질산염(NO$_3$)은 음전하를 띠고 있기 때문에 지하에서 제거되기 어려운 물질 중 하나이다. 특히, 매립지로부터 침출수로 유출될 경우 통제하기가 곤란하다. 본 연구에서는 제철폐기물로서 다량 발생하는 제강슬러지와 제강슬래그를 매립지 복토/차수재로 이용시 NO$_3$흡착 제거 가능성을 알아보기 위해 온도, pH, 초기농도를 변화시키는 회분식방법의 실험을 실시하였다. 온도와 PH는 낮을 때. 초기농도는 높을 때 높은 흡착제거 효율을 나타내었다.

Current methods of evaluating soil contamination by heavy metals rely on analyzing samples for total contents of metals or quantities recovered in various chemical extracting solutions. Results from these approaches provide only an index for evaluation because these methodologies yield values not directly related to bioavailability of soil-borne metals. In addition, even though concentrations of metals may be less than those required to cause toxic effects to biota, they may cause substantial effects on soil chemical parameters that determine soil quality and sustainable productivity. The objective of this research was to characterize effects of Cu or Cd additions on soil solution chemistry of soil quality indices, such as pH, EC, nutrient cation distribution and quantity/intensity relations (buffer capacity). Metals were added at rates ranging from 0 to 400 mg/kg of soil. Soil solution was sequentially extracted from saturated pastes using vacuum. Concentrations of Cu or Cd remaining in soil solutions were very low as compared to those added to the soils, warranting that most of the added metals were recovered as nonavailable (strongly adsorbed) fractions. Adsorption of the added metals released cations into soil solution causing increases of soluble cation contents and thus ionic strength of soil solution. At metal additions of 200~400 mg/kg, EC of soil solution increased to as much as 2~4 dS/m; salinity levels considered high enough to cause detrimental effects on plant production. More divalent cations (Ca+Mg) than monovalent cations (K+Na) were exchanged by Cu or Cd adsorption. The loss of exchangeable nutrient cations decreased long-term nutrient supplying capacity or each soil. At 100 mg/kg or metal loading, the buffering capacity was decreased by 60%. pH of soil solution decreased linearly with increasing metal loading rates, with a decrement of up to 1.3 units at 400 mg Cu/kg addition. Influences of Cu on each of these soil quality parameters were consistently greater than those of Cd. These effects were of a detrimental nature and large enough in most cases to significantly impact soil productivity. It is clear that new protocols are needed for evaluating potential effects of heavy metal loading of soils.

폐금속 광산 주변 및 광산 하부 농경지 토양에 대한 중금속 오염원으로서 폐금속 광산 주변에 방치된 폐석의 영향을 고찰하고 오염토양에 대한 복구방법으로서 반전객토의 효율성을 검토하기 위하여 동진 금·은·동 광산 주변토양과 하부 농경지 중 오염된 논, 객토된 논 및 오염되지 않은 논을 선정하여 각각의 토양과 변에서 보여지는 금속원소의 함량과 분포특성을 비교·고찰한 결과, 동진광산에 주변에 방치된 폐석은 폐광된지 30여년이 지난 지금에도 주변토양 및 수계 하부의 농경지에 강한 중금속 오염원으로 작용하고 있음을 보여 이들의 광해를 방지하기 위해 적절한 복구대책이 필요한 것으로 판명되었다. 오염토양의 복구법으로서 반전객토지에서 산출된 나락의 중금속 함량(Cd 0.015ppm, Cr 0.07ppm, Cu 0.567ppm)은 비객토 오염지(Cd 0.096-0.215ppm, Cr 0.195-0.275ppm, Cu 1.085-1.151ppm)에 비해 대부분의 원소에서 2배 이상 낮은 값을 보이고 있어 농작물에의 중금속 전이를 억제하는 데는 상당히 효율적임을 시사했다. 이러한 결과는, 단순히 토양의 물리성 개선 및 이에 따른 토양환경의 변화 등에 의한 일시적 효과일 수 있음을 배제할 수 없지만, 적어도 반전객토법이 토질개선 방법 중 가장 간편하고 오염된 토양부분의 배출토에 대한 처리문제 및 이로 인한 이차오염문제 등을 고려하지 않아도 된다는 점을 감안할 때 소규모 금속광산 주변으로 비교적 오염정도가 약한 토양을 정화법으로 이용될 수 있음을 시사한다.

