• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제4권4호
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• pp.193-199
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• 2017

본 연구에서는 강산 및 강염기 유출사고가 발생하였을 때 육상생물의 생육에 영향을 미칠 수 있는 토양특성의 변화를 살펴보았다. 강산과 강염기 화학물질로 HCl과 NaOH을 선정하였으며 이들 물질을 토양과 반응시킨 후 토양의 토성, 비표면적, 유기물함량, pH, 양이온교환능력 및 치환성양이온 함량 변화를 측정하였다. 토양과 반응한 HCl 및 NaOH 농도가 각각 10 M과 1 M인 경우 (즉, 토양 1 g 당 50 mmol의 HCl이나 5 mmol의 NaOH가 유입된 경우) 유의한 수준의 토양 특성 변화가 관찰되었다. 10 M HCl 및 1 M NaOH 용액과 반응한 토양의 토성은 sandy loam에서 loamy sand로 변하였으며, 비표면적은 $5.84m^2/g$에서 각각 4.85 및 $1.92m^2/g$으로 감소하였다. 토양 유기물 함량은 3.23%에서 0.96 및 0.44%로 크게 감소하였으며, 반응 전 pH 5.05로 약산성인 토양의 pH는 각각 2.35 및 10.65로 변하였다. 토양 내 양이온교환능력은 10.27 cmol/kg에서 4.52 및 5.60 cmol/kg으로 크게 감소하였으며 $Na^+$을 제외한 알칼리성 양이온 ($K^+$, $Mg^{2+}$, $Ca^{2+}$)의 함량이 감소하였다. HCl과 반응한 경우 $Na^+$ 함량은 감소, $Al^{3+}$ 함량은 증가하였으나 반대로 NaOH와 반응한 경우 $Na^+$ 함량은 증가, $Al^{3+}$ 함량은 감소하였다. 높은 농도의 $Al^{3+}$과 $Na^+$은 각각 토양생물에게 직접적인 독성을 발현하거나 토양의 투수성을 감소시키고 중탄산염의 농도를 증가시켜 독성을 발현할 수 있다. 본 연구는 강산 및 강염기유출사고로 인하여 변화한 토양특성이 토양의 생태기능에 영향을 줄 수 있음을 보여준다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제65권4호
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• pp.349-355
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• 2022

안정화제(과인산석회, 황 및 제강슬래그) 처리가 논토양 내 비소의 생물유효도에 미치는 영향을 비교, 검증하기 위한 포트실험을 수행하였으며 비소 오염에 취약한 농경지에 활용할 수 있는 안정화제를 선발하고자 하였다. 안정화제 처리는 0.71 Mg ha^-1 (과인산석회), 0.1 Mg ha^-1 (황) 및 7.0 Mg ha^-1(제강슬래그)를 기준량으로 각각 기준량과 2배량으로 처리하였다. 벼 이앙 67일 후(유수형성기)의 과석 2배량과 황 2배량 처리구의 토양용액 중 비소의 평균 농도는 각각 96.9 및 207.2 ㎍ L^-1로 대조구(314.5 ㎍ L^-1) 및 제강슬래그 처리구(268.6-342.4 ㎍ L^-1)의 36.1-60.5% 수준으로 유의하게 낮았다. 현미의 비소 평균 농도는 대조구의 0.16 mg kg^-1에 비해 과석 2배량 처리에서 0.09 mg kg^-1으로 가장 낮았으나 유의차는 나타나지 않았으며, 본 실험 조건에서 벼 뿌리의 iron plaque 내 비소 격리는 비소의 생물유효도를 결정하는 주요 인자가 아닌 것으로 판단되었다. 안정화제 처리에 따른 벼 생육의 통계적 유의차는 관찰되지 않았으나 과석 처리구 벼의 평균 정조중은 50.0-50.4 g/pot로 대조구의 40.4 g/pot, 황 및 제강슬래그 처리구의 26.9-48.1 g/pot에 비해 높은 경향이었다. 이는 과석 처리구의 유수형성기 토양용액 중 비소의 농도가 황 및 제강슬래그 처리구의 46.8-66.4% 수준으로 유의하게 낮았음을 고려할 때 과석의 비료 효과뿐만 아니라 비소의 생물유효도 감소에 따라 벼에 대한 비소의 독성이 감소한 결과로 판단되었다. 토양용액 중 비소의 농도, 벼 생육 등을 종합적으로 고려할 때 과석 과량 처리(1.4 Mg ha^-1)에서 상대적으로 양호한 비소의 생물유효도 감소 결과를 보였다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제12권4호
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• pp.72-77
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• 2007

