토양오염지표에 의한 천안시 토양환경 평가

장인성,정창모,임계규 한국지하수토양환경학회 1999 지하수토양환경 Vol.4 No.2

천안시의 토양 환경을 종합적으로 평가하기 위하여 각 지역별(농경지 3개소, 공단지역 3개소, 도심지 2개소, 하천주변 3개소, 매립지 주변 3개소)로 13개 항목에 관한 오염도 조사를 실시하였다. 각 측정 항목마다 토양오염 우려기준에 못 미치는 오염도를 보였다. 토양의 산성화는 농경지에서 심한 것으로 나타났으며, 특히 고속도로 주변의 농경지는 자동차 배기가스에 의한 산성 강하물의 영향으로 의심되는 산성화가 진행되는 것으로 나타났다. 또한, 밭 지역의 산성화가 심화되어서 토양 측정망의 채취지점 추가가 요구되었다. 중금속 6종과 기타 유기득성물질은 모두 토양오염 우려기준에 못 미치는 값을 나타냈다. 유류성분인 BTEX성분 역시 우려기준에 못 미치는 값을 보였으며, TPH는 BTEX보다 광범위한 오염도를 보였다. 오염물질에 의한 토양의 상태를 종합적으로 판단할 수 있도록 고안된 토양오염지표(SPI, Soil Pollution Index)를 이용하여 천안시의 토양오염도를 평가하였다. 토양오염점수(SPC, Soil Pollution Score)에 의해 산출된 토양오염 등급은 모두 1 등급으로 판명되어 천안시의 토양은 비교적 건전한 것으로 나타났다. To assess the soil quality of Chonan City, soil analyses were conducted according to the 14 different sampling sites. The soil pH of the agricultural area near the expressway was lower than that of the other farming area, which indicated that this acidification was probably attributed to the acid rain caused by the traffic exhaust gas such as SOx and NOx. Acidification was more severe in the dry farming area than in the rice paddy area. All concentration of 6 different heavy metals (As, Cu, Cd, $Cr^{6+}$, Hg, Pb) and organic contaminants (cyanide, organic-p, PCBs, phenols) were found to be lower than the standard of soil pollution. The concentration of BTEX also lower than the standard of soil pollution. An assessment using the SPI (Soil Pollution Index). which was developed to estimate an overall soil quality, was performed. Each SPC (Soil Pollution Score) were evaluated with the results of the data from this study. The soil quality of most area of Chonan City was determined to Class 1 , which indicated that the soil was healthy.

농업관측지역 토양수분함량 추정기법 적용 및 신뢰성 검증

신용희 ( Yonghee Shin ),김미아 ( Miah Kim ) 한국농공학회 2016 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2016 No.-

최근 지속적인 농업기술의 발달에도 불구하고 가뭄, 홍수와 같은 극한 기후 현상으로 인한 농작물 생산량 감소 피해는 전 세계에 걸쳐 빈번하게 발생하고 있으며 그 피해 강도 또한 심각하게 나타나고 있어 식량안보에 위협적인 요인으로 주목되고 있다. 특히 가뭄으로 인한 농작물 생산량 감소 피해는 그 피해 면적이 광대하고 장기간에 걸쳐 발생하는 경향이 있어 사회 경제적으로 심각한 영향을 미치게 된다. 지속적인 농업생산기반정비사업을 통해 우리나라 논 지역의 수리답률이 80 % 이상을 차지하는 반면 밭작물 재배지역은 관개시설 보급이 15 % 이하로 크게 낮은 수준에 머물고 있어 기후변화로 인한 가뭄발생 위협에 직접적으로 노출되어 있다. 밭작물 재배지역에 있어서 가뭄은 토양내 수분 함량의 부족으로 정의할 수 있다. 밭작물 재배지역 내 토양의 수분함량 변화를 모니터링 함으로서 가뭄의 진행 상태를 파악할 수 있으며 주로 토양수분센서를 통해 토양수분함량을 측정한다. 토양수분센서는 설치가 간편하고 토심별 수분함량에 대한 측정이 가능하지만 센서의 가격이 고가인 단점이 있다. 농촌진흥청 국립농업과학원에서는 전국 170여 곳에 설치된 자동기상관측소(AWS)에서 수집된 기상관측자료를 농업기상정보서비스(http://weather.rda.go.kr/)를 통해 제공하고 있으며 이 중 80여 곳에서는 토양수분센서가 설치되어 토양수분함량의 변화를 모니터링하고 있다. 본 연구에서는 실제 밭작물 재배지역의 생육시기별 토양수분 변동을 추정할 수 있도록 토양수분 관측지점을 대상으로 남한의 농업지역에 대한 토양 수문학적매개변수를 고려한 프로세스 기반의 토양수분 추정기법을 개발하고 추정 결과에 대한 검증을 실시했다. 토양수분함량 추정 모형에는 SWAP(Soil-Water-Atmosphere-Plant) 모형을 이용했다. SWAP 모형의 입력변수인 토양의 수리학적매개변수(θ_r, θ_s, K_s, α, n)는 미국 농무성(USDA)에서 개발된 ROSETTA 프로그램을 이용해 구했다. 기상관측 자료는 토양수분관측이 이루어지고 있는 지점의 AWS 관측자료를 이용했고 일최고기온, 일최저기온, 상대습도, 일사량, 풍속, 강수량 자료를 포함한다. 기상관측자료의 결측이 없고 토양특성 정보가 존재하는 56개 AWS 관측지점을 선정하였다. 토양수분 추정기법의 검증을 위해 2009-2015(2014년 결측)년에 걸쳐 장기간 토양수분 관측이 이루어지고 있는 해남KoFlux 관측지점의 자료와 비교했다. 2015년의 경우 토양수분 관측자료와 SWAP 모형 시뮬레이션 결과 사이에 R²=0.72의 상관성이 나타났으며RMSE=0.026(%), TCC=0.849로 좋은 재현성을 보였다. 검증된 모형을 이용해 농촌진흥청에서 운용 중에 있는 56개 토양수분 관측지점에 대해 시뮬레이션을 실시했다. 토양수분모형의 지점별 환경설정은 동일하게 적용했다. 그 결과 관측지점에 따라 재현성에 큰 차이를 보였으며 남한을 대상으로 한 토양수분 추정 기법의 신뢰성을 높이기 위해서는 대상지역에 대한 상세한 토양정보와 함께 식물 피복 정보에 대한 설정이 중요한 것으로 나타났다.

