하수오니 처리 석회질 토양에서의 Cd, Cu 및 Zn의 수송 특성을 조사하기 위하여 하수오니 무처리 토양, 하수오니 50과 100 ton $ha^{-1}$ 처리 토양 및 하수 오니를 대상으로 용출현상 (elution development)과 혼성치환 (miscible displacement) 기술을 이용하여 실험을 수행하였다. 하수오니 50과 100 ton $ha^{-1}$처리 토양의 Cd, Cu 및 Zn 의 용출곡선 (elution curve)과 출현곡선 (breakthrough curve)은 하수오니 무처리 토양의 Cd, Cu 및 Zn의 용출곡선 및 출현곡선과 거의 비슷하였다. Cd, Cu, 및 Zn 10 mg을 처리한 Cd, Cu 및 Zn의 용출곡선은 Cd, Cu 및 Zn을 처리하지 않았을 때의 용출곡선과는 거의 비슷하였으나, Cd, Cu 및 Zn의 50 mg을 처리한 용출곡선과는 크게 달랐다. Cd, Cu 및 Zn 혼합용액 500과 $1000mg\;L^{-1}$을 이용한 Cd, Cu 및 Zn의 출현곡선은 서로 비슷하였으나, Cd, Cu 및 Zn 혼합용액 $100mg\;L^{-1}$을 이용한 출현곡선과는 크게 달랐다. 실험에 사용한 석회질 토양에서 하수오니 50과 100 ton $ha^{-1}$ 처리량은 Cd, Cu 및 Zn의 수송특성에 큰 영향을 주지 못하였으며, Cd와 Zn의 수송특성은 서로 비슷하였으나 Cu의 수송특성은 Cd 과 Zn의 수송 특성과는 크게 달랐다.
본 연구에서는 독립영양 황탈질반응을 이용한 질산성 질소 처리 반응 벽체의 탈질능과 미생물학적 안정성을 확인하기 위하여 황/석회석과 독립영양 황탈질 미생물을 이용한 칼럼 반응기를 상향식으로 500일간 운전하여 시간과 깊이에 따른 질산성 질소의 제거 효율을 분석하였으며, 반응기 내부의 미생물 군집 변화를 16S rDNA-cloning 염기서열 분석법 및 DGGE 기법으로 분석하였다. 실험 결과, 미생물의 대사 활동에 따라 칼럼 깊이 별로 질산성 질소 제거율 및 미생물 군집 분포의 큰 차이가 나타났다. 칼럼 반응기의 질산성 질소 제거율은 99%에 달하였으며, 특히 칼럼 아래쪽에서 질산성 질소 제거율이 매우 높게 나타났다. 시간에 따른 제거율은 칼럼 운전 100일 후부터 큰 차이를 나타내지 않았다. 초기 접종원에서는 독립영양 황탈질 미생물인 OTU DE-1, Thiobacillus denitrificans의 비율이 15%에 불과하였으며 반응기 운전 초기에는 접종원 및 100일 운전 후 반응기의 윗부분에서 종속영양 탈질 미생물인 OTU DE-2, Cenibacterium arsenioxidans와 DE-3, Geothrix fermentans가 78%와 90%로 높은 비율을 차지하여 종속영양탈질 미생물들이 우점종을 차지하였다. 그러나 OTU DE-1은 100일 후에 칼럼 아래쪽에서 94%의 비율을 차지하여 우점종이 되었으며, 500일 운전 후 분석한 결과 칼럼 전체에서 86%를 차지하여 독립영양 황탈질 미생물이 안정적으로 적응하였음을 알 수 있었다.
본 연구는 염해지 토양을 기반으로 조성된 모래 지반구조에서 토양개량제 종류에 따른 토양내 염류집적과 켄터키 블루그래스의 생육을 평가해 보고자 수행되었다. 시험에 사용된 용기는 바닥에 10 cm 높이로 간척지 논토양을 설치 하였으며, 그 위에 20 cm 높이로 염류 차단을 위해 왕사를 설치하였다. 상토 층은 20 cm 높이로 세사를 설치 하였으며, 상토용 준설모래인 세사와 각각 부피 비율로 1) 피트모스 10% 혼합 처리(SP), 2) 일반토양 10%+bottom ash 10% 혼합 처리(SSoBA) 3) 밭흙(사양토) 20% 혼합 처리(SSo), 4) 피트모스 5%+제올라이트 5% 혼합처리(SPZ), 그리고 5) Bottom ash 20% 혼합처리 (SBa)구를 조성하였다. 또한 각각 처리에는 짚섬 처리구를 추가하여 짚섬의 염 용탈 효과를 조사하였다. 상기 용기들은 전기전도도(ECw)가 $3-5dSm^{-1}$ 수준인 물에 5 cm 깊이로 침지 처리하였다. 조성된 용기에 켄터키 블루그래스 뗏장을 식재하였다. 관수용수의 염 처리는 전기 전도도가 $2dSm^{-1}$의 농도로 하였다. 관수량은 켄터키 블루그래스의 일 증발산량 대비 100% ($5.7mmday^{-1}$)로 3일 간격으로 살수되었다. 피트모스 5%+제올라이트 5% 처리구에 짚섬 살포는 모래토양의 ECe를 감소시키는 결과를 보였다. 또한 bottom ash 20% 처리구는 토양의 SAR를 감소시키는 결과를 보였다. 유기물 10% 혼합처리(SP)와 밭흙 20% 처리구에 짚섬 살포(SSoGp)시 켄터키 블루그래스의 지상부 건물중이 증가하는 효과를 보였다. 또한 밭흙 20%에 짚섬 혼합구(SSoGp) 및 피트모스 5%+제올라이트 5%에 짚섬 혼합시(SPZGp)는 켄터키 블루그래스의 뿌리 길이가 각각 26.1, 29.5 cm로 길어지는 결과를 보였다. 피트모스 10%(SP) 처리구와 bottom ash 20%+짚섬 혼합구(SBaGp)는 켄터키 블루그래스의 가시적 품질이 각각 7.8, 7.7로 높아지는 결과를 보였다. 밭흙과 bottom ash 처리구에 짚섬을 혼합시 줄기 생육이 증가되었으며, 피트모스, 밭흙 그리고 제올라이트 처리구에 짚섬 혼합시는 지하부 생육이 증가되는 결과를 보였다.
