다공성 매체내 유기용매(DNAPL)의 용해현상 시각화 및 정량화 연구

Visualization and Quantification of Dissolution of Dense Nonaqueous Phase Liquid Entrapped in Porous Media

자연계로 유출된 유류 및 유기용매 등 비수용성액체는 토양공극사이에 존재하며 서서히 용해되면서 지속적인 수질오염원으로 작용한다. 본 연구는 유리로 제작된 다공성매체 실험장치를 이용하여 토양 공극사이에 위치한 비수용성액체의 용해현상을 시각화하였고, 이미지 분석기술을 이용하여 용해속도를 정량화하였다. 다공성매체 공극사이 TCE는 물의 유량을 빠르게 할수록 용해속도가 증가하는 것으로 나타났다. 이는 TCE로 오염된 지역의 강우량이 많거나, 지하수 유속이 빠른 지역일 경우 토양내 TCE 제거는 용이하게 일어날 수 있지만, 용해된 TCE의 지하수 유입으로 증가한다는 점을 시사한다. 다공성매체 공극사이 TCE의 현미경 이미지 관측결과, 물의 유량이 빠른 경우 역시 TCE blob 수가 급격히 감소함을 확인하였다. 물의 흐름이 용이한 우선흐름경로에 존재하고 있는 TCE는 물과의 용이한 접촉으로 용해가 빠르게 진행되었다. 반면 정체구역에 존재하는 TCE의 용해속도는 매우 느리게 나타났다. 현장 토양에서도 동일한 현상이 일어날 것이므로 지하수 조사결과 TCE의 검출이 계속된다면, 토양 공극사이에 여전히 TCE가 존재하고 있음을 암시하므로 이에 대한 대책이 강구되어야 한다.

Oils and chlorinated solvents leaking to the subsurface are entrapped in the soil pore and these are called as nonaqueous phase liquids (NAPL). NAPL entrapped in porous media acts as a continuous source for surface and ground water contamination. This study visualized dissolution of trichloroethylene (TCE) entrapped in porous media and quantified the velocity of TCE dissolution using an image analysis technique. As the water velocity increased, the level of dissolution increased. The results imply that a TCE contaminated region having a high infiltration rate and groundwater velocity may result in severe groundwater contamination. Microscopic images of TCE entrapped in porous media showed that TCE present in the preferential flow paths was easily dissoluted into the water phase. However, TCE present in the stagnant flow region was visualized for long time. The results imply that TCE would be still present in the soil if TCE is detected in goundwater.