한국토양유실량 및 토양유실위험 지역 분석

김주훈,이효정,김경탁 대한공간정보학회 2009 Spatial Information Research Vol.17 No.3

This study accomplished to draw a soil erosion map and a grade map of soil loss hazard in Korea. RUSLE and Rainfall-runoff (R) factor, which was estimated by using the rainfall data observed in 59 meteorological stations from 1977 to 2006 (for 30 years). FARD was used to analyze the frequency, and the whole country R factor was estimated according to the frequency. In the analysis of estimating the whole country R factor, Nakdong river has the smallest vaule, but Han river has the biggest value. According to the result of analyzing soil loss, soil loss occurred in a grass land, a bare land and a field in size order, and also approximately 17.2 ton/ha soil loss happened on the whole area. The average soil loss amount by the unit area takes place in a bare land and a grass land a lot. The total amount of soil loss in 5-year-frequency rainfall yields 15,000 ton and, what is more, a lot of soil loss happens in a paddy field, a forest and a crop field. The grade map of soil loss hazard is drawn up by classifying soil loss hazard grade by 5. As a result of analyzing soil loss, the moderate area which is the soil loss hazard grade 2 takes up the largest part, 72.8% of the total soil loss hazard area, on the contrary, the severe soil loss hazard area takes up only 1,038㎢ (1.1%) of the whole area. The severe soil loss hazard area by land cover shows 93.5km2 in a bare land, 168.1㎢ in a grass land and 327.4㎢ in a crop field respectively. 본 연구는 전국 토양유실분포도와 토양유실위험 등급도를 작성하는 것을 목적으로 하였다. 토양유실분포도는 RUSLE를 이용하였고, 강우-유출 침식성인자(R)는 기상청의 59개 기상관측소의 1977년부터 2006년까지(30년간)의 강우량 자료를 이용하여 산정하였다. 빈도분석은 FARD를 이용하였고, 전국 R인자를 빈도별로 산정하였다. 전국 R인자 분석에서 낙동강 유역이 가장 작은 값을 한강유역이 큰 값을 갖는 것으로 분석되었다. 토양유실량 분석결과 토지피복별로 초지, 나지 밭의 크기 순서로 토양유실이 발생하고, 전체적으로 약 17.2ton/ha 정도의 토양유실이 발생하는 것으로 분석되었다. 단위면적당 평균토양유실량은 나지와 초지에서 많은 토양유실이 발생하고 있다. 5년빈도 강우특성에서 전체 토양유실량은 15,000여 톤의 토양유실이 발생하는 것으로 나타났다. 토지피복별 면적비를 고려하면 논, 산림, 밭작물 재배지역에서 많은 토양유실이 발생하는 것으로 분석되었다. 토양유실 위험 등급도 작성은 토양유실위험 등급을 5개 등급으로 구분하여 수행하였다. 분석결과 토양유실위험 2등급인 보통지역이 전체 토양유실량 위험지역의 78.2%로 가장 많은 부분을 차지하고 있으며, 심각한 토양유실 위험지역은 분석지역 전체 중에서 약 1.1%인 1,038㎢정도인 것으로 분석되었다. 토지피복별로 심각한 토양유실 위험지역은 나지, 초지, 밭작물 재배지역의 순으로 각각 93.5㎢, 168.1㎢, 327.4㎢ 정도가 심각한 등급의 토양유실 위험지역으로 분석되었다.

