식물정화법과 열적 처리기술[오염정화기술]

- 식물정화는 뿌리가 접촉하는 부분에서 한정되어 일어나기 때문에 오염원의 깊이가 중요한 요인이다. 식물은 필요한 무기영양분을 대부분 이온형태로 뿌리를 통하여 흡수된다.



* 식물정화법의 대표적 처리 기작[메커니즘]

1) 식물에 의한 추출, Phytoextraction

- 식물조직이 뿌리를 통해 무기오염물질을 체내에 흡수하여 축적함으로써 오염물질을 제거한다. 즉 오염물질을 식물체내로 흡수, 농축시킨 후 식물체를 제거하는 방법이다. 주로 중금속이나 방사능물질의 제거에 사용된다.



2) 식물에 의한 분해, Phytodegradation

- 식물이 독성물질을 분해하는 효소를 분비하거나 또는 오염물질을 분해하는데 중요한 역할을 하는 토양미생물에 필요한 영양분을 제공하여 분해활동을 활성화시킴으로써 오염물질을 무독성의 물질로 전환시키는 원리이다. 일반적으로 오염깊이가 깊지 않은 광범위한 지역에 적용하며 토양, 지하수, 폐기물 등의 처리에 사용 가능하다.



- 식물정화에 중요한 역할을 하는 효소와 분해되는 오염물질

Dehalogenase : TCE, 에틸렌 함유 화합물, Hexachloroethane 분해한다.

Laccase: Aminotoluene, 탄약폐기물 분해한다.

Nitroreductase: TNT, RDX 분해한다.

Nitrilase: 제초제(Atrazine) 분해한다.

Peroxidase: 페놀을 분해한다.

Phosphatase: 살충제(유기인제) 분해한다.



3) 식물에 의한 안정화, Phytostabilization

- 오염물질이 식물 뿌리 주변에 비활성의 상태로 축적되거나 식물체에 의해 오염물질의 이동이 차단되는 원리를 이용하며 뿌리 주변 토양의 pH변화 등에 의하여 중금속의 산화도가 바뀌어 불용성의 상태로 되는 원리에 기초한다. 금속과 같은 오염물질이 용존상태에서 침전되거나 식물뿌리 또는 주변토양에 흡착되어 안정화된다.

- 단점으로는 오염물질이 대상지역에 그대로 남아 있어 장기간 관리를 필요로 한다.



4) 근권에 의한 분해, Rhizodegradation

- 식물 촉진이라고도 하며, 식물 뿌리 근처에서 미생물의 군집이 식물체의 도움반응으로 유기오염물질을 분해하는 반응 과정이다. 즉, 뿌리 자체가 미생물의 서식처가 되는 것이다.



5) 근권에 의한 여과, Rhizofiltraion

- 수용성 오염물질이 생물 또는 비 생물적인 과정에 의하여 식물 뿌리 주변에 축적되거나 식물체로 흡수반응되는 과정이다. 일반적인 토양보다는 수환경을 대상으로 하며 수생식물보다는 육상식물에 더 효과적이다.



6) 식물에 의한 휘발화, Phytovolatilization

- 오염물질이 식물체에 의하여 흡수 및 대사에 의해 휘발성 물질로 전환되어 대기로 방출되는 것을 이용한 방법이다.

7) 수리에 의한 조절, Hydraulic control

- 식물을 이용 물을 제거하여 수용성 오염물질의 이동 및 확산을 차단하는 방버비다. 수분의 제거는 식물체에 의존하므로 다른 장비를 필요로 하지 않는다.

8) 완충수로에 의한 방법, Riporian corridors

- 충분히 넓은 지면을 필요로 하며 오염물질 농도 및 깊이 등이 고려되어야 한다.



- 식물정화능력이 좋은 대표식물종: 포플러나무(어떤 조건에서도 적응을 쉽게 한다. 고농도의 오염물질이 존재하는 경우에도 생존하는 특성이 있다.), 해바라기(납을 잘 흡수한다.), 벼과식물, 버드나무, 미루나무, 초본류, 양치식물(카드뮴을 잘 흡수한다.)



- 열탈착법은 토양오염물질을 분해하는 것이 아니라 오염토양에 열을 가해 수분과 유기오염물질을 토양으로부터 단순히 분리하는 기술이다. 산소 또는 무산소 조건의 대체로 500도 이하의 토양 온도에서 오염물질을 토양으로부터 제거하는 기술이다. 

-> 고온 열탈착 방법은 320~560도에서 가열함으로써 오염물질을 제거하는 Full-scale 기술이며 유기물질은 분해하지 못하고 오염물질은 휘발하지만 산화되지 않는다.

-> 저온 열탈착 방법은 90~320도로 가열함으로써 수분과 유기물질이 휘발 가능하도록 제거하는 방법이다.

- 열탈착법은 다이옥신과 퓨란이 생성되지 않는 장점이 있으며, 검출한계 이하로 휘발성 유기화합물, 유기염소, 유기인 살충제의 제거가 가능하다.



- 플라스마기법은 열처리기법의 일종으로 4000도의 고온에서 이온화된 가스를 이용하여 오염토양을 마그마와 같이 용융시켜 유리화시키는 방법이다.