지하수 오염

"오늘의AI위키"는 AI 기술로 일관성 있고 체계적인 최신 지식을 제공하는 혁신 플랫폼입니다.
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.

1. 개요

지하수 오염은 지하수에 유해 물질이 유입되어 발생하는 문제로, 물리적, 화학적, 세균학적 등 다양한 유형의 오염이 존재한다. 비소, 불소, 병원균, 질산염, 유기 화합물, 금속, 의약품 등 다양한 오염 물질이 지하수를 오염시키며, 자연적 요인과 인위적 요인이 복합적으로 작용하여 발생한다. 오염 물질의 이동은 지질 구조, 지하수면, 화학 반응 등 여러 요인에 의해 복잡하게 이루어지며, 예방 원칙, 지하수 수질 모니터링, 토지 이용 구획 설정, 위생 시설 설치 등의 예방 및 관리 노력이 필요하다. 오염된 지하수는 오염원 차단, 현장 정화, 사용 지점 처리, 대체 수원 확보 등의 방법으로 관리하며, 한국을 포함한 세계 각국에서 지하수 오염 문제 해결을 위한 다양한 사례와 노력이 진행되고 있다.

더 읽어볼만한 페이지

암석권 - 섭입
섭입은 판 구조론의 핵심 과정으로, 밀도가 높은 지각판이 다른 지각판 아래로 가라앉는 현상이며, 지진, 화산 활동, 조산 운동과 같은 지각 활동과 해구, 화산호 등의 지형적 특징을 형성하고 지구의 지질학적 진화와 자연재해 발생에 영향을 미치는 지구상 유일한 행성 규모의 현상이다.
암석권 - 판 구조론
판 구조론은 암석권이 여러 개의 판으로 나뉘어 연약권 위를 이동하며 지진, 화산 활동, 산맥 형성 등의 지질학적 현상을 일으키는 이론으로, 1960년대 후반에 정립되어 해저 자기 줄무늬 패턴과 고지자기 자료로 뒷받침되며 지구과학의 핵심 이론으로 자리 잡았으나, 판 운동의 원동력에 대한 연구는 현재도 진행 중이다.
물과 환경 - 물 부족
물 부족은 인간 활동으로 인한 담수 자원의 부족 현상으로, 물리적 및 경제적 물 부족으로 구분되며, 물 스트레스, 물 위험과 함께 논의되고 환경적 물 요구량과 물 스트레스 지수로 측정된다.
물과 환경 - 분수계
분수계는 빗물이나 눈이 강이나 호수로 흘러가는 경계를 의미하며, 지형, 정치, 사회, 환경 등 다양한 분야에 영향을 미치는 중요한 요소이다.
대수층 - 지하수
지하수는 지구 물 순환의 중요한 부분으로, 전 세계 민물의 20%를 차지하며, 생활, 농업, 산업 용수로 사용되지만, 과다 양수와 오염으로 고갈 위기에 있어 지속적인 관리가 필요한 담수 자원이다.
대수층 - 오갈랄라 대수층
오갈랄라 대수층은 미국 미오세 후기에서 플리오세 초기에 북미 대평원 지하에 형성된 광대한 대수층으로, 로키 산맥에서 침식된 퇴적물이 쌓여 형성되었으며 8개 주에 걸쳐 농업 및 식수 공급의 중요한 수원이나, 과도한 관개로 지하수위가 낮아져 환경적 논란의 대상이 되고 있다.

지하수 오염
개요
정의
지하수 오염	지표면에서 지하로 유입되는 물질로 인해 지하수의 질이 저하되는 현상
오염 원인
주요 원인	농업 활동 (비료, 살충제) 산업 활동 (폐수, 유해 물질 누출) 가정 하수 및 폐기물 처리 지하 저장 탱크 누출 광산 활동 도로 제설 작업 침투조 정화조 매립지
오염 물질 종류	화학 물질: 휘발성 유기 화합물 (VOCs), 중금속, 질산염, 염소 처리된 용매 병원균: 박테리아, 바이러스 방사성 물질
영향
건강	오염된 지하수 음용 시 질병 유발 가능 (암, 신경계 질환 등)
환경	생태계 파괴, 토양 오염, 수질 오염 악화
경제	정수 비용 증가, 농업 생산성 감소, 관광 산업 피해
탐지 및 모니터링
방법	지하수 샘플링 및 분석 수위 측정 및 유량 조사 지구물리학적 탐사 (전기 비저항 탐사, GPR 탐사) 모델링
정화 기술
물리적 방법	에어 스트리핑 활성탄 흡착 역삼투
화학적 방법	화학적 산화 화학적 환원
생물학적 방법	생물학적 분해 식물 정화
예방 및 관리
정책 및 규제	오염 원인 규제 및 관리 지하수 보호 구역 지정 폐수 처리 기준 강화 오염 유발 시설 관리 강화
기술적 방법	친환경 농업 방식 도입 폐기물 처리 시설 개선 누출 감지 시스템 설치 지하수 오염 방지 시설 설치
사회적 노력	지하수 오염 예방 교육 및 홍보 지역 사회 참여 오염 감시 활동

