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토양 및 지하수 관리

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Academic year: 2022

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(1)

제 9 주

토양 및 지하수 관리

Soil and Groundwater Issues

생활 속의 환경이슈

(2)

토양 (Soil)

 토양 (=흙)의 정의

암석의 풍화물인 작은 입자의 광물질 (무기성분)과 동식물에서 유래된 유기성분이 섞여진 것으로, 공기와 수분을 알맞게 함유하여 식물을 기계적으로 지지할 뿐만 아니라 양분을 저장하거나 공급해주는 자연물

무기 물 45%

유기 물 5%

물 25%

공기 25%

- 토양의 성분 -

- 토양의 단면구조 -

• 자갈 (Gravel) : 2-75 mm

• 모래 (Sand) : 0.05-2 mm

• 미사 (Silt)

: 0.002-0.05 mm

• 점토 (Clay) : 0.002 mm이하

- 토양 입자의 크기 -

(3)

지하수 (Groundwater)

 지하수의 정의

토양 내의 공극에 차 있는 물로서 지하수면 아래에 존재하는 물

피압대수층 비피압대수층

(4)

토양오염

 토양오염이란?

사업활동이나 그 밖의 사람의 활동에 의하여 토양이 오염되는 것으로서 사람의 건강, 재산이나 환경에 피해를 주는 상태

 토양오염의 원인

- 인간의 지나친 생산활동

- 비료 (N, P) 와 농약의 사용 → 수질오염 유발

- 금속제련소, 금속광산에서 배출되는 중금속의 토양 유입 - 유해폐기물의 토양유입

- 대기오염물질의 침적 (deposition) - 방사선물질의 유입

- 유해폐수의 토양유입

(5)

지하수오염

 지하수오염의 원인

토양오염의 원인이 곧 지하수 오염의 원인이 된다.

 지하수오염의 특징

- 오염영역이 좁다 (호소나 해수에 비해) - 오염물질의 지속시간이 길다

- 지하수층이 오염되면 회복이 매우 느리다 (용존산소 적음) - 지하수층이 오염되면 인위적으로 회복시키기도 어렵다

- 지하수는 눈으로 확인할 수 없기 때문에 오염정도의 측정과

예측 및 감시가 어렵다

(6)

토양오염물질 배출원

배출원 오염원인 발생 오염물질

유류저장 및 취급시설 누출, 배관부식 BTEX, PAH,

석유계 총탄화수소 유독물 저장시설 누출, 배관부식 VOC, PAH

산업시설 누출, 배관부식 유기용제

톨루엔, 페놀, 중금속류

매립시설 침출수 누수 유기물, VOC, 중금속류

소각시설 연소가스, 소각재 다이옥신, PAH, 중금속류

휴폐광산 폐광재, 갱내수 중금속류, 산성폐수

군사시설 유류누출, 매립시설, 훈련장 BTEX, PAH, 중금속류

• BTEX (Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene)

• PAH (Polycyclic Aromatic Hydrocarbon, 다환방향족탄화수소)

• VOC (Volatile Organic Compound, 휘발성유기화합물)

(7)

토양오염의 환경학적 영향

 Ni (니켈): 식물 생육에 독성

 Pb (납): 뇌 및 신경계통 마비

 Cd (카드뮴): 이따이이따이병, 골연화증

 Benzene (벤젠): 발암성 물질, 백혈병유발

 PCB, 다이옥신: 환경잔류성이 높은 물질, 인체 독성, 발암성

(8)

토양오염 예방대책

 환경영향평가를 통한 토양오염 발생원의 입지규제

 폐수의 고도처리

 매립/유해폐기물의 처리규제강화

 비료, 농약의 적정 사용, 친환경 농법사용

 광산, 채석장 침전지 설치

 토양오염 측정망 운영 (전국 상시 감시)

 불가피하게 오염된 토양은 토양 복원 (remediation) 실시

(9)

토양 복원 (Soil remediation) 단계

오염지역의 문제점 평가

오염지역의 법적 기준 또는 환경적 복원 에 요구되는 오염물질 제거량 결정

오염물질 처리방법의 선정

오염물질 제거 및 복원

기술적 기준

건강 및 위해성기준 Site/Soil/Waste 특성

위 2가지 요건을 고려한 처리방법 선정

기준 미달

복원 완료

기준달성

 In-situ: 오염토양 내에서 처리

 Ex-situ: 오염토양 밖에서 처리

• On-situ: 오염토양 위의 현장 에서 처리

• Off-situ: 오염토양을 처리장소로 운반하여 처리

(10)

생물학적 복원법 (Bioremediation)

 생물학적 복원법: 지하수를 오염토양 내로 순환시킴으로써 토양 내에 생존하는 토착미생물의 성장과 재생산을 인위적으로 가속화시켜 오염지역에 있는 유기오염물질을 분해하는 기술 (In-situ)

특히 석유계 탄화수소 (휘발유, 디젤 등)로 오염된 토양에 효과적임

(11)

