강산 및 강염기 토양 유출에 따른 토양의 생태기능 관련 토양특성 변화

Abstract

본 연구에서는 강산 및 강염기 유출사고가 발생하였을 때 육상생물의 생육에 영향을 미칠 수 있는 토양특성의 변화를살펴보았다. 강산과 강염기 화학물질로 HCl과 NaOH을 선정하였으며 이들 물질을 토양과 반응시킨 후 토양의 토성, 비표면적, 유기물함량, pH, 양이온교환능력 및 치환성양이온 함량 변화를 측정하였다. 토양과 반응한 HCl 및 NaOH 농도가 각각 10 M과 1 M인경우 (즉, 토양 1 g 당 50 mmol의 HCl이나 5 mmol의 NaOH가 유입된 경우) 유의한 수준의 토양 특성 변화가 관찰되었다. 10 M HCl 및 1 M NaOH 용액과 반응한 토양의 토성은 sandy loam에서 loamy sand로 변하였으며, 비표면적은 5.84 m2/g에서 각각4.85 및 1.92 m2/g으로 감소하였다. 토양 유기물 함량은 3.23%에서 0.96 및 0.44%로 크게 감소하였으며, 반응 전 pH 5.05로 약산성인토양의 pH는 각각 2.35 및 10.65로 변하였다. 토양 내 양이온교환능력은 10.27 cmol/kg에서 4.52 및 5.60 cmol/kg으로 크게 감소하였으며Na+을 제외한 알칼리성 양이온 (K+, Mg2+, Ca2+)의 함량이 감소하였다. HCl과 반응한 경우 Na+ 함량은 감소, Al3+ 함량은 증가하였으나반대로 NaOH와 반응한 경우 Na+ 함량은 증가, Al3+ 함량은 감소하였다. 높은 농도의 Al3+과 Na+은 각각 토양생물에게 직접적인독성을 발현하거나 토양의 투수성을 감소시키고 중탄산염의 농도를 증가시켜 독성을 발현할 수 있다. 본 연구는 강산 및 강염기유출사고로 인하여 변화한 토양특성이 토양의 생태기능에 영향을 줄 수 있음을 보여준다.

In this study, changes of soil properties including soil texture, specific surface area, organic matter content, pH, cation exchange capacity and exchangeable cations content were investigated in response to strong acid or base accident. The properties changed significantly when the soil reacted with 10 M HCl or 1 M NaOH (i.e., when one gram of soil received 50 and 5 mmol of HCl or NaOH), respectively. When the soil reacted with 10 M HCl or 1 M NaOH solution, soil texture changed from sandy loam to loamy sand and specific surface areas decreased from to 4.85 and , respectively. The soil organic matter content was reduced from 3.23% to 0.96 and 0.44%, and the soil pH changed from 5.05 to 2.35 and 10.65, respectively. The cation exchange capacity decreased from 10.27 cmol/kg to 4.52 and 5.60 cmol/kg, respectively. Especially, high concentrations of or were observed in acidic or basic spills, respectively, which is likely to cause toxicity to terrestrial organisms. The results suggest that restoration of soil properties, as well as soil remediation, needs to be carried out to maintain the soil function in chemical spill sites.