2. 오염 유형

지하수에서 발견되는 오염 물질은 물리적, 무기 화학적, 유기 화학적, 세균학적 및 방사능적 매개변수에 걸쳐 광범위하게 분포한다. 수질 오염에 영향을 미치는 많은 오염 물질들이 오염된 지하수에서도 발견될 수 있지만, 그 중요도는 다를 수 있다.

주변 자연이나 사람에게 영향을 미치지 않는 정도로 지하수에 여러 물질이 포함되어 있는 상태는 지하수 오염이라고 하지 않는다. 또한 사람들이 자원으로 이용하는 온천 등의 유해 물질을 포함하는 상태는 오염이라고 하지 않는다.
지하수 오염은 지하수의 환경기준치를 초과하는 상태라고 생각하기 쉽지만, 환경기준은 “사람의 건강 보호 및 생활 환경 보전을 위한 목표”이며, 대상 물질이 제한되어 있으므로 환경기준치 초과 상태는 한 측면만을 파악하고 있는 것에 유의해야 한다.

2. 1. 비소 및 불소

세계보건기구(WHO)는 비소와 불소를 전 세계적으로 가장 심각한 음용수 무기 오염 물질로 지정했다.^[2]^[3]

무기 비소는 토양과 물에서 가장 흔한 형태로,^[4] 지하수에 자연적으로 존재할 수 있으며, 특히 중국, 인도, 방글라데시를 포함한 아시아에서 흔하게 나타난다.^[5] 갠지스 평원에서는 자연 발생 비소로 인한 심각한 지하수 오염이 얕은 대수층 우물의 25%에 영향을 미치고 있는데, 이는 인도 북부와 방글라데시에 걸쳐있다. 이 지역 지하수는 비소 기반 살충제로도 오염된다.^[6] 광산 작업이나 비소를 용출하는 광산 폐기물 매립지가 있는 곳에서도 지하수에 비소가 존재할 수 있다.

지하 심층수 사용이 증가하면서 지하수의 자연 불소는 점점 더 우려되고 있으며, 2억 명 이상이 불소 농도가 높은 음용수의 위험에 처해 있다.^[7] 불소는 특히 산성 화산암과 분산된 화산재에서 물의 경도가 낮을 때 방출될 수 있다. 지하수 내 불소 고농도는 아르헨티나 팜파스, 칠레, 멕시코, 인도, 파키스탄, 동아프리카 지구대, 그리고 일부 화산섬(테네리페)에서 심각한 문제이다.^[8]

음용수로 사용되는 지하수에 자연적으로 발생하는 고농도의 불소가 있는 지역에서는 치아 불소증과 골격 불소증이 흔하고 심각할 수 있다.^[9]

자연적인 비소 오염은 대수층 퇴적물이 유기물을 포함하고 있어 대수층 내에서 무산소 조건을 생성하기 때문에 발생한다. 이러한 조건은 퇴적물 속의 산화철의 미생물 용해를 초래하고, 따라서 일반적으로 산화철에 강하게 결합되어 있는 비소를 물 속으로 방출하게 된다. 비소는 지하수에서 가장 일반적으로 환원된 종인 아르세나이트와 산화된 종인 아르세네이트로 발견되며, 아르세나이트의 급성 독성은 아르세네이트보다 다소 크다.^[26] WHO의 조사에 따르면 방글라데시에서 조사된 2만 5천 개의 관정 중 20%에서 비소 농도가 50 μg/L를 초과했다.^[2]

