석회로 인한 수질오염 해결방안
[해안 오염 피해 사례]
1.흑산도 물고기 300만마리 떼죽음 (2006년9월) - 동영상 -
발생사건: 동영상은 여름이 끝나지 않는 9월 초에 전남 신안군 흑산도 도곡리 내만의 가두 리 양식장에서 우럭 300만 마리 정도가 몰살
하여 47억원 정도의 피해를 본 사실 이 있다.
발생원인: 바다 표면의 수온이 높아지면서 산소가 희박해지는 이른바 '빈산소 수괴현상'추정 정확한 원인이 파악되지 않았다
- 떼죽음의 미스터리 분석 -
위치분석: 흑산도는 목포에서 남서쪽으로 97km 떨어진 섬,
서해안에서는 비교적 수심이 깊고,
섬 주변에 암벽이 많고
몽돌 밭이 많은 청정해역 지역
주변에는 산업 오염물질이 흘러들 수 있는 도시도 없다
흑산도 흑산항은
위성사진에서 보는 것처럼 드나들 수 있는 뱃길만 터놓고 여러 개의 콘 크리트 방파제와 콘크리트 선착장으로 완전히 둘러싸여 있는데, 그 방 파제와 마주보고 2.7km 정도의 거리에 도곡리 가두리 양식장이 있다.
원인분석: 2006년 사고 당시에 흑산도 도곡리 양식장에도 바로 앞에 있는 방파제 에서 녹아나온 시멘트들이 비교적 파도가 조용한 도곡리 내만으로 밀려 들어 농축되었을 것이다.
2004년 7월에 흑산도에서 24km 떨어진 홍도의 찍은 사진에서 백화현상이 보인다.
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사진설명:
썰물 상태에서 찍은 사진이라, 물이 빠지자 수면 아래 잠겨있던 암벽에 분홍색 석회조류들이 달라붙은 백화현상의 초기증상이 보인다. 도곡리 양식장에서 물고기들이 떼죽음한 2006년 여름보다 2년 전에 벌써 흑산도 해역에 백화현상이 나타나고 있었다는 것이고,
백화현상의 주원인은 콘크리트 시멘트에서 녹아나온 석회 때문인데 흑산항을 둘러싼 방파제군락을 바로 마주보고 있는 2,5~3km 지점의 도곡리 가두리 양식장 내만에도 거리상으로나 구조적으로 흑산항을 둘러싸고 있는 방파제에서 녹아나온 시멘트 성분이 조류에 밀려들어 마주보는 도곡리 내만 입구에 농축되기 알맞은 지형을 이루고 있다
맺음말:
물고기들 떼죽음 원인이 사고 양식장 앞에 콘크리트 시멘트 석회 때문이라고 본다.
왜냐하면 콘크리트 방파제들을 만들 때 얼마나 많은 시멘트 씻어낸 물들을 바다로 흘려 넣었을지 생각해보라. 현실적으로 레미콘 운반트럭이 펌프카에 한번 부어줄 때마다 씻어내고, 펌프카도 콘크리트를 호퍼에 받아서 콘크리트를 압송하고 마지막에 남아있는 콘크리트 찌꺼기들과 호수와 파이프에 묻은 시멘트들을 씻어내서 그 물을 바다로 버렸을 것이다.
공사가 마무리되기 전까지는 60% 정도의 규산칼슘수화물과 25% 정도의 수산화칼슘이 바다로 대량으로 들어가고, 콘크리트 공사가 마무리된 이후에는 비바람, 햇볕, 파도, 조류의 침식에 의해 시멘트 성분이 바다로 흘러들어 그것들이 다시 녹아서 규산칼슘수화물과 중탄산칼슘으로 바다에 농축되게 된다.
시멘트 성분이 바닷물 속에서 포화상태에 이르기 전이라도 물고기는 호흡을 할 때 입으로 물을 빨아들여서 아가미를 닿고 아가미 속에서 수많은 깃털 판으로 물을 흘려보내서 물의 표면적을 넓혀서 압력을 낮추는 방법으로 산소를 추출해서 기체의 농도의 확산 원리를 이용하여 모세혈관을 통해서 물에서 뽑아낸 산소를 몸속으로 들여보내고 몸속에서 만들어진 이산화탄소를 밖으로 내보내는데, 물고기의 호흡기관인 아가미와 허파 호흡을 하는 고래의 콧구멍 속 기도에서는 다시 시멘트풀이 만들어진다는 것이다. 그리고 수산화칼슘의 경우 pH가 12.5에 이르러 물고기 아가미 속에서 다시 시멘트 풀의 기능으로 결합되어 무색무취의 끈적끈적한 시멘트 풀로 아가미 속 모세혈관을 덮어서 막아버리고 손상시켜서 물고기들이 숨을 못 쉬어 죽게 한 것
※ 죽은 물고기에서 시멘트 석회성분이 보이지 않는 이유
콘크리트 방파제에서 녹아나온 시멘트 석회 성분들이 물고기 아가미의 모세혈관을 손상시키고 막아버려서 물고기들이 숨을 못 쉬어 죽은 것이다. 그리고 물고기들이 죽기 직전에 계속해서 이산화탄소를 발생시켰을 것인데, 이산화탄소가 많으면 석회가 다시 물로 녹아버린다. 아가미 속에 석회 시멘트가 생겼다 해도 아주 미세한 양일 것이고, 물고기들의 경우 몇 분만 숨을 못 쉬어도 죽으니까 시멘트 풀 때문이라고 해도 석회가 쌓여서 달라붙을 정도는 아닐 것이고, 물고기들이 마지막에 숨을 몰아쉬면서 산소 없이 이산화탄소만 내 놓을 때 다시 물로 녹아버려서 사람의 눈에는 보이지 않았을 것이다.
