Earticle

운영 중인 철도부지와 같이 굴착처리(Ex-situ) 공법이 제한될 수 밖에 없는 오염부지의 경우, 부지특이성을 반영한 지중정화 공법의 개발이 필요한 실정에서 중금속을 포함한 무기계 오염물질에 대한 원위치 정화기술 연구는 유류 및 유기성 화합물 처리기술에 비해 부족하고, 실제 상용화 또한 미비한게 현실이다. 이에 따라, 우선 실증부지 Pb 오염특성과 부식, 취급 등 현장여건을 반영한 실내실험을 통해 구연산과 과산화수소 혼합액을 정화제로 선정하였으며, 철도부지의 저심도 불포화대 오염특성을 반영하여 주입관정으로는 효율성 및 경제성이 우수한 에코튜브를 선정하고, 정화사각지대 및 상대적 고심도 오염정화를 위해 이동형 관정을 적용하였다. 또한, 철도부지 지반침하 등 안정성 확보 방안으로 중력식 주입기술을 적용하고, 영향반경 한계를 극복하기 위해 지중파쇄 기술을 병행하였다.

This study investigates the leaching of phthalates and non-phthalate plasticizers from commercial PVC and their abiotic and biotic degradation under various conditions (aerobic and anoxic) environments for biotic conditions, utilizing sediment water slurry. The microbial community and functional genes profile were also determined for different conditions. Interestingly, 35-79% of plasticizers were released into the sediment from the microplastics (MPs) within 30 day and >99.9% degradation was achieved. Although a significantly higher degradation was found in plasticizer-added microcosms under biotic processes (overall, 94%), there was a noticeable abiotic loss (72%), suggesting that abiotic processes also play a role in plasticizer degradation. Furthermore, changes in the bacterial community, abundance of plasticizer-degrading bacterial populations, and functional gene profiles were assessed. In all the microcosms, a decrease in bacterial community diversity and a notable shift in bacterial composition were observed.

성덕다목적댐은 2017년 부터 경북북부권 용수공급과 길안천의 하천유지용수 공급을 위해 일정량을 방류하고 있다. 성덕댐에서 하류 약 30 km에 위치한 길안천 취수시설에서 최대 일 40,300㎥을 취수하여 영천댐 도수로를 이용하여 경산시와 영천시에 공급할 계획을 수립하였다. 원래 길안천 취수시설의 취수고는 원활한 취수를 위해 하상고 보다 더 낮게 설치되어야 함에도 불구하고 민원 등의 이유로 계획당시 하상고와 동일한 높이로 설치되었다. 하지만, 길안천 취수지점은 지속적인 세굴 현상이 발생하고 있어 하상고가 점차 낮아지고 있다. 이로 인해 당초 계획된 취수고 보다 하상바닥이 낮아져 취수 제약이 발생하고 있다. 따라서 하상변동에 따른 영향을 최소화하고 당초 계획된 수량을 취수하기 위한 대책 마련이 필요하다. 본 연구에서는 길안천 취수장의 하상변동 실태조사와 함께 하류 보 설치, 하상바닥보호공, 취수시설 개선 등 다양한 방법을 검토하였다. 여러 가지 대안에 대해 취수에 미치는 영향, 경제적인 타당성과 함께 이해당사자들간의 합의 가능성 등 사회적인 요소를 고려한 최적 실행방안을 제시하였다.

Activated carbon (AC) is widely acknowledged for its efficacy in purifying aqueous environments, playing a pivotal role in environmental remediation endeavors. However, the influence of AC particle size on contaminant sequestration and its impact on benthic communities remain subjects of ongoing interest and discourse in scientific circles. Despite extensive research on the effects of AC particle size, the quest for the optimal size that balances effective contaminant sequestration with the preservation of benthic organism health persists. This review delves into the contrasting impacts of powdered activated carbon (PAC) and granular activated carbon (GAC) on contaminant sequestration and the health of benthic organisms. Past studies have revealed divergent outcomes: ingestible PAC particles exhibit proficiency in contaminant remediation but pose risks to benthic organisms, whereas non-ingestible GAC demonstrates potential for effective remediation with minimal adverse effects. Through a comprehensive analysis of existing literature, this review aims to furnish existing and new valuable insights into evaluating the efficacy of different activated carbon particle sizes for contamination remediation and their effects on benthic organisms, ultimately aiming to pinpoint the optimal particle size that achieves superior performance in both areas.