중금속으로 인한 토양오염은 인간에게 치명적인 영향을 끼치기 때문에 환경적인 관심사가 된다. 이 연구에서 인산2 수소칼륨$(KH_2PO_4)$은 중금속으로 오염된 토양을 복원하기 위한 소스로 사용하였고 영향인자로서 반응시간, 인산염 용액의 초기농도와 pH, 중금속 종류(납, 카드뮴, 아연), 토양입경을 고려하였다. 중금속은 납 > 아연 > 카드뮴 순으로 제거되었고, 납에서 최대효과를 얻을수 있었다. 납의 제거효율은 95%에서 100%였으며, 반응은 10분동안 신속하게 일어났다. 납의 제거율은 95%에서 100%였고, 반응은 10분 동안 신속하게 일어났다. 납고정화 매커니즘은 인산염의 용해와 매우 낮은 용해도를 갖고 있는 새로운 광물질을 형성한다는 것이다.

• 한국토양비료학회지
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• 제15권2호
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• pp.89-94
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• 1982

1. 벼수량(收量)에 미치는 인산시용효과(燐酸施用効果)가 현저(顯著)하지 않은 화강암유래(花崗岩由來) 보통답(普通畓)과 시용효과(施用効果)가 현저(顯著)한 현무암유래중점질답(玄武岩由來重粘質畓)에 있어서 담수(湛水)에 따라 용출(溶出)되는 인산염(燐酸塩)을 추정(推定)하기 위해 solubility diagram법(法)을 사용(使用)했다. 2. 토양용액중(土壤溶液中) 인산농도(燐酸濃度), 양(陽)이온농도(濃度), pH치(値)의 담수(湛水)에 따른 변화(変化)를 측정(測定)했다. 그 변화양상(変化樣相)은 어느 토양(土壤)에서도 비슷했다. 보통답(普通畓)의 인산시용구(燐酸施用区), 무시용구(無施用区)의 값은 비슷했으나 중점질답(中粘質畓)에서는 차이(差異)가 보였다. 3. 보통답(普通畓), 중점질답(重粘質畓) 공(共)히 담수(湛水)에 따라 용출(溶出)되는 인산농도(燐酸濃度)는 담수후(湛水後) 얼마동안은 시용인산(施用燐酸)과 토양중(土壤中)알루미늄인산(燐酸)에 의해 지배(支配)되고, 그후 환원발달(還元発達)에 따라 토양중(土壤中) vivianite계(系) 인산(燐酸)에 의해 지배(支配)되는 것으로 추정(推定)되었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제43권1호
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• pp.51-59
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• 2010

광산 주변 토양 및 하천퇴적물은 광산활동기간 뿐만 아니라 폐광 이후에도 비소 (As)의 오염에 노출될 가능성이 높다. 본 연구에서는 아연 (Zn) 광산 주변 토양의 비소 이동 특성을 규명하기 위한 방법으로 토양 중 비소의 분포와 토양이화학성과의 상관관계를 조사하였다. 인 분획법 (P fractionation) 을 이용하여 토양중 비소의 분포 특성을 조사한 결과, 논토양과 밭토양에서 큰 차이를 나타내었다. 논토양의 비소함량은 깊이가 깊어짐에 따라 증가하였으나, 밭토양은 감소하였다. 또한 밭토양에서 비소는 Si, Al 및 Fe 산화물과 밀접한 상관관계를 보였다. 토양에서 비소는 주로 NaOH용액으로 추출가능한 형태로 발견되었지만, 광산으로부터 유입된 아연과도 높은 상관관계를 보였다. 포화상태의 수리조건이 형성되는 논토양과 비교적 건조한 상태인 밭상태에서 비소의 분포양상이 다르고 이들의 상관관계 결과를 고려할 때 비소의 이동에 물의 영향은 매우 결정적인 요인으로 작용하였다. 특히 논토양에서 비소의 이동은 공극을 통한 물의 mass flow에 영향을 받는 반면, 밭토양에서는 교질표면에 비소의 adsorption, surface complexation, surface precipitation등 retention 반응에 더 큰 영향을 받는 것으로 판단되었다.

