In this study, 46 reservoirs in South Korea were characterized based on heavy metal concentration in sediments. We analyzed the relationship between heavy metal concentrations, physicochemical water quality and hydromorphological factors in each reservoir. Study reservoirs were classified into five groups of reservoirs, by hierarchical cluster analysis based on the similarities of heavy metal concentration. Group 1 had the most severe sediment heavy metal contamination among the groups, whereas Groups 2 and 3 showed low levels of heavy metal contamination. Group 4 displayed high value of Ni, and Group 5 showed high contamination of Pb, Cu, Cr, Ni, and Hg. Groups 1 and 5, which had high concentration of heavy metals in sediments, showed a high density of mines in the catchment of reservoirs. Heavy metal concentration was high in reservoirs with large capacity or the ones located at higher elevation, and also highly related with number of mines in the catchment of reservoir. This study can contribute to the systematic management of sediment heavy metals in reservoirs.

살포식 패류양식해역인 진주만의 퇴적물 중 유기물과 금속의 분포 특성 및 오염상태를 파악하기 위하여 2015년 8월에 산휘 발성황화물(AVS), 강열감량(IL), 총유기탄소(TOC), 총질소(TN), 금속원소(As, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Pb, Zn)를 조사하였다. 퇴적물 중 유기물과 금속원소의 농도는 패류양식장이 밀집해 있는 만의 남쪽 해역에서 높고, 우리나라 남해안의 다른 해역과 비슷하거나 낮았다. C/N비(5.7~8.0)를 기초로, 진주만 퇴적물의 유기물은 해역 자체에서 생성된 해양기원성인 것으로 파악되었다. 퇴적물 오염평가 결과, 유기물(AVS, TOC)과 금속원소(As, Cd, Cr, Cu, Hg, Pb, Zn) 농도는 우리나라의 퇴적물 기준보다도 상당히 낮았다. 또한, 금속원소 전체 농도를 고려한 오염부하량지수(PLI)와 생태계위해도지수(ERI) 결과는 패류 양식장이 밀집해 있는 남쪽 해역에서 높은 오염도를 보이지만, 대부분의 해역에서 저서생물에 약간 부정적인 생태 영향을 줄 수 있는 오염 상태였다. 그러므로, 진주만 퇴적물은 현재 유기물에 대해 서는 오염되지 않았고, 금속원소에 있어서는 약간 오염된 상태인 것으로 파악되었다.

Heavy metals in stream water and sediments around industrial complex were studied in order to assess the contamination and to identify the potential source of metals. High variability has been observed for both dissolved and particulate phases in stream water with coefficient of variation (CV) ranging from 1.3 to 2.8. The highest metal concentrations in both phases were observed in Gunja for Ni and Cu, in Jungwang for Zn and Pb and in Shiheung for Cd, respectively. These results indicate that the different metal sources could be existing. The concentrations of the heavy metals in sediments decreased in the order of Cu>Zn>Pb>Cr>Ni>As>Cd>Hg, with mean of 2,549, 1,742, 808, 539, 163, 17.1, 5.8, 0.07 mg kg-1, respectively. Mean of metal concentrations (except for As) in sediments showed the highest values at Shiheung stream comparing with other streams. In sediments, the percent exceedance of class II grade that metal may potentially harmful impact on benthic organism for Cr, Ni, Cu, Zn, Cd, Pb was about 57%, 62%, 84%, 60%, 68%, 81% for all stream sediments, respectively. Sediments were classified as heavily to extremely polluted for Cu and Cd, heavily polluted for Zn and Pb, based on the calculation of Igeo value. About 59% and 35% of sediments were in the categories of “poor” and “very poor” pollution status for heavy metals. Given the high metal concentrations, industrial wastes and effluents, having high concentrations of most metals originated from the manufacture and use of metal products in this region, might be discharged into the stream through sewer outlet. The streams receive significant amounts of industrial waste from the industrial facilities which is characterized by light industrial complexes of approximately 17,000 facilities. Thus, the transport of metal loads through streams is an important pathway for metal pollution in Shihwa Lake.

