토양 및 지하수 오염을 효율적으로 예방하고 복구하기 위해서 토양 오염 모니터링 기술은 매우 중요하다. 최근 들어 무기화합물에 의한 토양 오염 모니터링 기술로서 TDR (Time Domain Reflectometry: 시간 영역 광전자파 분석기) 기법이 대두되었다. 특히 토양 내 무기화합물이나 중금속을 포함한 용질이 유입되었을 때 토양의 ...
토양 및 지하수 오염을 효율적으로 예방하고 복구하기 위해서 토양 오염 모니터링 기술은 매우 중요하다. 최근 들어 무기화합물에 의한 토양 오염 모니터링 기술로서 TDR (Time Domain Reflectometry: 시간 영역 광전자파 분석기) 기법이 대두되었다. 특히 토양 내 무기화합물이나 중금속을 포함한 용질이 유입되었을 때 토양의 전기 전도도에 영향을 주고, 이들의 전기 물성 (저항) 변화를 측정하여 유입된 용질 농도 예측이 가능하다. 제 1장에서는 TDR을 이용하여 사질 토양 내에서의 두 종류의 무기 오염물질의 탐지 가능성을 확인하기 위해서 다양한 길이의 탐침 (L = 10, 15, 25 cm)을 이용하여 포화도 (Se = 0.1 - 1.0)에 따른 배치 시험 (정지흐름 조건)을 실시하였다. 또한 토양 공극수의 흐름 조건에서 10 cm 탐침을 사용하여 다양한 운송 거리 (L =5, 15, 25 cm)에서 무기 오염물질 (질산나트륨)의 초기 주입 농도에 따른 탐지 가능성을 확인하기 위해서 컬럼 시험 (흐름 조건)을 수행하였다. 배치 시험 결과, 두 가지 오염물질 농도 변화에 따른 전기 물성치의 변화는 탐침의 길이와 포화도에 민감함을 나타냈다. 가장 짧은 길이의 탐침 (L = 10 cm)은 저 농도 범위 (0 ~ 0.5 g/L)에서 저항 값 측정의 한계성을 보였고, 이러한 현상은 질산나트륨에 비해 황산아연에서 더 두드러졌다 (NaNO3 : < 0.05 g/L, ZnSO4: < 0.1 g/L). 포화도 또한 10 cm 탐침의 전기 물성치 측정에 있어 큰 영향을 미쳤는데, 특히 낮은 포화도 (Se < 0.5) 범위에서는 전기 물성치 감지에 요구되는 저항치의 상한계 (1 kῼ) 이상의 저항 값을 보여 10 cm 탐침이 저항 측정에 있어 한계가 있음을 나타냈다. 컬럼 시험 수행 결과, 10 cm 탐침은 500 mg/L보다 작은 질산나트륨 농도가 주입되었을 때, 짧은 운송 거리 (5 cm)에서조차 질산나트륨 감지를 하지 못하였다. 이러한 결과는 질산나트륨이 사질 토양에 유입되었을 때, 짧은 길이의 탐침을 이용하는 경우, 포화도는 0.5 이상, 농도는 2000 mg/L 이상이 되어야 탐지가 가능하다는 것을 지시한다. 제 2장에서는 현장 조건을 모사한 실험실 규모의 사질 대수층 모형에서 TDR을 이용한 2차원 오염운 (contaminant plume) 운송 시험을 실시하여 반응성 물질인 황산아연의 거동을 지배하는 흡착 기작 (가역/비가역)을 연구하였다. 2차원 오염운 (contaminant plume) 운송 시험 결과, 반응성 물질인 황산아연은 보존성 물질인 질산나트륨에 비해 지연효과를 보이지 않았고 (지연 계수 = 0.98, 0.97), 현저한 질량 감소가 일어났다. 지연계수와 질량 회복도로부터 사질 대수층 모형에서 황산아연의 거동에 지배하는 흡착기작은 비가역 흡착이라는 것을 확인할 수 있었다.