• 한국환경농학회지
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• 제20권4호
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• pp.297-302
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• 2001

토양내 중금속의 수직적 분포특성을 구명하기 위하여 금속광산 인근 4개 지역에서 논토양 40지점 $(0{\sim}15\;cm)$과 토양충위 ($0{\sim}20$, $20{\sim}40$, $40{\sim}60$, $60{\sim}80$, $80{\sim}100$ cm)별 12지점을 대상으로 토양의 중금속 총함량과 가용성함량을 분석하여 비교 검토한 결과는 다음과 같다. 논토양 $(0{\sim}15\;cm)$의 중금속 총함량(Ternary 용액)에 대한 가용성함량 (0.1 N-HCl 용액)의 백분율은 Cd 57% Cu 30%, Pb 23%, Zn 19%로 나타나 토양내 유효도는 Cd가 가장 높은 것으로 나타났다. 토양내 가용성 중금속의 수직분포는 광산 지역별로 상이하였으며, 토양 pH가 높은 가학, 조일 및 신예미 광산 지역은 $0{\sim}40\;cm$ 층에 주로 분포하였고, 토양 pH가 상대적으로 낮은 옥천광산 지역에서는 Cd와 Cu함량이 전 토층에 걸쳐 높게 나타나 다른 지역과 수직적 분포양상이 달랐다. 토양 층위별 총함량에 대한 0.1 N-HCl 침출성의 비율로 본 중금속의 유효도는 표토 $(0{\sim}20\;cm)$에서 매우 높았고 토심이 깊어질수록 낮아지는 경향이였다. 그러나 토양 pH가 다른 지역보다 상대적으로 낮은 옥천광산 지역에서는 Cd, Cu 및 Pb의 침출성 비율이 토심 1 m까지 전층위에서 높게 나타났다. 이상의 결과에서 토양내 중금속의 수직분포와 이동특성에 있어 토양 pH가 중요한 요인으로 판단되며, pH가 낮은 중금속 오염지의 경우 용탈로 인한 지하이동 및 지하수 오염문제에 대하여 앞으로의 연구가 필요할 것으로 생각된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제22권2호
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• pp.116-121
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• 1989

토양중(土壤中)의 Cu함량(含量) 증가원인(增加原因)에 따른 Cu의 동태(動態)를 구명(究明)하고저, 천연적(天然的)으로 중금속(重金屬) 함량(含量)이 높은 토양(土壤)과 도시하수(都市下水) composted sludge를 경작지(耕作地)에 9년간(年間) 매년(每年) 각각(各各) 22.5, $45.0mg{\cdot}ha^{-1}$로 장기처리(長期處理)함에 의해서 토양중(土壤中)의 Cu증가원인(增加原因)이 된 토양등(土壤等) 6종(種)의 시료(試料)를, 추출용액(抽出溶液) $4M\;HNO_3$, $EDTA-Ca(NO_3)_2$, DTPA-TEA, 0.1M HCl, $1M\;NH_4OAc$등(等)에 의한 Cu의 이동성(移動性)을 분석(分析)한 결과(結果)는 다음과 같다. 1. Sludge처리(處理)를 계속(繼續)한 경작지(耕作地) 토양(土壤)에서는 $45.0mg{\cdot}ha^{-1}{\cdot}yr^{-1}$ 토양(土壤)이, $22.5mg{\cdot}ha^{-1}{\cdot}yr^{-1}$ 토양(土壤)보다 Cu의 함량(含量)이 토양(土壤)의 종류(種類)에 관계(關係)없이 더 높았다. 2. $4M\;HNO_3$에 의해 추출(抽出)된 Cu량(量)을 토양중(土壤中)의 전(全) Cu량(量)으로 하여 이에대한 다른 추출용액(抽出溶液)의 종류(種類) 즉(卽), $EDTA-Ca(NO_3)$, DTPA-TEA, 0.1M HCl, $1M\;NH_4OAc$에 의하여 추출(抽出)되어 나오는 Cu함량(含量)과의 비율(比率)에서 보면 천연적(天然的)으로 Cu를 함유(含有)하고 있는 토양(土壤)에서 보다 sludge 를 장기처리(長期處理)한 토양중(土壤中)의 Cu가 더 많이 추출(抽出)되었다. 3. $4M\;HNO_3$에 의한 Cu량(量)과 $EDTA-Ca(NO_3)_2$, DTPA-TEA, 0.1M HCl, $1M\;NH_4OAc$에 의해 추출(抽出)된 Cu량(量)과 비교(比較)한 비(比)(R)와 CEC 및 OM%와의 곱한 값은 DTPA-TEA, $EDTA-Ca(NO_3)_2$의 경우(境遇) $4M\;HNO_3$ 에 의한 Cu량(量)과 정(正)의 유의성(有意性) 있는 상관관계(相關關係)를 나타내었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제10권5호
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• pp.11-17
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• 2005

