[논문]토양오염도 평가시 시료채취 불확실성 정량화 및 저감방안

김건하

doi:10.7857/jsge.2013.18.1.094

토양오염도 평가시 시료채취 불확실성 정량화 및 저감방안
Quantification of Uncertainty Associated with Soil Sampling and Its Reduction Approaches 원문보기

지하수토양환경 = Journal of soil and groundwater environment, v.18 no.1, 2013년, pp.94 - 101

Abstract ▼ AI-Helper

It is well known that uncertainty associated with soil sampling is bigger than that with analysis. In this research, uncertainties for soil sampling when assessing TPH and BTEX concentration in soils were quantified based on actual field data. It is almost impossible to assess exact contamination of the site regardless how carefully devised for sampling. Uncertainties associated with sample reduction for further chemical analysis were quantified approximately 10 times larger than those associated with core sampling on site. Bigger uncertainties occur when contamination level is low, sample quantity is small, and soil particle is coarse. To minimize the uncertainties on field, homogenization of soil sample is necessary and its procedures are proposed in this research as well.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

또한 시료채취는 부지평가에 있어 가장 큰 불확실성을 유발하는 단계이나 이에 대한 절차서가 명확하지 않아 오염도를 과대평가하거나 과소평가하는 오류가 많다. 따라서 본 연구는 현장 시료 채취에 필요한 절차와 그 불확실성을 저감하는 방법에 대하여 기술하고자 하였다.
본 연구에서는 유류로 오염된 부지평가에 있어 일반적으로 발생할 수 있는 시료채취관련 불확실성을 정량화하였다. TPH와 BTEX 항목 오염도를 측정하는 경우 분석과 관련된 불확실성은 5% 내외로 산정되었다.

가설 설정

본 연구에서는 입자의 오염도가 최대인 것으로 가정하여 α의 값으로 1을 사용하였다.

제안 방법

2는 시료채취에 관련된 오차를 코어시료 채취와 분석용 시료를 제작하는 경우로 나누어 보이고 있다. TPH 의 오염도는 0-5000 mg/kg까지 변화시키고, 현장에서 시료를 1000 g 채취하는 경우, 1000 g 시료에서 5g으로 시료를 줄여서 분석에 사용하는 경우로 나누어 근원적 오차를 계산하였다. 이때 사용한 인자값은 식 (6)~식 (8)에 사용한 값과 같다.
Table 1에 보인 1번 시료의 TPH 분석치를 이용하여, 시료채취시 발생하는 근원적 오차를 계산하였다. 1번 시료는 현장에서 약 650 g의 토양을 채취하였고 이 중48 g의 시료를 실험실로 가져와 TPH를 분석한 결과5564.
시료채취 현장에서 칭량할 수 없으므로 사진을 찍어서 후에 시료전체의 양을 추산하였다. 본 연구에서는 TPH와 BTEX를 분석하였으며, TPH용 시료는 250 ml 용량 광구병에 50 g 내외 시료를 담았고, BTEX 분석용 시료는 20 ml 용량 바이얼에 약 5g을 담아서 실험실로 운반한 후 칭량 및 분석하였다.
분석과 관련된 불확실성 정량화를 위하여 표준용액(standard solution, Accustandard®)을 희석하여 BTEX 항목의 경우 각 5, 20, 50, 100, 200 mg/kg 농도를, TPH의 경우 각 170, 340, 680, 1700, 3400 mg/kg 농도를 조제하여 분석하였으며 이때 발생하는 오차를 표준분산과 변동계수(coefficient of variation, 평균/표준분산)를 통하여 나타내었다.
각 깊이에서 채취한 시료는 약 1000 g 내외이다. 시료채취 현장에서 칭량할 수 없으므로 사진을 찍어서 후에 시료전체의 양을 추산하였다. 본 연구에서는 TPH와 BTEX를 분석하였으며, TPH용 시료는 250 ml 용량 광구병에 50 g 내외 시료를 담았고, BTEX 분석용 시료는 20 ml 용량 바이얼에 약 5g을 담아서 실험실로 운반한 후 칭량 및 분석하였다.

대상 데이터

시료채취시 사용한 시료채취봉 내경은 2.5 cm, 길이는 150 cm이다. 각 깊이에서 채취한 시료는 약 1000 g 내외이다.
오염토양은 D시 소재 주유소 유류저장탱크 주변 토양을 타격기와 시료채취봉을 이용하여 채취하였다. 평면 약 30 m² 넓이 부지 오염도를 산정하기 위하여 총 11개 시료를 채취하였으며, 이때 시료채취 깊이는 100 cm, 200 cm, 300 cm이었다.
오염토양은 D시 소재 주유소 유류저장탱크 주변 토양을 타격기와 시료채취봉을 이용하여 채취하였다. 평면 약 30 m² 넓이 부지 오염도를 산정하기 위하여 총 11개 시료를 채취하였으며, 이때 시료채취 깊이는 100 cm, 200 cm, 300 cm이었다.

