Abstract
Water repellency which affects infiltration, evaporation, erosion and other water transfer mechanisms through soil has been observed under several natural conditions. Water repellency is thought to be caused by hydrophobic organic compounds, which are present as coatings on soil particles or as an interstitial matter between soil particles. This study was conducted to evaluate the characteristics of the water repellent soil and transport characteristics of trace elements within this soil. Capillary height of the water repellent soil was measured. Batch and column studies were accompanied to identify sorption and transport mechanism of trace elements such as $Cu^{2+}$, $Mn^{2+}$, $Fe^{2+}$, $Zn^{2+}$ and $Mo^{5+}$. Difference of sorption capacity between common and repellent soils was observed depended on the degree of repellency. In the column study, the desorption of trace elements and the spatial concentration distribution as a function of time were evaluated. The capillary height was in the repellency order of 0% > 15% > 40% > 70% > 100%. No water was absorbed in soil indicating >70% repellency. Using trace elements, $Fe^{2+}$ and $Mo^{5+}$ showed higher sorption capacity in the repellent soil than in non-repellent soil. The sorption performance of $Fe^{2+}$ was found to be in the repellency order of 40% > 15% > 0%. Our results found that transfer of $Mo^{5+}$ had similar sorption tendency in soils having 0%, 15% and 40% repellency at the beginning, however, the higher desorption capacity was observed as time passes in the repellent soil compared to in non-repellent soils.
소수성 토양이란 물방울이 떨어져도 자연스럽게 젖지 못하고 표면 위에 그대로 존재하는 토양을 말한다. 소수성 토양은 토양입자들 사이 혹은 토양입자와 그 중간물질의 사이에 소수성 유기물질이 침투하여 입자를 코팅하여 소수성을 띠게 되는 것이다. 토양이 소수성화가 되면 심한 침식과 침출, 농약의 급속한 침출, 식물이 이용할 수 있는 많은 양의 물과 영양분의 손실 그리고 농작물과 목초의 생산성 감소 등을 야기한다. 본 실험에서는 미량원소가 어떤 흡착과 이동 메커니즘을 갖는지를 배치 실험과 컬럼 실험을 통해 비교 평가하였다. 배치 실험에서는 $Cu^{2+}$, $Mn^{2+}$, $Fe^{2+}$, $Zn^{2+}$ 및 $Mo^{5+}$를 이용하여 일반 토양과 소수성 토양의 수착의 차이, 소수성 정도에 따른 차이, 각각의 미량원소 별 차이를 비교 하였고, 컬럼 실험에서는 피흡착물질인 미량원소 $Fe^{2+}$ 및 $Mo^{5+}$에 대한 탈착성능 비교와, 특정시간에 따른 공간적 농도 분포를 측정하였다. $Fe^{2+}$와 $Mo^{5+}$의 경우 비소수성 토양보다 소수성 토양에서 더 높은 흡착을 나타났다. $Fe^{2+}$의 흡착성능은 소수성 토양별 40% > 15% > 0% 순으로 나타났다. 특히 $Mo^{5+}$의 경우 0%, 15% 및 40%의 소수성 토양에서 초기에는 비슷한 경향을 보였으나 시간이 지나면서 소수성 토양에서 비소수성 토양보다 빠른 탈착속도를 보였다. $Fe^{2+}$와 $Mo^{5+}$의 파과곡선 분석결과 소수성 토양에서 더 빠른 이동속도를 나타내었다.
