• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2002년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.49-53
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• 2002

워싱턴주 벤쿠버시 Bonneville 전력소 전주 보관 지역내 PCP와 creosote 오염토양 2g 당 0.020g heme에 0.108g $H_2O$$_2$을 혼합한 산화방법과 0.035g hemoglobin에 0.324g $H_2O$$_2$을 혼합한 산화방법을 비교ㆍ조사하였다. 오염토양에 $^{14}$ C-PCP을 첨가한 다음에 $^{14}$ C의 물질수지를 조사한 결과, 24시간동안 반응 후 $^{14}$ $CO_2$는 heme 과 hemoglobin반응에서는 각각 3.50g와 3.88% 생산되었다. $^{14}$ C 물질수지 분포는 heme 촉매 산화반응에서 용매 상에 43.01% 토양 상에는 46.03%이고, hemoglobin 촉매 산화반응에서는 용매 상에 39.21%와 토양 상에 51.25%로 비슷한 분포를 보였다. 실험실 규모 pan 실험에서 초기 PCP농도 273$\pm$20 mg/kg과 TPH 6379$\pm$45 mg/kg인 오염토양에서 hemoglobin 촉매 산화 반응이 초기반응을 제외하고 7일 이후 반응에서 heme 촉매 산화반응보다 빠르게 분해되었고, 35일 반응 이후 PCP는 10 mg/kg 이하의 값을 나타내었고, TPH도 유사한 결과를 보여 주었다. 그러므로 건조 hemoglobin과 과산화수소에 의한 PCP 오염토양 복원기술은 분해율이 높고 경제성을 가지고 있으므로 기존의 복원공정을 대안으로 제시될 수 있다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제12권5호
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• pp.115-123
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• 2007

토양환경내 오염물질의 고정화 현상은 오염물질의 거동을 결정하는 주요 과정중 하나이다. 특히 생물화학적 반응에 대해 비가역적이며, 이로부터 오염물질의 독성도 동시에 제거되는 산화-공유결합반응에 의한 고정화 반응은 오염물질의 주요한 자연정화 메커니즘중 하나일 뿐만 아니라, 이를 공학적으로 응용함으로써 기존의 분해에 의존해 오던 정화 방법에 비해 보다 효과적으로 오염토양 및 지하수의 복원에 적용될 수 있다. 특히 이러한 산화-공유결합반응을 일으키는 촉매로서의 역할을 하는 망간산화물은 미생물 자체, 혹은 미생물을 포함한 균류, 식물체 등으로부터 추출한 산화-환원 효소를 이용하는 것에 비해 실용적인 측면에서 많은 장점을 가지고 있다. 이에 본고에서는 망간산화물을 이용한 유기오염물질의 정화 기작에 대한 최근의 다양한 연구 결과들을 정리하였다. 특히 망간산화물에 대해 반응성을 가지지 않는 안정한 유기오염물의 처리를 위한 관련 연구로서 반응매개체를 적용한 사례와, PAHs 처리기법, $Fe^0$를 이용한 환원 전처리 등 적절한 전처리 기법과의 조합에 의한 처리방법 등에 대한 연구결과를 소개하였으며, 이로부터 보다 광범위한 적용 가능성을 제시하고자 하였다. 자연계 내에서 일어나는 탄소의 순환과정을 고려할 때 산화-공유결합 반응에 의한 고정화 및 안정화 반응은 특히 분해에 대해 높은 내성을 가지는 방향족 유기오염물질의 제거에 보다 효과적으로 적용될 수 있는 친환경적 기법으로 사용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.592-592
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• 2016

