수질

3. 수질 측정 및 평가

수질 기준은 물의 사용 목적에 따라 결정된다. 주로 식수, 산업/생활 용수, 또는 생태계 복원을 위한 처리된 물의 품질 관리에 초점을 맞춘다.^[5]

'''환경 수질''' 또는 '''주변 수질'''은 호수, 강, 바다와 같은 자연 상태의 수역 수질을 의미한다.^[16] 지표수의 수질 기준은 환경 조건, 생태계, 그리고 인간의 이용 목적에 따라 매우 다양하다. 유독 물질이나 특정 미생물 농도가 높으면 관개, 수영, 낚시, 산업 용수 등 비음용 목적에도 건강상 위험을 초래할 수 있으며,^[17] 해당 수역을 서식지로 이용하거나 물을 마시는 야생 동물에게도 영향을 미친다. 일반적으로 수질 관련 법규는 어업 및 레크리에이션 용도의 보호를 명시하고 최소한 현재의 수질 기준을 유지하도록 요구한다.^[18] 특정 지역에서는 높은 용존 산소 농도, 낮은 엽록소 a 농도, 높은 수질 투명도 등을 바람직한 수질 조건으로 설정하기도 한다.^[19]

일부에서는 수역을 산업화 이전의 원시 상태로 되돌리기를 원하지만,^[20] 토지 개발, 도시화, 산림 벌채 등 유역의 경관 변화를 고려할 때 이는 현실적으로 매우 어렵다. 따라서 환경 과학자들은 건강한 생태계 유지, 멸종 위기종 보호, 인간 건강 보호와 같은 현실적인 목표 달성에 집중하는 경향이 있다.

수질 측정은 그 복잡성만큼 다양한 지표와 방법을 통해 이루어진다. 일부 지표는 물이 주변 환경과 평형 상태에 있는 현장에서 직접 측정하는 것이 가장 정확하다. 대표적인 현장 측정 항목으로는 온도, pH, 용존 산소, 전도도, 산소 환원 전위(ORP), 탁도, 세키 디스크 깊이 등이 있다.

3. 1. 물리적 지표

• '''수온''' (Water Temperature): 물의 온도는 물에 녹아있는 기체나 고체의 양(용해도) 및 물속 식물이나 미생물의 활동에 영향을 미친다. 또한, 물이 어디서 왔는지(수원)나 어떤 경로(수로)를 거쳐왔는지 파악하는 단서가 되기도 한다. 수질 검사 시 현장에서 측정하는 기본적인 항목이다.^[22]
• '''탁도''' (Turbidity): 물이 흐린 정도를 나타내는 지표로, 주로 부유물질(TSS)의 양에 따라 결정된다. 현장에서 측정하는 주요 지표 중 하나이다.^[22]
• '''투명도''' (Transparency): 물이 얼마나 맑은지를 나타내는 지표이다. 호수나 강 등에서 세키 디스크(Secchi disk)를 사용하여 측정하기도 한다.^[22]
• '''색도''' (Color): 물 자체의 색깔을 의미하며, 물에 녹아있는 용존 유기물(특히 착색 용존 유기물, CDOM)이나 철, 망간 등에 의해 영향을 받는다. Pt/Co 척도나 포렐-울레 척도 등으로 나타낼 수 있다.
• '''냄새''' (Odor)와 '''맛''' (Taste): 물의 냄새와 맛은 물에 포함된 다양한 유기 및 무기 물질에 의해 영향을 받는다. 예를 들어, 특정 조류가 번식할 때 발생하는 지오스민이나 2-메틸이소보르네올(MIB)은 흙냄새나 곰팡이 냄새를 유발할 수 있다.