불소의 발생은 형석(CaF₂)과 같은 불소 함유 광물의 풍부함과 용해도와 밀접한 관련이 있다.^[26] 지하수에서 상당히 높은 농도의 불소는 일반적으로 대수층 내 칼슘의 부족으로 인해 발생한다.^[2] 치아 불소증과 관련된 건강 문제는 지하수의 불소 농도가 1.5 mg/L을 초과할 때 발생할 수 있는데, 이는 1984년 이후 WHO의 지침 값이다.^[2]

스위스 수생과학기술연구소 (EAWAG)는 최근 상호작용 지하수 평가 플랫폼(GAP)을 개발했는데, 이 플랫폼을 사용하면 모든 지하수 자원에서 샘플을 테스트하지 않고도 지질학적, 지형학적 및 기타 환경 데이터를 사용하여 특정 지역의 지오제닉 오염 위험을 추정할 수 있다. 이 도구를 사용하면 비소와 불소 모두에 대한 확률 위험 매핑을 생성할 수도 있다.^[27]

2. 2. 병원균

부적절한 위생 시설과 우물 설치는 대변과 소변에 포함된 병원체로 인한 식수 오염을 유발할 수 있다. 이러한 분변-경구 경로로 전파되는 질병에는 장티푸스, 콜레라, 설사 등이 있다.^[10]^[11] 대변에 존재하는 네 가지 병원체 유형(세균, 바이러스, 원생동물, 회충 또는 회충 알) 중 처음 세 가지는 오염된 지하수에서 흔히 발견되지만, 비교적 큰 회충 알은 일반적으로 토양 매트릭스에 의해 걸러진다.

깊고 밀폐된 대수층은 일반적으로 병원체와 관련하여 가장 안전한 식수원으로 간주된다. 처리되거나 처리되지 않은 폐수에서 나온 병원체는 특히 얕은 대수층을 오염시킬 수 있다.^[12]^[13]

아프가니스탄 헤라트 근처 전통 주택 단지. 지하수 공급 우물(전경)이 움푹 파인 화장실(흰색 온실 뒤편)과 가까워 지하수 오염으로 이어짐

2. 3. 질산염

질산염은 전 세계 지하수에서 가장 흔한 화학적 오염 물질 중 하나이다.^[14] 특히 저소득 국가에서는 지하수 내 질산염 수치가 매우 높아 심각한 건강 문제를 일으킨다.^[2]

지하수 내 질산염 수치 상승은 현장 위생 시설, 하수 슬러지 처리, 농업 활동 등 다양한 원인에 의해 발생할 수 있다.^[15] 도시나 농촌 지역 모두 질산염 오염의 원인이 될 수 있다.^[8]

퇴비 살포의 부적절한 관리 관행은 지하수 시스템에 병원균과 영양소(질산염)를 모두 유입시킬 수 있다.

지하수 내 질산염 농도가 10mg/L(10ppm)를 초과하면 청색아기증후군(획득성 메트헤모글로빈혈증)을 유발할 수 있다.^[16] 유럽 연합의 음용수 수질 기준은 음용수 내 질산염을 50mg/L 미만으로 규정하고 있다.^[17] 다만, 음용수 내 질산염과 청색아기증후군 간의 연관성은 다른 연구에서 논란의 여지가 있으며,^[18]^[19] 청색아기증후군 발생은 질산염 농도 증가 외 다른 요인 때문일 수도 있다는 주장도 있다.^[20]

질산염은 퇴비 살포를 포함한 과도한 비료 사용을 통해 지하수로 유입될 수 있다. 이는 질소 기반 비료의 일부만이 농산물 생산에 사용되고 나머지는 토양에 축적되거나 유출수로 손실되기 때문이다.^[34] 질소 함유 비료의 높은 사용량과 질산염의 높은 수용성이 결합되어 지표수 유출뿐만 아니라 지하수로의 침출이 증가하여 지하수 오염을 유발한다.^[35]

농업 시스템에서 질소 비료의 다량 사용은 전 세계 지하수의 인위적 질소 오염의 가장 큰 원인 중 하나이다.^[37] 사육장/가축 우리는 지하수로의 질소와 금속 침출 가능성을 높일 수 있으며,^[38] 동물 퇴비의 과다 사용은 의약품 잔류물로 지하수 오염을 초래할 수도 있다.