국내에는 17,500여개의 농업용 저수지가 전국적으로 분포하고 있다. 국내 농업용 저수지는 대부분이 소규모이며, 연중 수량 변동이 심하고, 유역배율이 작아 태생적으로 수질오염에 취약한 구조로 되어 있다. 특히 농업용 저수지는 도시 근교나 농촌지역에 많이 위치하고 있어 유역 내 축산 농가나 미처리 생활하수에서 유래된 유기물 및 영양염류 유입에 의한 수질오염도가 높다. 저수지에 고농도로 유입되는 유기물, TN, TP를 처리하기 위하여 농어촌연구원과 수생태복원(주)에서는 공동으로 친환경 수처리시설인 생태융합형 접촉산화시스템을 개발하였다. 생태융합 접촉산화수로는 상부 식생과 수로 내의 섬유상 끈상 미생물 접촉재를 이용하여 오염수가 수로를 흐르면서 침전, 여과, 흡착, 산화, 흡수 등 물리학적, 화학적, 생물학적 원리를 이용하여 고농도의 유기물과 질소, 인을 제거하는 물리적, 생물학적 공정을 융복합 기술이다. 본 연구에서는 경기도 시흥시에 소재하고 있는 M 저수지에 현장 Test-bed를 구축하여 수질정화효율을 평가하였다. M 저수지는 유효저수지량이 약 23만톤에 해당하는 소규모 저수지로, 1941년도 준공된 아주 노후화된 저수지로 평균 수심이 2m 이하이고 연중 수질오염도가 높은 저수지이다. 매화저수지 수변에 설치된 생태융합형 접촉산화수로의 전체규모는 길이 8.6m, 폭 2m, 수심 2m에 해당하며, 끈상 미생물 메디아조 3개($2{\times}2{\times}6m^3$), 침전조 1개($2{\times}2{\times}2m^3$)로 구성되어 있다. 기타 부대 장치로는 끈상 메디아조에 산소공급을 위한 Air-mist(마이크로 버블 발생장치), 자동운전계기판, 유입펌프 등이 있다. 생태융합형 접촉산화수로의 처리 공정은 유입수${\rightarrow}$에어미스트${\rightarrow}$고속복합응집장치${\rightarrow}$융복합 산화조(3조)${\rightarrow}$침전조${\rightarrow}$방류로 구성되어 있다. 테스트 베드는 2015년 8월 말경에 구축 완료하였으며, 끈상 미생물 메디아조의 수질정화효율을 평가하기 위하여 9월부터 11월까지 총 7회 걸쳐 유입수와 유출수를 각각 조사하였다. 현장 측정항목인 수온, pH, EC, DO 등은 유입수 및 유출수간 큰 차이가 없었고, COD, SS, Chl-a, TP 등은 수처리시스템 초기 가동시에는 메디아에 미생물 부착율 저조로 유입수 및 유출수 수질농도에 큰 차이가 없었으나, 운영시간의 경과와 함께 메디아의 미생물 충진율이 높아짐에 따라 처리효율이 최대 SS 69.6%, Chl-a 89.3%, TP 89%까지 도달하는 것으로 나타났다. 생태융합 접촉산화수로는 부지 집약적인 컴팩트한 수처리 시설로서 현재 널리 이용되고 있는 인공습지를 대체할 수 있는 경제적인 시설로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권4호
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• pp.311-318
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• 2007

국내의 평균적인 토양오염도는 매년 증가하고 있으며, 오염물질의 지속성 및 잔류성이 큰 토양오염의 특성상 이를 복원하기 위해서는 막대한 비용이 소모될 것으로 추정된다. 우리나라에서는 토양 오염에 대한 사회적 관심이 증가함에 따라 1990년대 중반부터 토양 환경 관리와 복원을 위해 정책적으로 복원 기술의 개발과 오염토양 복원 사업을 추진하고 있다. 오염토양 복원 기술은 처리 위치별로 원위치 기술과 비원위치 기술로 나뉘며, 오염원의 제거방법에 따라 생물학적, 물리화학적, 열적 기술로 분류할 수 있다. 국내에서는 군부대 및 철도청 부지, 소규모의 유류 오염 지역에 대해 복원 사업을 실시한 사례가 대부분이며 석유화학 단지내의 오염 등은 회사 자체에서 내부적으로 처리하고 있어 일반에 공개되지는 않고 있지만 그 규모는 상당한 것으로 추산되고 있다. 대부분의 복원사업에는 가장 경제성이 입증된 토양증기추출법, 생물학적 통풍법과 같은 원위치 정화기술이 사용되었다. 최근에는 첨단 기술을 도입하여 환경친화적 토양 복원 기술을 개발하려는 연구가 진행 중이며, 이러한 연구의 예로서 나노 기술과 분자 생물학적 기법을 이용한 복원 기술 개발, 개별 기술의 한계를 극복하기 위한 통합기술 개발 등이 있다. 효율적인 오염토양의 복원을 위해서는 오염물질과 오염부지의 특성을 고려하여 연구 대상 기술의 현장 적용성을 높여야 하며, 무엇보다 토양에 대한 인식 변화와 환경 개선을 위한 지속적인 노력이 필요하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.6-6
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• 2017

