한강수계분지내 하천수의 산소, 수소 안정동위원소 조성

Abstract

한강 하천수의 기원과 동위원소 특성을 연구하기 위하여 1999년 5월 남한강 13지점, 북한강 11지점, 본류 20지점에서 채수된 하천수에 대하여 산소와 수소 안정동위원소비를 분석하였다. 그 결과 한강수계분지내의 하천수는 순환수{δD=6.6 δ^18 O-7.4 (n=41, r=0.9)}로서 기단의 특성 및 증발에 의한 영향을 반영하고 있다. 한강 하천수의 산소와 수소 안정동위원소비는 δD=-60.4∼-95.6‰, δ^18=-8.2∼-10.4‰의 범위로 온대 기후 지역 순환수의 동위원소 특성을 대표하며 남한 순환수(김규한, 中井信之, 1988)의 δD=-39.5∼-72.7‰, δ^18O=-5.2∼-10.3‰의 범위와도 대부분 일치한다. 이상값을 보이는 화천, 삼봉리, 양수리 지역 하천수에서 D와 ^18O 결핍현상은 댐의 영향이나 융빙수의 영향에 의한 것으로 추정된다. 하천수의 산소 동위원소비의 고도효과는 상류의 높은 해발고도 지역에서 채취된 물시료에서 ^18O가 결핍되는 현상때문이다. 반면에 한강 본류의 하천수는 D, ^18O가 부화되어 나타나는데 이는 (1)해발고도 0~20m인 저지역의 ^18O가 부화된 지표수 기원의 물질의 유엽이나, (2) 도심을 흐르는 한강 본류에 인간활동에 의한 ^18O부화 기원의 물의 유입, (3) 증발 효과의 증대 때문 등으로 해석할 수 있다. 하천수내의 SO₄^2-와 HCO₃^- 같은 용존이온들의 산소동위원소와 하천수의 산소동위원소간 교환반응 진행 여부를 검토한 결과, 남한강 하천수에서 이들 HCO₃^- 의 산소의 영향이 다소 반영되고 있다. 특히 남한강 하천수의 부화된 ^18O 산소동위원소비는 접수지역 부근 유역에서 유입된 S0₄^2-와 CaCO₃의 산소혼합과 교환반응이 이루어지고 있음을 의미한다. 한강 본류는 남한강과 북한강이 경기도 양수리에서 합류되어 서울 도심을 통과한다. 합류 지점에서의 산소동위원소비를 이용 질량 평형 관계식에서 혼합비율을 간단한 대수식으로 계산해본 결과 북한강 : 남한강은 40:60으로 한강 본류의 하천수는 남한강의 영향을 많이 받는 것을 알 수 있다. 기단의 특성을 결정하는 주요인자인 d-parameter의 값을 조사한 결과, 남한강 5.3‰ 북한강 4.4‰ 본류 4.7‰로서 d<10‰ 이다. 이같은 사실에서 다습한 태평양기단이 해양에서 평형상태의 느린증발을 받은 후, 여름철에 한반도에서 내린 열대저기압형의 강수가 강 상류의 댐에 저장되어 있다가 강수량이 적은 봄, 가을에 방출된 것으로 추정된다. ; Oxygen and hydrogen isotopic analyses for forty-four stream water samples of the Han River drainage basin were carried out to investigate the sources of surface water and isotopic characteristics. Relationship between δ^18 O and δD of the stream water is expressed by equation of δD=6.6δ^18 O-7.4, which is mostly satisfy the meteoric water line(δ D=8δ^18 O+10). The different slope and intercept from the empirical meteoric water line depend on local climatic condition and evaporation effects in the Han River drainage basin. The δ^18 O and δD values of stream water in the Han River basin range from -8.2 to -10.4‰ (avg. -9.1‰) and -60.4 to -95.6‰(avg. -68.9‰), respectively. In the South Han River, the stream water vary from -8.9 to -10.0‰(avg. -9.3‰) in 8180 and -66.0 to -95.6‰(avg. -69.1‰) in δD. On the other hand, the North Han River water have δ^18 O=-8.4∼-9.7‰ (avg. -9.2‰) and δD= -64.4∼95A‰(avg. -69.3‰). The stream water from the South Han River is slightly depleted in 18^O and D as a result of altitude effect and inflow of the 18^O enriched SO₄^2- and HCO₃^- from carbonate rock and sulfide minerals in the Taebagsan region. The Main stream water of the Han River having δD= -60.4∼-75.7‰(avg. -68.5‰) and δ^18 O=-8.2∼10.4‰ (avg. 9.0‰) is enriched in 18^O compared to stream water from South and North Han Rivers, which is caused by inflow of authropogenic 18^O enriched water and evaporation effect. Binary simple mixing ratio of the Main Han River water between South and North Han River waters was obtained to be 6:4 by isotopic data, suggesting a strong influence of South Han River water to the Main Han River water. Isotopic difference of the stream water between 1981 and 1999, showing extremely high annual isotopic fluctuation is strongly responsible for the local climatic condition such as a kind of air mass.