본 연구에서는 2014년 03월에 인천 H항의 5개 정점(S1~S5)에서 채취된 표층 퇴적물의 물리화학적 특성을 조사하고, COD, AVS, IL 및 중금속(Cd, Cu, Ni, Pb, Zn, Cr, Hg)을 분석하여 오염도를 평가하였다. 입도분석, 비표면적분석, XRD 및 XRF 분석을 통하여 채취된 퇴적물 시료 모두 거의 동일한 산화물과 광물로 구성되었음을 확인하였다. 국내기준으로 COD, AVS 및 IL 세 항목의 총점에 대한 오염도는 S2, S3, S5 지점은 2등급으로 S1, S4 지점은 3등급으로 평가되었다. 중금속 오염의 경우 Cd, Ni, Pb은 USEPA 기준으로 중간오염에 해당하였고, Cu, Zn 및 Cr은 심한오염으로 분류되었다. 농집지수를 이용한 오염도 평가결과 Cd가 Class 3으로 평가되었고, 농축계수를 이용한 평가결과 모든 지점에서 Cd, Pb, Zn의 경우 1보다 큰 것으로 나타났다. 또한 총농축계수는 S4지점이 3.1로 가장 높은 것으로 나타났다.

천수만 내 어장해역과 비어장해역의 해저퇴적물에 대한 지화학적 특성을 파악하기 위하여 입도 및 유기물오염의 특성과 중금속 오염도를 평가하였다. 천수만 퇴적물은 Sand, Silt, Clay가 혼재된 퇴적 특성을 나타내었으며, 어장해역인 만내에는 세립질이 우세하고, 비어장해역인 만외는 조립질이 우세한 것으로 나타났다. 퇴적물의 유기물(COD, TOC, I.L.) 오염정도는 양식어장해역이 비양식어장해역보다 유기물 오염도가 더 심한 것으로 나타났으며, 퇴적물 총질소 농도도 양식어장이 더 높은 것으로 나타났다. 퇴적물중의 중금속 함량을 양식어장인 내측과 비양식어장인 외측과 비교해 보면, 모든 항목에서 양식어장에서 높은 평균농도를 나타내고 있었다. 퇴적물의 입도와 이화학적 성분, 중금속과의 상관성에서 평균입도, Sand, Clay는 유기물 인자와 높은 상관성을 보였고, 유기물 지표와 중금속간의 상관성도 대체적으로 높게 나타났다. 중금속 오염도의 평가에서 농축계수는 Cu를 제외한 모든 중금속 항목에서 1 이상의 값을 보여 인위적인 영향이 있는 것으로 나타났고, 중금속 과잉량은 Cd와 Cr이 0에 가까운 값을 보였으나, 나머지 항목은 높은 값을 나타내어 중금속 과잉량이 높은 것으로 나타났다. 농집지수에 의한 평가에서는 Cu, Pb, Al은 0등급의 오염되지 않은 수준이었고, Hg, Cr은 10개 이내의 자료에서 0~1등급 이상이었고, 나머지는 0등급이었다. 그리고 Cd은 18개 자료에서 0~1등급 이상을 나타내었고, As의 경우 모든 자료에서 0~1등급 이상이었다. 미국해양대기청(NOAA) 퇴적물 기준과 비교하면 모든 중금속 항목에서 ERL 이하의 오염수준을 보였고, 한국환경정책평가연구원 퇴적물 기준과 비교에서도 목표수준 이하의 농도를 나타내었다.