미국 환경보호청(EPA)과 유럽연합 집행위원회는 농업 개발과 관련된 질산염 문제를 주요 상수원 문제로 다루고 있으며, 적절한 관리 및 거버넌스가 필요하다고 강조한다.^[8]^[39]

일본에서는 2006년 12월 21일 환경성이 2005년도 지하수 수질 측정 결과를 발표했는데, 조사 대상 4,122개의 우물 중 174개에서 지하수 중의 질산성 질소 농도(아질산성 질소 포함)가 환경기준(10mg/L)을 초과했다. 이는 카드뮴이나 납 등의 다른 조사 항목과 비교해서 가장 높은 수치이다. 질산성 질소에 의한 지하수 오염은 비료의 과잉 투여나 가축 분뇨 등의 대수층으로의 침투가 원인으로 생각된다. 이처럼 넓은 지역이 지하수의 오염원이 되는 것을 '''비점오염원'''이라고 하며, 오염원에 대한 직접적인 대책과 오염자 부담 원칙의 엄격한 적용이 어렵다는 특징이 있다.

2. 4. 유기 화합물

휘발성 유기화합물(VOCs)은 산업 활동으로 인해 지하수로 유입되는 위험한 오염 물질이다. 1960년대 후반까지는 이러한 화합물의 유해성이 잘 알려지지 않았으며, 지하수 정기 검사를 통해서야 음용수에서 발견되기 시작했다.^[7]

주요 VOC 오염 물질은 다음과 같다.

BTEX 화합물 (벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 크실렌): 휘발유의 주요 성분이다.^[7]
염소화 용매 (테트라클로로에틸렌(PCE), 트리클로로에틸렌(TCE), 비닐 클로라이드(VC)): 드라이클리닝 및 금속 세척에 사용되는 산업용 용매이다.^[7]

다환 방향족 탄화수소(PAHs) 또한 산업 활동으로 인해 지하수에서 발견되는 유기 오염 물질이다. 나프탈렌은 PAHs 중 지하수에서 가장 잘 녹고 이동성이 높으며, 벤조(a)피렌은 독성이 가장 강하다. PAHs는 주로 유기물이 불완전 연소될 때 생성된다.^[7]

살충제와 제초제도 지하수에서 발견될 수 있다. 대부분의 살충제는 복잡한 분자 구조를 가지고 있어, 수용성, 흡착 용량, 이동성이 다양하다. 따라서 일부 살충제는 다른 살충제보다 이동성이 높아 음용수원에 더 쉽게 도달할 수 있다.^[7]

2. 5. 금속

일부 미량 금속은 특정 암석 지층에 자연적으로 존재하며, 풍화 작용과 같은 자연적 과정을 통해 환경으로 유입될 수 있다. 그러나 광업, 야금술, 폐기물 처리, 페인트 및 에나멜 작업 등과 같은 산업 활동은 납, 카드뮴, 크롬을 포함한 유독 금속의 농도를 높일 수 있으며, 이러한 오염 물질은 지하수로 유입될 가능성이 있다.^[15]

지하수 내 금속(및 준금속)의 이동은 여러 요인, 특히 오염 물질의 여러 상과 종 간 분배를 결정하는 화학 반응의 영향을 받는다. 따라서 금속의 이동성은 주로 지하수의 pH와 산화환원 상태에 따라 달라진다.^[7]

2. 6. 의약품

처리된 폐수로부터 대수층으로 스며드는 미량의 의약품은 새로운 지하수 오염 물질로 연구되고 있다.^[21] 항생제, 항염증제, 항우울제 등과 같은 일반적인 의약품은 일반적으로 처리된 폐수에서 발견된다.^[22] 이 폐수는 처리 시설에서 배출되며, 종종 대수층이나 식수로 사용되는 지표수원으로 유입된다.

지하수와 지표수 모두에서 미량의 의약품은 대부분의 지역에서 위험하거나 우려할 만한 수준보다 훨씬 낮지만, 인구 증가와 재이용 폐수의 도시 용수 공급 이용 증가에 따라 문제가 커질 수 있다.^[22]^[23]

2. 7. 기타 오염 물질

지하수에서 발견되는 오염 물질은 물리적, 무기 화학적, 유기 화학적, 세균학적 및 방사능적 매개변수에 걸쳐 광범위하게 분포한다. 주로, 수질 오염에 영향을 미치는 많은 오염 물질들이 오염된 지하수에서도 발견될 수 있지만, 그 중요도는 다를 수 있다.