본 연구의 목적은 독립적으로 수행되어진 하천 복원 가치추정 선행연구들을 대상으로 메타회귀분석을 활용한 편익이전을 제시함으로써, 편익이전의 타당성 및 적용 가능성을 검토하는 데 있다. 문헌검색을 통해 '하천 가치평가', '하천 가치', '물 환경 가치추정', '하천 편익' 등에 관한 자료를 수집하였으며, 총 60편의 연구를 수집했다. 그 중 중복된 연구를 제외하고 가치추정 단위를 '원/년/가구'로 통일함으로써 51편의 연구를 분석에 사용했으며, 90개의 가치 추정치가 실증분석에 사용되었다. 본 연구는 국내에서 수행된 하천 복원 가치 추정연구를 집대성하여 DB를 구축하고 요약통계량을 중심으로 선행연구 결과를 기술하였으며, 메타회귀분석을 실시한 후, policy site의 특성과 조건에 맞게 함수를 조정하고, 조정된 함수를 사용하여 policy site의 가치를 예측하였다. 종속변수로는 총 가치(원/년/가구, 2015년 불변가격)가, 독립변수로는 하천유형, 위치, 규모, 환경 서비스특성, 그리고 방법론 특성, 지불형태, 대상지 사회경제적 특성 변수들이 포함되었다. 모형의 추정결과 조정된 값은.420으로써 종속변수 총변이의 42.0%를 모형이 설명하는 것으로 나타났다. 메타회귀분석을 통해 본류에서 멀어지는 소규모하천일수록 하천의 경제적 가치를 더 크게 느끼는 것으로 나타났으며, 전체적인 영향력 크기를 고려해 본다면 하천을 복원할 때 수질정화기능, 서식지기능, 이수기능, 치수기능, 여가 및 수변공간으로의 기능 순으로 고려하는 것이 하천의 가치를 보다 높일 수 있을 것으로 보였다. 또한 지불방법은 매월, 인당 지불하는 것으로 제시할 때 경제적 가치 추정치를 높일 수 있는 것으로 해석되었다. 모델추정 결과를 활용한 함수이전에서는 만경강의 특성을 반영하고 조정함으로써 만경강의 가치를 추정하였으며, 모형으로부터 얻은 만경강 가치 예측치는 가구당 매년 41,214원으로 추정되었다. 본 연구의 메타회귀분석은 선행연구를 객관적으로 종합할 수 있는 분석의 틀로서 충분한 활용 타당성이 인정되는 것으로 보이며, 편익이전 시에 policy site의 자원특성과 조건에 맞춰 함수를 조정하여 예측치를 제시함으로써 메타회귀분석 함수이전의 융통성을 보여주었다. 이에 메타회귀분석을 통한 편익이전은 타당성 및 적용 가능성 측면에서 긍정적으로 판단된다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2002년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.191-194
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• 2002

토양증기추출(Soil Vapor Extraction)법을 이용하여 대표적 휘발성 NAPL (Non-aqueous phase liquid)인 TCE (trichloroethylene)와 toluene을 토양으로부터 제거하는 칼럼 실험을 실시하였다. 토양특성 및 증기추출 조건들이 정화효율에 미치는 영향을 규명하는데, 균질한 Ottawa sand와 실제 오염지역의 토양들을 직경 2.5cm, 길이 30cm인 유리 칼럼이 충진시켰으며, 빨갛게 염색된 TCE 또는 toluene 4 g이 주입되었다 공기 유량계를 설치하여 0.03L/min의 일정한 속도로 공기가 주입되도록 하고, 퍼지장치를 설치하여 주입 공기의 습윤도를 99% 이상으로 유지하였다. 가스크로마토그래피로 유출 가스 농도를 분석하였다. Ottawa sand로 충진된 칼럼실험에서는 매질의 입자크기, 함수율, 토양 내 오염물 체류시간 등을 변화시켜 실험을 반복하였다. TCE로 오염된 세립질 Ottawa sand 칼럼실험에서 유출 공기의 최대 농도는 조립질 Ottawa sand 칼럼의 유출 농도보다 약 20% 정도 감소하였고, 오염지역의 실제토양 칼럼실험에서는 최대유출농도가 조립질 Ottawa sand 칼럼의 농도보다 약 50% 감소하였으나, 20 liter공기 주입 후부터는 모두 비슷한 농도감소 현상을 나타내었으며, 초기 주입량의 90 % 이상이 제거되었다. 함수율증가에 따른 유출공기의 농도 감소는 거의 나타나지 않았으며, TCE 주입 후 7일 동안 방치하였다가 SVE를 실시한 칼럼 실험에서도 잔류하는 TCE의 양이 약간 증가하였지만 20 liter 공기 추출 후에는 초기 주입량의 90% 가, 40 liter공기 추출 후에는 98% 이상이 제거되었다. Toluene으로 오염된 칼럼 실험에서도 TCE와 비슷한 제거 경향을 나타냈으며 200 liter 공기 추출 후에는 오염물 초기 주입량의 98% 이상이 제거되었다. 본 실험 결과로부터 증기추출법을 이용한 TCE, toluene 정화 효율성이 규명되었으며, 휘발성 NAPL로 오염된 실제 토양을 복원하기 위한 SVE법의 적용가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제12권1호
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• pp.1-35
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• 2007