2011년 7월부터 2012년 2월에 걸쳐 광양만, 목포내만, 신안 비금도 주변해역의 저층 퇴적물의 COD와 AVS를 조사하여 해저 퇴적물의 오염도를 평가하였다. 아울러 퇴적물 중의 Cu, Cd, Pb, Zn의 함량을 조사하여 국내기준치와 외국의 기준치와 비교 평가하였고, 농집지수를 구하여 중금속의 축척과 인위적인 영향을 추정하였다. 그 결과, COD와 AVS를 이용한 해역의 오염도는 신안 비금해역과 광양만은 I등급, 목포내만은 III등급으로 평가되었다. 중금속의 조사 결과에서는 목포내만과 광양만에서는 중간오염 상태를 보였고, 신안 비금해역은 오염되지 않은 상태를 보였다. Igeo 결과에서 2 이상으로 나타난 곳은 목포내만과 광양만에서 Cu와 Cd이 오염된 상태를 보였다. 이와 같은 결과로부터 인위적인 오염원이 없는 해역의 경우에는 일반항목으로 퇴적물의 오염도를 평가할 수 있겠지만 산업시설이 밀집된 인위적인 영향이 큰 해역의 경우에는 퇴적물의 일반항목외 중금속을 이용한 해저 퇴적물의 오염도의 평가가 더욱 정확할 것으로 판단되었다.

2011년 7월부터 2012년 2월에 걸쳐 광양만, 목포 내항, 신안 비금도 주변해역의 퇴적물의 강열감량(IL), COD, 황화수소(H₂S)와 퇴적물 중금속의 함량을 조사하여 해저 퇴적물의 오염도를 평가하였다. 아울러 중금속의 농집지수(Muller, 1979)를 이용하여 퇴적물의 오염도를 평가하였다. COD, H₂S, IL를 이용한 저질의 오염 정도는 신안 비금해역이 I등급, 광양만은 II등급으로 나타났다.

2009년 6월부터 2010년 4월에 걸쳐 전라남도 갯벌공원으로 지정되어 있는 신안군 증도 갯벌과 무안군 해제면 갯벌 공 원을 중심으로 해 저층 퇴적물의 층별 강열감량(IL), COD, 황화수소(H2S), ORP(Oxident Reduction Potential) 와 퇴적물 중금속을 측정하여 갯벌의 오염도를 평가하였고 갯벌 오염도의 등급화를 구분하였다. 두 지 역의 갯벌 오염도를 비교한 결과, COD는 증도 갯벌이 약간 높았으나 H2S와 IL치는 오히려 무안 갯벌보 다 낮은 양호한 상태를 보였고, 두 해역 퇴적물 중금속 함량의 비교에서는 Zn은 서로 비슷한 함량을 보 였으나 Cu, Cd, Cr과 Pb은 무안 갯벌보다 증도 갯벌에서 낮게 분포하였다. 다른 지역의 일반 연안의 갯 벌 상태와 비교해서는 두 지역 모두 양호한 저질 상태를 보였고 오염도의 등급으로는 1-2등급에 속하는 것으로 나타났다.

To evaluate the geochemical characteristics and assess the pollution in surface sediments of the Nakdong River estuary, two sites adjacent to the estuary bank (Hh1 and Hh2) and one site at the upper part of the estuary bank (Hh3) were investigated. The surface sediments were analyzed for their contents of metals (Cu, Pb, Ni, Cr, Zn, and Al), organic matter (IL, COD, TOC, and TN), and grain size from 2018 to 2020. As a result of the pollution assessment, there was little anthropogenic contamination by most of the metals. The surface sediments in Hh2 had comparatively abundant silt and clay, whereas the other sites were mainly composed of sand. The organic index and contents of organic matter were highest at Hh2. Multivariate statistical analyses (cluster analysis and Pearson correlation analysis) showed that the contents of organic matter and pollution were associated with fine sediment. These results suggest that the geochemical characteristics were changed by the estuary bank built in the research area and that the increase in fine sediment attributable to the low-energy environment resulted in an increase in organic matter pollution.

