Evaluation of Groundwater Quality Deterioration using the Hydrogeochemical Characteristics of Shallow Portable Groundwater in an Agricultural Area

Spatial and seasonal variations in hydrogeochemical characteristics and the factors affecting the deterioration in quality of shallow portable groundwater in an agricultural area are examined. The aquifer consists of (from the surface to depth) agricultural soil, weathered soil, weathered rock, and bedrock. The geochemical signatures of the shallow groundwater are mostly affected by the NO₃⁻ and Cl⁻ contaminants that show a gradual downward increase in concentration from the upper area, due to the irregular distribution of contamination sources. The concentrations of the major cations do not varied with the elapsed time and the NO₃⁻ and Cl⁻ ions, when compared with concentrations in background groundwater, increase gradually with the distance from the upper area. This result suggests that the water quality in shallow groundwater deteriorates due to contaminant sources at the surface. The contaminations of the major contaminants in groundwater show a positive linear relationship with electrical conductivity, indicating the deterioration in water quality is related to the effects of the contaminants. The relationships between contaminant concentrations, as inferred from the ternary plots, show the contaminant concentrations in organic fertilizer are positively related to concentrations of NO₃⁻, Cl⁻, and SO₄²⁻ ions in the shallow portable groundwaters, which means the fertilizer is the main contaminant source. The results also show that the deterioration in shallow groundwater quality is caused mainly by NO₃⁻ and Cl⁻ derived from organic fertilizer with additional SO₄²⁻ contaminant from livestock wastes. Even though the concentrations of the contaminants within the shallow groundwaters and the contaminant sources are largely variable, it is useful to consider the ratio of contaminant concentrations and the relationship between contaminants in groundwater samples and in the contaminant source when analyzing deterioration in water quality.

수리지화학적 특성 분석을 이용한 농촌 마을 천부 음용지하수의 수질 저하 원인 분석

음용수 및 생활용수로 이용되고 있는 농촌 지역 천부대수층 음용지하수를 대상으로 계절적·공간적 수리지화학적 특성과 수질 저하 원인을 분석하였다. 지하수 관정이 설치된 대수층은 지표로부터 전답토, 풍화토, 풍화암, 기반암으로 구성되어 있으며 음용지하수의 대부분은 풍화토와 풍화암에 형성된 지하수가 이용되는 것으로 조사되었다. 음용지하수의 지화학적 유형은 대부분 오염물로 분류되고 있는 NO₃⁻와 Cl⁻ 이온의 영향을 받는 것으로 보이며 또한 상류로부터 유출된 오염물들이 하류 방향으로 이동하면서 불규칙적으로 분포하는 오염원에 의해 농도 증가가 일어나고 있는 것으로 나타났다. 음용지하수내 주 양이온 성분은 계절에 따라 큰 변화를 보이지 않으며 NO₃⁻와 Cl⁻ 성분은 배경 지하수에 비해 고농도 분포를 보여 외부로부터의 오염원 유입을 나타내주고 있다. 전기전도도 변화에 따른 주요 오염물 농도는 양의 상관관계를 보여 지하수 수질에 주요 오염물들의 영향이 크게 작용하고 있는 것을 보여준다. 오염물질 상관성 분석과 Ternary plot 분석 결과, 유기질 비료 내 오염물 성분은 음용지하수의 NO₃⁻, Cl⁻, SO₄²⁻와 양의 상관관계를 보여주어 유기질 비료가 음용지하수내 주 오염원임을 보여준다. 또한 유기질 비료의 NO₃⁻와 Cl⁻과 함께 가축분뇨 등 다른 오염원에 의해 추가적으로 발생된 SO₄²⁻가 수질을 저하시키는 주요 요인으로 분석되었다. 음용지하수 및 오염원내 포함되어 있는 오염물질 성분은 농도 분포에 있어 차이가 크지만 각각의 음용지하수를 구성하는 성분 비율 특성 그리고 오염물질 상호간의 상관성 분석을 이용하게 되면 음용지하수 수질 저하 요인 분석에 매우 유용한 정보를 제공해줄 수 있을 것으로 판단된다.