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용천수

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  • 수질개요

  • ㆍ 용천수와 지하수를 포함하는 자연수는 양이온의 나트륨(Na+), 칼륨(K+), 칼슘(Ca2+), 마그네슘(Mg2+)과 음이온의 염소(Cl-), 중탄산염(HCO3-), 황산(SO42-), 탄산(CO32-)의 8가지 성분이 대부분을 차지하며, 이들 이온들의 조성비 차이에 의하여 수질특성이 규정된다. 따라서, 이들 8가지 이온성분을 자연수의 주요 성분이라고 한다. 주요 성분 이외에도 여러가지 미량성분이 함유되어 있지만 함유량이 극히 미량이기 때문에 통상적으로 자연수의 수질특성을 파악에는 주요 성분에 대한 분석 값을 이용하고 있다.
  • ㆍ 용천수의 표고별 음·양이온 성분 평균 함량
  • ㆍ 용천수의 표고별 음·양이온 성분 평균 함량
    표고(m) Cl- NO3-N SO4<2 HCO3-> Na2+ K+ Mg2+ Ca2+
    5m 이하 625.3 11.1 89.2 51.3 359.2 17.4 47.0 26.8
    5∼10m 246.1 14.6 39.9 46.3 149.6 9.0 25.5 22.0
    10∼50m 50.4 16.6 10.0 48.7 29.8 4.0 12.8 21.4
    50∼100m 24.6 22.0 4.5 38.6 17.6 5.3 11.4 23.0
    100∼200m 25.9 17.7 5.3 38.5 15.2 4.6 10.5 21.9
    200∼300m 13.8 6.6 3.1 32.1 9.4 3.2 5.4 11.5
    300∼400m 7.3 0.5 1.5 25.1 4.8 1.0 0.9 2.1
    400∼600m 8.6 0.2 1.0 25.3 5.5 1.0 2.0 3.7
    600∼1,000m 3.6 0.1 1.6 20.7 2.8 0.7 0.9 2.0
    1000∼500m 5.0 0.1 1.2 19.8 3.2 0.8 0.8 2.0
    1,500m 이상 2.5 0.1 1.2 13.8 1.9 0.4 0.4 1.1
  • ㆍ 특히, 중탄산염을 제외한 성분들은 해발 300m 이상지역에 위치한 용천수에서 강우의 조성에 가까운 농도를 보이고 있어 진화가 거의 진행되지 않은 지하수가 용출하는 것으로 해석된다. 이 같은 현상은 지하수의 순환속도가 매우 빠르기 때문에 지층 내에서 물-암석 상호반응이 거의 이루어지지 않고 있음을 의미하는 것이다. 이와는 반대로 염소·황산·나트륨·마그네슘이온 성분들이 해발 10m 이하에 위치한 용천수들에서 높게 나타나는 것은 해수와의 혼합 영향인 것으로 보이며, 질산성질소와 칼슘이온의 증가는 인위적인 물질의 침투에 의한 영향으로 판단된다. 그러나, 해발 10m 이하지역에 위치한 용천수일지라도 모두 해수의 영향을 받는 것은 아니다. 즉, 해발 10m 이하지역에 위치한 용천수(243개) 중 염소이온이 50㎎/ℓ이하의 농도를 나타내는 것이 72개소(29.6%)나 되고, 먹는 물 수질기준 이하(250㎎/ℓ)의 농도를 보이는 것이 134개소(55.1%)로 분석되어 지하수 부존형태와 용출지점의 위치에 따라 염소이온의 농도가 큰 차이를 나타나는 것으로 해석된다