이 연구에서는 국내에 산재되어 있는 금속광산들에 대한 토양환경오염을 조사하고 적절한 환경처리를 위한 기초자료를 제공하기 위하여 대표적인 연-아연광산, 동광산 및 금-은광산을 대상으로 As. Cd, Cu, Pb, Zn 등의 오염규모와 분산정도를 규명하고자 하였다. 연구대상지역으로 삼보 연-아연강산, 달성 동-텅스텐광산 그리고 구봉, 삼광, 금왕 금-은광산을 선정하여 이들 광산 주변에서 토양을 채취하여 화학분석을 실시하였다. 그리고 연속추출법을 이용하여 토양중에 존재하는 중금속의 존재형태를 규명하였으며 화학분해방법에 따른 중금속의 추출정도를 고찰하기 위하여 강산을 이용한 분해방법과 토양환경보전법에 제시된 방법을 비교하였다. 화학분석 결과, 삼보광산 주변의 상부토양 (0-15cm 심도)에서는 평균 11.8 $\mu\textrm{g}$/g Cd, 208 $\mu\textrm{g}$/g Cu, 2,700 $\mu\textrm{g}$/g Pb, 8,300 $\mu\textrm{g}$/g Zn이 검출되었으며 일부 농경지에서는 토양환경보전법의 우려기준을 초과하는 중금속이 검출되어 광산활동에 의한 토양오염이 심각함이 조사되었다. 달성광산 주변 토양에서도 다량의 중금속이 검출되었으며 (평균 4.4 $\mu\textrm{g}$/g Cd, 1,950 $\mu\textrm{g}$/g Cu, 1,030 $\mu\textrm{g}$/g Pb, 419 $\mu\textrm{g}$/g Zn) 특히 As (평균 2,500 $\mu\textrm{g}$/g)의 오염이 심각하였다. 그리고 대표적인 금은광산인 구봉, 삼광 및 금왕광산에서는 광미와 선광장 주변에서 다량의 중금속과 As가 검출되었다. 이 연구 결과, 이들 점오염원에 대한 오염정도가 심각하므로 이를 적절하게 처리할 수 있는 오염복구사업이 실시되어야할 것으로 판단된다.

In many solute transport studies, either flux or resident concentration has been used. Choice of the concentration mode was dependent on the monitoring device in solute displacement experiments. It would be questionable, however. to accept the equivalency in the solute transport parameters between flux and resident concentrations in structured soils exhibiting preferential movement of solute. In this study, we investigate how they differ in the monitored breakthrough curves (BTCs) and transport parameters for a given boundary and flow condition by performing solute displacement experiments on a number of undisturbed soil columns. Both flux and resident concentrations have been simultaneously obtained by monitoring the effluent and resistance of the Horizontally-positioned TDR probes. The study reveals that soil columns having relatively high flux densities exhibited great differences in the degree of peak concentration and travel time of peak between flux and resident concentrations. The peak concentration in flux mode was several times higher than that in resident one. This was mainly due to the bypassing of solute through soil macropores.

고속도로변에 설치된 retention pond는 drainage system의 일부분으로 우기에 빗물의 양을 조절하고 고속도로 노면에서 운반되어 retention pond에 유입된 오염된 입자를 침전, 제거시키기 위해 설치되었다. 빗물에 입자상태로 이동된 납, 아연, 카드뮴를 제거하기 위해 설치된 retention pond의 효과를 평가하기 위해 수리지질학적 연구 및 부유퇴적물의 물리화학적 특징을 규명하기 위한 연구가 수행되었다. 부유퇴적물과 비교하기 위해 심하게 오염된 roadside soil과 오염되지 않은 background soil에 대해서도 연구가 수행되었다. 부유퇴적물의 중금속함량은 background Sologne soil에 비해 원소에 따라 2-8배 높다. 그러나, roadside soil의 중금속함량은 부유퇴적물에 비해 7-26배 높다. Sequential extraction methods를 이용하여 분석한 결과 심하게 오염된 roadside soil에 존재하는 납, 아연, 카드뮴은 대부분 쉽게 용해될 수 있는 상태 (Fraction FII, FIII)로 존재하며 반면에 규산염광물과 수반되는 금속함량의 비율은 매우 낮다. 부유퇴적물에서는 규산염광물과 수반되는 금속함량이 전체 금속함량의 1/3까지 크게 증가한다. Roadside soil 과 부유퇴적물사이의 중금속함량 차이가 매우 큰 것은 중금속의 대부분이 retention pond에 이르기 전에 고속도로변과 배수로 일부에 축적되어 모두 상실하기 때문이다.