아래 인터넷 동영상을 보면-
http://blog.naver.com/chemijhy?Redirect=Log&logNo=100036265041&vid=0
이산화탄소가 많으면 물속에 들어있는 석회가루들이 다시 투명한 석회수로 녹아버린다는 것을 확인할 수 있다. 물고기들이 석회가루 때문에 죽었는데, 죽기 전에 물고기들이 산소 없이 내뱉은 이산화탄소에 아가미 속에서 석회가루들이 물로 녹아버렸다는 것을 짐작할 수 있다.
화학식은 다음과 같음
석회수(Ca(OH)2) ＋ 이산화탄소(CO2) ━━▶ 탄산칼슘(CaCO3) ＋ 물(H2O)
탄산칼슘(CaCO3) ＋ 이산화탄소(CO2) ＋ 물(H2O) ━━▶ 탄산수소칼슘(Ca(HCO3)2)
그리고 위성사진을 보면 흑산항 둥그런 내만에는 방파제들이 더 가까이 있고 양식장도 더 많이 있는데, 그러면 왜 거기서는 물고기들이 죽지 않았을까? 거기는 대부분 전복 양식장이다. 조개류도 아가미 호흡을 하지만 물고기에 비해서 아가미 구조가 더 부드럽게 유동적이고, 조개류는 껍데기 때문에 본능적으로 대량의 석회를 섭취해야 하기 때문에 석회에 대한 내성이 강하다고 볼 수 있다.
- 어패류 폐사 방지 방법은 ? -
- 물속에 석회가 녹아있을 때 석회를 제거하거나 수용성의 석회를 불용성의 화합물로 변화.
첫째방법
물을 끓여서 이산화탄소(CO2)가 날아가게 하여 물속 석회수(수산화칼슘:Ca(OH)2)의 포화상태를 낮추어 석회가루(CaO:생석회)를 가라앉히는 방법
→중국이나 유럽의 석회암 많은 지역에서 맹장염(맹장에 석회석 생기는 것)에 안 걸리게 물을 끊여 먹는 방법.
둘째방법
중탄산칼슘(탄산수소칼슘: Ca(HCO3)2과 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 혼합하여 탄산칼슘(CaCO3;석회가루)을 가라앉히는 방법
→포화상태에 가까워졌을 때 이용할 수 있는 방법으로 양식장에서는 사용하기 힘든 방법.
셋째방법
시멘트 밀크(콘크리트)의 수화과정에서 다량으로 발생 용출하는 강 알카리 수산화칼슘(Ca(OH)2)에 활성이 지속적으로 강한 활성실리카(SiO2) (실리카의 종류는 320 여종이 된다고 함)를 혼입하여 물에 용해되지 않는 불용성의 규산칼슘(CaSiO3)으로 변화시키는 방법
CaO + H2O → Ca(OH)2
산화칼슘(시멘트의60%정도함유) 수산화칼슘(물에 녹는 수용성)
Ca(OH)2 + SiO2 → CaSiO3 + H2O
수산화칼슘(물에 녹는 수용성) (활성실리카) 규산칼슘(물에 녹지않는 불용성)
→1988년 일본(예; 규수지방건설국 오이따공사사무소(山國川 河口堰地下連續壁工事), 평성대언(平成大堰 -旧.中津大堰))수중 구조물의 기초지반보강 및 차수벽공사에 어패류 폐사방지 공법으로 적용.
해결 방안:
수중 수변의 구조물과 기초 등에 사용되는 콘크리트와 차수벽설치와 지반보강에 적용되는 시멘트 밀크 그라우트 공법에는 일정량의 활성실리카(SiO2)를 혼입 사용하여 수산화칼슘(Ca(OH)2을 물에 용해되지 않는 규산칼슘(CaSiO3)으로 변화시켜 수질의 경도 및 수온 상승에 악 영향을 미치는 것과 어패류 폐사를 방지하여 수질의 오염을 억제 하는 것이 최적의 방법으로 사료됨.
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