• 한국환경농학회지
• /
• 제24권3호
• /
• pp.253-260
• /
• 2005

국내 시설하우스의 경우 화학비료를 비롯한 각종 농자재의 투입으로 인하여 비료 성분이 집적되었고 이는 작물의 수분흡수 장해를 유발하여 영양장해와 품질저하를 초래하고 있다. 또한 일부 지역에서는 농작물 가식 부위로의 ${NO_3}^-$ 축적과 질소 및 인의 용탈로 인한 수질 오염이 우려 된다. 본 연구에서는 연작장해가 발생한 시설채소재배지 토양의 물리화학적 특성을 평가하고 염류성분을 흡착 고정화할 수 있는 흡착제를 처리하여 토양용액에 존재하는 염류성분을 경감시킬수 있는 최적의 흡착제를 선별하고자 하였다. 실험에 사용된 토양은 유효인산$(1431{\sim}6516mg\;kg^{-1})$, 질산성 질소$(117.60{\sim}395.73mg\;kg^{-1})$, 치환성 칼슘$(4.06{\sim}11.07\;cmol_c\;kg^{-1})$ 및 마그네슘$(2.59{\sim}18.76\;cmol_c\;kg^{-1})$ 성분이 기준치를 과도하게 초과하여 염류장해를 유발하는 요인으로 작용하였다. 염류집적 토양에 대한 미강처리는 토양용액 내의 인산과 질산이온을 $93{\sim}100%$ 감소시켰으며 처리효율은 미강 > 혼합이온교환수지 > 분말형 제올라이트 순으로 나타났다. 미강을 제외한 모든 처리구는 pH $7.98{\sim}8.11$의 범위를 나타내었으며 미강 처리구에서는 토양의 pH가 6.61로 감소되었다. 미강 처리구의 경우 토양의 종류에 따른 차이는 있었으나 음이온에 대한 흡착능력이 매우 뛰어남을 알 수 있었다. 토양용액 중의 칼슘 이온에 대한 제거효율은 제올라이트 $1{\sim}65%$, 혼합이온교환수지 $7{\sim}61%$의 범위를 나타냈으며 미강의 경우 일부 토양에서는 토양용액 중의 칼슘 농도를 증가시키는 것으로 나타났으며 양이온교환수지의 경우 암모니움 이온과 칼륨 및 나트륨 이온에 대해서도 가장 뛰어난 흡착특성을 나타내었다. 이상의 결과를 통하여 양이온의 경우에는 혼합이온 교환수지 처리가 그리고 음이온의 경우 미강 처리가 토양용액 중의 염류성분의 흡착 제거에 뛰어난 효과가 있는 것으로 평가되었으며 경제적인 측면에서도 적용 가능할 것으로 판단되었다.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제10권4호
• /
• pp.383-392
• /
• 2007