현재 반입이 중지된 난지도 매립지에 공원조성이나 하수처리장등의 시설을 설치하는등 매립지를 효율적으로 이용하려는 많은 계획이 진행되고 있다. 그러나 이같은 계획을 수행함에 알서 매립토의 성분을 분석하여 이를 토대로 적절한 대책이 마련된 후에 계획이 수행되어야 할 것이다. 따라서. 본 논문에서는 현재 설치되고 있는 난지 하수처리장 부지에 대하여 매립토의 조성성분 및 침출수의 성분을 분석하고 분석결과를 토대로 시설설치에 따른 토양오염의 가능성을 최소화 할 수 있는 대책수립의 기본자료로 제공하고자 하였다. 이를 위하여 대상지역의 매립토에 대하여 이물질의 중량비와 함수량 및 입도분석을 실시하였고 아울러 침출수의 오염도를 분석하였다.

The results of an investigation conducted to study the effect of crude oil contamination on the geotechnical properties of sand of presented. The effect of the degree of oil contamination on compaction characteristics, shear strength, and one-dimensional compression characteristics has been investigated. The test results indicate that the compaction characteristics are somewhat influenced by oil contamination. The angle of internal friction of sand (based on total stress basis) decreases due to the presence of oil within the pore spaces in sand. The compression characteristics of sand are significantly-influenced by oil contamination. The details of the tests conducted and the results are presented in the paper.

The experimental investigations considered in this paper are similar in many respects to those of Lee$^1$, with some key differences. First, there is no layering of the soils in a heterogeneous liner. The only soil investigated is the clay component of the cover liner. This ensures that the clay is exposed to freezing and that frost propagation in the clay can be investigated separate from other processes. Second, a closed system approach to the simulation was adopted. According to Jones$^2$, closed-system freezing occurs when there is no source of water available beyond that originally present in the soil voids. Freezing under such conditions results in very thin or non-existent ice lenses. One of tile objectives of the experiments described in this paper was the moisture migration and the changing of moisture contents of the compacted clay liner in landfill. The closed-system was used to limit tile variables in the experimental simulation to make these calculations more direct, although the final results could be applied to an open system also. As a result, the moisture content decreased about 45%-46% after two freeze/thaw cycles.

오염된 토양의 복원기술 개발의 일환으로 폐수의 처리 등에 많이 이용되어온 Fenton-like oxidation을 petroleum으로 오염된 토양의 in-situ/ex-situ remediation을 위한 data 축적을 위해 실험실상에서 적용하여 보았다. 천연 토양속에 흔히 존재하는 철광석의 한 형태인 magnetite, goethite를 이용해 Fenton-like oxidation을 유도하여 silica sand에 오염된 kerosene의 분해를 잔존 TPH의 분석을 통하여 확인하였다. 초기 kerosene의 농도, 과수의 농도, 철광석의 양을 변수로 하여 최적 처리조건을 구하기 위한 실험을 진행하였다.

본 연구는 매립 작업중인 준호기성매립지에서 유출가스를 측정하여, 다음과 같은 결론을 얻었다. (1) CH$_4$가스는 대부분 입형가스포집관에서 유출되며, $CO_2$가스는 총유출량의 약 50% 정도가 입형가스포집관을 통하여 유출된다. (2) 매립지 표면에서는 CH$_4$가스 보다 $CO_2$가스가 많이 유출된다. (3) 법면 복토층은 면적비율이 작으나 가스 발생량이 많으며, 특히 $CO_2$가스의 발생율이 높다. (4) 쓰레기층 표면에서의 CH$_4$가스 발생량은 미소이므로 무시하여도 된다. (5) 쓰레기층 노출, 복토층 다짐정도등에 따라 발생량의 변화를 보인다. (6) 매립부에서 새로 반입된 쓰레기층에서 $CO_2$가스 유출량이 많다. (7) 가스포집관과 복도 표면을 포함한 가스 유출량은 CH$_4$가스 유출이 많으나, 전체로는 $CO_2$가스 유출량이 많다.

