• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2003년도 International Symposium
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• pp.111-124
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• 2003

기존의 오염물질을 제거하는 많은 화학적-물리적 정화 방법은 고비용과 오랜 시간을 요구하는 처리 과정 등의 단점을 갖고 있는 경우가 많았다. 따라서 흙과 수(水)환경내로 유입된 오염물질을 빠른 시간 내에 제거 할 수 있는 대안이 요구 되었다. 흙에 유출된 화합 물질 중 상당양은 흙에 의해 격리, 구속되고 이로 인해 일단 구속된 오염물질은 물과 유기 용매에 의해서도 잘 추출되지 않는 것으로 보고 되고 있다. 이러한 흙에 의한 오염물질의 비유동성(immobilization) 과정은 오염물질의 제거 기술의 대안으로 평가 될 수 있다. 기존 연구자들의 연구 결과, 화학적 혹은 물리적 반응 작용을 통해 오염물질을 흙을 구성하는 물질에 구속할 수 있음이 증명되었다. 이러한 과정 중 환경적 측면에서 볼 때, 화학적 반응이 더 우수하다 할 수 있다. 이는 강한 공유결합(covalent bonds)으로 연결될 경우 미생물의 활동이나 화학 처리로도 이를 분리하기 어렵기 때문이다. 리그닌(lignin) 분해에서 발생하는 휴믹(humic) 물질 등이 안정 된 화학적 연결을 통해 흙 매질 내에 오염물질과 결합하는 대표적 물질이다. 인위적으로 제조된 많은 화학물질은 자연적에서 발생하는 휴민산 발생원(humic acid precursors)과 닮았다. 따라서 화학물은 부식 과정(humifications process)동안 부식토(humus) 내로 병합(incorporate)되어 진다. 일단 이렇게 구성된 결합체는 생물체와 오염물질과의 반응을 방지하여 오염물질로 인한 생물체로의 독성을 감소시키는 역할을 하게 된다. 본 논문에서는 이러한 흙의 유기물(organic matter)와 오염물질과의 결합체에 대한 평가로서 다음의 항목에 대한 고찰이 이루어져야 함을 강조하였다. (a)결합체에서 생물체(biota)와의 반응에 의해 오염물질은 감소되는가\ulcorner (b) 모(parent) 화합물과 비교하여 복합체 생성물(complexed products)이 얼마나 덜 유독한가\ulcorner 그리고 (c)지하수 오염이 오염물질의 유동성 구속에 의해 얼마나 감소되는지\ulcorner

• 생태와환경
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• 제37권3호통권108호
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• pp.344-354
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• 2004

본 연구에서는 용수재이용을 위해 생활하수를 지하흐름형 인공습지로 처리한 후 연못시스템에 연결시켜 미생물과 각 수질인자들의 처리효과를 분석하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. SS의 농도는 얼음이 녹은 3월 초순에서 4월 초순까지는 10 mg $L^{-1}$ 이하의 매우 낮은 농도로 우리 나라 방류수 수질기준보다 낮은 농도를 유지할 수 있었으나 겨울이나 여름 특정기간에 농도가 높아서, 용수 재이용시 보건 ${\cdot}$ 위생적인 측면과 더불어 이용자에게 심미적인 불편함이 없어야 하므로 유출부에 여과시설 등 관리대책을 검토할 필요가 있을 것으로 생각된다. $BOD_5$는 식물의 생장과 미생물의 성장이 저조한 동절기의 농도 증가현상과 이들의 활동이 활발한 성장기의 감소현상을 뚜렷히 나타내었으나, 전체적으로는 국제적인 농업용수 재이용 수질기준보다 낮은 수준으로서 우려할 사항이 아닐 것으로 판단된다. 영양물질의 경우 DO가 상승한 호기성상태에서 T-N, T-P 농도가 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 수질개선을 목적으로 연못시스템을 이용할 경우 3월중에 상층부를 유출시키고 3월 이후에는 수심을 낮게 유지하여 심수층까지 호기성상태를 유지하는 것이 수질관리에 유리할 것으로 판단된다. 지하흐름형 인공습지에서의 미생물 처리효율은 TC, FC, E. coli 모두 평균 92 ${\sim}$ 96% 이상 높은 처리 효율을 보였으며, 인공습지 유출수가 연못시스템을 거치면서 추가로 평글 83 ${\sim}$ 90% 이상 제거되어 평균 대장균농도가 1,200MPN 100 $mL^{-1}$ 로써 인공습지와 연못시스템을 연계 ${\cdot}$ 적용한 후 농업용수로 재이용하거나 수계로 방류할경우 보건 ${\cdot}$ 위생상의 문제를 크게 줄일 수 있을 것으로 판단된다. 미생물의 소독은 대부분 태양광에 의해서 이루어지기 때문에 본 연구와 같이 연못 상층부에서 유출시킬 경우 높은 처리효율을 기대할 수 있을 것으로 생각하며, 대장균과 연못 내에 존재하는 생물들 사이의 상호작용을 정확히 이해하여 적절한 관리대책을 마련 할 경우 안정적인 방류수 농도를 확보할 수 있을 것으로 판단된다. 자연정화로서 하수처리수를 고도 처리할 수 있는 인공습지와 연못시스템을 연계처리 하면 높은 미생물 소독효율을 나타내어 보건 ${\cdot}$ 위생상의 문제를 크게 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 인공습지와 연계한 연못시스템의 하수처리방식은 간단한 구조, 큰 완충능력, 적은 슬러지 발생, 간소한 유지 ${\cdot}$ 관리의 장점을 가지고 있어서, 소규모하수처리와 농업용수 재이용 기술로서 적용가능성이 클것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제54권2호
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• pp.299-308
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• 2021

