초록

○ 연구결과
- 생물학적․화학적 기술을 병합한 오염 농경지의 친환경적 복원기술 개발
- 오염 농업용수 및 지하수의 경제적 복원기술 개발 및 지하수 평가 시스템 구축

Abstract ▼

The experimental results of this project, the remediation of polluted agricultural environment, are as follows:
We selected endermic plants, Artemisia princeps var Orientalis, as phytoremediator. Lab and field-scale experiments were conducted for heavy metals contaminated mining soils and pollute

The experimental results of this project, the remediation of polluted agricultural environment, are as follows:
We selected endermic plants, Artemisia princeps var Orientalis, as phytoremediator. Lab and field-scale experiments were conducted for heavy metals contaminated mining soils and polluted agricultural lands. Enhanced phytoremediation protocol was established using sulfur and organic by-product fertilizers as soil amendments. The appropriate planting methods using rooting mat was also developed. The experiments showed phytoremediation could be used successfully for the contaminated soils. It also prevented the transport and diffusion of pollutants from the mining soils to the nearby agricultural lands.
In the field of chemical remediation, ZVI was the most effective treatment to stabilize the contaminated soils and waters. Especially innovative technique using phytoremediation and ZVI-system was developed for the cadmium contaminated paddy soils. This technique was successful for preventing the transport of Cd from soils to crop plants such as rice.
In the field of physical remediation pneumatic fracturing was adopted for the contaminated paddy soils. Engineering parameters for pneumatic fracturing was optimized in this experiment.
Research of $UV-TiO_2$ photocatalytic oxidation process for the contaminated agricultural water was also performed and as an alternative technology for groundwater contamination remediation ORC($MgO_2$) was performed. The study of theoretical overview and actual field study on the method to identify groundwater contaminant sources and contamination pathway in rural area by using isotopic method, in situ tracer test method and numerical modeling was also done successfully.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 6
• CONTENTS ... 7
• 목차 ... 21
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 35
• 제1절 연구개발의 목적 및 필요성 ... 35