토양 및 지하수 오염을 효율적으로 예방하고 복구하기 위해서 토양 오염 모니터링 기술은 매우 중요하다. 최근 들어 무기화합물에 의한 토양 오염 모니터링 기술로서 TDR (Time Domain Reflectometry: 시간 영역 광전자파 분석기) 기법이 대두되었다. 특히 토양 내 무기화합물이나 중금속을 포함한 용질이 유입되었을 때 토양의 전기 전도도에 영향을 주고, 이들의 전기 물성 (저항) 변화를 측정하여 유입된 용질 농도 예측이 가능하다. 제 1장에서는 TDR을 이용하여 사질 토양 내에서의 두 종류의 무기 오염물질의 탐지 가능성을 확인하기 위해서 다양한 길이의 탐침 (L = 10, 15, 25 cm)을 이용하여 포화도 (Se = 0.1 - 1.0)에 따른 배치 시험 (정지흐름 조건)을 실시하였다. 또한 토양 공극수의 흐름 조건에서 10 cm 탐침을 사용하여 다양한 운송 거리 (L =5, 15, 25 cm)에서 무기 오염물질 (질산나트륨)의 초기 주입 농도에 따른 탐지 가능성을 확인하기 위해서 컬럼 시험 (흐름 조건)을 수행하였다. 배치 시험 결과, 두 가지 오염물질 농도 변화에 따른 전기 물성치의 변화는 탐침의 길이와 포화도에 민감함을 나타냈다. 가장 짧은 길이의 탐침 (L = 10 cm)은 저 농도 범위 (0 ~ 0.5 g/L)에서 저항 값 측정의 한계성을 보였고, 이러한 현상은 질산나트륨에 비해 황산아연에서 더 두드러졌다 (NaNO3 : < 0.05 g/L, ZnSO4: < 0.1 g/L). 포화도 또한 10 cm 탐침의 전기 물성치 측정에 있어 큰 영향을 미쳤는데, 특히 낮은 포화도 (Se < 0.5) 범위에서는 전기 물성치 감지에 요구되는 저항치의 상한계 (1 kῼ) 이상의 저항 값을 보여 10 cm 탐침이 저항 측정에 있어 한계가 있음을 나타냈다. 컬럼 시험 수행 결과, 10 cm 탐침은 500 mg/L보다 작은 질산나트륨 농도가 주입되었을 때, 짧은 운송 거리 (5 cm)에서조차 질산나트륨 감지를 하지 못하였다. 이러한 결과는 질산나트륨이 사질 토양에 유입되었을 때, 짧은 길이의 탐침을 이용하는 경우, 포화도는 0.5 이상, 농도는 2000 mg/L 이상이 되어야 탐지가 가능하다는 것을 지시한다. 제 2장에서는 현장 조건을 모사한 실험실 규모의 사질 대수층 모형에서 TDR을 이용한 2차원 오염운 (contaminant plume) 운송 시험을 실시하여 반응성 물질인 황산아연의 거동을 지배하는 흡착 기작 (가역/비가역)을 연구하였다. 2차원 오염운 (contaminant plume) 운송 시험 결과, 반응성 물질인 황산아연은 보존성 물질인 질산나트륨에 비해 지연효과를 보이지 않았고 (지연 계수 = 0.98, 0.97), 현저한 질량 감소가 일어났다. 지연계수와 질량 회복도로부터 사질 대수층 모형에서 황산아연의 거동에 지배하는 흡착기작은 비가역 흡착이라는 것을 확인할 수 있었다.
Monitoring of soil contamination becomes an important issue for effective remediation of soil and groundwater. Recently, time domain reflectometry (TDR) has emerged as a promising tool for monitoring soils contaminated with inorganic chemicals since concentration of these chemicals can significantly...