산업폐기물의 재활용은 정부가 적극적으로 권장하고 있다. 폐석회의 비중, 건조단위중량. 일축 압축강도, pH, 투수계수 등의 지반특성을 실내시험결과를 고찰함으로써 폐석회가 매립장에서 인공차수재 및 복토재로 사용 가능성을 평가한다. 폐석회를 몇가지 환경실험을 통해서 그 결과를 EPA기준과 비교하였다. 본 논문에서는 실내실험을 수행한 결과를 전술하였고, 실험결과 분석에 의하면 혼합토(폐석회/화강풍화토)가 위생매립장의 인공차수재로 가능성이 있다고 판단된다.

토양내에서 오염유기물질이 불포화토양내에 유입될 때의 dispersion coefficient를 adsorption과 desorption과정에 대해 알아보았다. apparent dispersion coefficient를 측정하기 위해 일상적인 상대습도(46%)조건에서 parametric analysis를 행하였다. 실험에 사용된 토양은 fine sand와 silt-clay혼합시료였고, 흐름방향은 상향과 하향으로 하였다. 그리고, Freon gas를adsorbing solute로 사용하였다. 오염물질로는 DCM, TCE, DCB를 사용하였다. 분석을 위해서 linear와 probability scale의 breakthrough curve를 사용하였다. 공기에서의 diffusion coefficient의 예측을 위하여 Graham's law를 계산에 사용하였고, DCM diffusion coefficient는 0.098$\textrm{cm}^2$/s로 계산되었다. 연구결과, adsorption과 desorption의 속도는 차이가 있는 것으로 나타났으며, diffusion이 flow regime을 좌우하는 것으로 나타났다. 그리고, desorption에서의 D$^{a}$ D$^{o}$ 는 1보다 클수도 있다. 또한, dispersion은 silt-clay혼합시료에서의 속도와 함께 증가한다. dispersion은 Freon의 sorption방향에 크게 의존한다.

고농도로 오염된 난분해성 유해오염물질은 토양계에 존재하고 있는 미생물에 대한 독성과 낮은 활성도로 인하여 복원기술 발전에 제한되어진다. 본 연구에서는 pH 4.8과 pH 7.7인 토양에 Phenanthrene을 인위적으로 오염시킨후 heme 촉매와 과산화수소를 이용하여 오염토양을 복원하는 기술에 대한l 기초적 연구를 수행하였다. Heme과 과산화수소를 오염토양에 첨가한 뒤 30일 반응후 토양내 존재하고 있는 Phenanthrene 초기농도 약 400 mg/kg soil에 대한 분해율은 pH 4.8과 7.7 오염토양내 각각 50％와 67%이었다. Heme과 과산화수소를 이용한 오염토양의 복원기술은 중성 오염토양에서 약 3일후 67％ 빠르게 분해되는 결과를 보여주고 있다.