인류세 이전 토양생성률과 20세기 후반 토양유실률 비교를 통한 토양경관 지속가능성 전망

변종민(Jongmin Byun),성영배(Yeong Bae Seong) 대한지리학회 2015 대한지리학회지 Vol.50 No.2

15세기 이래로 인간의 토지이용으로 인한 토양유실은 그 어느 때보다 급격하게 증가하였다. 그러나 ‘현재와 같은 토양유실이 계속되면 언제까지 토양이 유지될 수 있는가?’라는 물음에 우리는 정작 답할 수 없었다. 이는 토양생성률을 정량화하는 것이 쉽지 않았기 때문이다. 최근 우주선유발 동위원소를 이용하여 토양생성률을 정량화하는 기법이 등장하였고 국내에도 이를 적용한 시도가 있었다. 본 연구는 우주선유발 동위원소를 이용한 토양생성률 및 토양생성함수 도출 원리를 소개하고, 국내 토양생성률 연구결과를 20세기 이후의 토양유실률 자료와 비교·분석하여 토양의 지속가능기간을 예측해보았다. 대관령 고원에서 추정한 인류세 이전의 토양생성률은 평균 0.05[mm yr<SUP>-1</SUP>]으로 밝혀졌으며, 20세기 후반 인간의 토지이용이 집약적으로 나타나는 농경지에서의 토양유실률은 이에 비해 많게는 60배나 상회하였다. 현재의 토지이용이 유지될 경우, 대하천 상류지역 농경지의 표층토양은 빠르면 수십 년내 사라질 것으로 예측된다. It is well known that, since the 15th century, the amount of soil loss in our country due to change in land use by human has increased more rapidly than ever before. However we cannot answer the question ‘How long can the soil persist under the current rates of soil loss?’, because it was dicult to quantify the soil production rate. With the advancement of accelerated mass spectrometry, the attempt to quantify rate of soil production and derive soil production function succeeded, and recently it was also applied into the Daegwanryeong Plateau. Here we introduce the principles for quantifying soil production and deriving soil production function using terrestrial cosmogenic nuclides, and then compare the soil production rates from the plateau with soil loss data after the late 20th century, and nally estimate how long the soil can persist. Averaged soil production rate since the Holocene derived from the plateau is revealed as ~0.05 [mm yr<SUP>-1</SUP>], and, however, the recent soil loss rate of intensively used farmlands at the same region is up to sixty times greater than the soil production rate. Thus, if current land use system is maintained, top soils on the cultivated lands over hillslopes especially in upland areas are expected to disappear within several decades at the earliest.

