[중국] 지하 환경오염의 복원 교란효과 현상 연구 
 

 

지하의 수질 토양 오염은 전세계 음용수의 안전, 생태 안전과 인류 건강 안전에 대해 중대한 위협이어서 원위치 복원 이론방법에 대한 연구는 이미 지구과학 분야에서 중점적인 관심문제가 되었다.

일반적으로 복원 메커니즘과 효율은 우선 오염장소의 객관적 환경조건에 달려 있다고 판단하고, 이미 존재하는 복원 연구 대부분에서 연구지역 최초 조건이 복원 과정에 대한 영향에서 출발하는데 특히, 복원 효율과 예상 효과, 모델 모사값과 실제 측정값에 차이가 존재할 때, 사람들은 습관적으로 그 원인을 장소의 고유한 환경 변수 이질성 혹은 불확실성으로 결론을 짓는다.

사실적으로, 장소의 환경적 특성은 복원공정의 디자인과 실행에만 영향을 미치는 것이 아니라 복원 과정도 도리어 지하환경의 물리 - 화학- 생물 인터페이스 특성을 변화시키며, 양자 사이에는 긴밀한 “지원”- “응답” 관계가 존재한다.

이는 오염복원 과정의 환경 매개 변수가 더 이상 초기 상태로 고정된 것이 아니고, 교란작용에 의해 동적 변화가 발생한다는 것을 의미하기에, 장소 매개 변수의 고유한 초기값에 기초한 모델 계산결과도 반드시 실제 상황에서 벗어나게 될 것이며, 따라서 그 복원 메커니즘에 대한 이해를 오도(Misleading)한다.

중국과학원 동북지리와 농업생태연구소 수문물자원학과팀 Fanwei 박사는 영국 Cardiff 대학교 Yang-yuesuo박사와 합작하여 현재 세계에서 응용이 가장 광범위한 지하수 오염 원위치 복원 Air Sparging과 Soil Vapor Extraction기술에 대해 복원 메커니즘과 환경 특성의 크로스피드(Crossfeed) 관계에 기초하여 실내 모의실험과 야외 오염장소 복원공정 연구를 종합적으로 전개하였다.

연구에 의하면, 복원과정에서 물-고체-기체등 멀티 상태의 변위(Multiphase displacement)는 지하 플로우필드와 온도 필드의 단계식 응답, 다공 매체 입도/공극률 /침투 계수의 차별화(Differentiation), 무기 탄소평형(carbon balance) 이전과 산화환원의 변화 등 수문 지구화학 진화 및 지하수 미생물 군집의 활성 변화에 영향을 미쳤다.

이 기초에서, 이 연구는 복잡한 멀티상 흐름(Multiphase flow) 모델의 수류 변위량 간의 대체적인 알고리즘을 제기하였고, 물-기체 이상 침투(Seepage)와 매체 공극률 변화 커플링 모델을 구축하였으며, 수문 지구화학 모사 연산과 결합한 결과, 수량화(Quantify)는 복원 과정이 상술한 환경 교란 효과를 초래하였을 뿐만 아니라 교란으로 인한 환경 매개 변수 변이가 오염 복원과정에 대해 미치는 피드백 영향을 분석하였다.

전통적 연구는 외부 환경조건이 복원 과정에 대한 영향을 중요시하는 것과 달리, 이 신흥 분야의 연구 토론은 오염복원 활동과 지하 환경의 크로스 피드백의 새로운 관점에 기초하여 일부의 새로운 인식을 얻었다. 관련된 연구성과는 Chemosphere, WASP 등 저널에 발표되었다.

■ 논문정보 : [1] W. Fan. Y. S. Yang, Y. Lu, X. Q. Du, G. X. Zhang. Hydrogeo-chemical impacts of air sparging remediation on a semi-confined aquifer: Evidences from field monitoring and modeling. Chemosphere, 2013, (90): 1419-1426.

[2] Ying. Lu, Wei Fan, Y. S. Yang, X. Q. Du, G. X. Zhang. Mathematical Modeling of Differentiation Processes in Porous Media During Soil Vapor Extraction (SVE) Remediation of Contaminated Soil/Water. Water, Air, & Soil Pollution, 2013, (224): 1491-1498.