본 연구에서는 phenanthrene 오염토양 정회를 위한 동전기-펜턴 공정을 2차원 토양 정화장치에서 실시하여, 중력 및 전기삼투흐름과 관련된 phenanthrene의 제거 특성을 조사하고자 하였다. 100 V의 정전압 조건 하에서 전류는 초기 1,000에서 290 mA까지 감소하였는데, 이는 토양 내 이온들이 전기삼투 및 전기이동에 의해 유출수를 따라 밖으로 배출되어 토양의 저항이 증가하였기 때문이다. 28일의 처리기간 동안 두 개의 음극 전극조로부터 배출되어 음극 탱크에 축적된 총 전기삼투유량은 10,280 mL였으며, 전기삼투유속의 감소는 발생하지 않았다. 실험 종료 후 토양내 의 phenanthrene 잔류량은 양극 부분은 매우 낮았으며 음극으로 갈수록 증가하였다. 이것은 과산화수소를 포함한 전해질 용액이 전기삼투에 의하여 양극에서 음극으로 공급되었기 때문이다. 또한 오염물의 농도는 바닥 부분에서 낮게 나타났으며 토양의 윗부분으로 갈수록 증가하는 경향을 보였다. 이것은 공극의 크기가 큰 토양은 토양업자 표면과 유체간에 모세관 인력이 작으므로 중력에 의한 물의 흐름이 존재하였기 때문이다. 실험 종료 후 토양 내의 대부분의 지점에서 잔류 오염물은 초기 농도의 20% 이하의 값을 나타냈으며, 동전기펜턴 공정에 의한 평균 phenanthrene 제거율은 81.4%였다. 원위치 오염토양 정화기술인 동전기펜턴 공정을 이용함으로써 다른 토양 정화기술의 한계점을 극복하고 효과적으로 오염토양을 정화할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제43권6호
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• pp.872-879
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• 2010