토양증기추출법에 의한 휘발유 오염토양의 현장복원 연구

김재덕,김영래,황경엽,이성철 한국지하수토양환경학회 2000 지하수토양환경 Vol.5 No.1

본 연구에서는 유류가 오염된 토양을 복원하기 위해 실제 현장의 토양성상과 오염현황을 조사하고 이 자료를 바탕으로 in situ복원기술인 토양증기추출법을 적용할 때 복원효율에 영향을 미치는 토양증기추출 장치의 운전조건과 토양성상의 영향을 검토하였다. 본 부지는 지하저장고에서 누출된 휘발유가 오염되어 있었고 그 농도는 BTEX가 최대 1.081ppm, TPH가 최대 5,548ppm이 포함되어 있었으며, 장기간에 걸쳐 지하 6m깊이까지 확산되어 오염물의 분포 면적은 170$\textrm{m}^2$, 오염토양의 총 부피는 약 1,000$\textrm{m}^3$으로 추산되었다. 오염부지의 토양은 지하 3~4m까지는 사질매립토이고 지하 4~6m에서는 불균질한 점토질이 섞인 미사토였으며 토양의 공기투수계수는 1.058-1.077$\times$$10^6$$\textrm{mm}^2$이었다. 이 부지내 일부지역에 지하수 흐름이 있으며 지하수위는 지하 약 3~4m부터 존재하였고 지하6m이하에는 암반이 존재하였다. 이 부지에 깊이 6m인 8개의 추출정과 7.5마력 용량의 진공펌프가 포함된 토양증기추출 장치를 설치하여 하루 8시간씩 100일간 운전한 결과 지하수가 존재하지 않는 사질토양에 있었던 BTEX는 90%이상의 효율로 제거하였으나 지하수대가 존재하는 지역에서는 BTEX와 TPH의 제거효율이 대폭 낮아졌다. 또한 토양증기장치에 의해 유도된 토양내 공기흐름은 토양깊이가 깊어질수록 공기 흐름량은 감소하여 복원효율이 떨어졌다. The effects of operating condition of soil vapor extraction system and the characteristics of site on the remediation of oil contaminated soil were investigated. Thorough investigation showed that the site was contaminated with gasoline leaked from underground storage tank and the maximum concentration of BTEX and TPH were 1,081 ppm and 5,548 ppm respectively. The leaked gasoline were diffused to 6m deep and the area and volume of the polluted soil were assumed to 170$m^2$ and 1,000$\textrm{m}^3$respectively. The site were consisted of three different vertitical layers, the top reclaimed sandy soil between the earth surface and 3~4m deep, middle silty sand between 3~4m and 6m deep, and the bottom bedrock below the 6m deep. The air pemeability of soil was measured to 1.058-1.077$\times$10$^{-6}$ $\textrm{mm}^2$ by vacuum pump tests. The groundwater which level was 3~4m deep was observed in some areas of this site. The soil vapor extraction system which had 7.5 HP vacuum pump and 8 extraction wells was constructed in this site and operated at 8 hrs/day for 100 days. The BTEX was removed with above 90% efficiency where no groundwater and silty sand were observed. On the contrary, the efficiency of BTEX and TPH were dramatically decreased where groundwater and silty sand were observed. The flow rate of soil air induced by soil vapor extraction system was reduced in deeper soil.

토양 중 중금속의 식물유효도에 기초한 오염농경지 안전관리기준 도입

김권래 ( Kwon-rae Kim ),김계훈 ( Kye-hoon Kim ),김원일 ( Won-il Kim ),서병환 ( Byounghwan Seo ),김현욱 ( Hyunuk Kim ) 한국환경농학회 2017 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2017 No.-

우리나라는 농경지 토양의 중금속 관련 관리를 위해서 `토양환경보전법`상의 중금속 기준(왕수 분해에 의한 총농도)을 사용하고 있다. 농경지 토양의 주된 기능이 농산물을 생산하는 것이고, 최근에 높아지고 있는 안전한 농산물에 대한 국민적 요구를 감안할 때 중금속과 관련된 농경지 토양의 관리에 총농도 기준을 적용하는 것은 바람직하지 않은 바가 있다. 지금까지 많은 연구에서 토양에서 자라는 식물(작물)에 축적되는 중금속의 농도는 토양 중 중금속의 총함량 보다는 식물이 흡수할 수 있는 형태인 유효태 농도에 의해서 결정된다고 보고되고 있다. 또한 식물유효태의 개념 이 작물의 중금속 흡수에 매우 중요하다고 인식하고 있는 유럽의 몇몇 국가들(독일, 오스트리아, 스위스 등)은 총함량 기준 이외에 화학적 추출법에 의한 식물유효태 기준을 법적으로 운용하고 있다. 화학적 추출방법은 식물에 의해서 흡수되는 유효태 농도를 직접 측정할 수 없기 때문에, 간접 적으로 식물이 쉽게 흡수할 수 있는 형태(수용태, 치환태 등을 포함)의 중금속 농도를 측정하는 방법으로 중성염 추출법, 킬레이트 추출법, 묽은산추출법, 그리고 이들 추출원리를 복합적으로 적용 한 복합추출법(예, Mehlich3) 등이 있다. 본 연구에서는 우리나라 농경지 토양에서 재배하는 작물의 중금속 축적농도와 토양 중 중금속 총함량, 화학적 추출법에 의한 유효태 농도와의 상관분석을 통해서 유효태 농도에 의한 관리의 개념을 뒷받침할 수 있는 국내 근거 자료를 확보하고자 하였다. 이와 더불어 상관분석으로 도출한 상관관계식(중금속 전이함수)에 식품공전에 있는 각 작물의 중금속 허용기준치를 대입하여 토양 중 식물유효태 농도 기준(안)을 도출하였고, 도출한 기준(안)의 타당성을 검증하였다. 이를 위해서, 전국의 폐금속 광산 인근에서 오염정도와 토양특성이 서로 다른 농경지 토양 100점을 채취하여 포트(약 5L) 100개에 각각 충진하여 3가지 작물(벼, 참깨, 대두)을 재배하였다. 수확 시기에 각 작물의 가식부를 채취하여 중금속의 축적 농도를 분석하였고, 토양 시료를 확보하여 총중금속 농도와 단일추출법에 의한 식물유효태 농도를 측정하였다. 단일추출법으로는 현재 세계적으로 널리 이용 되고 있는 1 M NH₄NO₃(중성염), 0.05 M EDTA(킬레이트), Mehlich3 추출법(복합추출법)을 이용하였다. 백미, 참깨, 대두의 가식부 축적 농도는 모두 토양 중 중금속의 총농도 보다 단일추출법에 의한 식물유효태 농도와 더 높은 상관관계를 보였다. 상관관계식(전이모델)을 이용하여 도출한 각 작물에 대한 토양 중 중금속의 유효태 기준(안)은 다음과 같았다: 1 M NH₄ NO₃ 방법으로 백미 0.04, 참깨 0.04, 대두 0.03 mg kg^-1, EDTA 방법으로 백미 0.98, 참깨 0.63, 대두 0.53 mg kg^-1, 그리고 Mehlich3 방법으로 백미 0.97, 참깨 0.76, 대두 0.64 mg kg-1. 도출된 기준(안) 수치에 대한 타당성 검증에서도 중금속의 총농도보다 유효도 기준(안) 농도가 각 작물의 중금속 허용 기준치 초과 여부 판정에 더 부합하는 것으로 나타났다.