Monitoring of soil contamination becomes an important issue for effective remediation of soil and groundwater. Recently, time domain reflectometry (TDR) has emerged as a promising tool for monitoring soils contaminated with inorganic chemicals since concentration of these chemicals can significantly contribute to the conductance of a porous medium. In chapter 1, a detecting possibility of two inorganic chemicals in a sandy soil using TDR was investigated by conducting a number of batch experiments on TDR-measured electrical property (resistance) for various probe lengths (L = 10, 15, 25 cm) and saturation degrees (Se = 0.1 - 1.0). Column experiment was also performed to investigate the extent of input concentration, which allows the detection of sodium nitrate by 10 cm probe for various travel distances under saturated flow condition. The results of batch experiments showed that the inverse of TDR-measured resistance was sensitive to both probe length and saturation degree. The short probe (L = 10 cm) could not detect the electrical property in low concentration range (0 ~ 0.5 g/L) properly. This phenomenon was more pronounced for zinc sulfate than sodium nitrate (NaNO3 : < 0.05 g/L, ZnSO4: < 0.1 g/L). Saturation degree also affected significantly the measurement of electrical property, especially for the short probe when low saturation degree (Se 0.5) and input concentration higher that 2000 mg/L in the sandy soil.
In chapter 2, the two-dimensional plume tests in a laboratory-scale sandy aquifer model using TDR method was conducted to understand which sorption processes (reversible / irreversible) govern the zinc sulfate transport by estimating the retardation factor based on the movement of zinc sulfate plume. It was revealed that the observed zinc sulfate plumes showed no retardation relative to sodium nitrate plumes with a retardation factor ranging from 0.98 to 0.97 and that a prominent reduction of zinc sulfate mass occurred during transport through the aquifer. It is concluded from retardation factor and mass recovery that the irreversible sorption governs the transport of zinc sulfate in the sandy aquifer model.
Monitoring of soil contamination becomes an important issue for effective remediation of soil and groundwater. Recently, time domain reflectometry (TDR) has emerged as a promising tool for monitoring soils contaminated with inorganic chemicals since concentration of these chemicals can significantly contribute to the conductance of a porous medium. In chapter 1, a detecting possibility of two inorganic chemicals in a sandy soil using TDR was investigated by conducting a number of batch experiments on TDR-measured electrical property (resistance) for various probe lengths (L = 10, 15, 25 cm) and saturation degrees (Se = 0.1 - 1.0). Column experiment was also performed to investigate the extent of input concentration, which allows the detection of sodium nitrate by 10 cm probe for various travel distances under saturated flow condition. The results of batch experiments showed that the inverse of TDR-measured resistance was sensitive to both probe length and saturation degree. The short probe (L = 10 cm) could not detect the electrical property in low concentration range (0 ~ 0.5 g/L) properly. This phenomenon was more pronounced for zinc sulfate than sodium nitrate (NaNO3 : < 0.05 g/L, ZnSO4: < 0.1 g/L). Saturation degree also affected significantly the measurement of electrical property, especially for the short probe when low saturation degree (Se 0.5) and input concentration higher that 2000 mg/L in the sandy soil.
In chapter 2, the two-dimensional plume tests in a laboratory-scale sandy aquifer model using TDR method was conducted to understand which sorption processes (reversible / irreversible) govern the zinc sulfate transport by estimating the retardation factor based on the movement of zinc sulfate plume. It was revealed that the observed zinc sulfate plumes showed no retardation relative to sodium nitrate plumes with a retardation factor ranging from 0.98 to 0.97 and that a prominent reduction of zinc sulfate mass occurred during transport through the aquifer. It is concluded from retardation factor and mass recovery that the irreversible sorption governs the transport of zinc sulfate in the sandy aquifer model.
주제어
#TDR
#electrical property
#retardation
#2-D plume test
학위논문 정보
저자
김민희
학위수여기관
Graduate School, Korea University
학위구분
국내석사
학과
地球環境科學科
지도교수
김동주
발행연도
2010
총페이지
53 p.
키워드
TDR,
electrical property,
retardation,
2-D plume test
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.