brunch

매거진 생각하면 할수록 생각나는 생각노트

라이킷 2 댓글

You can make anything
by writing

C.S.Lewis

계정을 잊어버리셨나요?

by 김하종 Jun 03. 2021

자연은 자연으로 치유해야 자연스럽죠

토양오염 처리기술 ‘생물학적 처리방법’

토양오염의 원인

토양오염이란 인간 활동으로 인한 화학 물질 및 토양 환경 교란으로 인해 토지 황폐화가 발생하는 것을 말하는데요. 산업이나 생산 활동으로 인해 만들어지는 폐기물, 농약, 중금속 등 유해한 물질이 토양에 축적되어 발생하는 오염입니다. 오염된 토양에서 자라는 농산물 등은 유해 물질을 흡수하여 다시 인간이나 동물에게 피해를 주어 지구 생태계 파괴의 중요한 원인으로 작용합니다.

토양오염이 발생하는 경로와 원인은 다양한데요. 가정에서 생활하면서 나오는 생활 폐기물이나 세제 등으로 인해 만들어진 생활 폐수가 잘 관리되지 못할 때 오염으로 이어집니다. 공장에서 배출되는 산업 폐수를 제대로 관리하지 못하거나 음식물쓰레기 등을 매립하면서 토양오염이 발생하기도 하지요.

토양오염의 영향 및 효과

다양한 원인으로 인해 오염된 토양은 지구 생태계 파괴의 주요한 원인이 되는데요. 분해되지 않은 유해 물질은 물의 순환을 따라 수질오염을 일으키고 먹이연쇄에 따라 생태계 전반을 위협합니다. 오랜 시간 토양이 산성화 되어 토양 동물의 영양공급이나 먹이 제공에 영향을 주기도 하지요.

특히, 오염된 물과 함께 중금속이나 농약이 토양 속에 잔류하면서 지표수나 지하수를 오염시키면 오염된 물과 함께 유해 물질들이 식물에 흡수됩니다. 이로 인해 식물 자체의 성장을 저해하여 생산성을 떨어뜨리기도 하지만 그 식물을 먹은 사람의 건강도 악화시키는 결과를 초래합니다.

예를 들어 카드뮴에 오염된 농작물과 식수를 장기간 섭취하게 되면 신장 기능장애, 골격계 이상, 요통 및 보행 곤란 등이 나타난다고 하는데요. 토양오염에서 기인한 먹는 물 오염은 주로 만성적으로 인체에 영향이 나타나는데 오염물질이 무엇이냐에 따라서 다양하게 나타납니다. 이 때문에 오염된 토양을 정화하는 일은 또 다른 오염으로 이어지는 것을 미연에 방지하고 우리의 건강을 지키는 데 매우 중요합니다.

오염된 토양을 정화하는 기술, 생물학적 처리방법

생물학적 처리법은 오염된 토양에 미생물 또는 영양분 등을 넣어서 미생물 분해 반응을 통해 오염물질을 제거하는 정화기술을 의미합니다. 오염된 토양 환경에서 미생물의 분해 능력을 강화시켜 주기 위한 방법은 두 가지가 있는데요. 하나는 오염지역에 서식하는 분해능이 우수한 토착미생물의 성장환경을 개선해 미생물의 활성을 촉진시키는 방법입니다. 이를 위하여 미생물의 성장에 필요한 물질을 공급하거나 pH 조절, 공기 및 수분 공급 등이 이루어집니다.

두 번째 방법은 성장환경 개선 작업과 함께 분해능이 우수한 미생물을 오염지역에 접종하는 방법입니다. 이 방법은 정화하고자 하는 지역에 오염물질을 분해할 수 있는 능력을 보유한 균주가 없거나 분해능이 낮은 미생물만 서식하는 경우에 효과적이라고 알려져 있습니다. 이러한 정화 원리를 실제 현장에 적용한 대표적인 공법으로는 생물학적 분해법, 생물학적 통풍법, 퇴비화법, 자연저감법, 바이오파일법 등이 있는데요. 하나씩 자세히 살펴볼까요?

생물학적 분해법

분해법은 오염된 토양과 지하수에 미생물 또는 영양분 등을 주입하여 오염물질을 분해하여 정화하는 기술입니다. 주로 유류 오염물질을 정화하는데요. 주입정을 통해 오염된 토양과 지하수에 미생물 또는 영양물질을 넣어 땅속에 살고 있던 미생물의 성장을 촉진해 미생물의 숫자가 늘어나고 오염물질을 분해하여 제거합니다.