본 연구에서는 안동댐 퇴적물의 일반항목과 중금속의 용출 특성에 대해 조사하였다. 용출 실험은 카드뮴, 구리, 납, 크롬, 아연, 수은, 비소, 철, 망간 등 중금속 9개 및 pH, 총인, 총질소 등 일반 3개 항목에 대해 혐기성과 호기성 조건에서 60일간 실험을 수행하였다. 총질소와 총인은 호기성 조건에 비해 혐기성 조건의 용출이 높게 나타났으며, 일부 시료에서 높은 농도가 검출되었다. 대부분의 중금속의 용출율은 아주 낮았으며, 퇴적물에서 함유량이 높은 비소와 카드뮴도 최대 용출량이 각각 0.028 mg/L, 0.003 mg/L로 낮은 값을 나타낸다. 5단계 연속추출연구에서는 쉽게 용출될 수 있는 이온교환형태나 흡착한 형태의 분율이 전체 함유량의 10% 미만으로 낮게 나타났다. 대부분의 중금속은 왕수에 용해되는 잔류(residual)형태로 존재하고 있으며, 특히 독성이 높고 오염도가 높은 비소와 카드뮴의 경우 잔류형태로 존재하는 비율이 각각 80%와 95%로 오염도에 비해 짧은 시간에 용출되어 유해성을 일으킬 가능성은 낮은 것으로 판단된다.

본 연구에서는 낙동강수계의 안동댐 퇴적물에 대한 오염도 조사 및 평가를 수행하였다. 안동댐 상류 40 km까지 약 5 km 간격으로 호수의 중간, 좌, 우지점에서 성층기와 전도기로 구분하여 퇴적물 시료를 채취하였다. 일반 항목인 강열 감량, 총질소, 총인의 경우 오염도가 낮지만, 중금속의 경우 비소와 카드뮴의 오염도는 매우 높다. 지천 및 대조군에 비해 댐 내 퇴적물의 오염도가 높으며, 시료채취 시기별로는 성층기에 크 롬, 구리, 납의 농도가 높고, 순환기에 아연의 농도가 높은 경향을 보인다. 상하류의 위치에 따른 농도 차이 를 나타내는 중금속은 비소, 카드뮴, 망간, 아연이며 차이를 보이지 않는 항목은 크롬, 구리, 수은, 철, 납 등 이다.

We investigated the spatial and temporal variation in characteristics and pollution assessment of sediments in the watersheds of Andong-Dam and Imha-Dam, in Korea. Surface sediments were collected from six sites once a year for three years (2015-2017), and analyzed for organic matter (water content, IL, COD, TOC, TN, and TP), grain size, and concentration of trace metals (Al, Li, Zn, Cr, Pb, Cu, Ni, and As). Organic matter generally tended to increase, and was higher in the Andong watershed compare to Imha watershed. Surface sediments were mainly composed of silt. Coarse sediments were mainly distributed at the site adjacent to Andong-Dam, and showed fining after coarsening. Fine sediment were mainly distributed at the site adjacent to Imha-Dam, and were gradually coarsening. Concentration of trace metals generally tended to increase, and was higher for sites in watershed of Andong watershed (PLI > 1) than for sites in Imha watershed (PLI < 1). Trace metals in the study area were considered to be affected by fine sediment (silt), and contamination of trace metals was somewhat affected by Pb, and greatly affected by Zn and As.

In this study, heavy metal levels at the sediment monitoring network site upstream of the Gangjeong-Goryeong weir in the Nakdong River were surveyed from 2012 to 2016. We assessed the sediment pollution level using various pollution indexes based on ICP-MS analysis. The stream sediment pollution assessment standard, established through Regulation No. 687 of the National Institute of Environmental Research (2015), pollution load index (PLI), potential ecological risk index (RI), and mean PEL Quotient (mPELQ) were used to evaluate the sediment pollution level. We verified the representativeness of the monitoring point through the distribution of sedimentation and scour behavior by river bed surveying using anacousticDopplercurrentprofiler.

