Evaluation of indirect N2O Emission from Nitrogen Leaching in the Ground-water in Korea

This experiment was conducted to measure concentration of dissolved $N_2O$ in ground-water of 59 wells and to make emission factor for assessment of indirect $N_2O$ emission at agricultural sector in agricultural areas of Gyeongnam province from 2007 to 2010. Concentrations of dissolved $N_2O$ in ground-water of 59 wells were ranged trace to $196.6{\mu}g-N\;L^{-1}$. $N_2O$ concentrations were positively related with $NO_3$-N suggesting that denitrification was the principal reason of $N_2O$ production and $NO_3$-N concentration was the best predictor of indirect $N_2O$ emission. The ratio of dissolved $N_2O$-N to $NO_3$-N in ground-water was very important to make emission factor for assessment of indirect $N_2O$ emission at agricultural sector. The mean ratio of $N_2O$-N to $NO_3$-N was 0.0035. It was greatly lower than 0.015, the default value of currently using in the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) methodology for assessing indirect $N_2O$ emission in agro-ecosystems (IPCC, 1996). It means that the IPCC's present nitrogen indirect emission factor ($EF_{5-g}$, 0.015) and indirect $N_2O$ emission estimated with IPCC's emission factor are too high to use adopt in Korea. So we recommend 0.0034 as national specific emission factor ($EF_{5-g}$) for assessment of indirect $N_2O$ emission at agricultural sector. Using the estimated value of 0.0034 as the emission factor ($EF_{5-g}$) revised the indirect $N_2O$ emission from agricultural sector in Korea decreased from 1,801,576 ton ($CO_2$-eq) to 964,645 ton ($CO_2$-eq) in 2008. The results of this study suggest that the indirect Emission of nitrous oxide from upland recommend 0.0034 as national specific emission factor ($EF_{5-g}$) for assessment of indirect $N_2O$ emission at agricultural sector.

우리나라 농경지에서 질소의 수계유출에 의한 아산화질소 간접배출량 평가

아산화질소 ($N_2O$)는 가장 중요한 지구온난화 가스 중의 하나로 농업용으로 시용한 비료의 생물학적인 변환에 의한 것이 가장 큰 배출 원인으로 알려져 있다. 우리나라 농경지로부터 아산화질소의 간접배출 특성 및 배출량을 밝히기 위해 2007부터 2010년 까지 4년간 경남지방의 농업용관정의 지하수 질소성분들을 분석한 결과, 총 질소의 경우 평균 6.91, 질산태질소는 $5.06mg-N\;L^{-1}$이었다. 용존 아산화질소의 농도는 평균 $14.2{\mu}g-N\;L^{-1}$, 중앙값은 $7.8{\mu}g-N\;L^{-1}$, 최고값은 $169.6{\mu}g-N\;L^{-1}$로 분포하였다. 지하수 중의 총 질소나 질산태질소의 농도는 연도나 시기별로 큰 차이가 없었으나 용존 아산화질소 농도는 연도별로는 2009년에 시기별로는 8월이 가장 낮은 결과를 보였다. 우리나라 지하수 중의 $N_2O$-N 농도와 $NO_3$-N 농도비는 평균값이 0.0034, 중앙값이 0.0018이며, 95% 이상이 IPCC 가이드라인의 default 값인 0.015 이하에 분포하고 있어 IPCC가 1996 가이드라인의 농경지 지하유출에 의한 간접배출계수 ($EF_{5-g}$) 0.015 $N_2O-N/NO_3-N$가 우리나라의 환경보다 너무 높게 선정된 것임을 알 수 있었다. 따라서 IPCC의 $EF_{5-g}$ default 값인 0.015 $N_2O-N/NO_3-N$ 대신 우리나라 농경지 지하수 중의 $N_2O$-N와 $NO_3$-N 농도비의 평균값인 0.0034 $N_2O-N/NO_3-N$을 농경지 질소의 지하유출에 의한 아산화질소 간접배출량 평가를 위한 국가고유 배출계수 ($EF_{5-g}$)로 제시코자 하며, 따라서 농경지에서 수계유출에 의한 아산화질소 전체의 간접 배출계수 ($EF_{5-g}+EF_{5-r}+EF_{5-e}$)는 현재 우리나라의 국가 배출량평가에 사용되는 IPCC default값 0.025 $N_2O-N/NO_3-N$ 대신 0.0134 $N_2O-N/NO_3-N$를 제시코자 한다. IPCC의 수계 간접 배출계수인 0.025 $N_2O-N/NO_3-N$을 적용하여 평가한 2008년 우리나라 농경지에서 질소의 수계유출에 의한 아산화질소 배출량은 1,801,576톤 ($CO_2$-eq)이었으나 본 연구에서 제시한 배출계수인 0.0134 $N_2O-N/NO_3-N$을 적용할 경우 964,645톤 ($CO_2$-eq)으로 835,931톤 ($CO_2$-eq)의 온실가스 배출 감축효과를 얻을 수 있었다. 하지만 본 연구에서 제시한 배출계수는 질소 유출경로 중 가장 비중이 큰 지하침출에 의한 배출계수인 $EF_{5-g}$ 뿐으로 우리나라 농경지 아산화질소 간접배출량의 올바른 평가를 위해서는 앞으로 시용된 질소 중 수계를 통한 외부 유출 비율에 관한 default 값인 $Frac_{LEACH}$ (30%), 표면수 유출계수인 $EF_{5-r}$ (0.0075 $N_2O-N/NO_3-N$), 그리고 하천변을 통해 유출되는 계수인 $EF_{5-e}$ (0.0025 $N_2O-N/NO_3-N$ )에 관한 추가적인 연구가 수행되어야 할 것이다.