광산 활동에서 비롯된 Fe(II)은 광산 배수를 따라 지표의 산화 환경에 노출되어 다양한 Fe(III)-산화수산화물로 침전된다. 대표적인 Fe(III) 침전 광물 중 하나인 페리하이드라이트는 결정도가 매우 낮아 비표면적이 크기 때문에, 중금속 및 다른 오염물질을 흡착하기에 용이하다. 페리하이드라이트는 자연 환경에서 열역학적으로 좀더 안정적인 침철석으로 전이된다. 페리하이드라이트에서 침철석으로 전이되는 동안 일어나는 중금속의 거동을 예측하기 위해서 산성광산배수에서 일어나는 페리하이드라이트에서 침철석으로의 전이와 이와 연관된 중금속의 유동성에 대한 정보는 중요하다. 광물 전이와 중금속 거동을 분석하기 위해 흥진태맥 석탄광의 산성광산배수 정화 시설의 코어 시료에 대하여 X-선 회절 분석(XRD), 화학 분석, 통계 분석이 시행되었다. XRD 결과는 페리하이드라이트가 코어 시료 상단에서 하단으로 점차 침철석으로 전이되었음을 보여주었다. 화학 분석 결과 코어시료에서 As의 상대적 농도는 배수에 비하여 매우 높아 As가 철옥시수산화물에 강하게 흡착 되었거나 공침되었을 가능성이 큼을 지시한다. 상관 분석 결과 또한 As와 Fe의 높은 친화도를 보여주어, 철광물이 침전하는 동안 As가 광산 배수에서 쉽게 제거될 수 있음을 나타냈다. 코어 시료에서 깊이가 깊어질수록 Fe에 대한 As, Cd, Co, Ni, Zn의 농도비는 대체로 감소하여, 광물 전이 시 배수 내 이들의 농도를 증가시킬 수 있음을 나타냈다. 이와 반대로 Fe에 대한 Cr의 농도는 깊이가 증가할수록 증가하였는데 이 것은 chromate과 철광물과의 화학결합과 페리하이드라이트와 침철석의 표면 전하로 인한 것으로 생각된다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제5권3호
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• pp.195-207
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• 2000

