Transport and Fate of Benzene in a Sandy Soil

사질토양에서의 Benzene의 이동성에 관한 연구

  • 백두성 (고려대학교 이과대학 지구환경과학과) ;
  • 김동주 (고려대학교 이과대학 지구환경과학과)
  • Published : 1999.06.01


Hydrocarbon compounds in vadose zone soils caused by adsorption onto the surfaces of solid particles are generally considered to show retardation effect. In this study, we investigated the retardation effect on the transport of Benzene in a sandy soil by conducting batch and column tests. The batch test was conducted by equilibrating dry soil mass with Benzene solutions of various initial concentrations. and by analyzing the concentrations of Benzene in initial and equilibrated solutions using HPLC. The column test consisted of monitoring the concentrations of effluent versus time known as a breakthrough curve (BTC). We used KCl and Benzene solutions with the concentration of 10 g/L and 0.88 g/L as a tracer, and injected them into the inlet boundary of the soil sample as a square pulse type respectively, and monitored the effluent concentrations at the exit boundary under a steady state condition using an EC-meter and HPLC. From the batch test, we obtained a distribution coefficient assuming that a linear adsorption isotherm exists and calculated the retardation factor based on the bulk density and porosity of the column sample. We also predicted the column BTC curve using the retardation factor obtained from the distribution coefficient and compared with the measured BTC of Benzene. The results of the column test showed that i) the peak concentration of Benzene was much smaller than that of KCl and ⅱ) the travel times of peak concentrations for the two tracers were more or less identical. These results indicate that adsorption of Benzene onto the sand panicles occurred during the pulse propagation but the retardation of Benzene caused by adsorption was not present in the studied soil. Comparison of the predicted with the measured BTC of Benzene resulted in a poor agreement due to the absence of the retardation phenomenon. The only way to describe the absolute decrease of Benzene concentration in the column leaching experiment was to introduce a decay or sink coefficient in the convection-dispersion equation (CDE) model to account for an irreversible sorption of Benzene in the aqueous phase.

토립자 표면에서의 흡착에 의한 토양에서의 탄화수소계 화합물의 지연효과는 잘 알려진 현상이다. 본 연구에서는 배치시험과 주상시험을 수행함으로써 사질토양에서 Benzene의 이동성에 대한 지연효과를 조사하였다. 배치시험을 위하여 토양시료와 다양한 초기농도의 Benzene 용액을 48시간 반응시켰고. 초기용액과 평행상태의 Benzene 용액의 농도를 HPLC를 이용하여 분석하였다. 주상시험은 파괴곡선으로 알려진 시간에 따른 용액의 농도를 측정함으로써 수행되었다. 추적자로는 10 g/L 농도의 KCI과 0.88 g/L의 Benzene 용액을 사용하였고 .각각의 용액을 토양시료의 상부경계면에 순간주입한 후 정상류 상태에서 배출구로 빠져나온 용탈수의 농도를 EC-meter와 HPLC를 이용하여 측정하였다. 배치시험의 결과로부터 linear adsorption isotherm에 의한 분배계수가 측정되었고 주상시험 조건의 용적밀도 및 함수율을 고려한 지연계수가 산정되었다. 주상시험의 결과 i) Benzene의 첨두농도는 KCl 첨두농도보다 상당히 낮았으나. ⅱ) 첨도농도의 도달시간은 거의 일치하였다. 첨두농도의 도달시간이 일치한다는 결과는 지연효과가 일어나지 않았다는 것을 지시하며, 배치시험의 결과로부터 산정된 지연계수를 고려하여 예측된 파과곡선은 Benzene의 주상시험 결과와 일치하지 않았다. Benzene 농도의 뚜렷한 감소를 설명할 수 있는 유일한 방법은 convection-dispersion equation(CDE) 모델에서 비가역 흡착에 의한 농도의 절대적 감소를 고려하는 감쇄계수(decay or sink coefficient)를 적용해야 하는 것으로 판단된다.