3. 2. 화학적 지표

• pH: 물의 산성 또는 알칼리성 정도를 나타내는 지표이다. pH는 물에 녹아있는 여러 화학 물질의 상태나 생물의 활동에 영향을 미친다.^[32] 한국의 먹는 물 수질 기준에서는 pH 5.8에서 8.5 사이를 유지하도록 규정하고 있다. 현장에서 직접 측정하는 주요 항목 중 하나이다.^[35]
• 용존 산소 (DO): 물속에 녹아있는 산소의 양을 의미한다. DO는 물의 자정 능력 및 수중 생물의 생존에 필수적인 요소로, 호수나 오염된 하천의 수질 측정 시 중요한 지표가 된다.
• 생화학적 산소 요구량 (BOD): 물속의 유기물을 미생물이 분해할 때 필요한 산소의 양이다. BOD 수치가 높을수록 유기물 오염이 심하다는 것을 의미한다. 하천의 등급을 나누는 기준으로도 사용되는데, 예를 들어 1급수 기준은 BOD 1mg/L 이하, 2급수는 3mg/L 이하, 3급수는 5mg/L 이하이다.
• 화학적 산소 요구량 (COD): BOD와 유사하게 물의 오염 정도를 나타내는 지표이지만, COD는 화학적 산화제를 사용하여 물속의 유기물 및 일부 무기물까지 산화시키는 데 필요한 산소의 양을 측정한다.
• 총유기탄소 (TOC): 물속에 포함된 유기물의 총량을 탄소의 양으로 나타낸 지표이다. 용존 유기 탄소(DOC) 등 다양한 형태로 존재한다.
• 영양염류: 질소(N)와 인(P)은 수중 생태계의 필수 영양소이지만, 과도하게 존재할 경우 부영양화를 일으켜 녹조 등을 유발할 수 있다. 먹는 물 수질 기준에서는 암모니아성 질소(NH₃-N)를 0.5mg/L 이하로 규제하며, 질산염도 관리 대상이다.
• 중금속: 납, 수은, 비소 등은 미량이라도 인체에 축적될 경우 심각한 건강 문제를 일으킬 수 있는 유해 물질이다. 먹는 물 수질 기준에서는 비소 0.01mg/L 이하, 수은 0.001mg/L 이하 등으로 엄격하게 관리한다. 중금속 분석 시에는 물에 녹아있는 형태뿐만 아니라 부유 물질에 포함된 금속까지 고려해야 할 수 있다.^[32]
• 유기 화합물: 페놀, 트리할로메탄, 농약 성분 등 다양한 종류의 인공 또는 자연 발생 유기 화합물도 수질 오염의 원인이 된다. 먹는 물 수질 기준에서는 페놀 0.005mg/L 이하, 트리할로메탄 0.1mg/L 이하 등으로 기준치를 정하고 있다. 복잡한 유기 분자를 구분하고 측정하는 것은 어려운 과제일 수 있다.
• 기타 지표:
• 경도: 물에 녹아있는 칼슘(Ca²⁺)과 마그네슘(Mg²⁺) 이온의 양을 나타낸다. 경도가 높은 물(센물)은 비누의 세척력을 떨어뜨리고 보일러 등에 침전물을 형성할 수 있다.^[13] 먹는 물 기준은 300mg/L 이하이다.
• 염소 이온 (Cl^-): 먹는 물 기준은 250mg/L 이하이다.
• 전기 전도도: 물속에 녹아있는 이온성 물질의 총량을 간접적으로 나타내는 지표이다. 순수한 물은 전기가 잘 통하지 않지만, 이온 물질이 녹아있으면 전기 전도도가 높아진다.^[56] 현장에서 측정하는 주요 항목 중 하나이다.^[35]
• 알칼리도: 산을 중화시키는 능력을 나타내는 지표이다.
• 증발잔류물: 물을 증발시켰을 때 남는 물질의 총량으로, 먹는 물 기준은 500mg/L 이하이다.

화학적 지표 분석은 크게 현장 측정과 실험실 분석으로 나뉜다. pH, 용존 산소, 전기 전도도 등은 물의 상태가 변하기 쉬워 현장에서 직접 측정하는 경우가 많다. 반면, 중금속이나 미량 유기 화합물 분석 등 복잡하고 정밀한 분석은 채수한 시료를 실험실로 옮겨 기체 크로마토그래피-질량 분석기(GC-MS)나 원자 형광 분광법(AFS)과 같은 전문 장비를 사용하여 수행한다.