유류오염토양 정화를 위한 토양세정법 적용시 계면활성제 효율 평가

강희천,한병기,박준석,신철호,김정대 한국폐기물자원순환학회 2014 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2014 No.11

국내에서 지중토양 세정기법(in situ soil flushing)을 적용한 연구는 주로 중금속을 대상으로 실시되었으며, 소수성 유기화합물(HOCs, Hydrophobic Organic Compounds)에 적용된 사례는 대부분 bench 및 pilot 규모로 이루어져서 현장규모의 보다 많은 연구가 필요한 실정이다. 본 연구는 고농도 유류로 오염된 현장토양에 계면활성제를 이용한 in situ 토양세정기술 적용시 적정 계면활성제를 선정하고 세정된 유출수를 고분자 응집제로 응집처리하기 위한 기초연구로 실시되었다. 시료는 A지역 유류오염토양을 채취하였으며, 침강법에 의한 calgon test에서 sand, silt, clay 성분이 각각 98.04%, 1.96%, 0.00%의 사토(sand)로 나타나 토양세정에 유리한 토양으로 판명되었다. 계면활성제는 Tween-80(POE20), SWA-1503, SDS를 선정하여 단독 또는 혼합 사용하였다. 초기 오염토양의 TPH 농도는 9,368.5±412.9(4.4%)이었다. 토양 : 계면활성제 용액비를 1 : 3으로 하여 토양 50g에 계면활성제를 150 mL 혼합하고 2시간 동안 충분히 수평진탕을 실시한 후 TPH농도를 분석하였다. 계면활성제 농도를 0.1~4.0%까지 변화시켜 주입한 결과 Tween-80, SWA-1503, SWA-1503+SDS에서 평균 제거율이 80% 이상으로 대체적으로 높은 효율을 보였으며, 농도에 따른 차이는 크지 않았다. 회분식 실험시 토양에 대한 계면활성제 용액비가 TPH 제거에 미치는 영향을 알아보기 위하여 토양과 계면활성제 용액비를 1 : 1~5로 변화시켜 2시간 진탕한 결과 전반적으로 토양 : 계면활성제 용액비에 따른 제거효율 차이는 1 : 1의 경우를 제외하면 크지 않았고 1 : 2~3에서 다른 비율에 비하여 다소 높은 제거효율을 나타내었다. 반면에 증류수를 공시험으로 사용하여 회분식 진탕을 실시한 결과 약 30%가 제거되었다. 앞의 계면활성제 종류 및 용액비에 따른 효율 차이가 크지 않았는데 이는 회분식 실험의 경우 진탕에 의한 효과가 크게 작용했을 것으로 판단된다. 연구자들이 토양세정시 계면활성제의 효율을 검토할 때에 회분식 실험으로 효율을 평가하는 경우가 많았는데, 현장적용을 위한 설계인자 도출시 진탕효과에 의한 영향을 고려하는 것은 매우 중요하다고 판단된다. 따라서 회분식 이외에 현장특성을 반영한 컬럼식 실험도 병행되어야 한다. 세정 후 유출액에 대하여 Jar test를 실시하였다. Alum의 농도를 증가시키면서 탁도를 측정한 결과 초기 758.0 NTU였던 것이 150 mg/L의 농도에서 가장 낮은 33.0 NTU를 나타내었고, 농도가 더 높아지자 탁도가 다시 증가하였다. Alum+polymer(alum 농도의 1/1,000로 함)를 혼합하여 주입한 경우에도 초기 758.0 NTU였던 탁도가 150 mg/L에서 가장 낮은 20.2 NTU를 보였으며, 이후 농도가 증가함에 따라 탁도도 소폭 증가하였다. 결론적으로 alum만을 사용한 경우보다 alum+polymer 혼합액을 사용한 경우가 탁도제거에 효과적이었으며, 최적 농도는 두 경우 모두 alum만을 기준으로 했을 때 150 mg/L인 것으로 나타났다.

