자정작용 (Self-purification)

한 줄 정의: 하천이 스스로 오염물질을 희석하고 분해해 수질을 회복하는 능력입니다.

쉽게 풀면

오염된 물이 하천에 들어가도 하류로 갈수록 점점 깨끗해지는 경우가 있습니다. 물이 섞이면서 농도가 낮아지고, 무거운 입자는 가라앉고, 물속 미생물이 유기물을 분해하며, 여울에서 공기가 녹아들어 산소가 보충되기 때문입니다. 이렇게 하천이 스스로 회복하는 과정을 자정작용이라고 합니다.

왜 중요한가

자정작용의 크기를 알아야 하천이 어느 정도 오염부하까지 견딜 수 있는지 판단할 수 있습니다. 이 개념은 배출허용기준과 오염총량 관리의 과학적 근거가 되며, 하천 수질 모델의 기본 구조를 이룹니다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

"유량이 감소한 갈수기에는 하천의 자정작용이 약화되어 동일한 오염부하에서도 용존산소 농도가 크게 떨어졌다."

자연적인 회복 능력이 유량 조건에 따라 달라진다는 점을 보여 주는 서술입니다.

조금 더 깊게 보면

자정작용은 희석·침전 같은 물리적 과정, 산화·흡착 같은 화학적 과정, 미생물 분해와 조류의 광합성 같은 생물학적 과정이 함께 작용한 결과입니다. 이 중 유기물 분해로 산소가 소모되는 속도와 대기에서 산소가 다시 녹아드는 속도의 균형이 하류 용존산소 곡선의 모양을 결정하며, 이를 수식으로 표현한 것이 용존산소 부족곡선 모형입니다. 다만 중금속처럼 분해되지 않는 물질에는 자정작용이 사실상 작동하지 않습니다.

주의할 점

자정작용은 무한한 정화 능력이 아니라 한계가 있는 용량 개념입니다. 부하가 자정 능력을 넘어서면 하천은 급격히 혐기 상태로 바뀌므로, 자정작용을 근거로 배출을 정당화해서는 안 됩니다.