비소로 오염된 토양, 하천 퇴적물 및 광미의 복원할 때, 토양 세척 공정에서 중요한 인자인 비소의 화학적 결합형태와 세척제에 따른 용출특성과 고효율 세척 및 세척액의 재활용도를 높이기 위한 공정을 바탕으로 토양세척장비를 설계하였다. 화학적 결합형태에 있어서 토양은 잔류 결합형태가 주되고, 퇴적물의 경우는 철산화물과의 결합형태가 강하며, 광미는 황화물과의 결합에 따른 잔류형태와 철산화물과의 결합형태가 상당부분을 차지한다. 세척제에 따른 용출특성으로부터, 철산화물과 황화물과 결합하고 있는 비소의 화학적 결합형태를 파괴하면서 비소를 추출할 수 있는 용제로 HCl, Oxalate, EDTA, M$_2$O$_2$를 사용하였다. 추출 결과, 비소가 철산화물과 결합한 형태가 비중이 높을수록 EDTA 나 Oxalate가 효율이 높으며, 황화물에 대해서는 HCl과 $H_2O$$_2$이 상대적으로 높은 추출 효율을 보였다. 구성된 세척조는 밀폐실린더형과 스크류이송형 세척조로 구성되어 각각 혼합교반에 의한 세척과 토양입자 분급에 따른 세척이 가능하다. 세척 공정중 최적 산도 조절이 중요한 인자가 되며, 세척액의 재활용도를 높일때, 세척수에 용해되어 있는 비소 및 중금속과 미립자의 동시 제거를 위한 응집 침전조에서 응집제에 의해서 미립자와 함께 제거하는 응집, 침전 및 분리공정을 배치하였다.
토양과 토양용액의 경계면에서 토양내 흡착부위에 대해 경쟁적 이온이 존재할 때 카드늄의 흡착 현상을 연구하기 위하여, 토양의 Bt층으로부터 토양시료를 채취하여 토양의 물리화학적 특성을 분석하였다. 한편 Ethy-lone glycol monoethyl ether(EGME)와 질소가스를 가지고 각각의 토양의 특정표면적을 조사하였다. 토양층 내에서 토양입자와 반응성을 지닌 물질의 동태를 연구하는 일반적 지침으로, 물리화학적 특성이 완전히 다른 토양을 가지고 일반적인 등온흡착곡선을 취하였다. 단일 등온흡착곡선에서 보여 주었던 것처럼 물질간의 경쟁적흡착을 포함한 여러가지의 물리 화학적 요인들이 흡착에 영향을 미칠 것으로 추정된다. 한편 각각의 토양입자에 의한 카드늄 흡착의 정도는 사용된 토양과 용액의 회석 비율뿐만 아니라 각각의 토양의 표면적에 의존한다는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과는 서로 다른 토양에서의 카드늄이 마그네시움과의 경쟁적 흡착에서도 적용되는 것을 알 수 있었다. 이러한 등온흡착곡선은 유해한 무기성분의 흡착과 동태 해석 뿐만 아니라 표준 배취흡착과정을 연구개발하는데 복합 요인으로 작용한다는 것을 증명하기 위한 예로서 사용할 수 있다.
(1) 토양오염의 특성과 현황 - 토양오염은 지하에서 일어나는 오염문제이므로 눈으로 직접 확인하기가 어려울 뿐만 아니라 한번 오염되면 복원을 위해서 많은 시간과 경제적 노력이 필요함 - 우리나라에서는 폐광지대 그리고 공업단지 내 유류 저장시설 주변 토양이 중금속과 유기화합물로 심각하게 오염되어 있는 것으로 나타남 (2) 오염토양 정화기술의 분류와 주요기술 - 오염토양 정화기술은 크게 비원위치 기술과 원위치 기술로 분류되며 각각 물리적, 화학적, 생물학적
국내 69개 농경지 토양 내 Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn을 대상으로 하여 토양 pH, 양이온교환능력, 유기물 함량 등의 물리화학적 특성이 CaCl2, HOAc, HNO3, DTPA 등을 이용한 중금속의 단일용출 결과에 미치는 영향을 통계학적으로 조사하였다. 통계학적 분석은 토양의 물리화학적 특성의 평균값을 기준으로 높고 낮은 두 표본으로 구분한 후 이에 대해 상관분석과 다중회귀분석을 수행하였다. Cr, Cu, Ni, Pb의 경우 HNO3를 적용하였을 때 다른 추출제에 비하여 높은 함량이 추출되었으나, Cd, Zn의 경우 HOAc를 이용한 추출에서도 유사한 함량이 추출되었다. 상관관계 조사 결과, DTPA 추출이 다른 단일용출 및 전함량과 상관관계가 높았으며, 토양의 물리화학적 특성이 단일용출 결과에 영향을 미치는 것으로 나타났다. Zn의 경우, 전함량과 모든 단일용출법들에 의한 추출 함량이 상호 높은 상관관계를 보였다. 회귀분석 결과, 토양의 물리화학적 특성은 최대 74%에 이르는 단일용출 결과의 분산을 설명할 수 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 토양의 물리화학적 특성이 단일용출 결과에 직접적인 영향을 미칠 수 있음을 나타낸다.
경상남도 산청군 단성면과 신안면의 20년 이상 밤나무재배지 17개소, 19년 이하 재배지 13개소 등 총 30개소를 대상으로 조성 기간에 따른 토양의 물리화학적 특성 및 잎의 형태적 특성과 양분함량을 조사하였다. 토양 물리적 특성 중 토양용적밀도는 20년 이상 재배지가 $1.16g\;cm^{-3}$으로 19년 이하 재배지 $1.03g\;cm^{-3}$에 비해 유의적으로 높았다 (p<0.05). 토양 화학적 특성 중 토양 pH는 20년 이상 재배지의 토양 pH가 4.56으로 19년 이하 재배지 토양 pH 4.73에 비해 토양 산성화가 심하였으나 유기물, 전질소, 유효인산, 칼륨 함량은 조성 기간에 따른 차이가 나타나지 않았다 (p>0.05). 또한, 잎 면적, 잎 건중량, 잎 내 질소, 인, 칼륨, 칼슘, 마그네슘 함량도 조성 기간 사이에 차이가 없었다. 본 연구 결과에 따르면 밤나무재배지의 토양특성 중 조성 기간은 토양용적밀도 같은 물리적 특성에 변화를 초래하지만 토양 화학적 특성과 잎 양분함량에 미치는 영향은 크지 않는 것으로 나타났다.
마금산온천 지역에 대한 기초적인 지화학 조사를 수행하였다. 연구지역내에는 일반 지하수와 온천수가 함께 산출되며, 온천수의 지화학적 특성은 마금산 온천이 해수의 영향을 받았음을 지시한다. 또한 주변의 일반지하수와의 혼합정도에 따라 지화학적 특성이 변화하고 있으며, 일반지하수 또한 온천수의 영향을 지역적으로 받고 있는 것으로 판단된다. 따라서 마금산온천을 생성시킨 지열수가 연구지역의 지하수체계에 광범위하게 영향을 주고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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