3. 3. 생물학적 지표

• 하루살이목
• 강도래목
• 날도래목
• 연체동물 (특히 이매패류)
• 피메팔레스 프로멜라스 (미꾸리)
• 아메리카미시스 바이아 (갯지렁이류)
• 성게
• 원생생물 (예: 파라트리마스틱스 피리포르미스)

3. 4. 수질 데이터 표현

4. 수질 오염

수질 오염은 물에 다양한 유해 물질이 유입되어 물의 자연적인 상태가 변화하고 사용 목적에 적합하지 않게 되는 현상을 의미한다. 정수되지 않은 물에는 바이러스, 원생동물, 세균과 같은 미생물뿐만 아니라, 염 및 금속과 같은 무기 화합물, 산업 공정 및 석유 사용으로 인한 유기 화합물, 농업 활동에 사용되는 살충제 및 제초제, 그리고 방사성 오염 물질 등이 포함될 수 있다. 이러한 오염은 지역의 지질 및 생태계와 같은 자연적 요인 외에도, 인간 활동, 예를 들어 하수 배출, 산업 오염, 수역을 열 싱크로 사용하는 것, 과도한 물 사용(수위 저하 유발 가능) 등에 의해 크게 영향을 받는다.

안전한 식수 확보는 인간의 건강과 직결되는 중요한 문제이다. 미국 환경보호청(EPA)은 상수도 시스템을 통해 공급되는 수돗물 내 특정 오염 물질의 양을 제한하는 기준을 설정하고 있다.^[6] 안전한 식수법에 따라 EPA는 인간 건강에 영향을 미칠 수 있는 물질을 규제하는 '일차 기준'과^[7][8] 맛, 냄새, 외관 등 미적 특성을 규정하는 '이차 기준'을 운영한다.^[9] 또한, 미국 식품의약국(FDA)은 생수 내 오염 물질에 대한 기준을 설정하여 관리하고 있다.^[10] 일반적으로 식수에는 미량의 오염 물질이 포함될 수 있으며, 단순히 오염 물질이 존재한다는 사실만으로 건강상의 위험을 의미하는 것은 아니다.

전 세계적으로 도시화된 지역에서는 정수 기술을 통해 가정, 사업체 등에 물을 공급하기 전에 원수(지표수 또는 지하수)에서 오염 물질을 제거한다. 하지만 처리되지 않은 채 개울, 호수, 대수층 등에서 직접 취수한 물은 음용 적합성이 불확실하다.^[3]

특히, 오염된 식수로 인한 피해는 사회 기반 시설이 부족하고 경제적으로 취약한 인구 집단에게 불균형적으로 집중되는 경향이 있다.^[11] 깨끗한 식수와 위생 시설이 부족한 지역 사회는 콜레라, 설사, 이질, A형 간염, 장티푸스, 소아마비와 같은 수인성 질병 및 오염 관련 질병에 노출될 위험이 크다.^[12] 이러한 지역에서는 종종 인간의 배설물이 적절한 처리 없이 인근 수로나 지표수로 배출되거나 농업용수로 사용되기도 한다.

수질 오염은 식수 문제뿐만 아니라, 호수, 강, 바다와 같은 자연 수역의 환경에도 영향을 미친다. 이를 '''환경 수질''' 또는 '''주변 수질'''이라고 부르며^[16], 지표수의 수질 기준은 환경 조건, 생태계, 인간의 이용 목적에 따라 다양하게 설정된다. 유독 물질이나 특정 미생물의 과도한 증식은 관개, 수영, 낚시, 래프팅, 보트 타기, 산업 용수 사용 등 비음용 목적의 물 이용에도 건강상의 위험을 초래할 수 있으며^[17], 해당 수역에 서식하는 야생 동물에게도 악영향을 미친다. 많은 국가의 수질 관련 법률은 일반적으로 어업 및 레크리에이션 용도의 보호를 명시하고 최소한 현재의 수질 기준을 유지하도록 요구한다.^[18] 일부 지역에서는 높은 용존 산소 농도, 낮은 엽록소 a 농도, 높은 수질 투명도 등을 바람직한 수질 조건으로 설정하기도 한다.^[19]

일부에서는 수역을 산업화 이전의 원시 상태로 되돌리려는 목표를 가지기도 하지만^[20], 토지 개발, 도시화, 벌채 등으로 인한 광범위한 경관 변화를 고려할 때 이는 현실적으로 매우 어려운 과제이다. 따라서 환경 과학자들은 건강한 생태계 유지, 멸종 위기종 보호, 인간 건강 보호와 같은 현실적인 목표 달성에 중점을 두는 경우가 많다.