본 연구는 어저귀(Abutilon avicennae)를 이용한 식물상 복원공법의 가능성과 카드뮴이 식물의 성장에 미치는 독성효과, 오염물과 식물유무에 따른 토양미생물의 활성변화, 카드뮴의 식물체내와 토양에서의 거동에 관한 연구를 실시하였다. 뿌리의 생체량은 90일 후 대조구에 비해 약 4배정도 저해를 받았으며, 지상부의 길이 생장 또한 대조구에 비해 약 3배정도 저해를 받은 것으로 나타났다. 식물내 카드뮴의 축적은 50일째 뿌리> 줄기> 잎의 순서로 축적을 나타냈으나, 90일이 경과된 후 카드뮴 축적은 뿌리>줄기>종자>잎으로 지상부 부분의 카드뮴이 잎에서 종자로 전이가 일어난 것을 볼 수 있다. 카드뮴 오염 유무에 상관없이 식물구는 무식물 구에 비해 미생물 활성도가 높게 나타났고 컬럼 하층부로 내려갈수록 감소하였다. 토양에서의 카드뮴 이동은 관찰되지 않았으며, 초기 가용성 카드뮴의 3.5%가 식물체내로 이동하였음이 관찰되었다.
본 주상실험은 오염된 토양에서의 계면활성제 용액상태에 따른 복원 효과를 조사하기 위하여 실행되었다. 농도, pH, 온도, 그리고 용액의 유속을 달리하여 실험을 수행하였다. 실험에 사용된 오염물질은 톨루엔, 토양시료는 Iowa Fruitfield sandy soil, 그리고 계면활성제는 Sodium diphenyl oxide disulfonate (DOSL)이었다. 실험결과, 최적 조건은 다음과 같이 구해졌다. 계면활성제의 농도는 4 %(v/v), pH는 10, 온도는 $20^{\circ}C$, 그리고 유속은 4 mL/min이었다. 이 조건이 모두 만족하는 상태에서는 95 %의 톨루엔이 제거되었으며 이는 다른 조건에서보다 6~l9 %의 상승효과를 보인 것이다. 본 실험에서 보여준 계면활성제 조건은 톨루엔으로 오염된 대수층의 복원에 매우 유용한 자료가 될 것이다.
토양오염 정화방법의 하나인 토양증기추출법 (soil vapor extraction, SVE) 은 오염된 토양에 진공 또는 가압의 공기를 공급하여 연속적인 공기 흐름을 유도함으로써 토양의 기공에 잔류하는 유해화합물의 증발을 촉진하여 오염물질을 제거하는 공정이다. 본 연구에서는 토양증기추출법의 효율에 영향을 주는 인자들 가운데에서 토양의 수분함량과 오염물질의 종류가 오염물질의 제거효율에 미치는 영향에 대하여 실험연구를 수행하였다. 인공토양으로 미세기공이 없는 glass bead, sand, 그리고 미세기공이 많고 흡착능이 강한 molecular sieve가 사용되었으며, 오염물질로는 톨루엔, 메틸에틸케톤, 트리클로로에틸렌이 사용되었다. 본 연구에서는 오염물질의 탈착실험을 180분 이내로 수행하였으며, 이 범위 내에서는 인공토양으로부터의 유기화합물 탈착 현상에서 제거효율과 기공부피수, 각각에 로그를 취하였을 때 선형적 특성이 나타났다. 여기에서 기공부피수란 반응기를 통과한 공기의 부피를 기공부피로 나눈 것이다. 세 가지 유기화합물 모두 수분함량이 0%일 때 가장 낮은 제거속도를 보였으며 일정량의 수분이 포함됨으로써 유기화합물 제거에 필요한 기공부피수가 현저히 줄어듦을 관찰할 수 있었다. 또한, 트리클로로에틸렌과 같이 밀도가 큰 유기화합물의 제거를 위해서는 많은 양의 기공부피수가 소요되며 따라서 작업시간이 매우 길어지게 되므로, 토양증기추출법 외에 다른 정화방법을 함께 사용하여야 한다. 또한 인공토양의 특성에 따른 유기화합물의 탈착현상에 대하여 조사하였으며, 미세기공의 유무가 오염물질의 탈착속도에 미치는 영향이 톨루엔과 메틸에틸케톤에서 상이하게 나타났음을 알 수 있었다. 이러한 연구결과는 정화대상지역의 토양특성, 오염물질 등에 대한 조사를 시행한 후 SVE를 이용한 적절한 정화방법을 설계하는데 기초자료로 이용할 수 있을 것이다.