오염된 퇴적물의 효과적인 관리와 복원은 지속 가능한 환경 보전을 위한 중대한 과제이다. 이러한 문제에 효과적으로 대응하기 위해서는 오염된 퇴적물 내 다양한 오염원의 거동을 이해하고 예측할 수 있는 기술이 필수적이다. 이를 위해, 오염물질의 거동을 수치적으로 표현하는 모델이 개발되었다. 이 모델을 활용함으로써, 흡착제의 안정화 성능을 높은 정확도로 예측할 수 있다. 그러나, 실험실 규모에서의 안정화 성능 측정 실험은 실제 현장 조건과는 다를 수 있는 한계를 지닌다. 특히, 현장의 퇴적물에서는 다양한 저서 생물의 활동으로 인해 퇴적물과 안정화제가 물리적으로 혼합되는 현상이 발생하며, 이는 안정화 성능에도 중요한 영향을 미친다. 본 연구에서는 미생물의 안정화제 혼합 활동과 같은 생물학적 요소를 안정화 성능 예측 모델에 포함시켜 저서 생물이 활동하는 퇴적물 내에서 흡착제의 안정화 성능을 예측할 수 있는 모델을 개발하였다. 나아가 생물 혼합 특성을 모델에 적용하는 원리를 상세히 분석하고, 이를 다양한 실제 실험 결과와 비교 검증함으로써, 모델의 예측 능력을 실질적으로 입증하였다. 연구에서는 안정화제를 혼합한 퇴적물에 Lumbriculus variegatus를 주입한 후 14일, 28일 차에 총 유기 탄소(TOC)를 측정하여 안정화제의 층별 혼합율을 분석하였다. 또한, 기존에 개발한 안정화 성능 예측 모델에 생물 혼합 인자인 dt_bio를 추가하여 기간별 안정화제의 혼합율을 계산하였다. 실험 결과를 바탕으로 캘리브레이션을 진행하고, 실험 조건을 가장 잘 반영하는 dt_bio 값을 도출하였다. 이를 통해 퇴적물 오염 관리 및 안정화 기술의 이론적 기반을 강화하고, 실제 환경 복원 작업에 직접적으로 적용될 수 있는 실질적인 방법론을 제시할 것으로 기대된다.

Against the backdrop of rapid industrialization and urbanization, the contamination of the aquatic environment by heavy metals (HMs), particularly lead (Pb), cadmium (Cd), and zinc (Zn), is becoming an increasing concern. The interaction between dissolved organic matter (DOM) and these metals significantly influences the mobility and bioavailability of HMs in aquatic ecosystems. Although the role of DOM in the cycling of HMs is crucial, the relationship between the properties of DOM and its binding capacity for these target HMs remains poorly understood. In this study, we utilized the fluorescence quenching titration (FQT) method to determine the conditional stability constants (log KM) of sediment-extracted DOM (SeDOM)-HM complexes with sediment of different origins, focusing on Pb, Cd,and Zn. Additionally, we employed the equilibrium dialysis ligand exchange (EDLE) technique to compare the properties of DOM with the direct adsorption (%) of SeDOM-HM across a range of dissolved organic carbon (DOC) concentrations. The results revealed a wide range of binding strengths (logKM=3.12–5.41) between SeDOM and the target HMs, confirming that the percentage of DOM-bound HMs increased with increasing DOC concentration. In particular, the presence of chromophores, such as aromatic compounds, and variations in molecular weight and carbon structure within SeDOM, were identified as the main factors determining the affinity for metals. This study highlights that the high affinity of terrestrial-derived, humified DOM for these HMs poses a potential environmental risk as a carrier of HMs