4. 1. 오염 원인

• 점오염원: 특정 지점에서 직접 배출되는 오염원을 말한다. 대표적으로 공장 등에서 나오는 산업 폐수와 가정에서 발생하는 생활 하수의 배출이 있다. 이러한 폐수는 적절한 처리 없이 방류될 경우 심각한 수질 오염을 유발한다.
• 비점오염원: 넓은 지역에 걸쳐 불특정하게 발생하는 오염원을 의미한다.
• 농경지에서 사용된 살충제나 제초제가 빗물 등에 씻겨 하천이나 지하수로 흘러 들어가는 경우.
• 도시 지역에서는 도로, 주차장 등 불투수면의 증가로 빗물이 땅으로 흡수되지 못하고 표면을 따라 흐르면서 각종 오염 물질을 쓸어 담아 하천으로 유입시키는 도시 유출수가 주요 원인이 된다.
• 산림 지역의 벌채나 무분별한 토지 개발, 도시화와 같은 경관 변화는 토양 침식을 유발하고 오염 물질이 수계로 유입되는 것을 가속화한다.
• 기타 요인: 수역을 냉각수로 사용하는 발전소 등에서 발생하는 열 오염(물을 열 싱크로 사용하는 것)이나, 특정 지역에서 물을 과도하게 사용하여 수위가 낮아지고 오염 물질의 농도가 상대적으로 높아지는 경우도 수질 악화의 원인이 될 수 있다.

• 지역의 지질 특성에 따라 특정 금속이나 염류가 자연적으로 물에 녹아 들어 수질에 영향을 줄 수 있다.
• 지진이나 쓰나미와 같은 자연재해는 상수도 시설을 파괴하거나 오염 물질을 수계로 직접 유입시킬 수 있다. 특히 해안 지역에서는 쓰나미로 인해 바닷물이 지하수나 우물로 침투하여 염분 농도를 높이는 염수 침투 현상이 발생하기도 한다. 예를 들어, 2004년 인도양 지진 해일 이후 염수로 오염된 우물이 다시 식수로 사용 가능한 수준으로 회복되는 데 약 1년 반의 시간이 걸렸다.^[30]

4. 2. 오염 물질

5. 한국의 수질 현황 및 관리

한국의 수질은 과거 급격한 산업화와 도시화 과정에서 심각하게 오염되었으나, 1990년대 이후 정부와 시민사회의 지속적인 노력으로 점차 개선되어 왔다. 특히 하수 처리 시설과 같은 환경기초시설의 확충은 수질 개선에 중요한 역할을 했다.

그러나 2010년대 이후 수질 개선 추세는 다소 둔화되고 있으며, 일부 지역에서는 여전히 수질 문제가 남아있다. 2016년 국토교통부 보고서에 따르면, 총 인(T-P) 농도는 개선 추세에도 불구하고 많은 지역에서 OECD의 부영양화 기준을 초과하고 있으며, 영산강 하류와 같이 클로로필-a 농도가 오히려 악화된 구간도 존재한다.

4대강 사업이 수질에 미친 영향에 대해서는 다양한 평가가 존재한다. 사업 과정에서 환경기초시설이 늘어나 하수 내 인 제거 효율이 높아지는 긍정적 측면도 있었으나, 다수의 보 건설과 하천 준설로 인해 물의 흐름이 느려지고 체류시간이 길어지면서 특정 구간의 BOD 농도가 증가하거나 녹조가 빈번하게 발생하는 등 새로운 수질 악화 문제를 야기했다는 비판이 제기된다. 이처럼 일부 구간에서는 수질 개선 효과와 악화 요인이 동시에 나타나고 있다.