지중 처리(In-situ) 기술로서 지중에 관정을 삽입하여 산소 및 영양물질 등을 공급하기 때문에 굴착 및 이송 등에 비용이 소요되지 않습니다. 오염된 토양 및 지하수를 동시에 처리할 수 있으며, 또한 생분해 과정에서 무독한 부산물을 생성시키기 때문에 후처리 시설이 필요치 않아 비교적 경제적인 장점이 있습니다. 그러나 이처럼 생분해를 이용하는 기술들은 물리/화학적인 기술에 비하여 처리 기간이 긴 단점을 가지고 있기 때문에 긴급히 오염지역을 정화해야 하는 경우에는 적용이 쉽지 않습니다.

출처 : 토양환경센터

생물학적 통풍법

오염된 토양에 주입정으로 산소를 불어넣어 미생물의 활동성을 높여 미생물에 의해 오염물질을 분해하거나 추출정을 통해 휘발성 오염물질을 추출하여 분해하는 정화기술을 말합니다. 오염된 토양에 공기주입정을 통해 산소를 불어넣어 토양에 붙어있는 오염물질을 추출정을 통해 뽑아내고 산소를 공급받은 미생물이 오염물질을 분해합니다. 추출정을 통해 빨아올린 휘발성 오염물질은 처리시설을 통해 처리합니다.

오염지역 내에 직접 공기를 주입하여 오염지역으로부터 일정 거리에 있는 추출정까지 공기 흐름이 서서히 이동하도록 함으로써 생분해가 충분히 이루어지는데요. 이에 따라 배출가스 내 오염물 농도를 떨어뜨려 배출가스 처리비용이 줄어드는 장점이 있으나 깨끗한 토양을 인위적으로 오염시킨다는 단점도 있습니다.

출처 : 토양환경센터

생물학적 퇴비화공법

오염된 토양에 유기물(퇴비)과 팽화제를 혼합하여 미생물 활동을 촉진시켜 토양을 정화하는 기술을 의미합니다. 주로 화약류와 같은 난분해 유기물질을 정화하는 데 사용하는 처리법인데요. 퇴비화법은 오염된 토양에 나무 부스러기, 볏짚, 분뇨 등의 유기물과 산소와 영양물질 공급을 원활하게 도와주는 물질인 왕겨와 톱밥 등의 팽화제를 섞어줍니다. 미생물, 오염물질, 유기물, 팽화제가 혼합되어 발효되는 과정에서 오염물질을 분해합니다. 퇴비화 과정에서 60~70℃ 정도의 열이 발생하여 제거가 어려운 오염물질도 더 잘 분해할 수 있도록 하는 장점이 있습니다.

출처 : 토양환경센터

식물재배 정화법

식물재배 정화법은 식물을 이용하여 토양 내 오염물질을 식물체 내로 흡수하여 분해ㆍ제거하거나 이동을 차단하는 정화기술을 말합니다. 주로 유기 및 무기 화합물, 중금속을 정화하는 데 사용합니다. 정화식물로는 해바라기가 많이 사용되는데요. 오염물질을 식물의 뿌리로 흡수하고 줄기와 잎에 오염물질을 저장하여 정화하는 방식입니다.

식물재배 정화법은 기타 물리/화학적 기술에 비해 확실히 경제적인 방법이고, 2차 부산물 발생이 적은 자연 친화적인 기술이라는 장점을 가지고 있는데요. 그러나 얕은 토양, 수변, 지하수에 한정적으로 적용할 수 있고 고농도 유기물질인 경우 독성으로 인해 처리의 한계가 있습니다. 기타 물리학적 처리공정과 비교해 처리 기간이 오래 소요됩니다.

출처 : 토양환경센터

토양경작법

토양경작법은 경작장 바닥층에 일정 높이로 오염 토양을 쌓고 주기적으로 토양을 뒤집어주면서 산소, 미생물 영양분, 수분을 공급하여 오염물질을 생물학적으로 분해하는 정화기술입니다.

오염된 토양을 주기적으로 뒤집어주어 공기에 노출해 미생물의 활동성이 높아져 더 많은 오염물질을 분해합니다. 이후 시간이 지나면서 서서히 토양이 정화되는 효과를 볼 수 있습니다.