A new photoelectrochemical cell was constructed by combining photocatalytic degradation with reverse electrodialysis (RED) for recovering energy from wastewater. In this study, a RED cell for efficient electricity generation from the degradation of tetracycline hydrochloride (TC-HCL) is developed. A TiO2/Ti mesh photoanode was developed and optimized. The potential difference generated from the RED stack accelerated the separation of photoinduced holes and electrons on the photoanode, which enhances TC-HCL degradation. The performance of the photoelectrochemical cell was investigated systematically under both open circuit voltage (OCV) and an applied external resistance of 50 Ω (ER-50) conditions. During a 5-hour operation, ER-50 demonstrated a 56.6% degradation efficiency with maximum power density of 16.97 mW/m2. In addition, ER-50 surpassed the OCV condition with a degradation efficiency of 30.57%. Therefore, by leveraging the strengths of both the technologies, it is possible to develop an advanced treatment method for the refractory organic pollutant.

본 연구는 석유계 총 탄화수소 (TPH)로 오염된 폐 군사시설 부지 내 토양을 토양경작공법을 적용하여 정화실험을 진행하였다. 토양경작법은 토양 내 호기성 미생물의 활성을 높여주어 탄화수소의 분해를 가속화하는 방법이기 때문에, Tilling방법과 미생물 제제를 통한 bioaugmentation 방법을 사용하여 효과를 비교하였다. 실험에 쓰인 토양은 TPH 저ㆍ중농도 토양과 고농도 토양의 두 그룹으로 나누었으며, 각각 1,989, 5,773 mg/kg의 농도를 가지었다. 경작 기간 60일에서 미생물 주입 조건의 토양 내 잔류 TPH 농도는 고농도 토양에서 909 mg/kg으로 단순 경작 1,159 mg/kg에 비하여 4 %p 더 높은 효율을 보이는 것을 확인했고, 저ㆍ중농도 토양에서는 미생물 주입 조건은 588 mg/kg으로 단순 경작의 761 mg/kg에 비하여 9%p 더 높은 효율을 보였다. 고농도 조건과 저ㆍ중농도 조건 모두 미생물 주입에 의한 효율 변화는 10%p 미만으로 크지 않았으며 토질과 TPH 구성에 의해 휘발에 의한 영향을 크게 받는 것으로 사료된다.

Contaminated sediments with hexavalent chromium (Cr(VI)) and naphthalene (NAP) have posed a significant risk to sediment environment. This study introduced an activated mulbbery biochar (MBK) with alkali (K2CO3) to stabilize Cr(VI) and NAP from sediment. Moreover, MBK exhibited remarkably large specific surface area of 2213 m2/g. and high sorption performances of Cr(VI) and NAP were 340.1 mg/g and 250 mg/g, respectively. Furthermore, sorption kinetics and thermodynamic sorption revealed fast sorption equilibrium, with higher temperatures favoring sorption of both Cr(VI) and NAP. Moreover, environmentally relevant concentrations of DOM significantly enhanced the sorption of both Cr(VI) and NAP onto MBK. While low levels of Cr(VI) (60 mg/L) did not affect NAP sorption, higher concentrations of Cr(VI) suppressed NAP sorption. Microcosm studies were conducted to evaluate the effectiveness of two different sediment amendment techniques, in-situ mechanical mixing (MIX) and in-situ capping (CAP), in stabilizing Cr(VI) and NAP. Both techniques demonstrated a 99% reduction in the flux of Cr(VI) and NAP from water to sediment. However, the in-situ MIX technique exhibited a higher reduction in Cr(VI) and NAP concentrations in pore water compared to the CAP technique. Moreover, MBK demonstrated higher stabilization efficiency for Cr(VI) and NAP compared to CAC, indicating the practicality of using MBK instead of CAC for Cr(VI) and NAP sediments. These findings offer valuable strategies for the in-situ stabilization of Cr(VI) and NAP in contaminated sediments using MBK.