깨끗하고 안전한 물 환경을 확보하는 것은 국민의 건강과 삶의 질, 그리고 건강한 생태계 유지를 위해 필수적이므로, 지속적인 관심과 관리가 요구된다.

5. 1. 상수원 수질 관리

5. 2. 하천 및 호소 수질 관리

5. 3. 먹는 물 수질 관리

이 외에도 다양한 항목에 대한 세부 기준이 마련되어 있다.

광역 또는 지방상수도의 정수장에서는 매일 냄새, 맛, 색도, 탁도, 수소이온농도, 잔류염소의 6가지 항목에 대해 수질검사를 실시한다. 또한, 광역 및 지방상수도를 사용하는 수도꼭지에서는 매월 일반세균, 대장균군, 잔류염소에 대해 검사하도록 규정되어 있다.^[64]

전 세계적으로 도시화된 지역에서는 정수 기술이 지방 상수도 시스템에 사용되어 가정, 사업체, 학교 및 기타 수혜자에게 배포되기 전에 원수(지표수 또는 지하수)에서 오염 물질을 제거한다.^[3] 개울, 호수 또는 대수층에서 직접 끌어올린 물은 처리되지 않은 경우 음용 적합성 측면에서 품질이 불확실하다.^[3]

정수되지 않은 물에는 바이러스, 원생동물 및 세균과 같은 미생물, 염 및 금속과 같은 무기 화합물, 산업 공정 및 석유 사용으로 인한 유기 화합물, 살충제 및 제초제, 그리고 방사성 오염 물질 등이 포함될 수 있다. 수질은 지역 지질 및 생태계뿐만 아니라 하수 배출, 산업 오염, 수역을 열 싱크로 사용하는 것, 과다 사용(수위 저하 가능성)과 같은 인간의 활용에 따라 달라진다.

오염된 식수의 부담은 소외되고 취약한 인구에 불균형적으로 영향을 미친다.^[11] 깨끗한 식수 서비스가 부족한 지역 사회는 콜레라, 설사, 이질, A형 간염, 장티푸스 및 소아마비와 같은 수인성 및 오염 관련 질병에 걸릴 위험이 있다.^[12] 이러한 지역 사회는 종종 저소득 지역에 위치하며, 인간의 폐수가 충분한 처리 없이 인근 배수로 또는 지표수 배수로에 배출되거나 농업 관개에 사용되기도 한다.

물에 용해된 이온은 다양한 산업 및 가정 용도에 적합한 물의 적합성에 영향을 미칠 수 있다. 이 중 가장 흔한 것은 비누의 세척 작용을 방해하고 온수기나 보일러에 단단한 황산염 및 부드러운 탄산염 침전물을 형성하는 칼슘(Ca²⁺)과 마그네슘(Mg²⁺)의 존재일 것이다.^[13] 경수는 이러한 이온을 제거하기 위해 연수화될 수 있다. 연수화 과정은 종종 나트륨 양이온으로 대체한다.^[14] 특정 인구 집단의 경우, 칼슘 결핍 및 과도한 나트륨과 관련된 건강 문제가 있기 때문에 경수가 연수보다 선호될 수 있다.^[15] 물에 추가적인 칼슘과 마그네슘이 필요한지는 해당 인구 집단에 따라 다르며, 사람들은 일반적으로 음식을 통해 권장량을 충족하기 때문이다.^[3]

미국 환경보호청(EPA)^[6]은 미국 상수도 시스템에서 제공되는 수돗물 내 특정 오염 물질의 양을 제한한다. 안전한 식수법은 EPA가 인간 건강에 영향을 미칠 수 있는 물질을 규제하는 ''일차 기준''^[7][8]과 맛, 냄새 또는 외관에 영향을 미치는 미적 특성을 규정하는 ''이차 기준''^[9]을 발표하도록 허용한다. 미국 식품의약국(FDA) 규정은 생수 내 오염 물질에 대한 한계를 설정한다.^[10] 남아프리카 공화국^[49][50], 잉글랜드와 웨일스^[51], 일본^[58] 등 다른 국가들도 자체적인 먹는 물 수질 기준을 가지고 있다.