• 1. 기술적 측면 ... 37
• 가. 생물학적 방법에 의한 오염토양복원 ... 38
• 나. 화학적 방법에 의한 오염토양복원 ... 39
• 다. 물리적 방법에 의한 오염토양복원 ... 40
• 라. 지하수 복원기술 ... 41
• 마. 지표수 복원 ... 41
• 2. 경제ㆍ산업적 측면 ... 42
• 3. 사회ㆍ문화적 측면 ... 44
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 47
• 제1절 국내ㆍ외 관련기술의 현황과 문제점 ... 47
• 1. 샘물학적 방법에 의한 오염토양 복원 ... 47
• 2. 화학적 방법에 의한 오염토양 복원 ... 49
• 3. 물리적 방법에 치한 오염토양 복원 ... 51
• 4. 오염 지하수 복원 ... 53
• 5. 오염 지표수 복원 ... 54
• 가. 국내ㆍ외 동향 및 수준 - 생물학적 수질개선 기술 ... 54
• 나. 국내ㆍ외 동향 및 수준 - 물리ㆍ화학적 수질개선기술 ... 56
• 제2절 앞으로 전망 ... 56
• 1. 생물학적 방법에 의한 오염토양복원 ... 56
• 2. 물리ㆍ화학적 방법에 의한 오염토양복원 ... 58
• 3. 오염 지하수의 복원 ... 58
• 4. 오염 지표수의 복원 ... 58
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 59
• 제1절 식물을 이용한 중금속 오염 토양의 정화 방법 ... 59
• 1. Phytoremediation의 정의와 개념 ... 59
• 가. 식물을 이용한 정화방법의 종류 ... 61
• 2. 중금속 오염 토양 정화 식물종의 탐색 ... 64
• 가. 중금속 종별 분류 ... 64
• 3. 적용 및 현황 ... 67
• 가. Hyperaccumulator와 중금속 정화의 적용 ... 67
• 3. 향후 연구 방향 ... 71
• 4. 참고문헌 ... 72
• 5. 황 투여에 의한 쑥(Artemisia princeps)의 카드뮴 흡수 강화 ... 74
• 가. 재료 및 방법 ... 74
• 나. 결과 및 고찰 ... 75
• 다. 인용문헌 ... 81
• 6. 토양 개량제 처리에 따른 토양과 식물체의 중금속 함량 변화 ... 82
• 가. 재료 및 방법 ... 82
• 나. 결과 및 고찰 ... 85
• 다. 인용문헌 ... 88
• 7. 광산토양에서 퇴비와 황투여가 쑥의 중금속흡수에 미치는 영향:현장적용(1) ... 89
• 가. 재료 및 방법 ... 89
• 나. 실험 방법 ... 89
• 다. 결과 및 고찰 ... 91
• 8. 쑥의 근원 내 유기산이 중금속의 이동성에 미치는 영향 ... 100
• 가. 재료 및 방법 ... 101
• 나. 결과 및 고찰 ... 102
• 9. 광산토양에서 퇴비와 황투여가 쑥의 중금속의 흡수에 미치는 영향 - 현장 적용(2) ... 106
• 가. 재료 및 방법 ... 106
• 나. 결과 및 고찰 ... 107
• 10. 중금속 오염 광산 토양의 개량제 처리 및 식피 조성을 위한 식재 방법에 관한 연구 ... 110
• 가. 서론 ... 110
• 나. 재료 및 방법 ... 110
• 다. 연구 결과 ... 113
• 11. Gramineae 및 Luguminosae 근권토양에서 PAHs의 생분해 특성에 관한 연구 ... 117
• 가. 서설 ... 117
• 나. 재료 및 방법 ... 117
• 다. 결과 및 고찰 ... 117
• 라. 적요 ... 120
• 마. 인용 문헌 ... 120
• 12. 근권과 비근권에서의 anthracene와 fluorancene의 분해 ... 120
• 가. 서설 ... 120
• 나. 재료 및 방법 ... 121
• 다. 결과 및 고찰 ... 123
• 라. 참고문헌 ... 127
• 13. 개보리 (Elymus sibiricus)를 이용한 Cd 오염토양의 phytoextractio phytostabiliration 비교 연구 ... 128
• 가. 연구배경 ... 128
• 나. 재료 및 방법 ... 130
• 라. 결과 및 고찰 ... 136
• 라. 참고문헌 ... 150
• 제2절 오염 농경지의 화학적 복원기술 개발 ... 152
• 1. 중금속으로 오염된 토양과 물의 화학적 복원기술 개발 ... 152
• 가. Zero-Valent Iron(ZVI)의 물리ㆍ화학적 특성 ... 152
• 나. ZVI를 이용한 Cr[VI]의 환원 ... 152
• 다. ZVI를 이용한 As의 불용화 ... 152
• 라. 화학적 처리제를 이용한 Cd의 불용화 ... 153
• 2. 잔류 농약(유기염소계농약:Metolachlor)으로 오염된 물 및 토양의 화학적 복원 기술 개발 ... 153
