제주도 지하수중의 $\delta$$^{15}$ N값을 이용하여 질산성질소의 오염원을 추정하기 위해 질산성질소농도가 먹는물 최대허용농도를 초과하거나 초과할 우려가 있는 지역중 7개 지점을 선정했으며, 대조지역으로 질산성 질소가 1 mg/ι 미만인 1개 지역을 선정하였다 질산성질소의 오염원은 $\delta$$^{15}$ N와의 관계를 비교하여 자연토양, 화학비료, 가정하수, 축산폐기물이나 퇴비등에서 유래되는 것으로 구분하였다. 질산성 질소농도와 $\delta$$^{15}$ N에 의한 주요 기원별 구성비에서는 A-1, R 및 F-1이 각각 61.1%, 50.0% 및 20.0%가 축산분뇨.생활하수 로 27,8%, 45.7% 및 40.0%가 화학비료로 11.1%, 4.3% 및 40.0%가 자연토양으로 구별되였고, A-2에서 A-6은 각각 37.8%, 25.0%, 40.9%, 26.2% 및 35.7%가 축산분뇨.생활하수로 2.6%, 3.3%, 6.1%, 2.3% 및 4.1%가 자연 토양으로 59.6%, 71.7%, 53.0%, 71.5% 및 60.2%가 화학비료로 추정되었다.

제주도는 예상되는 물 부족분을 충당하기 위하여 대규모 지하수 개발을 계획하고 있다. 효율적인 지하수 자원의 관리를 위해서는 개발에 대한 영향평가가 선행되어야 하는데 제주도에서는 지역의 특성상 해수의 영향을 고려해야 한다. 본 연구에서는 가상의 지하수 개발에 대한 중-동제주 수역의 해수쐐기의반응을 해석하였다. 해석 방법으로는 담수와 해수의 동수역학을 동시에 고려하는 비확산 전산모형(sharp interface numerical model)을 이용하였다. 모델링에서 사용된 단계적 지하수 개발 일정은 제주도 광역상수도개발 계획과 동일한 비율과 시간 간격에 따라 설정되었다. 모델링 결과 해수쐐기(saltwater wedge)는 지역에 따라 1km이상 침투하는 것으로 예측되었다. 이러한 결과는 해수쐐기를 고정된 것으로 가정하여 담수의 흐름만을 고려한 모델링을 바탕으로 한 영향평가의 신뢰성에 의문을 가지게 한다.

본 연구에서는 토양과 화합물 특성에 따른 지하수계에서의 유기오염물질의 거동에 대한 연구의 일환으로 소수성이며 이온화하는 pentachlorophenol (PCP)의 수도권 매립지의 토양 수착 평형에 pH와 염의 농도 변화가 미치는 영향을 밝히고자 하였다. 또한 이 결과를 바탕으로 pH 변화에 따른 PCP의 수착 경향을 예측할 수 있는 모델을 구성하고자 하였다. 실험 결과, pH가 낮을수록 PCP 수착량은 증가하였으며, PCP 수착은 PCP가 이온화하지 않은 형태로 주로 수착되는 것으로 나타났다. pH의 영향을 정량적으로 나타내줄 수 있는 수착 모델을 선형홉착등온식을 기초로 하여 구하였는데 이에 의한 예측값은 pH3-8의 범위에서 실험값과 잘 일치하였다. 또한 모든 pH에서 염의 첨가는 PCP 수착평형상수를 증가시켰으며 특히 첨가한 염의 농도가 0.1M 이하인 경우가 0.1M 이상일 때보다 염의 농도 증가에 따른 PCP 수착평형상수 증가폭이 더 컸다 이 때 토양에서의 염의 존재는 PCP의 존재양태에 따라 'salting-out effect'혹은, PC$P^{-}$와 이온쌍을 이루어 PCP의 토양에서의 수착을 증가시키는 것으로 추정되었다. 수도권 매립지 토양의 pH가 대략 5~8, 지하수내 염도가 ~50 g/L로 다양하게 변화함을 고려할 때 본 실험 결과는 pH와 염도에 따라 PCP의 지연지수가 3~550까지 변화할 수 있음을 나타낸다.