5. 4. 수질 관련 법규 및 정책

6. 다른 나라의 수질 현황 및 관리

'''환경 수질''' 또는 '''주변 수질'''은 호수, 강, 바다와 같은 자연 수역의 상태를 의미한다.^[16] 지표수의 수질 기준은 환경 조건, 생태계, 그리고 인간의 사용 목적에 따라 크게 달라진다. 유독 물질이나 특정 미생물의 농도가 높으면 관개, 수영, 낚시, 래프팅, 보트 타기, 산업 용수 사용 등 물을 마시지 않는 활동에도 건강상의 위험을 초래할 수 있다.^[17] 이러한 수질 상태는 물을 마시거나 서식지로 이용하는 야생 동물에게도 영향을 미친다. 일반적으로 수질 관련 법규는 어업 및 레크리에이션 용도의 보호를 명시하고, 최소한 현재의 수질 기준을 유지하도록 요구한다.^[18] 일부 지역에서는 바람직한 수질 조건으로 높은 용존 산소 농도, 낮은 엽록소 a 농도, 높은 수질 투명도 등을 목표로 삼기도 한다.^[19]

일부에서는 수역을 산업화 이전의 원시 상태로 되돌리기를 원하지만,^[20] 토지 개발, 도시화, 벌채 등으로 변화된 유역 환경을 고려할 때 이는 매우 어려운 목표이다. 따라서 환경 과학자들은 건강한 생태계 유지, 멸종 위기종 보호, 인간 건강 보호 등에 초점을 맞추어 현실적인 목표를 설정하는 경우가 많다.

국제적으로 수질 기준을 제시하는 주요 기구는 다음과 같다.

• 세계보건기구(WHO): 2017년에 음용수 수질 지침(GDWQ)을 개정하여 발표했다.^[3]
• 국제표준화기구(ISO): 2016년 6월, ICS 13.060 항목 아래 수질 관련 규정을 발표했다.^[47] 여기에는 물 샘플링, 음용수, 공업용수, 하수 처리 및 물의 화학적, 물리적, 생물학적 특성 검사 방법 등이 포함된다. 상수도 시스템 표준은 ICS 91.140.60에서 다룬다.^[48]

• 인도: 인도 의학 연구 위원회(Indian Council of Medical Research, ICMR)에서 음용수 기준을 제시한다.
• 남아프리카 공화국: 1996년 수질 지침에 따라 가정용, 산업용 등 잠재적 사용자 유형별로 수질 기준을 분류한다.^[49] 식수 수질은 남아프리카 국가 표준(SANS) 241 식수 규격의 적용을 받는다.^[50]
• 영국 (잉글랜드와 웨일스): 식수 허용 기준은 "2000년 식수 공급(수질) 규정"에 명시되어 있다.^[51]

6. 1. 미국

• ''일차 기준''은 인간의 건강에 영향을 미칠 수 있는 물질을 규제한다.^[7][8]
• ''이차 기준''은 맛, 냄새 또는 외관과 같은 미적 특성을 규정한다.^[9]

6. 2. 유럽 연합 (EU)

• '''도시 폐수 처리 지침''' (Directive on Urban Waste Water Treatment, 91/271/EEC): 1991년 5월 21일 제정되었으며, 지방자치단체 및 일부 산업 폐수(wastewater)의 배출에 관한 내용을 다룬다.
• '''음용수 지침''' (The Drinking Water Directive, 98/83/EC): 1998년 11월 3일 제정되었으며, 식수 수질 기준을 정한다.
• '''수자원 관리 지침''' (Water Framework Directive, 2000/60/EC): 2000년 10월 23일 제정되었으며, 수자원(water resources) 관리에 대한 포괄적인 틀을 제공한다.

7. 기후 변화와 수질

(내용 없음 - 주어진 원본 소스에 해당 섹션에 대한 구체적인 내용이 포함되어 있지 않습니다.)

참조

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_[4] 논문 When Water Quality Crises Drive Change: A Comparative Analysis of the Policy Processes Behind Major Water Contamination Events 2023
_[5] 웹사이트 Other Uses and Types of Water https://www.cdc.gov/[...] US Centers for Disease Control and Prevention (CDC) 2021-08-10
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