제주지역 강수 오염성분의 분석 및 유입경로 연구

Abstract

2012∼2014년에 제주지역에서 강수시료를 채취하여 주요 이온성분을 분석하였다. 이온수지 비교법, 전기 전도도 비교법, 산분율 비교법으로 분석 데이터의 신뢰도를 확인한 결과, 상관계수가 0.904 ~ 0.967로 양호한 신뢰도를 나타내었다. 강수의 부피가중평균 pH는 4.9로 제주지역 강수는 약 산성을 띠고, pH 4.5~5.0구간에서 산성비 발생빈도가 39.3%로 가장 높은 비율을 차지하였다. 전기전도도는 34.4 μS/cm, 이온세기는 0.246 ± 0.248 mM로 전체 시료 중 38.5%가 순수 강우의 기준인 10-4 M 이하의 이온세기를 나타내었다. 강수성분들의 부피가중평균당량농도(μeq/L)는 Na^(+) > Cl^(-) > nss-SO_(4)^(2-) > NH_(4)^(+)> NO_(3)^(-) > Mg^(2+) > H^(+) > nss-Ca^(2+) > PO_(4)^(3-) > K^(-) > CH_(3)COO^(-) > HCOO^(-) > NO_(2)^(-) > HCO_(3)^(-) > F^(-) > CH_(3)SO_(3)^(-) 순으로, 해양기원의 Na^(+), Cl^(-), Mg^(2+) 64.4%, 인위적 기원의 nss-SO_(4)^(2-), NO_(3)^(-), NH_(4)^(+)이 24.3%이었다. 계절별로는 NO_(3)^(-) 와 nss-SO_(4)^(2-)성분은 겨울에 높고 여름철에 낮았으며, Na^(+), Cl^(-), Mg^(2+), nss-Ca^(2+)성분은 겨울철에 높은 농도를 보였다. 강수의 산성화는 nss-SO_(4)^(2-), NO_(3)^(-)에 의한 기여율이 52.8%, 40.1%로 나타났으며, NH_(4)^(+)과 nss-Ca^(2+)에 의한 중화인자는 0.45, 0.19를 보였다. 강수성분의 상관성은 Mg^(2+)와 Cl^(-), Na+와 Cl^(-)의 상관계수가 각각 0.97, 0.95로 높고, NH_(4)^(+)와 nss-SO_(4)^(2-), NO_(3)^(-)의 상관계수가 각각 0.92, 0.67로 비교적 높았다. 요인분석으로 강수성분의 발생기원을 확인한 결과, 해양의 영향과 인위적 오염 원에 의한 영향이 크고, 다음으로 토양기원 성분 순으로 나타났다. 역궤적군집분석법으로 기류유입 경로별 강수성분 농도를 비교한 결과 중국대륙 으로부터 기류가 이동했을 때 높고, 북태평양에서 기류가 이동했을 때 상대적으로 낮은 경향을 보였다.

The collection of precipitation samples was made at Jeju area during 2012-2014, and their major ionic components have been analyzed by ion chromatography. In the comparison of ion balance, electric conductivity, and acid fraction for the validation of analytical data, the correlation coefficients showed a good linear relationship within the range of 0.904∼0.967. During the study period, the volume-weighted mean pH and electric conductivity were 4.9 and 34.4 μS/cm respectively. The precipitation was weak acidic, showing high frequency of 39.3% in the range of pH 4.5-5.0. The ionic strength of precipitation was 0.246 ± 0.248 mM, indicating 38.5% of total precipitation within a pure precipitation criteria. The volume-weighted mean concentrations (μeq/L) of the ionic species in precipitation were in order of Cl^(-) > Na^(+) > nss-SO_(4)^(2-) > NH_(4)^(+) > NO_(3)^(-) > Mg^(2+) > H^(+) > nss-Ca^(2+) > HCOO^(-) > K^(-) > PO_(4)^(3-) > CH_(3)COO^(-) > NO_(2)^(-) > F^(-) > HCO_(3)^(-) > CH_(3)SO_(3)^(-). The marine(Na^(+), Mg^(2+), Cl^(-)) and anthropogenic(NH_(4)^(+), nss-SO_(4)^(2-), NO_(3)^(-)) species have contributed to the total ionic components of precipitation samples by 64.4% and 24.3%, respectively. NO_(3)^(-) and nss-SO_(4)^(2-) concentrations showed a distinct seasonality with higher concentration in winter compared to summer. The concentrations of Na^(+), Cl^(-), Mg^(2+), nss-Ca^(2+) increased in winter. The acidity contributions by sulfuric and nitric acids were 52.8% and 40.1%, respectively. The neutralization factors by NH_(4)^(+) and nss-Ca^(2+) were 0.45 and 0.19, respectively. The correlation coefficients between Mg^(2+) and Cl^(-), Na^(+) and Cl^(-), NH_(4)^(+) and nss-SO_(4)^(2-), NH_(4)^(+) and NO_(3)^(-), were 0.97, 0.95, 0.92, and 0.67, respectively. Based on the factor analysis, the precipitation components were influenced by the order of marine > anthropogenic > soil sources at Jeju area. The back trajectory cluster analysis of the samples showed the precipitation components displayed the high concentration of the components when air masses flowed from the Chinese continent. On the other hand, their concentrations were lower when from the North Pacific Ocean.