중금속 및 비소오염 토양질 평가를 위한 토양오염지표의 고안과 응용 가능성

박용하 한국지하수토양환경학회 1996 지하수토양환경 Vol.1 No.1

중금속으로 오염된 토양질을 평가할 수 있는 토양오염지표(SPI, Soil Pollution Indices)를 고안하였다. 토양오염지표는 토양을 농경지, 주거지, 공원 여가지, 공장 산업지역으로 분류하고, 토양의 이용 용도별 토양오염기준을 이용하여 토양의 다기능성을 고려하였다. 토양의 이용 용도별로 토양중 5종류의 중금속 및 비소의 농도가 생태계에 미치는 영향을 나타내는 수리적 수치를 가산한 토양오염 점수(SPS, Soil Pollution Score)를 산출하였다. 토양의 이용 용도별로 산출된 토양오염점수에 따라 토양을 4등급의 토양오염등급(SPC, Soil Pouution Class)으로 구분하였다. 1등급은 점수 <100, 2등급은 점수 100-200, 3등급은 점수 >200-300, 4등급은 점수 >300으로 설정하였다. 토양오염점수와 토양등급의 실용화 가능성을 타진하기 위하여 1994년 토양측정망의 운영결과로 도출된 5종류의 중금속 및 비소 농도를 이용하여 토양중의 중금속 농도를 토양오염점수, 토양등급으로 환산하였다. 토양 측정망 측정지역의 비소 및 중금속 농도를 토양오염기준과 비교할 때, 대상지역의 토양환경은 대부분이 건전한 상태로 판단되나, 토양측정 망 측정지 점 의 약 3.0∼4.0%는 토양오염이 우려되거나 오염된 지역으로 판단된다. 토양측정망 측정 지역의 평균 토양오염 점수는 66.2로 토양측정망 대부분이 지역이 건전한 상태를 유지하는 것으로 나타났다. 토양오염점수를 4등급으로 분류하였을 때, 전체 측정지역에서 1등급(토양질 건전지역) 87.0%, 2등급(토양질 검증지역 1) 9.4%, 3등급(토양질 검증지역2) 2.4%, 4등급(토양질의 오염우려지역) 1.2%로 산출되었다. 토양오염지표로 고안된 토양오염점수와 토양오염등급은 오염물질에 의한 토양의 오염상태를 종합적으로 판단할 수 있는 방법으로 평가되며, 토양오염지표를 개발한 방법은 5종류의 중금속 및 비소를 포함하여 유 무기 오염물질에 의한 토양오염의 판단에 적용할 수 있을 것으로 사료된다. Soil pollution indices (SPI) were designed for estimating quality of soil polluted with arsenic and heavy metals. Applying the quality reference value of soil based on its multifunctional purpose was a key step. For considereing multifunctions of soil, soil was classified into 4 groups-agricultural land, residential area, recreational area, factorial site. Then, each concentration of arsenic and each of five heavy metals (Cd, Cu, Hg, Pb, Zn) in soils grouped was transformed to a mathematical value based on the soil quality reference value which may stand for ecological impact. Soil pollution score (SPS) was the addition of the 6 values transformed, and the range of the SPS was divided into 4 Soil Pollution Classes (SPC). The SPC 1, 2, 3, and 4 were SPS <100, SPS 100-200, SPS >200-300, and SPS >300, repectively. SPS and SPC were evaluated with the results of the data from employing the Soil Network of 1994. Based on the soil quality reference values, SPS and SPC of the Soil Network's data were transformed and classified, respectively. Then, SPS and SPC were compared with arsenic and the 5 heavy metal contents of their reference values resulted from the Soil Network's. From this method, soil quality of most of the Soil Network area was estimated to be healthy. However, ca. 3.0~4.0% of the Soil Network area was determined in a range of slightly and heavily polluted. As the mean value of SPS of the Soil Network's was 66.2 which indicates most of soil evaluated was healthy. When the SPSs of the data were divided into 4 groups of SPC, Class 1 (Good quality of soil), Class 2 (Need to be checked area 1), Class 3 (Need to be checked area 2) and Class 4 (Polluted area) were 87.0, 9.4, 2.4, 1.2%, respectively. Using SPI were comparable to those of heavy metal contents in soils, and would be comprehenve to determine the status of soil qulity. Methodology of the developing SPI would be applicable to the other soil pollutants such as organic and inorganics than arsenic and 5 heavy metals used here.