우리나라 갯벌과 농지내 유 ${\cdot}$ 무기 원소의 거동을 이해하기 위해 제한된 환경의 실험실 수조에서 예비실험을 수행하였다. 총 6개의 아크릴 투명 수조에 갯벌 퇴적물 3종 SW1&2(anoxic, silty mud), SW3&4(anoxic, mud), SW5&6(suboxic, mud)과 농지 토양 3종 FW1&2(벼 포기 포함), FW3&4(벼 포기 제외), FW5&6(간척 농지,펴 포기 제외)을 채운 후 오염물질(구리, 비소, 카드뮴, 크롬, 납, 수은, Glucose+Glutamic acid)이 주입된 해수와 담수를 각각 SW 및 FW수조에 넣고, 2주일에 걸쳐 상층수 및 표층 퇴적물/토양을 채취 ${\cdot}$ 분석하였다. 분석 결과 FW와 SW상층수 중 질산염 이온의 농도는 각각 700${\sim}$800 ${\mu}$M, 2${\sim}$5 ${\mu}$M로 FW에서 현저히 높았고, 인산염 이온의 농도는 각각 3${\sim}$4 ${\mu}$M, 1${\sim}$2 ${\mu}$M(SW1 제외)로 FW에서 약간 높았다. 특이하게 SW1에서 인산염 이온은 시간이 지남에 따라 수 십 ${\mu}$M에 이르는 높은 농도로 증가하였다. 한편, 표층 퇴적물/토양 중 박테리아 세포 수는 FW1&3에서 평균 2.5${\times}$10$^9$cells/g dry sediment으로 SW의 평균 3.0${\times}$10$^8$cells/g dry sediment 보다 약 10배가 높았다. FW5 토양 중 박테리아 세포 수(3.5${\times}$10$^8$cells/g dry sediment)는 SW 퇴적물 중 숫자와 유사하였다. SW 퇴적물 중 MUF-Phosphate 활성도는 100-200 nM/ml/hr이지만 FW5&6을 제외한 FW 토양에서는 약 2,000 nM/ml/hr로 현저히 크게 나타났다. ${\beta}$-D-Cellobiose, ${\alpha}$-D-Glucose, 그리고 ${\beta}$-D-Glucos의 활성도 또한 FW 퇴적물에서 큰 값을 보였다. 그러나 FW5&6 토양 중 효소활성도는 SW 퇴적물에서의 값과 유사했다. 수조 상층수 중 Cu, Cd, As 농도는 모든 FW, SW수조에서 시간이 지남에 따라 일관성 있게 감소하였고, 제거속도는 Cu가 다른 원소에 비해 빨랐다. 제거속도는 FW 3개 수조 중 FW5&6에서 세 원소 모두 가장 느렸고, SW 3개 수조 중에서는 SW1&2에서 가장 빨랐다. SW와 FW간 제거속도 차이는 세 원소 모두 명확치 않았다 Cr은 FW에서 전반적으로 감소하는 경향을 보였지만 SW에서는 실험 초기에 감소하다 24시간 이후에는 증가 후 일정한 양상을 보였다. Pb은 FW에서 전반적으로 감소했지만 SW에서는 초기에 급격히 증가 후 다시 급격히 감소하는 양상을 보였다 Pb 또한 Cu, Cd, As와 마찬가지로 SW1&2에서 제거속도가 가장 빠르게 나타났다. FW 상층수 중 Hg는 시간에 따라 급격히 감소했고, 제거속도는 Fw5&6에서 가장 느렸다. 이러한 결과에 근거할 때 벼가 자라고 있고 이분해성 유기물이 풍부한 FW1&2, FW3&4 토양과 상층수에서는 유기물의 분해 활동이 활발하였지만, 벼가 경작되지 않는 FW5&6과 SW 에서는 유기물이 상대적으로 결핍되어 유기물의 분해활동이 적었을 것으로 판단된다. 한편, 수조에 인위적으로 유기물을 첨가한 경우 박테리아 세포수는 SW1에서 164시간 동안 4배 증가하였으나 SW3과 SW5에서는 각각 2.7배, 1.5배 그리고 FW1&3&5의 경우 각각 약 2배, 1.7배, 0.6배 정도만 증가하였다. Cu, Cd, As등 친 유기성 원소들의 시간에 따른 농도 감소 그리고 이들 원소(Hg 포함) 농도 감소 속도가 유기물이 적은 FW5&6에서 상대적으로 느리게 나타난 결과 등은 이들 금속들이 부유 입자 표면의 유기물과 결합 ${\cdot}$ 침적되어 퇴적물로 제거되었기 때문에 나타난 결과로 생각된다. 한편, SW1&2에서 이들 원소의 제거 속도가 빨랐고 인산염 이온의 농도가크게 증가했던 원인은 SW3&4에 비해 상대적으로 공극이 큰 퇴적물로 채워진 SW1&2 퇴적물의 공극수 중 황화수소, 인산염 이온 등이 퇴적물 상층수로 쉽게 확산 ${\cdot}$ 공급되었고, 그 결과 Cu, Cd, As 등 금속 이온이 황화수소 이온과 결합 ${\cdot}$ 제거된 까닭으로 생각된다. 종합적으로 수조 상층수중 유 ${\cdot}$ 무기 원소의 거동은 주로 입자 표면의 유기물과 퇴적물/토양에서 공급된 황화물에 의해 조절된 것으로 생각된다.