토양의 산중화 반응 결과로 나타나는 염기성 양이온의 유실과 Al의 가동성 증가는 산림 쇠퇴징후가 나타난 대기오염 지역의 공통된 특징이다. 따라서 산림토양의 산성화 민감도를 결정짓는 산중화 반응을 보다 용이하게 평가하기 위하여 토양산성도 인자를 이용한 산중화 반응 예측모형을 개발하였다. 조사대상지인 남산, 강화, 울산, 홍천의 토양산성도는 동일 지역순으로 높았으며(P<0.05), 이는 토양칼럼 실험에서 추가 산유입($16.7mmol_c/kg$)에 대한 지역별 총 산중화능($ANC_H$)과 상반된 결과였다. 모든 지역에서 염기치환과 Al 용해가 주된 산중화 기작이었으며, 총 산중화능이 낮은 지역일수록 염기치환 산중화능은 낮은 반면 Al 용해 산중화능이 높게 발휘되었다. 황산이온 흡착에 의한 산중화능은 대조지역인 홍천에서 가장 높았으나 산중화율은 6.4%로 매우 낮은 수준이었다. 토양산성도 인자를 이용하여 토양산중화 반응을 예측하기 위한 단순회귀모형과 다중회귀모형의 수정결정계수는 각각 0.52(P<0.04)와 0.89(P<0.01) 이상으로 이들 회귀모형이 토양산성화 민감도와 관련된 산중화 반응을 예측하는데 보다 용이하게 활용될 것으로 판단되었다.
This study examined evaluation on stabilization of major and trace elements in tailings by various surface water-preventing materials. Six columns were filled with tailings of the Sinlim mine, then covered with tailings only, compacted soils, clay, soil-bentonite mixture, pozzolan and bentonite mat. After injection of artificial rain water, the leachate was sampled with times (3, 6, 9 and 12 pore volume) and analysed for major (Ca, Na, Mg, K) and trace elements (As, Cd, Cu, Pb, Zn) by ICP-AES. With exception to pozzolan type, the pH values of leachate from the other types became stabilized from 5.5 to 7.5, and EC (electric conductivity) of leachate from them decreased with times. For the pozzolan type, however, the pH and EC of leachate increased with time due to its alkalinity producing system. Concentrations of most major and trace elements in leachate decreased and stabilized with time. Consequently, soil-bentonite mixed cover shows the best ability of water-preventing and reducing mobility of elements in tailings site.
매립이 완료된 Landfills이나 오염된 지하수의 오염물질을 제거하여 다른 용도로 재사용하는 기술이 오늘날 중요한 문제로 대두되고 있다. 진동을 이용하여 제가효율을 높히는 방법은 요즘 흔히 사용되고 있는 방법중의 하나이다. Ultrasonic의 효과를 사용함으로써, 기계적인 제거효과가 대단하다는 것은 이미 몇몇 연구자들에 의해 확인된바 있다. 이 연구에서는 Probe-Type Lutrasonic Processor를 사용하여 Clayey-Sand Chamber를 가지고 실험을 해보았다. 실험중 계속적인 Pumping과 함께 Ultrasonic을 작동시킨 결과, Clayey 입자들의 분리 및 제거에 큰 효과를 얻었으며, 그로 인하여 투수계수가 크게 증가하는 효과를 보았다. 또한, 실험 전과 후의 입자크기의 분포도가 크게 변했는데, 그 이유는 Ultrasonic의 진동효과 때문이다. 실험결과, 0.004mm 이하의 입자들은 Ultrasonic의 효과에 의해 Mobilize되었으며, 0.04-1.0mm의 입자는 부서져서 작은 입자로 되었다. 이 기구를 사용하기 위한 유지비와 전력비등을 고려하여 이 기구의 실용성을 검토해 보았다. 필요한 Power를 위해 요구되는 전력의 양은 깊이에 의한 대상 site의 응력, 온도, 그리고 Fuid의 Viscosity에 의해 좌우되며, 그중 가장 큰 영향을 미치는 요소는 흙의 깊이이다. 여러 가지의 다른 깊이에서의 경제적인 실용성을 1.0, 2.0in 직경의 Horn Sonicator를 사용했을 경우에 대하여 비교와 분석을 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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