중금속은 생물학적으로 분해되지 않고 축적되어 생태계에 악영향을 끼치며, 이러한 퇴적토 내 오염물질 저감을 위해서 활성탄이 주로 활용된다. 활성탄은 다공성 구조를 가지고 있어 높은 흡착효율을 가지고 있다. 또한, 활성탄을 질산으로 개질하면 활성탄 표면에 다수의 작용기가 형성되어 중금속 흡착능력이 개선된다. 따라서 본 연구에서는 산-염기로 개질된 활성탄과 분말 활성탄의 중금속 흡착 효율을 비교하였다. 실험에 사용된 중금속은 Pb, Cd, Zn과 Pb-Cd, Pb-Zn, Cd-Zn, Pb-Cd-Zn을 등온흡착실험을 진행하여 중금속 흡착효율을 비교하였다.

본 연구에서는 유류 오염토의 원위치 정화 효율을 평가하기 위해 세정제로 Triton X-100, Tween 80, Brij35, 산화제로 과산화수소와 과황산을 사용하여 컬럼 실험을 수행하였다. 길이 23cm, 내경 3.4cm의 유리 재질 컬럼에 유류 오염토를 채운 후, 정량 펌프를 이용하여 하향식으로 세정제 또는 산화제가 포함된 공정수를 주입하여 공정수 주입량과 세정제 및 산화제 종류에 따른 석유계 총 탄화수소(TPH) 저감을 확인하였다. 지중세정에서 3종 세정제의 TPH 저감 효율 차이는 크지 않았으며, 공정수 주입량에 따른 세정 효과의 증가는 미미하였다. 지중산화에서 두 산화제 모두 철염을 보조제로 투입하였을 경우 TPH 저감 효율이 상승하였으며, 저농도 산화제 조건에서 과산화수소가 과황산에 비해 더 좋은 저감을 보였다. 지중세척에 비해 지중산화에서 공정수 주입량에 따른 저감 효과의 차이가 크게 나타났으며, 3% 과산화수소와 철염 조건에서 30 공극 부피의 공정수를 주입 시 82.9%의 TPH 저감 효율을 보였다.

퇴적토는 장기적인 시점에서 수생태계게의 영양분 균형, 생태계 안정성 등 큰 범위에 영향을 미치는 만큼 지속적인 관리를 진행하여야 한다. 최근 연구에 의하면 플라스틱의 가소제로 이용되는 유기오염물질인 benzyl butyl phthalate(BBP)에 의해 부정적 영향을 받고있다고 한다. 따라서 BBP에 오염된 퇴적토를 산/염기 개질활성탄을 이용하여 안정화 실험을 진행하고 그 영향을 연구하였다. 안정화제의 효율성 평가와 저서생물에 미치는 영향을 진행하였으며 생물실험에 많이 이용되는 Lumbriculus variegatus를 저서생물로 이용하여 생물학적 영향을 평가하였다. 개질활성탄의 혼합량 증가가 오염물질의 흡착에 미치는 영향을 분석하였고 공극수 내 BBP 농도측정을 위해 low-density polyethylene를 이용하여 안정화제의 오염물질 이동 제한성을 평가하였다. 생존률 평가결과 Lumbriculus variegatus가 90% 이상 생존하였고 체내 BBP 농도는 개질활성탄 혼합방법과 혼합량에 따라 최대 84%의 저감률을 보였다. 퇴적토에서 수중으로의 용출량은 개질활성탄 혼합방법과 혼합량에 따라 최대 27% 저감되었으며 퇴적토 내 공극수 농도변화는 개질활성탄 혼합방법과 혼합량에 따라 최대 87%까지 저감되는 것을 확인하였다.