다른 유기 오염물질에는 다양한 유기할로겐화물 및 기타 화합물, 석유 탄화수소, 개인 위생 및 화장품 제품에 포함된 다양한 화합물, 의약품 및 그 대사물질이 포함된 약물 오염이 포함된다. 무기 오염물질에는 암모니아와 인산염과 같은 다른 영양소와 일부 지질 형성물에 자연적으로 존재하는 방사성핵종(예: 우라늄(U) 또는 라돈(Rn))이 포함될 수 있다. 염수 침입 또한 자연적 오염의 예이지만, 인간 활동에 의해 매우 자주 심화된다.

지하수 오염은 전 세계적인 문제이다. 1991년부터 2004년까지 미국 주요 대수층의 지하수 수질에 대한 연구에 따르면, 가정용 우물의 23%에서 오염 물질이 인체 건강 기준치를 초과한 것으로 나타났다.^[24] 또 다른 연구에 따르면 아프리카의 주요 지하수 오염 문제는 중요도 순서대로 (1) 질산염 오염, (2) 병원균, (3) 유기물 오염, (4) 염류화, (5) 산성 광산 배수라고 한다.^[25]

3. 오염 원인

지하수 오염은 다양한 원인에 의해 발생하며, 크게 자연적인 원인과 인위적인 원인으로 나눌 수 있다. 염수 침입은 자연적인 오염의 예이지만, 인간의 활동으로 인해 심화되는 경우가 많다.^[24] 1991년부터 2004년까지 미국 주요 대수층의 지하수 수질에 대한 연구에 따르면, 가정용 우물의 23%에서 오염 물질이 인체 건강 기준치를 초과한 것으로 나타났다.^[24] 아프리카의 주요 지하수 오염 문제는 중요도 순서대로 질산염 오염, 병원균, 유기물 오염, 염류화, 산성 광산 배수이다.^[25]

지하수 오염은 지하수의 환경기준치를 초과하는 상태로 이해하기 쉽지만, 환경기준은 “사람의 건강 보호 및 생활 환경 보전을 위한 목표”이며 대상 물질이 제한되어 있어, 환경기준치 초과 상태는 단지 한 측면만을 보여주는 것에 유의해야 한다.

국가 및 지방자치단체의 정책 상 지하수 오염은 대상이 지하수 오염 상태만을 나타낸다. 지하수는 대수층이라는 지층(토양층 포함) 속을 흐르는데, 지하수가 오염되어 있다면 그 용기인 대수층 자체도 오염되어 있다고 볼 수 있다. 그러나 국가 및 지방자치단체의 정책에서는 지하수만을 다루고, 토양은 토양오염이라는 별도의 분야로 취급하고 있다. 이와 같이 지하수와 토양을 분리하여 정책을 시행하는 것은 일본 특유의 특징이다. 미국에서는 약 50만 곳에서 토양 오염 및 지하수 오염이 발견되었으며, 러브캐널 등에서는 심각한 문제가 되고 있다.^[92]

지하수 오염의 주요 원인은 다음과 같다.

자연 발생적(지질학적) 원인
현장 위생 시설
하수 및 하수 슬러지
비료 및 농약
상업 및 산업 시설 누출
수압 파쇄
매립지 침출수
기타: 화학 물질 유출, 불법 투기, 도시 유출수, 광업 활동, 도로 염, 공항의 제빙 화학 물질, 대기 오염 물질, 제초제 사용, 시체 매장 등

주변 자연이나 사람에게 영향을 미치지 않는 정도로 지하수에 여러 물질이 포함되어 있는 상태는 지하수 오염이라고 하지 않는다. 또한 사람들이 자원으로 이용하는 온천 등의 유용 물질을 포함하는 상태(그것이 유해물질이라 하더라도)는 오염이라고 하지 않는다. 온천이나 천일염수(천연가스를 포함하는 지하수)와 같이 지하수에 용존되어 있는 유용 물질을 사용하는 시설에서는 사용 후 배수(예를 들어 온천의 경우 목욕 시설 등 사용 후)가 수질오염방지법, 광산안전법에 의한 배수 규제를 받는다.