LCHs는 높은 구리함량 뿐만 아니라 고결정도, 음이온교환능력 및 규칙적인 층상 구조 등을 가지고 있어 살균제로 활용가능성이 높다. 본 연구에서는 최초로 고농에서 LCHs를 합성하였으며, 다양한 반응인자에 따른 결정학적 및 물리적 특성을 규명하여 최적조건을 설정하였다. $Cu(NO_3)_2$ 용액에 NaOH 용액을 첨가하여 합성된 LCHs의 결정성은 후숙시간에 따라 약간 증가하였으나, 0.5시간 이후에는 거의 변화가 없었다. 반응온도에 따른 LCHs의 XRD 피크의 강도 및 패턴은 매우 유사하였으나, LCHs 현탁액의 안정성은 반응온도가 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었다. LCHs의 결정성은 반응용액의 pH가 높아질수록 증가하였으나, pH 9.0 이상에서는 오히려 감소하는 경향을 나타내었다. 또한, 반응용액의 pH에 따라 LCHs 현탁액의 색상과 안정성이 다양하게 변화되었다. $Cu(NO_3)_2$ 농도가 증가할수록 반응용액의 점성이 증가되었으며, LCHs의 결정성은 상대적으로 낮아졌다. NaOH 용액 5.0 M에서 합성된 LCHs의 결정성은 뚜렷하게 감소하였으나, 현탁액의 안정성은 NaOH 농도가 높아질수록 증가하였다. 그러므로 LCHs의 최적 합성조건은 후숙 2시간, 반응온도 $25^{\circ}C$, 반응용액의 pH 6.0, $Cu(NO_3)_2$ 및 NaOH 용액의 농도는 3.0 M 이었다. 최적 반응조건에서 합성된 LCHs는 골격구조를 형성하는 OH, 층간의 $H_2O$ 및 $NO_3$로부터 기인하는 흡수 band가 FT-IR 분석에서 뚜렷하게 나타났다. LCHs의 탈수 및 결정구조의 파괴는 $206{\sim}246^{\circ}C$의 매우 좁은 온도범위에서 발생하였으며, 무게감량이 31.8%로서 이론적인 값인 33.6%와 비슷하게 나타났다. $25^{\circ}C$에서 합성된 LCHs는 0.2~0.8 ${\mu}m$ 크기의 plate 형태를 나타내었으나, 반응온도 및 반응용액의 pH가 증가할수록 입자 크기가 증가할 뿐만 아니라 그들의 입자모양도 변화되었다. 무기 구리제의 병원균에 대한 작용기작은 식물체 표면에 처리된 구리제가 건조 후 엷은 막을 형성하고, 공기 중의 이산화탄소나 탄산을 함유한 빗물, 이슬, 식물체 또는 미생물의 분비물에 의해 가용성의 구리염으로 변화되어 방출된 구리이온이 병원균과 접촉하여 효과를 발현한다. 따라서 작물보호제 처리 시 식물체 표면 흡착이 증가할수록 방제효율은 증가되며, 일반적으로 입자의 크기가 작을수록 식물표면 흡착은 증가한다. 그러므로 본 연구에서 합성된 HDCS는 합성공정이 간단하며, 고농도에서도 합성이 가능할 뿐만 아니라 입자크기가 작고 현탁액의 안정성이 높기 때문에 구리 살균제로서의 활용가능성이 높은 것으로 판단되었다.

• 한국환경농학회지
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• 제33권4호
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• pp.290-297
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• 2014

토양 수분과 실험 조건에 따른 Clothianidin의 토양 중 분해 및 잔류 특성의 변화를 비교 평가하고자 동일 지역 논 및 밭포장에서 토양잔류성 실험을 수행하였다. 또한 동일포장에서 채취한 토양을 대상으로 실험실 조건에서 토양 및 수중 잔류성 실험을 병행하였다. 논 및 밭포장에는 Clothianidin 8% 수용성입제(SG)를 600L/10a(0.024kg a.i./10a) 수준으로 전면 살포하였고 실험실 조건에서는 Clothianidin 표준용액을 0.25 mg/kg 수준이 되도록 점적 처리한 후, 경시적으로 토양 중 Clothianidin 및 주요 분해산물 TZMU, TZNG, MNG, TMG, MAI의 잔류량 변화를 조사하였다. Clothianidin의 토양 중 소실 양상은 포장 및 실험실 조건 모두에서 다중 1차 감쇄반응의 경향을 현저히 나타내었다. 총 Clothianidin을 기준으로 한 토양 중 반감기는 포장조건의 논 및 밭토양에서 각각 6.7-16.1일 및 6.9-8.2일 범위였으며 실험실 조건에서는 각각 56.3일 및 19.6일로 산출되었다. 포장조건에서의 토양 중 주요 분해산물로는 논토양에서 TZNG, TMG, MAI와 밭토양에서 TZMU와 MAI가 검출되어 다소 상이한 경향을 나타내었으나, 실험실조건에서는 논 및 밭토양 모두에서 TMG와 MAI가 주요 분해산물로 확인되었다. 수중잔류성 시험에서 Clothianidin의 토양수 중 반감기는 4.8일이었으며, TZMU가 주요 분해 대사산물로 조사되었다. 분해산물의 잔류 수준은 TZNG와 TZMU의 경우 약제처리 초기에 빠른 속도로 생성되었다가 급격히 감소되었던 반면, TMG와 MAI의 경우에는 지속적인 수준을 유지하였다. 약제처리 24일 후 포장 및 실험실조건에서 모화합물은 각각 80% 및 50%이상이 분해되었으며 그 이후 총 Clothianidin 잔류량의 대부분은 분해산물에 의한 것으로 평가되었다.