광산활동이 주변지역 토양중의 중금속함량에 미치는 영향을 조사하기 위하여 국내 달성 동-중석 광산지역을 중심으로 지화학적 조사를 수행하여 표토와 심토시료를 채취하였다. 토양의 오염정도를 조사하는 것외에도 여러 토양분석방법의 비교와 국내토양환경기준의 문제점을 알아보기 위하여 0.1 N 염산, 질산-과염소산과 왕수를 이용하여 토양분석을 위한 용액을 준비한 후 원자흡광분석법으로 Cd, Cu, Pb와 Zn을 분석하였다. 또한 토양내 중금속의 존재형태를 파악하기 위하여 연속추출법을 수행하였다. 질산-과염소산을 이용한 분석법에 의하면 달성광산 주변지역의 토양에 최고 28 $\mu\textrm{g}$/g Cd, 5000 $\mu\textrm{g}$/g Cu, 2390 $\mu\textrm{g}$/g Pb와 930 $\mu\textrm{g}$/g Zn이 존재하였으며, 허용한계치로부터 계산되어진 표토와 심토의 오염지수가 환경문제를 야기할수 있을 정도로 높게 나타났다. 그러나 국내 환경오염 공정시험법상의 0.1 N 염산을 이용한 결과는 토양환경보전법령상의 토양오염우려기준보다 낮게 나타나 국내 토양관련 법규 및 분석법에 대한 재고가 필요한 실정이다. 연속추출법 결과 토양내 총 Cu, Pb와 Zn함량은 질산-과염소산 및 왕수를 이용한 분석결과에 의해 설명되어지며, 이온교환형태로 존재하는 양은 0.1 N 염산을 이용한 결과로 나타낼 수 있다.

화강암과 석회암으로 구성된 동해 터널굴착지 역 주변에 대한 수리지구화학적 연구를 수행한 결과, 채수한 자연수 시료는 그 화학적 특성에 따라 화강암 지역의 물(그룹 1)과 석회암 지역의 물(그룹 2)로 구분 가능하였다. 이러한 구분은 군집분석을 통하여 통계적으로 확인되며, 동일 지점에서 채수된 터널용출수는 채수시기에 따라 각각 그룹 1 및 2에 속하는 것으로 나타났다. 요인분석 결과 그룹 1은 사장석이 카올리나이트로 풍화되는 반응, 그룹 2는 방해석의 용해 반응에 의하여 각각의 화학적 특성이 결정된다. 터널용출수가 시기에 따라 상이한 특징을 보이는 이유는 두 차례의 채수시기 도중에 수행된 화강암 지역의 누수대에 대한 방수작업이 효과적으로 작용하여 지하수 유동체계를 변화시켰기 때문으로 판단된다. 한편 역학적 조사 결과 터널용출수는 다른 자연수 시료에 비하여 대수층의 조암광물과 상호 반응을 더욱 많이 거친 것으로 보인다. 질량평형에 기초한 계산을 통하여 터널용출수에 대한 두 그룹 물의 혼합율 및 물-암석반응이 정량적으로 도출되었으며 이 결과는 통계적 및 열역학적 조사 결과와 잘 일치한다.