3. 1. 자연 발생 (지질학적)

대수층 퇴적물에 유기물이 존재하면 무산소 조건이 형성되어 비소 방출을 유발할 수 있다. 이러한 조건에서는 퇴적물 속의 산화철이 미생물에 의해 용해되면서, 산화철에 흡착되어 있던 비소가 물 속으로 방출된다.^[26] 비소는 환원된 형태인 아르세나이트와 산화된 형태인 아르세네이트로 존재하는데, 아르세나이트가 독성이 더 강하다.^[26]

불소는 형석(CaF₂)과 같은 불소 함유 광물의 용해도와 관련이 깊다.^[26] 특히 대수층에 칼슘이 부족한 경우 불소 농도가 높아질 수 있다.^[2]

염분, 철, 망간, 우라늄(U), 라돈(Rn), 크롬 등도 지질학적 기원으로 인해 지하수에서 높은 농도로 존재할 수 있지만, 비소나 불소만큼 광범위하지는 않다.^[26]

3. 2. 현장 위생 시설

수인성 질병은 화장실에서 나온 병원균으로 오염된 지하수를 통해 전파될 수 있다.

옹벽식 화장실, 정화조와 같은 현장 위생 시설은 병원균과 질산염으로 지하수를 오염시킬 수 있다.^[10] 이러한 오염은 인구 밀도와 수문지질 조건에 따라, 현장 하수 처리 시스템에서 지하로 스며드는 액체로 인해 발생할 수 있다.^[10]

병원균의 이동은 여러 요인에 의해 복잡하게 제어되며, 그 상호 작용은 아직 완전히 이해되지 않았다.^[2] 지역 수문지질 조건은 수 킬로미터 이내에서도 변화할 수 있으며, 이를 무시하면 옹벽식 화장실과 같은 현장 하수 처리 시설이 오염된 지하수를 통해 심각한 공중 보건 문제를 일으킬 수 있다.

옹벽식 화장실에서 새어 나온 액체는 불포화 토양대(물로 완전히 채워지지 않은 영역)를 거쳐 지하수로 유입되어 오염을 유발한다. 이는 인근 우물이 음용수 공급에 사용될 때 특히 문제가 된다. 토양을 통과하는 동안 병원균은 대부분 죽거나 흡착되는데, 이는 주로 옹벽식 화장실과 우물 사이의 이동 시간에 따라 결정된다.^[28] 대부분의 병원균은 지하에서 50일 이내에 사멸하지만, 모든 병원균이 그런 것은 아니다.^[29]

병원균 제거 정도는 토양 유형, 대수층 유형, 거리, 강우 등 환경 요인에 따라 크게 달라진다.^[30] 예를 들어, 폭우로 인해 불포화대가 씻겨 나가면 병원균이 빠르게 이동할 수 있는 경로가 만들어진다.^[2] 옹벽식 화장실이나 정화조와 수원 사이의 안전 거리를 추정하는 것은 어려우며, 이러한 안전 거리 권장 사항은 대부분 무시된다. 또한, 가구 부지 크기 제한으로 인해 옹벽식 화장실은 종종 지하수 우물에 너무 가깝게 건설되어 지하수 오염 및 질병 발생의 위험을 높인다.

지하수 내 질산염 수치 상승은 현장 위생 시설, 하수 슬러지 처리 및 농업 활동에 의해 발생할 수 있다.^[15] 질산염은 세계 지하수와 대수층에서 가장 흔한 화학적 오염 물질이며,^[14] 높은 산소 조건에서도 안정적으로 유지된다.^[2] 지하수 내 질산염 농도가 10 mg/L를 초과하면 "청색아기증후군"(획득성 메트헤모글로빈혈증)을 유발할 수 있다.^[16]

3. 3. 하수 및 하수 슬러지

처리되지 않은 폐기물 배출은 피부 병변, 혈변, 설사, 피부염과 같은 질병을 유발할 수 있다. 이는 폐수 처리 시설이 부족하거나 현장 하수 처리 시스템에 체계적인 오류가 있는 지역에서 더 흔하게 발생한다.^[30]

하수처리장의 처리된 방류수는 방류수가 침투되거나 지역 지표수에 방류될 경우 대수층에 도달할 수 있다. 따라서 기존 하수 처리장에서 제거되지 않는 물질도 지하수에 도달할 수 있다.^[31] 예를 들어, 독일의 여러 지역에서 지하수에서 검출된 의약품 잔류 물질의 농도는 50mg/L 정도였다.^[32] 이는 기존 하수 처리장에서 호르몬, 의약품 잔류물 및 소변과 인분에 포함된 기타 미량 오염 물질과 같은 미세 오염 물질이 부분적으로만 제거되고 나머지는 지표수로 방류되며, 거기서 지하수에 도달할 수 있기 때문이다.

