적조와 황토

적조와 황토

김 성 재
경상대학교 해양과학대학 해양환경공학과

  산업화와 도시화로 인한 수질오염이 그 동안 연안에 누적되어 왔고 이들은 근래에 들어서 계속적으로 유입하는 육상오염물질과 함께 오염환(汚染環; pollution ring)을 형성하여 심각한 연안 오염 현상을 나타내고 있다. 우리 나라의 적조는 1962년 경남의 진동만에서 처음 발생한 이래 1977년까지는 소규모이고 단기간에 걸쳐서 발생하였으나 그후 해를 거듭함에 따라 발생지역이 다변화하고 발생빈도가 많아지고 발생기간도 길어지며 장기화하는 추세로서 출현종도 무독성종에서 유독성종으로 바뀌고 있다. 이로 인하여 해마다 수산 양식 어업의 피해액은 증가하고 어장은 황폐화되고 있는 실정이다.
  최근에 Cochlodinium 적조생물로부터 수산피해를 막을 목적으로 바다에 황토를 살포하고 있다. 황토는 주로 규소 및 알루미늄을 포함하는 각종 점토(粘土)와 불순물인 철 및 기타 미량금속으로 구성된 금속산화물로서 밀도는 2.65이고 바다물에서의 비중은 1.54 정도이다. 황토는 북위 24∼55도 사이에 위치한 우리나라 전역에 널리 분포하고 있다.
  황토는 물속에서 물분자와 화학적 흡착반응을 일으켜 결합함으로써 입자의 표 면에 수산기(OH－) 그룹을 형성한다. 금속산화물의 표면과 물 사이의 계면에서는 전형적인 산염기반응이 일어나서 수중의 금속산화물의 표면에는 수소이온의 농도 변화에 따라 산성을 나타내는 부분과 알칼리성을 나타내는 부분이 형성된다. 따라서 금속산화물의 표면은 용액의 수소이온의 농도 변화에 따라서 양의 정전기 혹은 음의 정전기를 띠게된다
  실제 해역에서 적조 발생시 이들의 탁도는 응집반응을 일으키기에는 매우 희박한 상태에 있다. 그리고 해역에서 적조생물입자는 해수와 거의 같은 비중을 나타내고 음전하를 띠고 있어서 이런 입자를 응집침전 시키는데 황토와 같이 해수중에서 비중이 크고 약한 음전하를 가지는 물질을 사용하는 것은 기술적, 경제적 측면에서 바람직한 것이라고 생각한다. 한 예로 저탁도(底濁度)의 상수도

원수(原水)를 응집처리할 때 응집 보조제로서 벤토나이트 점토를 사용함으로써 응집제의 양을 줄여줄 뿐만 아니라 floc의 침강특성을 개선시켜 주는 효과를 나타낸다.
  현재 적조를 제거하기 위하여 주로 사용하고 있는 황토살포방법은 자연상태의 황토를 단순히 해수에 풀어 살포하고 있다. 이것은 비과학적이고 효과가 검증되지 못한 방법으로서 필요 이상의 황토를 사용하여 자연훼손과 부차적인 해양오염을 유발시킬 위험을 초래하고 있다.
  황토를 이용하여 적조를 효과적으로 응집제거하기 위해서는 황토입자가 적조생물입자로 이동하여 적조생물입자와 충분한 충돌을 일으키도록 하는 것과 화학적 흡착반응을 일으키도록 하는 것이 필수적인 메카니즘이다. 그래서 황토입자가 급격하게 침강하기보다는 해수 중에서 넓게 부유 분산하여 적조생물과 충분한 충돌을 일으키도록 하는 것이 매우 중요한 원리가 된다. 자연상태의 황토를 해수에 풀 경우 약 80% 이상의 입자들이 50㎛(1㎛=1/1000㎜)보다 커서 적조가 해수유동이 적은 반폐쇄성 내만에서 발생한 경우 3.5m의 적조층 수심을 30분도 부유하지 않고 가라앉고 마는 것이다. 일반적으로 입자의 크기는 응집 및 흡착반응에 매우 중요한 인자가 된다. 황토입자는 크기가 작을수록 용이하게 분산시킬 수 있으며 더욱 효과적으로 Cochlodinium 적조를 제거할 수 있다.
  그러므로 황토를 이용하여 적조를 효과적으로 제거하기 위해서는 자연상태의 황토를 그대로 사용하기보다는 미세한 입자상태로 분쇄하고, 적절한 살포장비와 분산장비를 사용하여 해수 중에서 황토입자가 넓게 부유 분산하여 적조생물입자와 충분한 충돌을 일으키도록 해야한다. 이렇게 함으로써 황토 사용량도 줄일 수 있게 되는 것이다.