먹는샘물 개발지역에서의 환경 영향 평가를 위한 수리지구화학의 기초 자료를 국내 먹는샘물 개발지역에 존재하는 암석, 토양 및 자연수 시료를 예로 하여 제시하였다. 암석에 대해서는 현미경 분석을 실시하였고, 토양 및 자연수 시료에 대해서는 화학 분석을 실시하였다. 토양은 분해 방법별로 중금속 원소들의 함량 비교를 하였으며 오염지수를 통해 오염 영향을 평가하였다. 또한 자연수 시료들을 대상으로 기반암 및 심도에 따른 수리지구화학적 특성과 자연수의 화학적 진화, 물-암석 반응에 대하여 고찰하였다. 대수층을 구성하는 암석을 화강암질암과 변성퇴적암류, 그리고 퇴적암류로 구분하였으며 이들 기반암에서 비롯된 중금속의 토양과 자연수의 오염 현상은 없는 것으로 판단되었다. 연구 지역의 토양은 HNO$_3$+HClO$_4$의 혼합산을 이용한 방법과 0.1 N HCl을 사용한 방법 모두에서 낮은 중금속 함량을 보여 자연적인 부화 현상이나 인위적 오염을 받지 않은 토양임을 알 수 있었다. 특히 0.1 N HCl을 사용하여 중금속 중 가용성 부분을 추출해 낸 결과 Cu, Pb, Zn, Cd 및 Cr 등 중금속 원소의 함량은 상당히 낮은 것을 확인할 수 있었으며 따라서 식물과 수계를 통한 오염의 영향은 매우 낮다고 할 수 있다. 오염지수를 통해 여러 원들의 복합적인 오염 양상을 고려하여 오염도를 산출한 결과 역시 연구 지역 토양은 오염지수가 0.03~0.47로 중금속에 의한 오염이 진행되지 않고 있음을 알 수 있었다. 심부지하수 시료를 대상으로 암종별 특징을 살펴보았을 때 화강암질암의 지하수 시료는 $Ca^{2＋}$-HCO$_3$$^{-}$의 유형을 거쳐 $Na^{＋}$-HCO$_3$$^{-}$ 유형까지 진화하였으나 변성퇴적암과 퇴적암내의 지하수 시료는 $Ca^{2＋}$-HCO$_3$$^{-}$의 유형에 머물러 있다. 이는 구성 광물 중 사장석의 용해가 화강암질암내 지하수의 특성을 조절하고 있는 반면 변성퇴적암과 퇴적암내 지하수 시료에서는 방해석의 용해만이 주된 반응으로 작용하고 있기 때문이다. 또한 심도별 특징을 살펴보았을 때 지표수에서 심부지하수로 이동하면서 수소이온농도, 전기전도도 및 대부분의 용존이온 함량은 증가하고 있다. 한편 일부 천부지하수시료에서는 NO$_3$$^{-}$ , Cl$^{-}$ 및 $K^{＋}$의 함량 및 K/Na의 비가 높게 나타나는 것으로 보아 농업활동으로 인한 오염의 영향을 받은 것으로 판단된다. 열역학적 고찰을 통해 볼 때 대부분의 자연수는 kaolinite 및 smectite 형성환경에 위치하고 있음을 알 수 있으며 질량보존을 기초로 한 반응모델을 설정한 결과, 용존이온의 거동 및 열역학적 연구 결과와 부합하는 결과를 얻을 수 있었다.

하천 주변의 쓰레기 매립장 등과 같은 오염원은 하천수와 지하수의 오염을 야기시킨다. 하천 수위의 영향을 받는 하천구역에서 오염원의 이동과 대수층 특성과의 반응을 고찰하였다. 이를 위해 하천 수위의 변화에 따른 변동속도 성분을 지하수의 지배방정식에 대한 해석해를 이용하여 유도하였다. 변동 속도 성분을 고려하여 이송확산방정식에 대한 수치모형을 구성하였으며 구성된 수치 모형의 타당성을 위해 해석해와 비교한 결과 거의 일치하였다. 수치실험을 위한 자료는 난지도의 대수층 특성값을 이용하였다. 대수층 특성값에 대한 범위를 설정하고 이를 이용하여 하천 수위와 오염원의 이동에 대한 반응을 고찰한 결과, 저류계수를 제외한 수리전도도와 유효공극율은 오염원의 이동에 대한 반응이 미소하게 나타났다. 그리고 하천 수위의 변화에 민감한 반응을 나타낸 경우는 저류계수가 $10^{-2}$ 차수임을 알았다.