과산화수소를 이용한 현장원위치 화학적 산화법과 공기분사법(Air-sparging)을 연계한 디젤 오염 토양/지하수 동시 정화 실내 실험 연구

김남호,김인수,최애정,이민희,Kim, Nam-Ho,Kim, In-Su,Choi, Ae-Jung,Lee, Min-Hee 한국지하수토양환경학회 2006 지하수토양환경 Vol.11 No.6

현장비원위치(Ex-situ) 공법 적용이 불가능한 부지에서, 디젤로 오염된 오염 토양과 지하수를 동시에 복원하기 위하여 과산화수소를 이용한 현장원위치 화학적 산화법(chemical oxidation)과 공기분사법(air-sparging)을 연계한 복합 복원 공정의 정화 효율 규명을 위한 실내 실험을 실시하였다. TPH 농도가 2,401 mg/kg(A 토양)과 9,551 mg/kg(B 토양)인 두 종류의 현장 오염 토양을 대상으로 과산화수소용액을 이용한 화학적 산화법의 디젤 제거 효율 규명을 위한 배치(회분식) 실험 결과, 과산화수소 50% 용액에 의해 토양 초기 TPH 농도의 18%와 15%까지 감소하였다. 과산화수소 용액 20%를 이용한 칼럼 세정 실험 결과, 세정에 의해서 A 토양과 B 토양의 경우 각각 초기 TPH 양의 78%와 72%가 제거되었다. 칼럼 실험에서 과산화수소의 산화반응에 의해 완전 분해되어 무기가스상(주로 $CO_2$과 $H_2O$)으로 제거된 양까지 고려한다면, 과산화수소용액이 오염 토양과 접촉하면서 충분한 산화과정을 거쳐 대부분의 유류가 토양으로부터 제거되었음을 알 수 있었다. 공기분사법을 이용한 디젤 오염 지하수 정화 실험의 경우, TPH 농도가 820 mg/L인 고농도의 인공 지하수 경우에도 공기분사 72시간 이내에 폐수배출허용기준인 5 mg/L 보다 낮아져, 디젤 제거 효율이 매우 높은 것으로 나타났다. 다만, 오염 토양 내 다량의 디젤 자유상이 존재하는 경우 토양으로부터 지하수로의 지속적인 자유상 디젤의 질량 이동에 의하여, 공기분사법의 지하수 정화 효율은 매우 낮았다. 마지막으로, 과산화수소를 이용한 현장원위치 화학적 산화법과 공기분사법을 연계한 복합 공정의 디젤 정화 효율을 규명하는 박스 실험을 실시하였다. 토양 내 자유상 디젤을 먼저 제거하기 위해 과산화수소 용액을 이용한 토양세정법을 실시한 후, 토양 내 TPH가 제거 되는 정도에 따라 후차적으로 공기분사법을 적용함으로써 토양 및 지하수로부터 디젤을 효과적으로 제거할 수 있었다. 20% 과산화수소 용액의 23 L 세정과 2,160 L의 공기분사에 의해 토양의 TPH 농도는 9,551 mg/kg에서 390 mg/kg으로 낮아졌으며, 오염 지하수의 TPH 농도도 5 mg/L 이하로 낮출 수 있었다. 본 실험들에서 얻어진 결과를 바탕으로 실제 현장에서 대단위 공정을 운영하는데 필요한 복원 공정의 최적 조건들을 도출해 낼 수 있으리라 판단되며, 유류로 오염된 토양 뿐 아니라 오염 지하수까지 동시에 정화할 수 있는 복합 공정 개발을 위한 중요한 기술 자료로 이용될 수 있을 것으로 판단된다. Laboratory scale experiments were performed to investigate the removal efficiency of the in-situ chemical oxidation method and the air-sparging method for diesel contaminated soil and groundwater. Two kinds of diesel contaminated soils (TPH concentration : 2,401 mg/kg and 9,551 mg/kg) and groundwater sampled at Busan railroad station were used for the experiments. For batch experiments of chemical oxidation by using 50% hydrogen peroxide solution, TPH concentration of soil decreased to 18% and 15% of initial TPH concentration. For continuous column experiments, more than 70% of initial TPH in soil was removed by using soil flushing with 20% hydrogen peroxide solution, suggesting that most of diesel in soil reacted with hydrogen peroxide and degraded into $CO_2$ or $H_2O$ gases. Batch experiment for the air-sparging method with artificially contaminated groundwater (TPH concentration : 810 mg/L) was performed to evaluate the removal efficiency of the air-sparging method and TPH concentration of groundwater decreased to lower than 5 mg/L (waste water discharge tolerance limit) within 72 hours of air-sparging. For box experiment with diesel contaminated real soil and groundwater, the removal efficiency of air-sparging was very low because of the residual diesel phase existed in soil medium, suggesting that the air-sparging method should be applied to remediate groundwater after the free phase of diesel in soil medium was removed. For the last time, the in-situ box experiment for a unit process mixed the chemical oxidation process with the air-sparging process was performed to remove diesel from soil and groundwater at a time. Soil flushing with 20% hydrogen peroxide solution was applied to diesel contaminated soils in box, and subsequently contaminated groundwater was purified by the air-sparging method. With 23 L of 20% hydrogen peroxide solution and 2,160 L of air-sparging, TPH concentration of soil decreased from 9,551 mg/kg to 390 mg/kg and TPH concentration of groundwater reduced to lower than 5 mg/L. Results suggested that the combination process of the in-situ hydrogen peroxide flushing and the air-sparging has a great possibility to simultaneously remediate fuel contaminated soil and groundwater.