Stream and lake sediments can become contaminated with heavy metals due to natural occurrences or anthropogenic factors such as waste disposal and steel manufacturing processes. Among these contaminants, lead (Pb) is a neurotoxin that can reach high concentrations, posing negative impacts on aquatic ecosystems and human health. Lead has the capability to form complexes with fine sediments and organic matter, with its binding strength showing a high correlation with pH and organic matter content. In this study, we estimated the contamination levels of Pb in sediment using electrical resistivity measurements and multivariate statistical techniques. Sediments were appropriately collected and analyzed for total content using aqua regia extraction. The electrical resistivity of sediments was measured using a Sample Core Induced Polarization (SCIP) tester. Collected geochemical and geophysical data were subjected to multivariate statistical analysis to interpret causal relationships between different domains of data and derive regression equations. Based on the derived equations, the study performed estimation and verification of Pb contamination levels based on electrical properties.

황화수소(H2S)는 고농도의 유기물이 모여있는 혐기성 환경에서 발생하며 대표적으로 퇴적토에서 발생한다. 이는 호수 내 어류의 집단 폐사나 악취 등의 주요 원인 중 하나이다. 현재 H2S는 주로 활성탄과 금속산화물을 통해 처리한다. 본 연구에서는 황화수소와의 반응성이 우수한 구리(Cu)와 철(Fe)를 TiO2 기반에 합성 방법 중 하나인 함침법을 활용하여 Cu-Fe/TiO2를 제작하였으며 H2S 흡착효율 평가 및 표면분석을 진행하였다. 위 흡착제는 Fe(NO3)3⦁9H2O 2 g, Cu(NO3)2⦁3H2O 2 g를 TiO2 5 g에 2시간을 교반한 후 80 °C에 48시간 동안 건조를 진행한 시료를 소성로를 사용하여 400 °C에 2시간 소성하여 제조하였다. H2S 흡착효율은 10 ppm H2S를 1.0 L/min의 유속으로 주입하여 제거된 H2S 양을 계산하여 평가하였다. 또한, 각 금속의 함침 여부를 확인하기 위해 SEM분석, 표면적 변화를 확인하기 위해 BET분석, 금속의 결정구조를 확인하기 위해 XRD 분석을 진행하였다. 실험 결과, Cu-Fe/TiO2의 H2S 제거량은 일반 TiO2 대비 약 240 배 향상되었으며, SEM과 XRD분석을 통해 Cu와 Fe가 성공적으로 함침되었음을 확인하였다..

아산호(평택호)는 1973년 농업용수 확보 및 조류 역류로 인한 염전 피해 방지를 목적으로 건설된 아산만 방조제로 인해 형성된 인공호수이다. 아산호 수계 지역은 경기도 전체 인구의 33%를 차지할 만큼 인구가 집중되어 있어 도시화 및 공업화로 인한 토지이용 고도화가 진행되었다. 또한, 최근 기후변화로 인해 호우 사상 양상이 변화함에 따라 동일한 규모의 홍수에도 재해 피해는 대형화 및 다양화되고 있다. 이에 따라 집중호우 시 유역으로부터 유입되는 유사나 유사의 표면에 흡착하여 부유 상태로 유입되는 오염물질의 양이 증가할 가능성이 높다. 특히, 아산호는 정체수역이므로 호 내에 퇴적되는 오염물질의 양이 상대적으로 많으며, 부유 상태로 유입된 오염물질은 대부분 호소 내 바닥에 퇴적되어 수질 오염을 가중하는 오염원으로 작용할 수 있다. 본 연구에서는 3차원 수리·수질 동역학 모델인 EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)를 통해 아산호의 수리 조건을 재현하였다. 이를 통해 집중호우 등 강우 사상 시 아산호에서 발생하는 부유사의 확산 및 거동을 모의하고, 부유사가 수체에 미치는 영향을 정량적으로 분석하고자 한다.