수질 오염물질로 알려진 ‘질산성 질소’가 땅속에서 수질을 자정하는 효과를 높이는 현상이 발견돼 수질관리 패러다임이 획기적으로 변할 전망이다.
질산성 질소는 단백질과 같은 질소 화합물이 부패·발포·산화하는 과정에서 자연스럽게 생성되며, 이에 따른 부영양화로 녹조 등 수질오염을 일으킨다.
한국과학기술연구원(KIST) 물자원순환연구단 이승학·정재식·김상현 박사팀이 오염물질인 질산성 질소가 오히려 땅속 수질의 자정효과를 높이는 현상을 발견했다.
최근 기후변화에 따른 극단적 집중호우가 빈번해지면서 홍수와 가뭄이 세계적으로 발생하고 있다.
때문에 연중 안정적인 수자원을 확보하는 것이 국가적 책무가 될 정도로 중요해짐에 따라 물을 땅 속에 지하수 형태로 보관하다가 필요할 때 뽑아 쓰는 ‘인공함양’이 효과적인 수자원 운영관리기법으로 주목받고 있다.
인공함양 개요. KIST 인공함양기법은 수질을 예측하고 관리하는 것이 매우 중요한데, 이번 연구는 인공함양시스템의 수질 관리전략에 전환점을 가져올 전망이다.
인공함양기법은 수자원의 저장뿐 아니라 땅속에서 다양한 반응을 거치면서 수질이 개선되는 부가적 효과도 기대할 수 있다.
함양수에 포함된 유기오염물질은 대수층 토양에 존재하는 미생물 및 철산화 광물과 상호작용으로 분해되며, 일반적인 분해과정에서 철산화광물도 변이되고 유효표면적이 감소해 수질 자정작용도 중단된다.
인공함양시 대수층 내 철산화물 환원용해에 따른 유기오염물질 자정작용. KIST 연구팀은 함양수에 질산성 질소가 공존하는 경우, 새로운 형태의 철산화광물이 생성돼 화학양론적으로 예측되는 유기 오염물질 제거율보다 훨씬 높은 것을 확인했다.
이는 질산성 질소가 공존하는 환경에서 유기오염물 분해를 지속할 수 있는 새로운 종의 철산화광물이 생성되기 때문에 자정작용 지속시간이 늘어나는 것이다.
게다가 오염물질인 질산성 질소는 연쇄반응 중에 스스로 분해돼 제거되는 것도 발견했다.
이 박사는 “오염물질로만 알려진 질산성 질소의 긍정적인 역할을 처음으로 확인한 연구”라며 ”이를 토대로 인공함양 주입수 전처리 과정에 질산성 질소의 잔류 허용기준을 도입하는 등 기존 수질관리 패러다임을 획기적으로 바꾸는 인공함양 수질관리기법 개발을 추진 중”이라고 밝혔다.