• 가. ZVI을 이용한 Metolachlor의 탈염소화 ... 153
• 나. 유기산을 이용한 토양 잔류의 인산 가용화 ... 153
• 3. 연구 방법 ... 154
• 가. 중금속으로 오염된 토양과 불의 화학적 복원기술 개발 ... 154
• 나. 잔류 농약(유기 염소계 농약:Metolachlor)으로 오염된 물 및 토양의 화학적 복원기술 개발 ... 168
• 4. 연구 결과 ... 176
• 가. 중금속으로 오염된 토양과 물의 화학적 복원기술 개발 ... 176
• 나. 잔류 농약(유기 염소계 농약:Metolachlor)으로 오염된 물 및 토양의 화학적 복원기술 개발 ... 304
• 4. 참고문헌 ... 376
• 제3절 물리적 복원기술 개발 ... 385
• 1. 연구개발 목표와 내용 ... 385
• 가. 연구개발 기술의 요인평가 및 이론적 배경 ... 385
• 2. 연구 목표와 개발이론 기초 조사 ... 392
• 3. 연구내용 ... 400
• 가. 가압압력별 토양물리성 변화 특성-결리간격, 길이 ... 400
• 나. 토양 내 압력전달 특성 ... 402
• 다. 용액 추출 실험 ... 403
• 4. 실험결과 ... 405
• 가. 토양의 압력전달 변화 ... 406
• 나. 입경(Particle size)에 따른 압력전달 변화 ... 406
• 다. 압력별 유속변이 특성-토주의 길이에 따른 용출 속도와 EC 변화 ... 408
• 라. 토양 내 결리 생성 특성 ... 410
• 5. 결론 ... 411
• 6. 참고문헌 ... 414
• 제4절 지하수 오염 복원기술 개발 ... 417
• 1. 광촉매 산화기술 ... 417
• 가. 연구배경 ... 417
• 나. 이론 ... 418
• 다. 연구 방법 ... 426
• 라. 경제성 평가 ... 438
• 2. ORC 기술 ... 438
• 가. 개요 ... 438
• 나. 연구내용 및 결과 ... 439
• 다. 결론 ... 449
• 3. 참고문헌 ... 449
• 제5절 패류를 이용한 농업용 저수지의 수질개선 기법개발 ... 454
• 1. 생물학적 복원의 배경 ... 454
• 가. 생태공학적 자연정화방법 ... 454
• 나. 수질개선을 위한 생태공학적 방법들 ... 456
• 2. 패류를 이용한 수질개선기법 연구 ... 462
• 가. 연구의 필요성 및 목적 ... 462
• 나. 사례연구 ... 463
• 다. 국내 담수산패류의 형태학적 특징과 서식환경 ... 470
• 라. 토착성 후보종 패류선정 연구 ... 475
• 마. 토착성패류(참재첩)의 수질개선효과 연구 ... 481
• 바. 조개(참재첩)의 섭식율에 영향을 미치는 인자들에 관한 연구 ... 490
• 사. 현장 적용 연구 ... 496
• 3. 결론 및 제안 ... 517
• 가. 담수산 조개의 국내 분포현황 ... 517
• 나. 국내 담수산 조개의 여과율 비교 ... 517
• 다. 생물학적 수질개선에 이용가능한 후보 담수산 조개종 ... 518
• 라. 섭식율에 영향을 주는 요인 ... 518
• 마. 현장 적용을 통한 담수산 조개의 수질개선효과 검토 ... 519
• 바. 농업용수수질기준에 의거한 패류의 수질개선능력의 평가 ... 521
• 사. 조개를 이용한 수질개선기법의 현장적용에 대한 종합적 제언 ... 522
• 4. 참고문헌 ... 525
• 제6절 환경동위원소 기법을 이용한 지하수 오염경로 분석기술 개발 ... 536
• 1. 안정동위원소기법의 적용성 검토 ... 536
• 가. 산소와 수소 동위원소의 이용 연혁 ... 536
• 나. 우리나라 강우의 산소ㆍ수소동위원소 특성 ... 536
• 다. 안정동위원소를 이용한 지하수의 함양과정 평가방법 ... 537
• 라. 환경동위원소를 이용한 지하수의 오염경로의 추적 ... 538
• 2. 대상지역 지하수의 동위원소 분석 ... 539
• 가. 연구지역의 지형과 관정의 분포 ... 539
• 나. 연구지역의 지하수의 동위원소 분석 ... 540
• 3. 동위원소 분석을 통한 지하수 연령 및 오염유입률 분석 ... 543
• 가. 동위원소 분석자료의 관정조건에 의한 영향성 검토 ... 543
• 나. 동위원소 값의 변화경향 분석 ... 546
• 다. 동위원소 분석을 통한 지하수 연령 및 오염유입 평가 ... 548
• 4. 동위원소 분석을 통한 오염경로 분석기술 확립 ... 551
• 가. 지하수 유동형태에 대한 분석 ... 551
• 나. 동위원소 분석값을 통한 오염경로 분석 ... 553
• 제7절 현장추적자시험을 이용한 농촌지역 지하수오염경로 추적기술 개발 ... 558
• 1. 현장 추적자시험의 적용성 검토 ... 558
• 가. 현장추적자시험의 이용 연혁 ... 558
