Analysis of groundwater flow systems for springs in the southern slope of Jeju Island using hydrogeochemical parameters

정윤영; 고동찬; 유용재; 고경석

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자료유형: 학술저널

저자정보: 정윤영 (한국지질자원연구원) 고동찬 (한국지질자원연구원) 유용재 (충남대학교) 고경석 (한국지질자원연구원)

저널정보: 대한지질학회 지질학회지 지질학회지 제46권 제3호(통권 제188호)

발행연도: 2010.6

수록면: 253 - 273 (21page)

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한라산 정상에서 해변에 걸쳐 제주도 남측 사면에 위치한 용천수에 대해 풍수기와 갈수기의 2회에 걸쳐 현장 수질과 주요 용존 성분을 포함하는 수리지구화학 인자에 대한 조사를 실시하였다. 용천수의 수질은 지하수유동 특성에 따른 물-암석 반응정도, 해염의 영향, 토지 이용에 의해 지배되었으나 해안변에서도 해수의 직접적인 영향은 나타나지 않았다. 고도 1500 m 이상에 위치한 고지대 용천수는 대체로 작은 물-암석 반응정도, 비오염수질, 큰 시기적인 변동성을 보였으나, 600~1500 m에 위치한 지점은 중산간지역 용천수에 해당하는 높은 SiO₂ 및 양이온 농도를 보여주었다. 고도 200~600 m 범위의 중산간 지역에서는 넓은 범위의 용질 농도를 보여, 지하수 유동 특성이 다양함을 지시하였다. 200 m 이하의 해안지역에서는 인위적 토지 이용의 급격한 증가로 NO₃, Cl 농도가 높으면서도, SiO₂ 및 HCO₃가 농도가 높고 수리지구화학 인자들의 시기적 변동성도 작아 국지적 및 광역적 유동계가 혼합되어 있음을 보여주었다. 특히 25 m 이하의 해안변 용천수는 상대적으로 오염 영향이 적었는데, 자연지역에서 기원한 기저지하수의 유입에 의한 희석효과에 기인하는 것으로 추정된다. 수리지구화학 인자 측정값의 상관분석은 물-암석반응, 해염의 기여, 질산성질소 오염이 주요 수질 지배인자임을 보여주었다. 용질에 대한 해염의 기여도 분석 결과, 주요 양이온 중 Ca, K는 대부분 물-암석 반응에 의해 공급되지만, Na와 Mg는 해염의 기여가 상대적으로 높았다. Na의 경우 고지대에서는 해염이 대부분을 차지하나, 해안지역과 일부 고지대 지점에서 물-암석 반응의 기여정도는 절반정도였다. 고지대 용천수는 특징적으로 음이온중 SO₄의 비율이 높았으며, 그 기원은 비해염 에어로졸로 추정되었다. 용천수의 규산염 광물 용해평형 분석은 대체로 고지대에서 해안지역으로 갈수록 자연적 물-암석 반응 정도가 증가하여 안정영역이 gibbsite, kaolinite, smectite로 순차적으로 변화하는 수질 진화 경향을 잘 보여주었다.

Hydrogeochemical investigation was carried out for the springs located on the southern slope of Jeju Island from the Halla mountain peak to seashores during two sampling campaigns of rainy and dry seasons. Groundwater chemistry was controlled by mineralization by water-rock interactions, effects of seasalt aerosols and land use patterns. However, the direct effect of seawater was not observed even in seashore area. High-altitude springs located higher than 1500 m asl. showed lower degree of mineralization, uncontaminated water quality and higher seasonal variation while some springs located between 600 and 1500 m have higher concentrations of HCO₃ and SiO₂. Springs in mid-mountainous area (200 to 600 m) had wider range of concentrations of major ions indicating various scales of groundwater flow paths. Coastal springs lower than 200 m asl. had higher concentrations of nitrate, chloride, bicarbonate and dissolved silica with lower seasonal variation, which can be attributed to mixing of local and regional recharge. Springs at the altitude lower than 25 m had lower levels of contaminants, which is likely due to increased contribution of regional recharge. Correlation analysis of measured hydrogeochemical parameters showed that water-rock interactions, contribution of seasalts and nitrate contamination are major controlling factors of groundwater chemistry. The analysis of seasalt contribution to dissolved ions revealed that Ca and K is estimated to be supplied from water-rock interaction while Na and Mg had higher contribution from seasalts. Na is contributed mainly from seasalts in high-altitude springs and half of Na is from mineralization in coastal springs. SO₄ in high-altitude springs had higher proportion in anions and sulfate sources is estimated as non-seasalt aerosols. Chemical evolution of springs showed that stability fields of secondary silicates changed from gibbsite and kaolinite to smectite with altitude decrease.

#용천수 #지하수 유동 경로 #대기 기원 #물-암석 반응 #질산성 질소 오염 #spring #groundwater flow path #atmospheric source #water-rock interaction #nitrate contamination

참고문헌 (39)

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1. [학술지(정기간행물)] - 강창희 / 1999 / 청정 지역 강우의 분석 : 1997-1998년 한라산 1100 고지와 제주시 강우의 특성 / 대기환경학회지 15 : 555 ~ 566

2. [학술지(정기간행물)] - 고경석 / 2005 / 주성분분석과 지구통계법을 이용한 제주도 지하수의 수리지화학 특성 연구 / 자원환경지질 38 (4) : 435 ~ 450

3. [학위논문] - 고기원 / 1997 / 제주도의 지하수 부존특성과 서귀포층의 수문지질학적 관련성 / 박사 / 부산대학교

4. [학술지(정기간행물)] - 김원형 / 2003 / 제주도 한라산 1100 고지 대기 에어로졸의 조성 및 특성 / 한국대기환경학회지 19 (2) : 145 ~ 156

5. [보고서] - 박기화 / 2000 / 서귀포 · 하효리도폭 지질보고서 : 163 ~

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