하수관 누출로 인해 지하수 오염이 발생할 수도 있는데, 독일에서 이러한 사례가 관찰되었다.^[33] 이는 식수 공급의 잠재적인 교차 오염으로 이어질 수도 있다.^[38]

농업에서 폐수 또는 하수 슬러지를 살포하는 것도 지하수의 분변 오염 원인으로 포함될 수 있다.^[2]

3. 4. 비료 및 농약

과도한 비료 사용은 질산염 침출을 통해 지하수 오염을 유발할 수 있다. 질소 기반 비료의 높은 사용량과 질산염의 높은 수용성이 결합되어 지표수 유출뿐만 아니라 지하수로의 침출이 증가하여 지하수 오염을 유발한다.^[35] (합성이든 천연이든) 질소 함유 비료의 과도한 사용은 특히 해로운데, 이는 식물이 흡수하지 않는 많은 질소가 쉽게 침출되는 질산염으로 변환되기 때문이다.^[36] 농업 시스템에서 질소 비료의 다량 사용은 전 세계 지하수의 인위적 질소에 가장 크게 기여한다.^[37]

미국 환경보호청(EPA)과 유럽연합 집행위원회는 농업 개발과 관련된 질산염 문제를 주요 상수원 문제로 심각하게 다루고 있으며, 이에 대한 적절한 관리 및 거버넌스가 필요하다.^[8]^[39]

농약의 유출은 지하수로 침출되어 오염된 우물에서 나오는 물로 인해 인간의 건강 문제를 일으킬 수 있다.^[2] 지하수에서 발견되는 농약 농도는 일반적으로 낮으며, 종종 규제 기준치를 초과하는 인간 건강 기반 한계도 매우 낮다.^[2] 유기인계 살충제 모노크로토포스(MCP)는 음용수 공급원에 도달할 수 있는 소수의 위험하고 지속적이며 수용성이 높고 이동성이 높은(토양의 광물과 결합하지 않음) 농약 중 하나로 보인다.^[40]

사육장/가축 우리는 지하수로의 질소와 금속 침출 가능성을 높일 수도 있다.^[38] 동물 퇴비의 과다 사용은 수의학 약품에서 유래된 의약품 잔류물로 지하수 오염을 초래할 수도 있다.

3. 5. 상업 및 산업 시설 누출

휘발성 유기화합물(VOCs)은 부주의한 산업 활동으로 인해 지하수를 오염시키는 위험한 물질이다. 1960년대 후반까지 이러한 화합물의 유해성이 알려지지 않았고, 지하수 정기 검사를 통해 음용수에서 발견되기까지 시간이 걸렸다.^[7]

지하수에서 발견되는 주요 VOC 오염 물질에는 방향족 탄화수소인 BTEX 화합물(벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 크실렌)과 테트라클로로에틸렌(PCE), 트리클로로에틸렌(TCE), 염화비닐(VC)을 포함한 염소화 용매가 있다. BTEX는 휘발유의 주요 성분이며, PCE와 TCE는 각각 드라이클리닝과 금속 세척제로 사용되는 산업용 용매이다.^[7]

다환 방향족 탄화수소(PAHs)는 산업 활동으로 인해 지하수에 존재한다. 나프탈렌은 지하수에서 가장 용해도가 높고 이동성이 큰 PAH인 반면, 벤조(a)피렌은 가장 독성이 강하다. PAH는 유기물 불완전 연소의 부산물로 생성된다.^[7]

광업, 야금술, 폐기물 처리, 페인트 및 에나멜 작업과 같은 산업 활동은 납, 카드뮴, 크롬을 포함한 유독 금속의 농도를 높여 지하수로 유입될 수 있다.^[15] 금속의 이동성은 지하수의 pH와 산화환원 상태에 따라 달라진다.^[7]

지하 파이프라인 및 탱크와 관련된 기름 유출은 벤젠 및 기타 수용성 석유 탄화수소를 방출하여 대수층으로 빠르게 스며들 수 있다.