지하 공동은 토지의 이용과 개발을 제한할 뿐 아니라 안전과 환경에 심각한 우려를 준다. 우리나라는 석회암이 널리 분포하고 폐광산이 많으며 도심이 확장되고 토지의 개발이 활발하여, 지하 공동에 의한 지반 안전과 환경 보존 문제를 안고 있다. 전남 무안군 덕보들에 한국지질자원연구원에서 마련한 물리탐사 실험장에서 지하 공동의 탐지와 모니터링을 위한 고정밀 중력탐사를 하였다. 중력은 약 30 m 간격의 논둑길을 따라 5 m 간격으로 모두 800여 측점에서 AutoGrav CG-3 중력계로 측정하였으며, 측점의 절대적 위치 오차는 수 mm 이하로 유지하였다. 중력 측선은 MS (minimum support) 역산으로 밀도 분포를 작성하였으며, 고분해능 3차원 중력 역해의 비유일성을 줄이기 위하여 Euler 디컨벌루션의 해를 제한 조건으로 이용하는 역산 방법을 고안하였다. 역산에 의하여 작성한 밀도 분포는 잔여 중력 분포와 전체적으로 잘 일치하였으며, 특히 공동과 관련된 것으로 예상되는 3곳의 중력 이상대의 밀도 분포 형태, 즉 공동의 위치 뿐 아니라 공동형태와 발달 양상을 잘 보여주었다. 이러한 해석 결과는 시추 주상도와 매우 잘 일치하였다. 탐사 실험장의 진입로에서 그라우팅을 전후하여 시간차 중력 모니터링을 하였다. 탐사 조건에 의한 불일치는 기준점의 관측 중력을 비교하여 조정하였다. MS 역산으로 작성한 그라우팅 전, 후의 밀도 분포를 비교하여 그라우팅의 효과를 검토하였다. 이 현장 사례를 통하여 ${\mu}Gal$ 수준의 정밀도와 정확도의 고정밀 중력탐사는 지하 공동을 탐지할 뿐 아니라 공동의 분포와 발달 양상을 확인하는 가장 직접적이고 효과적인 수단이 됨을 보여주었다. 또한, 시간차 중력 모니터링은, 여러 가지 오차 요인들이 있지만, 시간의 경과에 따른 지하 밀도 분포의 변화를 관측하는 데 효과적임을 보여주었다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제22권1호
• /
• pp.33-42
• /
• 2000

중금속은 토양 내에서 비보존성 화학물질로 작용하므로 흡착에 의해 지연효과가 발생할 수 있고 흡착은 pH에 영향을 받는다고 보고된 바 있다. 그러므로 토양 및 지하수 오염을 예방하고 복구하기 위해서는 다양한 pH조건에서 중금속의 이동형태를 파악하는 것이 중요한 연구과제가 된다. 본 연구에서는 사질토양에서 pH에 따른 중금속의 이동특성을 연구하기 위하여 배치실험과 주상실험올 수행하였다. 배치실험의 경우 초기농도별로 11가지의 $ZnCl_2$ 40 mL 용액과 사질토양 10g을 교반기에서 72시간 반응시켜 평형상태에 도달하게 한 후 용액을 채취하여 Zn, Ca, Mg의 세 가지 양이온을 ICP-AES로 분석하였다. 주상실험은 3가지 pH조건 (7.7, 5.8, 4.1)에서 10 g/L의 KCl과 $ZnCl_2$를 추적자로 사용하여 순간주입 (pulse injection) 형태로 토양시료 상부에 투입한 후 Time Domain Reflectometry (TDR)를 사용하여 10 cm 깊이에서 잔존수농도를, EC-meter와 ICP분석을 통하여 20 cm 깊이의 하부 경계면에서 침출수농도를 분석하였다. 배치실험 결과, Zn은 Ca, Mg와 이온교환의 형태로 흡착이 발생하였고 등온 흡착방정식의 각 모델 (Linear, Freundlich, Langmuir)별로 최저 1.2에서 최고 614.1의 지연계수를 나타냈다. 주상실험에서도 모든 pH조건에서 Zn이온이 이온교환을 하여 흡착이 발생하였으나, 잔존수와 침출수 형태의 파과곡선 모두에서 Zn이용의 첨두농도 도달시간이 K이온과 일치하여 지연효과는 발생하지 않은 것으로 나타났다. 이는 정상류 상태로 부과한 낮은 배경농도의 용탈수내에 Zn보다 강한 이온교환능을 가지는 원소가 존재하지 않아 Zn의 탈착이 발생하지 않았기 때문이다. pH가 낮을수록 Zn는 용액내 수소이온 ($H^+$)의 증가로 치환능이 감소하여 첨두농도가 높게 나타났고, 상대적으로 치환되는 Ca, Mg의 양은 줄어들었다. 따라서 본 연구에 적용된 배치실험과 주상실험의 조건하에서는 Zn이온이 이온교환반응에 의한 흡착이 발생하였으나 지연효과는 발생하지 않았고 가장 낮은 pH에서 첨두농도가 최고 12.7배까지 증가하였다.