지난 수십년 동안 토양내 수착된 오염물질이 접촉시간(contact time)이 경과함에 따라 생물학적 또는 화학적 이용성의 감소는 일반적으로 인식되어 오고 있다. 이와 같은 aging 또는 격리(sequestration)라 불리는 현상이 위해성에 직접적인 영향을 미친다는 것이 알려져 있다. 이러한 현상은 소수성 오염물질을 중심으로 보고되어 왔으나, 최근 연구결과에 의하면 중금속의 경우에도 이와 같은 현상이 발견되고 있으며, 이는 오염물질의 흡-탈착 이력(hysteresis) 현상, 비가역 흡착, 탈착저항성, 비평형 흡착 등과 직접적으로 연관된 것으로 알려지고 있다. Aging 또는 sequestration에 의한 오염물질의 생이용성(bioavailability)의 감소는 인체에 대한 실질적인 위해성의 감소를 의미한다. 최근 들어 이와 같은 과학적인 증거를 토대로 단순한 오염물질의 농도 측정이 아니라 위해성에 근거한 오염 복원(또는 관리)의 개념이 도입되어 환경친화적인 복원수준의 선정에 적용하고 있다. 이는 토양내 오염물질의 총농도가 아니라 오염물질의 생이용성 또는 독성을 기준으로 하여 정화수준을 결정함으로써 오염부지의 처리비용과 노력의 절감효과를 동시에 기대할 수 있기 때문이다. 토양내 잔류오염물질의 생이용성 또는 독성은 오염물질의 이동 또는 거동 특성에 의해 영향을 받으며 결국 생물체로의 노출 경로와 생체축적에 직접적인 영향을 미친다. 본 논문에서는 토양내 오염물질의 위해성을 평가하여 토양오염복원에 적용시 과학적인 타당성에 대해 살펴보고자 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.309-309
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• 2011

지구온난화와 도시기후 변화에 대응하기 위해 자연의 생태적 기능을 복원하고 환경에 대한 오염부하를 저감하여 도시 환경의 건강성과 지속성을 높이기 위해 도심 내 물순환시스템(urban water circulating system)의 구축이 요구된다. 즉, 물순환시스템을 활용하여 도심 내 다양한 수원(생태하천/호수 유지용수, 하수처리수, 우수, 지하수 등)을 네트워크 및 통합 관리하여 도시 내 물순환의 건전성과 수자원의 재이용률을 향상시킬 수 있다. 이를 위해서 연중 발생량이 일정하고 막대한(66.4억톤/년, 2009년 기준) 하수처리수 방류수는 고도처리를 통해 수질이 양호하며 안정적인 대체 수자원으로 고려된다. 또한, 하수처리수의 재이용은 공공수역으로 배출되는 오염부하량의 총량 삭감 및 상수사용량의 절감과 수자원을 효율적으로 이용한다는 면에서 최근 재이용 사례가 증가하고 있는 추세이다. 그러나, 도심 내 친수공간(생태하천/호수)은 저류수량에 비해 유입수량이 적어 체류시간이 비교적 장시간이고, 이로 인해 부영양화가 쉽게 발생해 수질이 악화된다. 따라서, 본 연구에서는 하수처리수 재이용수를 도심 내 친수공간의 유지용수로 활용 시, 수질정화공정(응집 후 여과, 응집 후 여과+한외여과, 응집 후 여과+한외여과+역삼투 공정)이 친수공간 내 조류성장에 미치는 영향을 파악하기 위해, 하수처리수 재이용수 pilot plant의 수질정화공정별 유출수를 활용해 M. aeruginosa를 시험조류로 조류성장(growth kinetics)을 조사하였다. 조류는 $5\times104$ cells/mL의 초기 농도로 접종하여 배양하였으며, 조류성장에 직접적인 제한인자인 용존반응성인의 농도에 따른 성장속도를 Monod와 변형 Monod Kinetics를 이용해 반포화상수(Ks)와 최대 성장속도(${\mu}$max)를 산정하였다. 실험결과, 역삼투 공정을 제외한 다른 수질정화공정은 비록 영양염류가 80~90% 이상 제거되어 수계의 화학적 성상이 변하였으나 조류성장역학의 변화는 통계학적 (p=0.05)으로 유의할만한 수준은 아닌 것으로 판명되었다. 또한, 수리학적 체류시간이 2주 이상이 될 경우, 역삼투 공정을 제외한 수질정화공정 별 유출수에서는 조류의 과다성장으로 인해 부영양화가 발생하는 것으로 판명되었다. 결론적으로 하수처리수 재이용수를 친수용수로 활용시, 조류성장을 방지하기 위하여 용존반응성인의 농도를 중점적으로 관리하는 수질정화공정 및 유지용수 공급방안을 고려해야하는 것으로 판단된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권2호
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• pp.212-223
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• 2022