In order to certificate the distribution and pollution of heavy metal of surface sediments in Nakdong River were collected and analyzed for grain size, water content, ignition loss and heavy metal content. Surface sediments mainly composed of sand(avg. 94.6%) and water content and ignition loss were 20.46%, 1.53% on average. Grain size were relatively fine and organic matter content were relatively high in the Hoichun and Sunakdonggang. Most of heavy metal content(Zn > Cr > Pb > Ni > Cu > Hg) in the Deokcheongang and Sunakdonggang were higher than the other streams. The Igeo were non polluted(less than 0) in all streams and the EF were relatively high in the small stream and PLI were non polluted(less than 1). In addition, organic matter, heavy metal content and pollution were highly correlation with grain size. Surface sediments in study area, heavy metal pollution of the Sunakdonggang were relatively high compared to the other stream but these results were not serious pollution that exceed the sediment pollution evaluation standard of river and lake in Korea and pollution levels adversely affected the majority of benthos were not.

최근 들어 우리나라의 하천 및 호소 퇴적물로 인한 수질오염에 대한 심각성이 높아지면서 퇴적물 관련 연구가 진행되고 있다. 퇴적물의 오염물질 농도 측정은 환경오염 실태를 파악하는 방법의 하나로 이용되며 그 지역의 오염지표로 이용 될 수 있다. 현재 4대강 물 환경 연구소에서는 퇴적물 측정망 지점(117 개)에서 모니터링을 진행 하고 있으나 본류 위주의 지점 선정으로 영산강 수계내의 도시하천의 퇴적물은 모니터링은 진행 되지 않고 있다. 본 연구에서는 영산강 수계의 도시 하천 퇴적물의 적절한 관리에 필요한 퇴적물내 중금속 오염 거동과 오염정도를 파악하였으며, 국내･외 기준을 통하여 오염지수 및 오염 평가하여 영산강 수계의 적절한 관리와 하천 생태유지 관리에 기초자료를 제시하고자 하였다. 영산강수계의 4개 도시 하천(광주천, 풍영정천, 함평천, 나주천)에서 총 50개 지점의 퇴적물을 우기 전･후로 2회 채취하여 영양염류 및 중금속을 퇴적물 공정시험법으로 농도를 분석하고, 퇴적물의 오염물질 분포 특성을 확인 하였다. 그 결과 평균값은 23.9 ~ 68.8 mg/kg(T-P), 170 ~ 751 mg/kg(T-N), 0.11 ~ 1.13 %(TOC), N.D. ~ 6.5 mg/kg(As), 0.4 ~ 1.8 mg/kg(Cd), 13.8 ~ 40 mg/kg(Cr), 12.7 ~ 58.9 mg/kg(Cu), 4.9 ~ 29.2 mg/kg(Ni), 19.2 ~ 137.2 mg/kg(Pb), 40.1 ~ 162 mg/kg(Zn), N.D. ~ 0.22 mg/kg(Hg)이 나타났다. 국내 기준으로 평가한 4개 도하천은 오염지수가 1.0 이하 비오염으로 나타났지만, 국외 기준(캐나다 온타리오 환경기준, LEL)으로 평가한 결과는 약한 오염으로 타나났다.

Sediments samples were collected at Busan South harbor where dredging has been initiated since 2010 to clean up the bottom of harbor. In this study, we tried to determine physico-chemical properties and heavy metal contents of sediments for the purpose of deciding contamination levels of the sediments. From the total organic carbon, XRD, and XRF analyses, all samples showed similar elements, oxides, and minerals. In general, moderately high concentrations of Cu, Pb, and Zn were found in the samples. Heavy metal contents of sediments were compared with USEPA sediment quality standards and ontario sediment quality guidelines. Ignition losses of the samples were greater than 8%, which is a value indicating whether the sample is heavily polluted or moderately polluted. All the samples were classified as heavily polluted. Therefore, sediments obtained from dredging should be carefully treated to avoid other adverse environmental effects.