물의 순환

"만약 지구상에 불가사의한 것이 있다면 그것은 바로 물속에 있다."고 말한 사람이 있다. 물은 지구 표면의 70% 이상을 덮고 있으며, 생물체 무게의 2/3를 차지하고 있는 생물과 불가분의 관계에 있다. 수자원의 여러 가지 문제점들을 생각해 보고 수질오염에 관해 알아보자. 수질오염에서는 오염물질의 배출원, 생물에 미치는 영향, 수질오염을 줄이는 방안으로 나누어 살펴보도록 한다. 우리는 매일 많은 양의 물을 마시며 또한 사용하고 있다. 아침에 일어나 세수하는 일부터 시작하여 음식을 준비하고 청소, 목욕, 화초를 가꾸거나 정원의 잔디를 돌보는 일, 수세식 화장실 등에 모두 물이 필요하다. 개인의 일상생활 이외에도 공장을 가동하거나 건물을 지을 때 그리고 앞에서 언급한 바 있는 식량 생산에도 많은 양의 물이 필요하다. 이처럼 물의 중요성이 큼에도 불구하고 물은 지구상에서 가장 관리가 소홀한 자원 중의 하나이다. 그 이유는 대부분의 사람이 물은 무한히 공급받을 수 있는 자원으로 생각하기 때문이다. 그러나 인구 증가로 인한 도시의 확장과 그에 따른 물 사용량의 증가, 환경오염으로 인한 수질오염의 증가 등으로 세계는 심각한 수자원 부족 현상을 경험하고 있다.

물의 순환

이러한 부족 현상은 시간이 갈수록 점점 심화할 전망이다. 물의 순환은 물을 모으고 정화하며 재분배하는 자연적인 현상으로 물순환의 핵심은 태양에너지로부터 비롯되는 증발현상과 강우 현상이다. 육수 또는 해수의 표면, 지표면 그리고 식물의 표면에서 물이 증발하게 된다. 식물은 뿌리에서 흡수한 물의 대부분을 잎으로 배출시키는데 이러한 과정을 증산작용(transpiration)이라고 한다. 지표면과 식물잎에서의 증발 및 증산작용을 합해 증발산(evapotranspiration)이라고 한다. 수분이 증발할 때는 불순물이 그대로 남기 때문에 증발산을 통해 대기 중으로 이입되는 수분은 정화된 상태이다. 대기 중에 미세한 물방울의 형태로 떠 있는 물을 수증기라고 한다. 대기가 보유할 수 있는 수증기의 양은 기온에 따라 다른데, 대기 중의 수분량은 절대습도와 상대습도로 표시한다. 절대습도는 공기 1kg 속에 포함되어 있는 수증기의 양이며, 상대습도란 특정한 기온에서 공기가 포함할 수 있는 수증기의 양에 대해 현재 존재하는 수증기량을 %로 나타낸 값이다. 예를 들어 상대습도 65%란 공기가 주어진 온도에서 보유할 수 있는 수증기량의 65%를 가지고 있다는 의미이다. 그러므로 상대습도 100%란 공기에 수증기가 포함되어 있음을 의미한다. 대기 중의 수분이 포화점을 넘게 되면 구름이나 안개가 형성된다. 구름은 습윤한 공기가 산맥을 따라 상승할 때, 찬 기단이 습도가 높은 기단과 접촉할 때, 또는 따뜻한 기단이 상승하여 냉각될 때 형성될 수 있다. 구름이 빗방울을 형성하기 위해서는 응축핵이라고 불리는 작은 입자들을 함유하고 있어야 하는데, 응축핵으로는 해수 거품에서 생긴 염, 공장이나 발전소 또는 자동차 등에서 나오는 먼지나 소형입자들이 주류를 이루고 있다. 구름은 바람에 따라 이동하며 물방울의 크기가 커지면 온도에 따라 비나 눈을 형성하여 지상으로 돌아온다. 지구상에 존재하는 물의 분포를 살펴보면 전체 물 중에서 94%가 해양에 존재한다. 나머지 중 4%가 지하수로, 1.5%가 극지방의 빙하나 만년설로, 그리고 불과 0.5%만이 우리가 사용할 수 있는 상태로 존재하고 있다.

수자원의 문제점

우리가 사용하고 있는 물의 대부분은 호수가 강 또는 시내와 같은 지표수이고 일부를 지하수에서 충당하고 있다. 이 중 농업용수로 47%, 공업용수로 44%, 나머지 9%가 생활용수에 이용된다. 우리가 소비하는 물의 2/3는 지표수나 지하수로 다시 회수되며, 나머지 1/3은 생물체의 몸을 구성하거나 증발하여 소실된다. 도시에 거주하는 사람이나 농촌에서 농사를 짓는 사람을 막론하고 물이 부족하여 고생한 경험이 있을 것이다. 심한 가뭄은 하천수와 지하수를 고갈시키며, 농작물을 말라 죽게 하고 야생생물을 죽게 한다. 도심지역의 경우에는 인구 증가로 인한 물의 과다 사용으로 물 부족 현상이 자주 나타난다. 이런 경우 도시에서 멀리 떨어진 지역에서 물을 끌어와야 하므로 수돗물의 생산 단가가 상승하게 된다. 관개농업의 확장에 따른 지하수의 과다 사용으로 인한 여러 가지 문제는 앞에서 설명한 바 있다. 홍수는 여러 가지 원인에서 비롯될 수 있으나 가장 분명한 이유는 심한 폭우와 폭설이다. 빗물은 지표면을 흘러 하천으로 이입되거나 토양으로 스며들어 지하수에 도달한다. 이러한 빗물의 이동 경로는 여러 가지 요인에 의해 결정되는데, 식생형과 식생의 양, 토양의 물리적 성질, 지표면의 경사도, 강우의 빈도와 양 등이다. 인간의 활동으로 이러한 요인들이 변화될 수 있기 때문에 자연적으로 발생하는 홍수도 인간의 영향이 크다고 할 수 있다. 홍수는 많은 인명과 재산 피해를 가져오며 수자원 측면에서도 손실이 매우 크다. 식생은 지표면을 흐르는 물의 속도를 감소시키고 토양에 침투하는 물의 양을 증가시켜 스펀지와 같은 역할을 하기 때문에 식생이 잘 발달한 지역은 홍수가 발생하지 않는다. 그러나 기존의 식생이 제거되면 표면 유수의 양이 급증하고 이것이 빠른 속도로 하천에 도달하기 때문에 홍수가 유발된다. 이때 토양침식이 증가하며 침식이 토양입자들은 물과 함께 운반되어 강이나 호소 또는 하구에 퇴적된다. 하상이나 호소에 퇴적물이 쌓이면 물을 보유할 수 있는 능력이 감소하여 적은 비에도 홍수가 난다. 도로나 넓은 주차장, 공항, 상가, 주택 등 많은 건축물이 들어설 경우에도 이들 대부분이 아스팔트나 시멘트로 토양을 덮기 때문에 물을 흡수할 수 있는 표면적이 줄어들어 지역적인 홍수가 나타난다.