서해병 폐기물 배출해역 오염심화구역의 퇴적물 정화·복원을 위해 2013, 2014, 2016, 2017년에 준설토를 피복하였다. 피복 효과 평가를 위해 배출해역 내 피복구역(5개 정점)과 자연회복구역(2개 정점)을 설정하고 2014년부터 2020년까지 연 1회 구역별 표층 퇴적물을 채취하여 퇴적물 물리·화학적 특성 및 저서동물상을 분석하였다. 퇴적물 평균 입도(Mz)는 자연회복구역에서 5.91~7.64 Φ로 세립질이었고 피복구역에서는 준설토의 영향으로 1.47~3.01 Φ의 조립질 퇴적물로 구성되어 있었다. 유기물 및 중금속 함량은 피복구역에서 자연회복구역 대비 약 50 % 낮아(p<0.05) 준설토 피복 효과가 있는 것으로 판단되었다. 대형저서동물 분석 결과에서는 피복구역의 출현종수, 생태지수가 자연회복구역보다 낮게 나타났다(p<0.05). 피복구역의 출현종수 및 생태지수의 시계열 분석 결과에서는 2013, 2014년 피복 이후 초기 4년간 증가하다가 이후 감소하는 경향을 보였다. 이는 피복으로 인해 빠른 성장과 짧은 수명의 특징을 보이는 기회종 생물들이 피복 초기에 우세하다가 2016, 2017년에 추가로 피복이 진행됨에 따라 서식환경이 다시 교란되어 나타난 현상으로 추정된다. AMBI는 자연회복구역 및 피복구역에서 모두 2등급(Good), BPI는 1~2등급 수준을 유지하고 있어 건강한 저서상태로 평가되었다. 따라서 폐기물 배출해역의 오염퇴적물 정화 및 저서생태계 복원을 위한 준설토 피복은 오염도 저감효과는 나타나지만 저서생태계의 측면에서는 장기적인 모니터링을 통해 회복추이를 관찰해야 할 것으로 판단된다. 또한 향후 배출해역의 오염심화구역 정화 복원 사업 확대 시 적응적 관리가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권5호
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• pp.5-13
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• 2010

본 연구는 생물학적 지상처리 토양정화공정을 기본으로 생물반응기, 롤형 접촉산화장치(rolled pipe type of contact oxidation system, RPS), 화학처리장치의 처리과정을 통해 유류, 중금속, 영양염류로 오염된 토양 및 지하수를 동시에 정화 복원할 수 있는 생물학적 복합토양정화공정을 개발 검증하고자 실시하였다. 실험을 통해 현장 토양 중에 있는 토양정화효율이 우수한 5종의 미생물을 분리 선발하였고, 토양으로부터 유류를 효과적으로 분리하기 위한 계면활성제로는 Anion과 Nonion계 복합제가 가장 우수한 것으로 확인되었는데, 오염된 토양에 계면활성제를 처리한 후 선발된 미생물을 혼합해 적용하는 것이 가장 효율적인 것으로 나타났다. 토양정화조를 이용해 석유계총탄화수소(Total Petroleum hydrocarbon, TPH)로 오염된 토양을 처리한 결과, 5,000mg/L 내외의 저농도 오염시 28일간 90.0%, 10,000mg/L 이상의 고농도 오염시 81일간 90.7%의 처리효율을 나타냈으며, 토양정화조에서 배출된 침출수를 생물반응기로 1차 처리하고 롤형 접촉산화장치로 2차 처리한 결과, BOD 90.6%, $COD_{Mn}$ 73.0%, SS 91.9%, T-N 73.8%, T-P 65.7%의 평균 처리효율을 얻을 수 있었다. 이후 응집제를 통한 화학처리장치를 적용하여 중금속을 99.0% 이상 제거하였다.