녹조를 유발하는 오염물질 '질산성 질소'가 지하수에 섞여있으면 수질 정화작용을 촉진한다는 사실을 국내 연구진이 밝혀냈다.
한국과학기술연구원(KIST) 물자원순환연구단 이승학, 정재식, 김상현 박사 연구팀은 수질 오염물질인 질산성 질소(NO₃-)가 지하 대수층을 구성하는 철산화광물과 반응해 수질 자정효과를 높이는 현상을 발견했다고 19일 밝혔다.
최근 기후변화로 인한 극단적인 집중호우 현상이 잦아짐에 따라 전세계가 홍수와 가뭄에 시달리고 있다. 이 때문에 연중 안정적인 수자원을 확보하는 일은 '물안보'로 불리는 국가적 책무가 됐고, 수자원의 여유가 있을 때는 땅속에 지하수 형태로 보관하다가 필요한 시기에 뽑아서 쓰는 '인공함양'이 효과적인 수자원 운영관리기법으로 주목받고 있다.
이 인공함양 기법을 실제로 적용하기 위해서는 함양된 물의 수질을 예측하고 관리하는 것이 매우 중요한데, 이번 연구성과를 통해 인공함양 시스템의 수질 관리전략은 전환점을 맞게 될 것으로 기대된다.
인공함양기법은 수자원의 저장뿐만 아니라 땅속에서 다양한 반응을 거치면서 수질이 개선되는 부가적인 효과 또한 기대할 수 있다. 함양수에 포함된 유기 오염물질은 대수층 토양에 존재하는 미생물과 철산화 광물과의 상호작용에 의해 분해되는데, 일반적으로 분해과정에서 철산화광물 또한 점차 변이되고 유효표면적이 감소하면서 수질 자정작용이 중단된다.
KIST 연구팀은 함양수에 질산성 질소가 공존하는 경우, 이로 인해 새로운 형태의 철산화광물 생성됨으로써 화학양론적으로 예측되는 유기 오염물질 제거율보다 훨씬 높은 제거율을 보인다는 것을 발견했다. 질산성 질소가 공존하는 환경에서는 유기 오염물 분해를 지속할 수 있는 새로운 종의 철산화광물이 생성되기 때문에 자정작용의 지속시간이 늘어나는 것이다. 게다가 오염물질인 질산성 질소는 연쇄반응 중에 스스로 분해되어 제거된다는 사실도 밝혀냈다.
KIST 이승학 박사는 "수질 오염물질로만 알려진 질산성 질소의 긍정적인 역할을 처음으로 확인한 연구결과"라며 "이를 토대로 인공함양 주입수 전처리 과정에 질산성 질소의 잔류 허용기준을 도입하는 등, 기존 수질관리 패러다임을 획기적으로 바꾸는 인공함양 수질관리기법 개발을 추진중"이라고 밝혔다.
이번 연구결과는 국제학술지 '워터리서치'(Water Research)에 게재됐다.
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