생물학적 환기법 (Bioventing)

 생물학적 환기법: 토양증기추출법 (SVE)과 생물학적 복원법 (Bioremediation)을 결합한 형태 증기상으로 존재하는 휘발성 유기물질을 추출해 내는 동시에 토착 미생물에게

산소 및 무기성 영양물질을 공급하여 미생물의 생분해능을 극대화하는 기술 (In-situ) 특히 석유계 탄화수소 (휘발유, 디젤 등)로 오염된 토양에 효과적임

(12)

생물학적 더미법 (Biopile)

 생물학적 더미법: 오염토양을 3~10 ft의 범위로 쌓은 다음, 공기 및 무기성영양물질 주입, 수분조절 등을 통해 미생물활성 극대화 하는 기술 (Ex-situ)

토양경작법 (Land farming)보다 상대적으로 적은 부지가 요구됨 특히 석유계 탄화수소 (휘발유, 디젤 등)로 오염된 토양에 효과적

(13)

토양경작법 (Land farming)

 토양경작법: 오염토양을 퍼내어 지면에 깔아놓고 정기적으로 뒤집어 줌으로써 공기를 공급해 주는 호기성 생분해 공정 (Ex-situ)

경제적인 방법이나 넓은 부지가 필요하고 대기오염을 유발시킬 수 있다는 단점 특히 석유계 탄화수소 (휘발유, 디젤 등)로 오염된 토양에 효과적

(14)

식물정화공법 (Phytoremediation)

 식물정화공법: 식물을 이용하여 오염토양 복원 및 지하수를 포함한 수질을 정화하는 기술 (In-situ) 경제적이고 2차 부산물이 거의 없음

특히 휘발성유기화합물과 무기물류 (영양염, 중금속 등) 처리에 효과적 - 중금속류 추출: 해바라기, 민들레, 보리

- 방향족탄화수소 분해: 포플러, 버드나무, 사시나무

(15)

오염된 지하수 복원 기술

처리기술명 처리위치 세부원리

양수처리기법

(Pump and treat method) Ex-situ 오염된 지하수를 뽑아내어 지상에서 처리하는 것 생물학적 복원법

(Bioremediation) In-situ 지하수를 오염토양 내로 순환시킴으로써 토착미생물의 활성을 자극하여 유기물 분해기능을 증대시키는 기술

공기살포기법

(Air sparging) In-situ 지하수의 휘발성유기물을 공기주입에 의해 휘발시킨 후 추출, 처리하는 공법 토양증기추출법 (SVE)의 보완공법으로도 사용됨

차단벽 기법

(Impermeable wall) In-situ 불투수성 재료 (흙, 시멘트 등)를 이용하여 오염지하수가 주변으로 이동 및 확산 되는 것을 방지하기 위해 오염지하수 주변을 에워싸는 기법

투수성 반응벽 기법

(Permeability reactive wall) In-situ 오염지하수를 반응벽에 통과시키면서 지하수 내의 오염물질을 거르는 기법 자연 저감기법

(Natural attenuation) In-situ 오염지하수의 자연정화 기법

양수처리기법

(Pump and treat method)

- 오염된 지하수를 뽑아내어 지상에서

처리하는 방법

(16)

생물학적 복원법 (Bioremediation)

 생물학적 복원법: 지하수를 오염토양 내로 순환시킴으로써 토양 내에 생존하는 토착미생물의 성장과 재생산을 인위적으로 가속화시켜 오염지역에 있는 유기오염물질을 분해하는 기술 (In-situ)

특히 석유계 탄화수소 (휘발유, 디젤 등)로 오염된 토양에 효과적임

(17)

공기살포기법 (Air Sparging)

 Biofilteration (미생물로 처리)

 Vapor combustion (증기연소)

 Catalytic oxidation (촉매산화)

 Granular Activated Carbon (흡착처리)

 SVE Enhancement (향상)

 Air Sparging (공기살포)

 Biodegradation (생물학적분해)

 In situ Heating (공기가열)

 Passive Air Injection (수동 공기주입)

 Surface Seal (지면 밀폐)

 SVE : 토양 내 석유류, BTEX등 휘발성유기화합물 제거에 용이 토양 입경이 클수록 효과가 좋음 (자갈, 모래 > 점토)

(18)

차단벽 기법 (Impermeable wall)

불투수성 재료 (흙, 시멘트 등)를

이용하여 오염지하수가 주변으로

이동 및 확산되는 것을 방지하기

위해 오염지하수 주변을 에워싸는

기법

(19)

투수성 반응벽 기법 (Permeable Reactive Wall)

- 오염된 지하수를 뽑아내어 지상에서 처리하는 것

(20)

자연 저감 기법 (Natural attenuation)

- 오염된 지하수의 자연정화 기법.

- 특히 염소계 유기용제의 경우 산소농도가 높을 때 보다 무산소 상태에서

빨리 저감된다

참조

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