  • 성분별 분포특성

  • ㆍ 염소이온(Cl-)
  • ≫ 염소이온은 음이온으로서 해수 중에 약 19,000ppm이 포함되어 있다. 아울러, 강수에도 염소이온은 포함되어 있는데, 미국의 경우 내륙지방에 내리는 강수에는 평균 1ppm의 농도를 나타내나 해안 부근지역에서는 약 6ppm이 포함되어 있는 것으로 알려져 있다. Todd(1976)는 지하수 중의 염분농도가 높을 수 있는 원인으로서 ① 해수의 침입 ② 과거 지질시대 동안에 대수층으로 침투한 해수의 존재 ③ 지층내에 암염층의 존재 ④ 초호 또는 폐쇄된 습지의 증발작용에 의한 염의 농축 ⑤ 농업용수로 사용한 물의 지하 재침투 ⑥ 인위적인 염의 폐기 등을 제시한 바 있다.
  • ≫ 지역별 용천수의 염소이온 평균함량을 보면 동부지역이 1,034.3㎎/ℓ로서 가장 높고 남부지역이 74.6㎎/ℓ로서 최저치를 보였다. 또한, 서부지역은 638.9㎎/ℓ이고 북부지역은 303.5㎎/ℓ로서 지하수 부존형태와 비교적 잘 일치하는 경향을 보여주고 있다. 즉, 상위지하수가 부존하는 남부지역은 지하수체가 해수와 집적 접촉하지 않기 때문에 염소이온의 함량이 낮은 반면, 기저지하수 부존지역인 동부지역은 담·염수의 접촉이 이루어지므로서 염소이온의 농도가 높게 나타나고 있다.
  • ㆍ 지역별 용천수의 평균 염소이온 함량 분포 (단위 : ㎎/ℓ)
    표고(m) 동부 서부 남부 북부
    5m이하 8.5 13.5 14.9 8.1
    5∼10m 9.1 17.9 16.9 9.7
    10∼50m   43.1 13.5 16.0
    50∼100m     22.6 7.2
    100∼200m   20.8 20.1 8.9
    200∼300m 0.1   4.2 11.7
    300∼400m   0.4 0.2 1.3
    400∼600m       0.2
    600∼1,000m     0 0.1
    1000∼500m     0.2 0.1
    1,500m 이상     0.1 0.1
  • ≫ 표고에 따른 염소이온의 함량은 지역에 따라 큰 차이를 나타내고 있다. 즉, 서귀포시 지역은 표고 1m 이하에 위치하는 용천수들에서도 염소이온이 100㎎/ℓ 이하의 낮은 값을 보이고, 제주시·애월·남원·대정 지역은 표고 2m 지점을 경계로, 한경·한림·안덕 지역은 표고 5m를 기점으로 염소이온의 농도가 현저히 낮아지고 있다. 그러나, 조천·구좌·성산·표선 지역의 경우는 표고 5∼7m에 위치한 용천수들에서도 714∼1,556㎎/ℓ의 높은 값을 보이고 있어 전술한 지역과는 대조를 보이고 있다. 이와 같은 결과를 근거로 해안가에 위치한 용천수들의 해수영향을 받는 지점을 구분해 보면, 동부지역은 표고 20m 지점에 위치한 용천수들까지도 해수의 영향을 받고 있으며, 서부지역은 대체로 표고 5m 이하인 것으로 해석된다. 또한, 남부지역은 표고 2m 이하이며 북부지역은 표고 7m를 경계로 해수의 영향권이 구분될 수 있는 것으로 보인다.
  • ㆍ 질산성질소(NO3-N)
  • ≫ 일반적으로 질산성질소는 화학비료, 축산시설의 분뇨 및 폐수, 생활하수, 부패된 음식물 등으로부터 생겨나는 유기성 질소로부터 유래되는 물질이다. 이러한 오염원으로부터 발생한 유기질소의 변환과 운명은 지하로 침투하는 질소의 형태와 다양한 생물학적인 변환에 따라 좌우되는데, 대체로 유기질소는 NH4+ → NO2- → NO3- 순의 변환과정을 밟는다. 따라서, 지하수와 용천수 중의 질산성질소 농도는 오염원으로부터 거리가 멀어질수록 점진적으로 증가하는 현상을 나타내어 오염원에서 떨어진 하류 쪽에서가 높은 함량치를 나타낸다.
  • ㆍ 지역별 용천수의 평균 질산성질소 함량 분포 (단위 : ㎎/ℓ)
    표고(m) 동부 서부 남부 북부
    5m이하 1,080.4 797.0 191.8 428.5
    5∼10m 994.6 44.2 95.7 453.4
    10∼50m   282.8 25.3 29.2
    50∼100m     25.0 15.0
    100∼200m   29.0 26.1 25.0
    200∼300m 8.5   9.6 20.2
    300∼400m   6.0 5.6 12.5
    400∼600m       8.6
    600∼1,000m     4.0 3.5
    1000∼500m     7.0 2.3
    1,500m 이상     2.7 2.3
  • ≫ 지역별 질산성질소 평균함량을 보면, 남부와 서부지역은 15.2∼16.1㎎/ℓ로 높은 반면, 동부와 북부지역은 7.9∼8.2㎎/ℓ로 남부와 서부지역의 절반 수준을 보이고 있다. 동부지역을 제외한 서부·남부·북부지역의 경우, 표고 10m 이하지역 용천수의 질산성질소 함량이 표고 10∼200m 사이 지역에 위치한 용천수들보다 낮은 값을 나타내고 있음은 매우 특이한 현상이다. 이러한 현상은 표고 10∼200m 사이에 위치한 용천수들이 비교적 얕은 지층 속을 흐르는 지하수로부터 용출하고 있을 뿐만 아니라, 이 지역이 농업활동을 비롯한 토지이용이 집중되는 곳에 위치하고 있기 때문에 화학비료와 생활하수 및 축산폐수 등에 의한 영향을 받는데서 비롯되는 것으로 해석된다. 또한, 이 지역에 위치한 용천수들은 개소 당 평균 용출량이 표고 10m 이하 지역의 용천수보다 작아 물리적 희석작용도 미약하기 때문에 질산성질소의 함량이 높은 것으로 해석된다.
  • ≫ 아울러, 표고 200m를 기점으로 질산성 질소의 평균함량 변화가 뚜렷하게 나타나고 있다. 즉, 표고 200m 이하 지역에서는 11.1∼22.0㎎/ℓ의 높은 값을 보이지만, 이 지점을 지나면서 부터는 10㎎/ℓ이하의 함량치를 보이고 있어 용천수의 인위적 오염이 발생하는 내륙 쪽 상한은 표고 200m인 것으로 해석된다.
  • ≫ 조사대상 389개 용천수의 질산성질소 함량분포를 보면, 5㎎/ℓ이하의 용천수가 23.1%(90개소)이고, 5∼10㎎/ℓ사이의 것은 29.8%(116개소)로서 먹는물 수질기준에 적합한 용천수가 전체 조사대상의 53%(206개소)이다. 또한, 10∼20㎎/ℓ의 것은 108개소(27.7%)이고, 20∼40㎎/ℓ 범위의 농도를 갖는 것은 65개소(16.7%)로 생활·농업·공업용수 수질기준에 적합한 용천수가 173개소(44.5%)인 것으로 분석되었다(Table 25). 따라서, 조사대상 389개소 용천수 중 용도별 수질기준을 초과한 것은 10개소(2.6%)로서 용천수의 수질이 현재까지는 비교적 양호한 것으로 나타났다.
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