이 방법은 오염 부지의 범위 및 깊이를 정확히 조사한 후 오염 토양을 굴착하여 준비된 경작지역으로 옮겨 처리하는 방법이므로 지중처리기술에 비하여 공기의 접촉량을 최대화할 수 있습니다. 따라서 지중처리기술에 비하여 처리기간을 단축시킬 수 있으며, 또한 별도의 시설 없이 부지만 충분히 확보될 경우 적용 가능합니다. 그러나 처리 부지가 확보되지 않으면 적용하기 어려울 뿐만 아니라 굴착 과정, 하우스 등의 부대시설 설치, 이송 비용 등으로 인하여 오염토양 처리비용이 증가되는 단점도 있습니다.

출처 : 토양환경센터

바이오파일법

바이오파일법은 굴착한 오염토양을 처리장에 쌓고 토양 내 미생물에 필요한 공기, 영양분, 수분 등을 공급하여 토양 미생물에 의해 오염물질을 분해하는 기술입니다. 오염토양에 통기 설비로 공기를 불어넣고 주입설비로 미생물 영양액을 넣어주면, 공기와 영양액을 얻은 미생물들은 활동성이 높아져 많은 양의 오염물질을 정화할 수 있습니다. 주로 생분해성 유기 오염물질을 분해하는데요. 바이오파일법은 토양경작보다 좁은 지역에서 적용이 가능하며, 미생물에 의한 생분해를 이용하기 때문에 적은 처리비용으로 넓은 범위의 오염물질을 처리할 수 있습니다. 특히 유류 오염물질에 탁월한 효과를 나타냅니다.

출처 : 토양환경센터

자연저감법

자연저감법이란 희석, 휘발, 생분해, 흡착 그리고 지중 물질과의 화학반응 등에 의하여 오염물질 농도가 허용 가능한 수준으로 저감 되도록 유도하는 방법입니다. 이는 오염물질의 정화를 위해서 아무런 조치를 취하지 않는다는 것이 아니라 처리하고자 하는 부지의 환경조건 하에서는 자연 정화법의 적용만으로도 법적 요구조건을 만족시킬 수 있는 경우를 말하는 것입니다. 다른 기술과는 달리 적극적인 오염토양 정화기술은 아니지만 현재 인체 및 생태계에 대한 위해도가 그리 높지 않고 부지 활용이 제한되어 처리 기간에 제한을 받지 않는 지역에서는 충분히 활용 가능한 경제적인 방법이라 할 수 있습니다.

가장 좋은 해결방법은 사전 예방

오염된 토양을 생물학적으로 처리하는 여러 가지 방법을 알아보았는데요. 이처럼 오염된 토양을 잘 복원하는 것도 중요하지만 그보다 더 중요한 것은 사전예방이라고 할 수 있습니다. 토양은 그 자체로 자연 조절과 여과 기능을 지니고 있어서 일정 정도의 오염 정도는 스스로 정화할 수 있는 능력을 갖추고 있습니다. 그러나 그 한계치를 넘는 오염을 초래하는 인간 활동이 문제가 되는 것이지요. 오염을 일으키는 행위를 줄이거나 제대로 관리를 하지 않는 한 토양오염의 악순환은 반복될 뿐입니다. 그래서 토양오염 처리기술을 개발하는 것만큼 토양오염을 막기 위한 일상에서의 노력이 필요합니다. 가정에서, 공장에서 토양오염을 줄이기 위한 불편은 기꺼이 감수하겠다는 자세로 함께 실천할 수 있는 방법을 찾아보는 것은 어떨까요?

<참고 자료>

네이버 지식백과:토양오염

https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5145281&cid=61234&categoryId=61234

https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1636960&cid=49025&categoryId=49025

토양환경센터 : 기술소개, 생물학적 처리방법(생물학적 분해법)

http://www.sec.re.kr/info/tech_info_01/board/view.do?brdno=56

토양환경센터 : 기술소개, 생물학적 처리방법(생물학적 통풍법)

http://www.sec.re.kr/info/tech_info_01/board/view.do?brdno=57

토양환경센터 : 기술소개, 생물학적 처리방법(생물학적 퇴비화공법)

http://www.sec.re.kr/info/tech_info_01/board/view.do?brdno=61

토양환경센터 : 기술소개, 생물학적 처리방법(식물재배 정화법)

http://www.sec.re.kr/info/tech_info_01/board/view.do?brdno=60