다까노부 이노우에 교수 일본 도요하시 기술과학대학교

 

“농경지서 발생되는 영양염류, 

   비강우시 비해 강우시 농도 변화 심해”

    비점오염원 대책 수립 앞서 기초 현황조사 중요

 

   
일본의 영양염류에 관한 환경성의 법률, 규제 및 환경기준과 총량규제에 관하여 소개하였다. 또한 영양염류의 유출에 관한 데이터, 연구 및 강수와 산림지역에서 유출되는 영양염류의 농도, 비점오염원 원단위, 비점오염원으로부터의 유출부하량에 관한 연구 결과도 소개하였다.
일본의 환경기준은 1970년에 「수질오탁방지법」이 제정된 이후, 1984년에 유기오탁물질과 중금속 등의 환경기준치를 포함한 「호소수질보전특별조치법」이 제정되었다. 영양염류에 관해서는 1982년에 호소에서의 환경기준과 1983년에는 연안에서의 환경기준이 각각 추가되었다. 일본의 대표적 폐쇄성해역인 동경만, 이세만, 세토만에서는 1970년부터 총량규제가 시작되었고, 1985년부터 호소에 도입되었으며, 현재는 비와호와 가스미가우라호 등 10개 호소지역에 총량규제가 실시되고 있다.
일본에서 영양염류에 관한 환경기준은 질소와 인에 대해서 규정되어 있지만, 이는 식물플랭크톤의 이상 증식현상이 발생되는 호소지역에만 적용되고 있다. 현재 환경기준이 적용되고 있는 호소는 78개소, 배수기준이 적용되고 있는 호소는 질소 201개소, 인이 1천200개소로 되어있다.

도쿄만, 질소농도 감소 안돼

해역에서도 마찬가지로 해양성 식물플랭크톤의 이상 증식 발생이 우려되는 지역에서 적용되고 있는데, 환경기준은 51개소, 배수기준은 88개 유역에서 적용되고 있다. 수역의 환경기준치중 호소는 5단계, 유역은 4단계로 분류되고 있는데, 이는 수산, 농업, 환경수역의 이용을 고려한 것으로 환경기준은 연평균치로 설정하였다.
배수의 환경기준은 수질환경기준의 100배 이상 높은 값으로 되어 있는데, 질소 최대치는 120mg/L, 일평균치는 60mg/L, 인 최대치는 16mg/L, 일평균치는 8mg/L로 되어있다. 단, 법률의 예외로 호소의 질소치는 축산과 농업에서 질소가 최대 140mg/L, 일평균치가 70mg/L로 되어 있다. 인은 축산, 농업에서 배수기준의 2배 이상인 최대 34mg/L, 일평균치로 17mg/L로 되어있다. 또한 알루미늄 제조업에서는 일최대치가 100mg/L, 평균치가 50mg/L로 되어있다. 해역에서는 예외 현상이 증가한다. 호소에서는 축산, 농업 배수값이 일평균치로 질소 70mg/L, 인 17mg/L였지만, 해역에서는 각각 150mg/L, 24mg/L로 되어있는데, 왜냐하면 해역에서는 희석효과를 기대할 수 있기 때문이다.

   
▲ <그림1> 일본 해안지역에서의 수질오염 총량제
총량규제에 대하여 설명을 하면, 해역인 도쿄만, 이세만, 세토만에서는 1970년부터 총량규제가 시행되어, 질소와 인의 발생부하량은 <그림1>과 같이 감소하고 있다. 그러나 도쿄만의 질소농도는 좀처럼 감소되지 않아 환경기준을 만족시키지 않는다. 인의 경우는 환경기준과 거의 유사하지만, 확연히 감소하지는 않는다.
호소는 「호소보전특별조치법」에 기초하 여 10개 호소에서 총량규제가 실시되고 있다. <그림2>에 표시한 바와 같이 비와호의 예를 보면, 지역 특성별 배수농도변화는 거의 일정하게 되고 있다. 초기에 인 농도가 감소한 이유는 세제의 무인화, 하수도정비등의 결과였다.
   