• 생태와환경
• /
• 제56권4호
• /
• pp.281-302
• /
• 2023

탄소는 생명체의 구성 요소이자 기후변화에 중요한 역할을 하는 원소로, 생태계에서 다양한 형태로 순환한다. 기후변화가 생태계에 미치는 영향을 예측하고 대응하기 위해서는 탄소순환에 대한 정량적 이해가 필수적이다. 가속질량분석기를 이용한 생태계 탄소화합물의 방사성탄소동위원소비(Δ¹⁴C) 분석은 탄소순환 연구뿐만 아니라, 화석탄소 기원 오염원을 추적하는 환경과학, 환경공학 연구에도 세계적으로 널리 활용되고 있다. 우리나라에서도 여러 연구진에 의해 하천탄소, 강수, 수관통과우, 초미세먼지, 폐수처리장 또는 하수처리장 유출수에 포함된 탄소화합물의 Δ¹⁴C가 보고되었다. 연구 결과를 종합하면, (1) 우리나라 하천탄소의 양과 성분은, 크게 보면 암석과 토양의 풍화, 육상생태계 식생과 토양에 포함된 유기물의 유출 등 다양한 기원의 탄소화합물을 포함하며, 강수량에 따른 계절적 영향을 받는 것으로 이해할 수 있으나, 지역적으로는 산업단지의 폐수나 도시의 하수처리장 방류수 유입, 농업 등 토지 이용, 깊은 토양으로부터의 유출수와 지하수 유입 등 여러 요인에 의해 크게 달라질 수 있다. (2) 하천탄소에 영향을 줄 수 있는 우리나라 강수 용존유기탄소의 Δ¹⁴C도 보고되었고, 특히 겨울철에 이례적으로 Δ¹⁴C가 높았다. 국지적 오염 가능성을 배제할 수는 없으나, 이 연구 결과는 우리가 지금까지 생태계 탄소순환을 잘못 이해하고 있을 가능성을 내포하므로, 그 원인과 범위를 추적하는 후속연구가 필요하다. (3) 우리나라 산림의 수관통과우, 초미세먼지에 포함된 탄소화합물의 Δ¹⁴C를 분석하고 화석탄소의 기여도를 파악한 연구도 보고되는 등 ¹⁴C 분석 방법은 생태학과 환경과학 분야에서 새로운 시사점을 제시하는 데 활용되고 있다. 시료량과 성상에 따라 다르긴 하지만, 원소분석기와 연결된 소형 가속질량분석기를 이용하면 상대적으로 빠르고 저렴하게 시료 분석이 가능하므로, 앞으로 ¹⁴C 분석을 활용한 생태학과 환경과학 연구가 활발히 이뤄지길 기대한다. 성상별 ¹⁴C 분석 자료는 화석탄소 오염원을 추적하고 제거하는 방법을 제시하는 데 활용될 수 있을 뿐만 아니라 기후변화에 취약한 영역을 식별하고 적절한 대응 전략을 마련하기 위해서도 필요할 것이다.

• 자원환경지질
• /
• 제56권6호
• /
• pp.715-728
• /
• 2023

익룡 발자국의 개체 및 밀집도 측면에서 세계 최대 규모로 알려진 진주 충무공동 익룡·새·공룡발자국 화석산지는 2011년 천연기념물로 지정된 이래, 2018년 일부 화석층을 현장 보존하기 위해 보호각을 설치하였다. 이 중 제2보호각에 관리중인 화석층은 기 보고된 발자국 중 약 17%에 달하는 익룡·수각류·조각류 발자국(총 679개)이 단일 층준에서 발견되어 학술적 가치가 크지만 물리적, 화학적 손상이 지속적으로 발생하여 발자국의 관찰에 어려움이 있다. 특히 화석층 표면을 피복하는 유백색 오염물은 석고와 대기오염물로 구성된 복합체의 누적현상에서 기인한다. 오염물을 구성하는 석고는 화석층 하부층준에서 기원한 칼슘과 잔디의 생육활동으로 공급되는 황이 보호각 후방의 잔디가 식재된 토양층에서 집수된 지하수에 의해 용출되고, 보호각의 일대의 수분 순환 과정에서 화석층 표면에 증발잔류하며 결정화된다. 또 다른 오염물 구성체인 화분·광물 등은 분진 배출이 어려운 보호각 갤러리창을 통해 풍성으로 유입된다. 따라서 상이한 기원을 가진 두 오염물로부터 화석층을 보존하기 위해서는 보호각의 수분 및 대기 순환 제어와 지속적인 오염물 제거가 필요하다. 분진상의 석고와 대기 오염물은 스팀 세정법으로 충분한 제거 효과가 있으며, 암회색 셰일인 화석층은 레이저 흡수능이 커 흔적화석과 퇴적구조의 물리적 손실을 동반하는 레이저 세정법은 가급적 지양하는 것이 바람직하다.