데이터처리

Table 2는 BTEX와 TPH에 관하여 2.2에 설명된 바와같이 평균, 분산, 변동계수를 이용하여 분석관련 오차를제시하였다. COV(Coefficient of Variation, 변동계수)는 TPH, BTEX 모든 항목에 걸쳐 1.

이론/모형

BTEX는 토양오염 공정시험기준(환경부 고시 제2009-180호) ES07601.2 퍼지-트랩 기체크로마토그래피 법을 이용하여 Shimazu GC-2010을 이용하여 분석하였으며, TPH는 ES07552.1의 기체크로마토그래피 + FID법을 이용하여 Shimazu GC-2010을 이용하여 분석하였다.

성능/효과

Table 1에 보인 1번 시료의 TPH 분석치를 이용하여, 시료채취시 발생하는 근원적 오차를 계산하였다. 1번 시료는 현장에서 약 650 g의 토양을 채취하였고 이 중48 g의 시료를 실험실로 가져와 TPH를 분석한 결과5564.8 mg/kg로 산정되었다. 즉, M_E1= 650 g, M_L1= infinite g, d₉₅ = 0.
3.2절에서 고찰한 바와 같이 현장에서 시료채취지점을선정하는 과정보다 분석을 위한 시료로 양을 줄이는 과정에서 많은 오차가 발생한다. 부지 오염도 평가의 목적은 현장에 존재하는 오염물질 총량을 평가하는 것이며, 오염물질 총량은 오염부피와 오염농도를 산정하여 얻는다.
부지 오염도 평가의 목적은 현장에 존재하는 오염물질 총량을 평가하는 것이며, 오염물질 총량은 오염부피와 오염농도를 산정하여 얻는다. 따라서 오염도 평가는 이질성이 높은 토양의 국부 농도 최대값보다, 평균값을 산정하는 것이 적절하다. 또한 정화검증의 경우도 오염물질의 총량이 어느 정도 저감이 되었는지를 평가하는 것이 타당하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	오염된 토양을 원위치 정화하기 위한 공법은 대부분 무엇을 기본 현상으로 삼는가?	오염된 토양을 원위치 정화(in situ remediation)하기 위한 대부분 공법은 유체의 통과를 원활히 하여 오염도를 저감시키는 것을 기본현상으로 삼는데 대표적인 공법은 토양세척, 증기추출 공법을 예로 들 수 있다. 공극 내 유체이동은 Fig.
	토양오염도를 평가하는 과정은 어떤 식으로 나눌 수 있는가?	토양오염도를 평가하는 과정은 1. 계획수립, 2. 시료채취 및 실험실 이동, 3. 분석, 4. 자료해석으로 나눌 수 있다. 오염부지 평가에 있어 시료채취는 매우 중요한 단계이나, 토양은 이질성이 매우 크므로 오염부지를 정확하게 평가하는 것은 매우 어렵다.
	국내 기준 유류오염 부지의 오염도 평가에 사용되는 TPH, BTEX 농도는 각각 어떤 특징을 가지는가?	국내기준은 유류오염 부지의 경우 TPH(Total Petroleum Hydrocarbon)와 BTEX(Benzene, Ethylbenzene, Toluene, Xylene) 농도를 평가하여 오염도를 평가하도록 되어 있다. BTEX는 휘발성이 있으므로 원위치 정화공법으로 저감이 비교적 용이하지만 TPH는 국지적인 토양시료에 잔류할 수 있으므로 시료채취에 있어 불확실성이 발생할 개연성이 높다

참고문헌 (9)

KMOE, 2009, Sampling Preparation and Handling in Soil Contamination Regulation (ES01730), National Institute of Environmental Research.
KMOE, 2007, Standard Procedure for Solid Waste Analysis (# 11-1480000-00863-01), National Institute of Environmental Research.
Collins, K. and McGown, A., 1974, The form and function of microfabric features in a variety of natural soils, Geotechnique, 24, 223-254.

상세보기
Gy, P., 2004a, Sampling of discrete materials- a new introduction to the theory of sampling I. Qualitative approach, Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems, 74, 7-24.

상세보기
Gy, P., 2004b, Sampling of discrete materials II. Quantitative approach- sampling of zero-dimensional objects, Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems, 74, 25-38.

상세보기
Gy, P., 2004c, Sampling of discrete materials III. Quantitative approach- sampling of one-dimensional objects, Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems, 74, 39-47.

상세보기
Gustavsson, B., Luthbom, K., and Lagerkvist, A., 2006, " Comparison of analytical error and sampling error for contaminated soil", Journal of Hazardous Materials, B138 252-260.
EPA, 1992, Preparation of Soil Sampling Protocols: Sampling Techniques and Strategies, United States Environmental Protection Agency, EPA/600/R-92/128.
EPA, 1994, Standard Operating Procedures: Soil Sampling, SOP #2012, U.S. EPA Environmental Response Team.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증