수질오염의 정의/기본원리 및 수질오염물질의 종류

 

 

 

수중에 어떤 물질이 유입되어 수질을 변화시켜 그 결과로 그 물을 이용하는 인간을 포함한 생물에게 유해한 영향을 미쳤을 때 수질이 오염되었다고 하고, 이때 유입된 물질을 수질오염물질이라고 한다.

 

 

환경과학의 관점에서는 물 이외에 다른 물질이 혼입되어 있어도 본래 그 물을 이용하고 있던 생물에 유해한 영향을 미치지 않으면 수질이 오염되었다고 말하지 않는다. 예를 들어 해수의 경우에는 35,000ppm이나 되는 소금을 포함한 각종 염류가 함유되어 있어도 외양 해수가 오염되었다고 말하지 않는다. 해양생물들이 이러한 조건의 해수에 적응해서 잘 살아가고 있기 때문이다. 그러나 하천이나 호수와 같은 담수에서는 소금의 구성성분인 염화이온이 250ppm만 들어 있어도 상수원수나 농업, 공업용수로 사용할 수 없게 되고 담수 생물이 살 수 없게 되기 때문에 수질이 오염되었다고 말한다. 수질오염 현상은 수질오염물질의 종류나 농도가 아닌 본래 그 물을 사용하는 생물에 기준을 두고 생물에 유해한 영향을 미치는지 여부에 따라 결정되는 것이다. 따라서 환경과학은 생물과 환경과의 관계를 연구하는 생태학의 한 분야라고 할 수 있다.

 

 

 수질관리란 하천, 호수, 해양 등 수체의 수질현상을 조사하고 수체의 수질을 변화시키는 인자를 파악하여 이용 목적에 적합한 수질을 유지하기 위해 어떤 인자를 얼마만큼 조절할 것인가를 계산하여 가장 효율적인 대책을 구명하는 것을 말한다. 일반적으로 수질을 지배하는 주요인자에는 부하 발생기구를 통하여 수체에 오염물질을 공급하는 오염원의 인자가 있고, 자연정화기구를 통하여 물질이 이화학적으로 변화되는 자정작용의 인자가 있으며, 유출기구를 통하여 수체 외부로 오염물질이 흘러나가는 수문인자가 있다.

 

 

 

 

오염원에는 자연적인 오염원(강우, 암석과 토양의 침식과 용출 등에 의해 발생)과 인위적인 오염원(광업, 공업, 농업 등 산업활동과 도시 활동에 의해서 배출)이 있다. 오염물질이 배출되는 형태로 구분하면 공장, 가정, 가축 등 오염원이 잘 알려진 점오염원과 토양과 암석의 침식, 농지에서의 비료나 농약 살포로 인하여 광범위한 면적에 분포하고 있던 오염 물질들이 강우에 의해 유출되는 비점오염원이 있다. 이러한 오염원으로부터 배출된 오염 물질들이 소하천이나 하수관거를 통하여 수체로 유입될 때 오염물질의 농도에 유량을 곱하여 단위 시간당 오염물질의 질량으로 나타낸 것을 부하량(kg/day)이라고 한다.

 

 

수체 내로 유입된 오염 물질들은 이류, 확산, 침강, 증발 등의 물리적인 이동과 생물에 의한 섭취, 분해, 침전, 용해 등의 화학적 반응에 의해 농도가 감소하는 자정작용을 겪는다. 이때 염분이나 부유물질과 같은 보존성 성분은 주로 물리적인 이동과 희석 작용을 받게 되고 BOD와 영양염류 등 비보존성 성분은 이동과 희석 작용에 더해 화학적인 반응을 받아 농도가 감소한다.

 

 

수체의 수질은 유량에 큰 영향을 받는다. 수체에 유입되는 유량이 증가하면 희석배율이 증가하고 유출량이 증가해 수체 내 물의 교환이 빠르게 일어나기 때문에 자정능력을 향상시킬 수 있다. 그러나 소규모의 수체에는 유량의 인위적인 조절이 가능하지만 대규모의 하천이나 호수에서는 대부분 유역의 강수량에 의존한다.

 

 

특정 호수의 수질을 상수원수로 유지하기 위한 방법에는 수질을 지배하는 3가지 인자 중 유량을 증가시키는 방법, 자정능력을 향상시키는 방법, 오염원으로부터 유입되는 오염부하량을 감소시키는 방법이 있다. 호수의 수질관리를 책임지는 환경공학 기술자는 이 3가지 인자와 수질과의 관계를 수학적 방정식으로 표현된 수학적 모델을 이용해서 가장 효율적이고 실현 가능한 방안을 제시한다.

 

 

 

 

소규모 어류 양식 수조의 경우, 수문인자, 즉 물을 수시로 갈아주는 것이 가장 효율적인 방법이지만 대규모 호수의 경우 유량조절이나 자정능력의 조절이 사실상 불가하기 때문에, 오염부하량을 어느 정도 삭감시켰을 때 수질이 용수목적에 적당한 상태로 유지되는지를 수치모델을 통하여 계산한 후 가장 효율적인 수질관리 방안을 제시한다.

 

 

수질을 오염시키는 수질오염물질은 분류를 하는 자의 관점에 따라 여러 가지로 방법으로 분류된다. 일반인이나 사람의 건강과 위생을 다루는 의료 보건 관계자 또는 먹는 물을 생산하고 취급하는 사람들은 인체에 직접 유해한 수질 유해 물질, 즉 병원균이나 잔류농약 성분, 유해 금속 그리고 페놀과 같은 유해 물질들을 주로 열거할 것이다. 그러나 환경공학을 전공한 수질관리 기술자들에게는 인구가 집중된 도시에서 사람들이 생활하며 가장 많이 배출하는 수질오염물질, 즉 부유물질, 산소를 소모하는 유기물질, 그리고 질소와 인과 같은 영양염류가 3대 수질오염 물질이다. 이들 오염 물질들은 인체에 직접 유해한 영향을 주는 유해 물질은 아니지만 일상생활에서 필수적으로 배출되는 분뇨 등 생활하수와 사람이 생활하는 데 필요한 식품의 생산과 제조과정에서 배출되는 축산폐수, 식품공장 폐수 등에 대량 함유되어 있다. 이들이 하·폐수를 통하여 공공수역으로 배출되었을 때 하천, 호수, 연안 해역을 오염시켜 음용수, 공업용수, 수산용수 등 각종 용수로 사용할 수 없도록 만들뿐 아니라 수중에 살고 있는 생물이 살 수 없는 환경을 만들 수 있는 수질오염물질들이다. 하수처리 공정에서는 이들 3대 수질오염물질이 주 처리 대상 수질오염 물질들이다. Stoker와 Seager(1976)는 수질 관리자의 측면에서 산소를 소모하는 유기물질, 식물 영양염류, 인공 합성 유기물질, 석유, 유해 금속, 부유물질, 방사성 물질, 병원균, 온배수를 수질오염물질로 분류했다.