• 한국광물학회지
• /
• 제21권3호
• /
• pp.227-237
• /
• 2008

최근 들어 비소오염에 대한 환경적 관심이 증대되면서, 세계적으로 비소에 대한 음용수 기준이 강화되고 있으며, 국내적으로도 비소로 오열된 지하수 덴 토양의 출현 빈도가 높아지면서 비소 오염과 그에 대한 처리 및 대책이 주요한 환경적 관심사로 대두되고 있다. 지중에서 비소의 거동은 주로 산화물들과 점토광물에 의하여 제어되는데, 특히 철(산)수산화물이 가장 효과적으로 비소를 제어하는 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 다양한 철(산)수산화물들 중 2-line ferrihydrite가 비소의 거동에 어떠한 영향을 미치는가를 파악하기 위하여 수행되어졌다. 다양한 비소 화학종들 중 자연 상에서 발현 빈도수가 가장 큰 3가 비소(아비산염)와 5가 비소(비산염)가 2-line ferrihydritc와 어떠한 흡착 특성을 갖는지 비교하여 연구하였다. 비소의 흡착제로 실험실에서 제조되어 이용된 2-line ferrihydrite는 $10\sim200nm$의 작은 나노 크기, $247m^{2}/g$의 비교적 큰 비표면적, 다른 철(산)수산화물보다 높은 8.2의 영전하 pH 등을 갖는 것으로 나타났는데, 이러한 2-line ferrihydrite의 대표적인 물리화학적인 특성들은 비소의 흡착제로서 매우 적합한 것으로 조사되었다. 평형흡착 실험결과, 3가 비소가 5가 비소보다 월등히 높은 흡착력을 보였으며, 3가 비소는 pH 7.0, 5가 비소는 pH 2.0에서 가장 놀은 흡착력을 보이는 것으로 나타났다. 3가 비소는 pH 12.2를 제외하고는 pH에 따른 흡착량이 크게 차이를 보이지 않은 반면, 5가 비소는 pH가 증가함에 따라 흡착량이 현격하게 갈소하는 것으로 나타났다. pH에 따른 비소의 흡착특성을 보다 더 자세하게 초찰한 견과, 3가 비소는 pH 8.0까지는 흡착량이 증가하다가 pH 9.2 이상에서는 흡착량이 급격하게 같소하는 것으포 나타났다. 5가 비소의 경우에는 pH가 증가할 수록 비교적 일정하게 흡착량이 갉소하는 것을 알 수 있었다. 이렇게 비소 화학종에 따라서 상이한 흡착특성을 보이는 이유는 pH에 따른 각 비소 화학종의 화학져 존재 형태(chemical speciation)와 2-line ferrihydrite의 표면전하의 변화 등이 복합적으로 작용하기 때문인 것으로 사료된다. 각 비소 화학종과 2-line ferrihyite와의 흡착특성을 반응속도론적 관점에서 고찰한 결과, 대부분의 비소종들이 2시간 이내에 흡착이 거의 완료되는 것으로 나타났으며, 두 종류의 비소 화학종과 2-line ferrihydrite의 흡착 반응속도를 가장 잘 모사하는 반응속도 모댁은 power function과 elovich model인 것으로 조사되었다.