진해만의 유입오염부하량 삭감에 의한 빈산소수괴의 변동예측

Abstract

본 연구에서는 진해만 유역에서 발생되는 오염부하량과 진해만으로 유입되는 하천유량과 오염물질의 유입부하량을 산정하였다. 실시간 3차원 해수유동 수치모델을 이용하여 진해만의 유동장을 재현하고, 유동특성을 파악하였다. 또한 물질순환 생태계모델을 이용하여 빈산소수괴의 분포를 재현하고 COD만을 삭감했을 경우와 COD, TN 및 TP 모두를 삭감했을 경우로 나누어 연안오염총량관리가 진해만 빈산소수괴를 어느 정도 저감시킬수 있는가를 수치모형실험을 통해 검토하고자 하였다. 본 연구를 통해 얻어진 결과는 다음과 같이 요약할 수 있다. (1) 진해만 유역권의 점오염원 및 비점원오염과 같은 육상오염원에 의해 발생되는 일일 발생오염부하량은 각각 92 ton-BOD/day, 151 ton-COD/day, 24 ton-TN/day, 4 ton-TP/day로 산정되었고, 연간 발생오염부하량은 각각 33,650 ton-BOD/year, 55,188 ton-COD/year, 8,921 ton-TN/year, 1,605 ton-TP/year로 산정되었다. (2) 강우-유출모형을 통해 살펴본 진해만내로 유입하는 총 유입하천유량은 2003년 연평균 4,266×103 m3/day, 2004년 연평균 3,571×103 m3/day, 2005년 3,128×103 m3/day로 산정되었다. 2005년의 유입오염부하량은 12,218 kg-COD/day, 91,884 kg-SS/day, 5,292 kg-TN/day, 182 kg-TP/day, 4,236 kg-DIN/day, 130 kg-DIP/day 로 산정되었다. (3) 실시간 3차원 해수유동 수치모델을 구축하여 해수유동 및 수온, 염분의 관측결과와 수치실험결과의 재현성이 우수한 것으로 판단되었다. 재현되어진 대조기시 최강 창?낙조류의 최강유속의 크기는 표층이 81 cm/sec ～ 89 cm/sec, 저층이 40 cm/sec ～ 42 cm/sec를 나타내었다. 수온의 분포는 표층이 약 23℃ ～ 26℃, 저층은 약 18℃ ～ 21℃의 범위를 나타내었다. 염분의 분포는 표층이 약 28 PSU ～ 31 PSU, 저층은 약 32.5 PSU ～ 33.5 PSU의 범위를 나타내었다. (4) 물질순환예측 생태계모델을 이용하여 빈산소수괴의 분포를 재현하고, 오염부하량 삭감을 통해 빈산소수괴의 회복정도를 검토하였다. 빈산소수괴의 감소율을 정량적으로 파악하기 위하여 빈산소수괴의 체적감쇄지수(ODWDI : ODW Decreasing Index)를 아래와 같이 정의하였다. ODWDI = 1-β ODWDI는 COD 유입부하량을 30% 삭감(Case Ⅱ)시 0.907, 50% 삭감(Case Ⅲ)시 0.866, 70% 삭감(Case Ⅳ)시 0.792로 계산되었다. 또한 전체 유입부하량(COD, TN, TP)을 30% 삭감(Case Ⅴ)시 0.849, 50% 삭감(Case Ⅵ)시 0.660, 70% 삭감(Case Ⅶ)시 0.453으로 계산되었다. 결론적으로 진해만의 경우 COD 유입부하량만 삭감하였을 때 보다 TN, TP유입부하량을 추가적으로 삭감 했을 시 빈산소수괴의 체적이 약 1.5 ～ 2.6배 많이 줄어드는 것으로 나타났다. 이에 COD뿐만 아니라 TN, TP의 총량규제도 시급히 이루어져야 할 것으로 사료된다. 또한 전체 유입부하량을 70%까지 삭감을 시켜야 빈산소수괴의 분포가 절반정도 줄어드는 것으로 예측되었다. 본 연구에서는 진해만 전 해역에서 일괄적으로 유입오염부하량을 삭감시켜 빈산소수괴의 회복정도를 예측하였다. 행암만의 경우 현상태에서도 빈산소수괴가 발생하지 않았고, 마산만과 고현만의 경우 유입부하량을 70%까지 삭감 시켜도 발생하였다. 이에 좀 더 효과적으로 빈산소수괴의 회복정도를 파악하고 관리하기 위해서는 각 해역별로 환경용량이 다를것으로 판단되어 빈산소수괴를 완전히 회복할 수 있는 각 해역별 적정유입오염부하량 산정에 대해서도 지속적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

As a basic study for establishing alternative plan of oxygen deficient water mass(ODW), that investigates variation of ODW volume according to enforce total pollution loads management in Jinhae Bay. This study was carried out as fllows. It was estimated generating pollutant loads and inflowing ones into Jinhae Bay. In order to predict distribution of ODW, 3-D hydrodynamic and ecological model was simulated. The results by the research step are summarized as follows: 1) It was estimated annual total generating pollutant loads using basic sources and pollution sources in each watershed area. The results were about 33,650 ton-BOD/year, 55,188 ton-COD/year, 8,921 ton-TN/day and 1,605 ton-TP/year, respectively. 2) The annual average river discharge in Jinhae bay was estimated about 3,655×103m3/day for 3 years(2003 ~ 2005) by Tank model which is the simulation model to evaluate the daily river discharge. The daily averaged pollutant loads of COD, SS, TN, TP, DIN and DIP inflowing into Jinhae bay in 2005 year were estimated about 12,218 kg-COD/day, 91,884 kg-SS/day, 5,292 kg-TN/day, 182 kg-TP/day, 4,236 kg-DIN/day and 130 kg-DIP/day in 2005 year. 3) The calculated results of the tidal current by the hydrodynamic model showed good agreement with the observed currents. Also ecological model reproduced spatial distribution of water quality in the bay. 4) This study defined ODWDI (ODW Decreasing Index) in order to estimate ODW decreasing volume according to reduction of inflowing pollutant loads. As the results, ODWDI was predicted 0.907 (COD 30% reduction), 0.866 (COD 50% reduction), 0.792 (COD 70% reduction), 0.849 (ALL 30% reduction), 0.660 (ALL 50% reduction), 0.453 (ALL 70% reduction) respectively. ODW volume was decreased 1.5 ~ 2.6 times when reduction COD, TN, and TP inflowing pollutant loads rather than when reduction COD inflowing pollutant loads. Therefore, it is necessary to enforce total pollution loads management not only COD but also TN, TP.