▲ <그림2> 일본 해안지역에서의 수질오염 총량제
이와 같이 환경기준과 총량규제에 의하여 질소나 인 부하량의 저감화 정책이 실시되고 있지만, 직접 해역과 호소의 질소·인농도 감소에 영향을 미치지 않는다. 이에 대하여 행정 정책과 평가를 실시하고 있는 총무성은 작년 호소 수환경 보전에 관하여 정책 평가 결과를 발표하고 있다. 현재 평가로서는 수질오탁의 진행을 억제하고 있는 효과는 인정되고 있지 않고, 전체로서 기대되고 있는 효과가 실현될지도 의문인 것으로 나타났다. 향후 정책의견으로서는 수질오탁기구를 해명할 것, 비점오염원 오탁부하량의 파악 및 대책을 수립할 것 등과 같이 비점오염원관리 대책이 주목받게 되었다.
비점오염원으로부터의 질소·인의 유출부하량에 관하여 강우나 산림으로부터의 농도가 어느 정도로 배출되는지 설명하면, 일본에서는 강수량에 관하여 기상청이 개별 지점에서 관측하고 있지만, 강수 농도의 전국적인 모니터링으로서는 환경성이 산성비 모니터링을 유일하게 실시하고 있다. 모니터링 대상은 산성비이므로, 양이온과 음이온 중심이지만, 질소에 관하여 아질산성 질소, 질산성질소, 암모니아성 질소가 측정되고 있다. 환경기준의 T-N과 T-P 측정치는 없지만, 인 농도의 경향을 볼 수 있다.

산림지역, 인·질소 제거기능 보유

1993년부터 1997년까지 일본 전국의 46개 지점에서 관찰한 연평균치는 약 0.62mg/L로 나타났다. 산림의 계류하천에서 측정된 예를 보면, 강수에 비하여 농도는 감소하고 있고, 인의 경우도 마찬가지로 농도가 감소하고 있는 경우가 대부분이다. 이같이 강수에 비하여 산림출구의 질소·인 농도는 감소하고 있고, 산림지역은 질소·인의 제거기능을 보유하고 있다. 하지만, 질소 농도변화에 설명된 것처럼, 강수에 의한 질소부하가 큰 것도 있고, 고농도의 질산성질소 농도가 포함된 하천이 전국 각지에서 보고되고 있다.
일본에서는 제 2차 세계대전 후에 심은 산림, 벌목시기의 도래 및 가격이 저렴하기 때문에 방치되고 있는 산림지가 점차 감소하고 있다. 이런 이유로 산림의 질소·인 흡수량 감소와 결과로서 질소·인 농도가 증가하고 있는 것으로 예상되고 있다.
강수나 산림농지로부터 배출되는 발생부하량은 원단위로부터 산정되는데, 이는 단위면적당 원단위가 이용된다. 즉, 단위면적당의 원단위에 유역의 면적을 곱하여 발생부하량을 구한다. 원래는 발생부하량을 구하는 유역의 원단위 측정이 선행되어야 하지만, 실제로는 타 지역에서 측정된 값이 이용되고 있다. 원단위는 실제로 20년부터 30년 전에 측정되었지만, 현재의 연구예는 거의 없다. 또한 원단위 측정 당시는 청천시의 관찰이 중심이었고, 강우 시에 유출하는 양에 관해서는 별로 고려되지 않은 수치가 이용되었다.

   
▲ <그림3> 샘플 측정지점
대표적 호소인 가스미가우라호, 수와호 및 비와호에서 이용되고 있는 원단위는 개별 유역에서의 수치와 상당히 다르다. 이들 차이가 유역의 특징을 표현하고 있다면 문제없지만, 반드시 그렇지는 않은 것 같다.
각 원단위의 연구예와 이 값의 타당성에 관하여 기술하면, <그림3>과 같이 아이치현 토요하시에 소재하고 있는 3개 지점을 선정하여 강우 시와 건기 시의 T-N과 T-P의 평균 농도를 비교하였다. <그림4>에 나타난 바와 같이 강우 시에 높은 농도를 나타냈는데, 특히 배수면적이 작은 지역에서의 T-P농도 변화가 크게 나타났다. <그림5>
   
는 강우 기간동안의 유량과 수질, 즉 SS와 입자성 인 농도 수질변화를 표시하였다. 인의 경우는 유량변화와 유사하게 나타났지만, SS의 경우는 두 번째 유출현상까지 관찰되 었다.
본 연구 결과를 토대로 산정한 논과 밭에서의 발생부하량과 기존 연구 결과를 비교하였다. T-P의 경우는 논에서는 수배에서 수백배까지, T-N의 경우도 논과 밭에서 수배에서 수십배까지 차이가 발생하였다.
이와 같이 농경지에서 발생되는 비점오염원 중의 영양염류는 비강우 시에 비하여
   
▲ <그림5> 대상지점에서의 SS와 입자성 인의 농도 변화
강우 시에 농도 변화가 심하였고, 현재 이용되고 있는 토지이용별 원단위보다는 실측 원단위가 높은 것으로 조사되었다. 비점오염원 관리 대책을 수립하기에 앞서, 기초 현황조사가 중요할 뿐만 아니라, 현장 조사 결과의 통계적 해석 기술도 고려되어야 할 것으로 사료된다.

 

 

번역= 임기성 환경관리공단 유역관리처장

 

 

 


 

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