 폐수와 쓰레기 처리 : 전국의 산업장 및 병원, 연구기관에서는 자체적으로 폐수정화시설을 반드시 설치하고 오염물질(유기물, 약품, 약병, 중금속류 등)을 하수로 무단 방류하지 않아야 한다. 농축산 사육장, 골프장, 농축산물 가공업소의 정수시설: 분뇨, 소독·살균, 약품 등의 폐수를 무단 방류하지 않아야 한다.

학교, 아파트의물탱크 : 음용수, 생활용수로 사용하는 물탱크는 수시로 적정시기에 깨끗이 청소하여야 한다.

수질오염 감시, 기술 개발: 정부의 해당기관에서는 지역별로 악성폐수의 무단 방류 행위를 감시 단속하고 대국민 계몽을 철저히 하며 상수원 수질 개선을 위한 기술도 지속적으로 개발, 도입하여야한다.
[ 출처 : K-water ]
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