• 나. 추적자 선택 ... 558
• 다. 추적자 시험의 종류 ... 559
• 라. 추적자의 종류 ... 561
• 마. 추적자시험의 해석 방법 ... 562
• 2. 현장추적자시험의 연구지역 ... 563
• 3. 현장추적자 시험을 통한 농촌지역 지하수 오염추적기술 확립 ... 564
• 가. 단공 주입-양수 시험 (Single well Injection-withdrawl test) ... 564
• 나. 단공 표류-양수 시험 (Single well drift-pumpback test) ... 565
• 다. 점희석 시험 (Point-dilution test) ... 569
• 라. 수렴흐름 추적자 시험 (convergent flow tracer test) ... 570
• 마. 현장 추적자시험을 통한 지하수 오염 추적 ... 571
• 제8절 수치모델링기법을 이용한 지하수 수질변동 및 오염영향구간 설정 ... 572
• 1. 지하수 수치모델링 기법의 적용성 검토 ... 572
• 가. 지하수 모델 ... 572
• 나. 지하수 수치 모델 ... 572
• 다. MODFLOW ... 572
• 라. MODPATH ... 573
• 마. MT3D (A Modular 3-Dimensional Transport Model) ... 573
• 바. RT3D (Reactive Transpore in 3-Dimensions) ... 574
• 2. 지하수 오염 모델의 구성 ... 574
• 가. 개념 모델 (Conceptual model) ... 574
• 나. 수학 모델 (Mathmatical model) ... 575
• 다. 수치 모델 (numerical model) ... 575
• 3. 모의 결과 ... 577
• 가. 지하수 유동해석 ... 577
• 나. 비점오염원(non-point source)에 의한 지하수 오염 ... 579
• 다. 점오염원(point source)에 의한 지하수 오염 ... 581
• 3. 참고 문헌 ... 582
• 제4장 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 585
• 제1절 오염 토양의 생물학적 복원기술 ... 585
• 제2절 오염 토양의 화학적 복원기술 ... 586
• 제3절 오염 토양의 물리적 복원기술 ... 587
• 제4절 오염 농업용수 및 지표수의 복원 ... 587
• 가. 광촉매 산화기술 ... 587
• 나. ORC 기술 ... 588
• 다. 환경 동위원소 기법을 이용한 지하수 오염경로 분석기술 개발 ... 588
• 라. 현장추적자시험을 이용한 농촌지역 지하수 오염 경로 추적기술 개발 ... 588
• 마. 수치 모델링 기법을 통한 지하수 수질 변동 및 오염영향 구간 설정 ... 589
• 제5장 연구개발 결과의 활용계획 ... 590
• 제1절 오염 토양의 생물학적 복원기술 ... 590
• 제2절 오염 토양의 화학적 복원기술 ... 590
• 제3절 오염 토양의 물리적 복원기술 ... 590
• 제4절 오염 농업용수 및 지표수의 복원 ... 591
• 가. 광촉매 산화기술 ... 591
• 나. ORC 기술 ... 591
• 다. 환경동위원소 기법 ... 591
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 593
• 제1절 오염 토양의 생물학적 복원기술 ... 593
• 가. 식물을 이용한 정화방법의 종류 ... 593
• 1) 식물을 이용한 오염물질의 제거 방법 : Phytodecontamination ... 593
• 가) Phytoextraction ... 593
• 나) Phytovolatilization ... 594
• 다) Phytodegradation ... 594
• 라) Rhifofiltration ... 594
• 마) 식물을 이용한 토양 안정화 작용 : Phytostabiliration ... 595
• (1) 부식화 (Humification) ... 595
• (2) 목질화 (Lignification) ... 595
• (3) 불가역적 흡착 (Irreversible binding : aging) ... 595
• 제2절 오염 토양의 화학적 복원기술 ... 596
• 가. ZVI 복원기술의 연구동향 ... 596
• 제3절 오염 토양의 물리적 복원기술 ... 597
• 가. 공기 파쇄 (Pneumatic Fracturing) ... 597
• 제4절 오염 농업용수 및 지표수의 복원 ... 598
• 가. Push- Pull Test ... 598
• 나. Partitioning Interwell Tracer Test (PITT) ... 598
• 제7장 참고문헌 ... 600
• 끝페이지 ... 611