한국토양유실량 및 토양유실위험 지역 분석

김주훈,김경탁,이효정,Kim, Joo-Hun,Kim, Kyung-Tak,Lee, Hyo-Jeong 한국공간정보학회 2009 한국공간정보학회지 Vol.17 No.3

본 연구는 전국 토양유실분포도와 토양유실위험 등급도를 작성하는 것을 목적으로 하였다. 토양유실분포도는 RUSLE를 이용하였고, 강우-유출 침식성인자(R)는 기상청의 59개 기상관측소의 1977년부터 2006년까지 (30년간)의 강우량 자료를 이용하여 산정하였다. 빈도분석은 FARD를 이용하였고, 전국 R인자를 빈도별로 산정하였다. 전국 R인자 분석에서 낙동강 유역이 가장 작은 값을 한강유역이 큰 값을 갖는 것으로 분석되었다. 토양유실량 분석결과 토지피복별로 초지, 나지 밭의 크기 순서로 토양유실이 발생하고, 전체적으로 약17.2ton/ha 정도의 토양유실이 발생하는 것으로 분석되었다. 단위면적당 평균토양유실량은 나지와 초지에서 많은 토양유실이 발생하고 있다. 5년빈도 강우특성에서 전체 토양유실량은 15,000여 톤의 토양유실이 발생하는 것으로 나타났다. 토지피복별 면적비를 고려하면 논, 산림, 밭작물 재배지역에서 많은 토양유실이 발생하는 것으로 분석되었다. 토양유실 위험 등급도 작성은 토양유실위험 등급을 5개 등급으로 구분하여 수행하였다. 분석결과 토양유실위험 2등급인 보통지역이 전체 토양유실량 위험지역의 78.2%로 가장 많은 부분을 차지하고 있으며, 심각한 토양유실 위험지역은 분석지역 전체 중에서 약 1.1%인 $1,038km^2$정도인 것으로 분석되었다. 토지피복별로 심각한 토양유실 위험지역은 나지, 초지, 밭작물 재배지역의 순으로 각각 $93.5km^2$, $168.1km^2$, $327.4km^2$ 정도가 심각한 등급의 토양유실 위험지역으로 분석되었다. This study accomplished to draw a soil erosion map and a grade map of soil loss hazard in Korea. RUSLE and Rainfall-runoff (R) factor, which was estimated by using the rainfall data observed in 59 meteorological stations from 1977 to 2006 (for 30 years). FARD was used to analyze the frequency, and the whole country R factor was estimated according to the frequency. In the analysis of estimating the whole country R factor, Nakdong river has the smallest vaule, but Han river has the biggest value. According to the result of analyzing soil loss, soil loss occurred in a grass land, a bare land and a field in size order, and also approximately 17.2 ton/ha soil loss happened on the whole area. The average soil loss amount by the unit area takes place in a bare land and a grass land a lot. The total amount of soil loss in 5-year-frequency rainfall yields 15,000 ton and, what is more, a lot of soil loss happens in a paddy field, a forest and a crop field. The grade map of soil loss hazard is drawn up by classifying soil loss hazard grade by 5. As a result of analyzing soil loss, the moderate area which is the soil loss hazard grade 2 takes up the largest part, 72.8% of the total soil loss hazard area, on the contrary, the severe soil loss hazard area takes up only $1,038km^2$ (1.1%) of the whole area. The severe soil loss hazard area by land cover shows $93.5km^2$ in a bare land, $168.1km^2$ in a grass land and $327.4km^2$ in a crop field respectively.