한미 공동연구진, 지하수 순환·녹조 연관성 밝혀

▲ 호수 지하수 순환 시 질소 정화 및 배출 개념설명도. (자료 제공=한국지질자원연구원)

지하·지표수 연결… 유해 질소 절감·배출사실 확인

한국과 미국 공동연구진이 지하수 순환 과정과 녹조 현상의 연관성을 밝혀냈다.

한국지질자원연구원(KIGAM)은 미국지질조사소(USGS)ㆍ버지니아해양과학원(VIMS)과 공동연구를 통해 녹조현상의 주원인으로 지목되는 유해 질소를 줄이거나 호수 외부로 배출시킬 수 있다는 사실을 알아냈다고 2일 밝혔다.

질소는 생태계의 중요한 영양 물질이지만 수질 오염원인 1위로 꼽힐 정도로 과다 공급 수질에 해로운 것으로 알려졌다.

그중에서도 최근 녹조의 주원인으로 조류의 분해로부터 발생하는 질소가 지목된 바 있다.

연구진은 분출된 지하수가 대부분을 차지하는 케이프카드 호수로 연구대상을 정했다.

연구진은 호수를 통해 지하수가 호수로 유입되는 과정과 호숫물이 지하 대수층으로 유입되는 과정에서 일어나는 현상을 관찰했다.

그 결과 지하수와 지표수가 연결돼 서로 환경에 영향을 미친다는 것을 확인했다.

지하수가 퇴적층을 통해 호수로 들어오는 과정에서 질산성 질소 등 대부분 질산염이 퇴적물에 사는 미생물들에 의해 해가 없는 질소 기체로 변환됐다.

이와는 반대로 호숫물이 퇴적물을 통해 지하 대수층으로 들어갈 때는 또 다른 미생물학적 과정으로 질산화가 일어났다.

호수 퇴적층이 호수로 유입되는 물을 정화하기도 하지만 동시에 지하 대수층을 질소로 오염시키기도 한다는 것을 의미한다.

연구진은 지하수 순환 과정에서 지하수를 통해 호수로 들어오는 해로운 형태의 질소가 환경에 해가 없는 질소로 변환되고 호수 내 해로운 질소들이 지하수에 의해 지하 대수층으로 배출되는 현상을 정량적으로 밝혀냈다.

지하수 순환이 호수, 강 등 지표수의 수질오염을 줄이고 건강한 생태계를 유지하는 데 유익함을 보여주는 것이다.

또 호수로 들어가거나 나가는 지하수가 흐르는 방향과 지하수에 녹아있는 산소와 탄소 등 화학적 특성이 미생물에 의한 질소 변환 과정을 결정 지을 수 있다.

지하수에 녹아있는 산소 농도가 옅으면 퇴적층 미생물들이 호수로 들어오는 해로운 질소를 활발하게 제거할 수 있다.

현성필 책임연구원은 “지하수의 순환 과정과 현상을 이해하는 연구는 물 생태계와 환경의 건강성 유지에 중요하다”며 “이 연구 결과가 앞으로 지하수 및 지표수 환경 보전 연구에 활용될 수 있도록 노력하겠다”고 전했다.

이 연구결과는 지난 3월 11일 환경 과학&기술(Environmental Science&Technology)에 게재됐다. 최소망 기자 somangchoi@