본 연구에서는 알루미늄 제작 공정에서 폐기물로 발생하는 gibbsite를 이용하여 용액 내에 존재하는 인산염을 제거하였다. 실험을 수행함에 있어 용액의 pH를 3, 7, 10으로 변화시켜 보았고 인산염 제거에 미치는 여러 인자들 중에서 P : Al 의 비율이 미치는 영향을 살펴보고자 인산염의 농도를 100, 200, 500, 800, 1000 mg/l 로 변화시켰으며, gibbsite 의 양을 2, 4, 8, 10 g 으로 변화시켜 실험하였다. 이러한 실험 결과로부터 72 hr 이후에 용액 내의 인산염 농도가 일정하게 유지된다는 것을 알 수 있있다. 인산염의 제거율은 pH가 낮을수록 높아졌다. 또한 인산염의 초기농도가 낮을수록 제거율이 높아졌으며, 투여된 gibbsite 의 양이 많을수록 제거율이 높아지는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 네덜란드에서 시행하고 있는 토양환경정책을 정리하고, 국내의 적용성에 대해서 검토해 보았다. 네덜란드의 토양환경관리의 목표점은 토양의 다기능성을 유지시키고자 한 것으로서 다기능성의 회복에 토양정화의 주목적이 있다. 네덜란드의 토양법체계는 토양보호법을 기점으로 주변에 환경관리법, 건축법등을 통해 토양환경의 보전을 하고 있으며, 공장지대나 주유소는 토양보호법의 테두리안에서 별도의 명령을 통해 관리되고 있다. 아울러 정화의 책임을 명확히 하였으며, 정화의 책임순서로는 오염원인자, 소유자, 권리행사자 순으로 되어 있으며. 정화는 오염자 스스로 정화를 하도록 유도하고 그렇지 않을 경우에는 정부가 돈을 투자하여 정화를 행하고 있다. 아울러 건축물을 짓고자 할 경우에는 토양에 관한 조사를 하도록 하고 있으며, 토지를 사고 파는 과정에서는 반드시 토양의 질에 관한 정보를 확인하도록 행하고 있다.

환경에 관한 지식의 증가와 더불어 환경오염을 적극적으로 해결하기 위한 새로운 연구들은 국경을 초월하고 있다 특히, 미국을 비롯한 여러 환경고도기술국가들속의 실험실의 주역들은 ＜환경 미생물＞을 이용한 제어연구에 엄청난 자본과 심혈을 바치고 있다. 실제로 미국 EPA에 의해 이미 유해유기화합물로 규정된 수많은 물질들이 이른바 환경미생물을 이용한 생물학적인 처리를 통해서, 이산화탄소와 물 및 메탄가스등의 무해한 무기화합물로 변환시킬 수 있음이 이미 확증된 바 있다. 아무리 많은 환경미생물들이라 할지라도 그 미생물 군들의 적절한 선택과, 대사작용이 최상의 상태로 유지될 수만 있다면, 환경오염물질들의 생물학적 처리는 개선된 최신방법중의 하나가 될 것이다. 또 이와 같은 미생물을 이용한 각종 처리방법 및 기작의 신개발은 21세기 환경오염문제 해결에 <마스터키> 역할을 감당해 나갈 것으로 기대된다.

광산지 및 쓰레기매립지의 오염토양을 정화하는데 식물의 이용가능성을 평가하기 위하여 강원도, 경상북도 지역에 분포하는 17곳의 폐광산과 강원도에 분포하는 농촌형 일반 쓰레기매립지 6곳을 대상으로 광산지와 매립지의 토양 특성을 조사하고, 서식 식물종의 오염 물질 제거 능력과 개척종으로서의 가능성을 평가하였다. 광산지 토양의 경우 산성화가 진행된 곳이 많았고, 중금속함유량도 전국 토양의 평균함유량보다 훨씬 높게 나타났으나, 매립지의 경우 약알카리성 토양이 많았고, 광산지와 달리 중금속 오염의 우려는 없었다. 오염토양에 서식하는 쑥을 포함한 14종의 식물체중에서 오염토양정화기술에 이용 가능한 유용식물로 Aremisia princeps(쑥), Micanthus sinensis(억새), Oenanthera odorata(달맞이 꽃)등이 중금속의 흡수력과 지상부로의 이행력이 큰 식물종으로 나타나 phytoremediation에 있어서 개척종으로 이용가능할 것으로 판단되었다.

오염토양 복원의 신기술로서 미생물계면활성제를 이용한 생물학적 정화법(Bioremediation)의 표준화된 절차와 현장적용 결과를 제시하였다. 적절한 양분과 수분 그리고 산소를 공급하여 유류 오염물질의 생물학적 제거효율을 극대화시킬 수 있었으며 특히 유류오염물질을 효과적으로 분산시키기 위해 미생물계면활성제를 사용함으로써 오염된 토양을 단기간 내에 복원하는데 상당히 효과적인 기술임을 확인 할 수 있었으며 지속적인 현장적용 기술의 개발을 통하여 국내외적으로 당면하고 있는 토양오염문제를 해결하는데 크게 이바지 할 수 있을 것으로 사료된다.