주유소의 휘발유 누출은 지하수 오염의 주요 원인 중 하나이다.^[2] 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 크실렌(BTEX) 화합물은 휘발유의 일반적인 첨가제이며, 물보다 밀도가 낮아 경질 비수성 상 액체(LNAPL)로 지하수면 위에 "떠" 있게 된다.^[2]

탈지 세척제가 필요한 산업 현장에서 염소화 용매가 사용된다.^[2] PCE는 드라이클리닝 업계에서 널리 사용되는 용매이며, 금속 탈지 작업에도 사용된다. 휘발성이 높아 지하수에서 자주 발견된다.^[41] 과거에는 TCE가 금속 세척제로 사용되었으며, 미국의 군사 시설인 애니스턴 육군 정비창(ANAD)은 TCE로 지하수가 오염되어 슈퍼펀드 국가 우선 순위 목록(NPL)에 등재되었다.^[42] PCE와 TCE는 염화비닐(VC)로 분해될 수 있다.^[2]

많은 종류의 용매가 불법적으로 폐기되어 지하수계로 누출되었을 가능성이 있다.^[2] PCE와 TCE와 같은 염소화 용매는 물보다 밀도가 높아 고밀도 비수성 상 액체(DNAPL)로 불리며, 대수층에 도달하면 "가라앉아" 저투수층 상단에 축적된다.^[2]^[43]

목재 처리 시설은 펜타클로로페놀(PCP) 및 크레오소트와 같은 살충제를 방출하여 지하수에 영향을 미쳤다.^[44] PCP는 스톡홀름 협약(잔류성 유기 오염 물질)에 등재된 고용해성 및 고독성 살충제이다. PAH 및 기타 반휘발성 유기화합물(semi-VOCs)은 크레오소트와 관련된 일반적인 오염 물질이다.

LNAPL과 DNAPL은 비혼화성이지만 수용성 상으로 서서히 용해되어 플룸을 생성하고 장기간 오염원이 될 수 있다. DNAPL은 지하수계 깊은 곳에 위치하여 관리가 어렵다.^[2]

3. 6. 수압 파쇄

미국에서 최근 수압파쇄("프래킹") 시추공이 증가하면서 지하수 자원 오염 가능성에 대한 우려가 제기되었다.^[45] 미국 환경보호청(EPA)을 비롯한 많은 연구자들이 수압파쇄와 식수 자원 간의 관계를 연구하고 있다.^[46] 엄격한 관리 및 품질 관리 조치가 시행되면 지하수 자원에 영향을 미치지 않고 수압파쇄를 수행할 수 있지만, 부적절한 처리 또는 기술적 결함으로 인해 지하수 오염이 발생한 사례가 여러 건 있다.

EPA는 수압파쇄에 의한 광범위하고 체계적인 식수에 대한 영향에 대한 상당한 증거를 발견하지 못했지만, 이는 식수 수질에 대한 수압파쇄 전후의 체계적인 데이터가 부족하고 오염의 다른 요인이 존재하여 타이트 오일 및 셰일가스 추출과 그 영향 간의 연관성을 막기 때문일 수 있다.^[47]

EPA의 광범위한 증거 부족에도 불구하고, 다른 연구자들은 마셀러스^[48]^[49] (브리티시컬럼비아주, 캐나다)에 위치한 주요 셰일 오일/가스 시추 현장 근처에서 지하수 오염이 증가하고 있다는 중요한 관찰 결과를 얻었다. 이러한 특정 현장 1km 이내의 일부 지표수는 정상보다 메탄, 에탄, 프로판 농도가 더 높게 나타났다. 더 높은 헬륨 및 기타 비활성 기체 농도와 탄화수소 수준 증가에 대한 평가는 수압파쇄 휘발성 가스와 자연 발생 "배경" 탄화수소 함량 간의 차이점을 뒷받침한다. 이러한 오염은 누출, 고장 또는 부적절하게 설치된 가스정 피복의 결과로 추정된다.^[50]

또한, 깊은 잔류 고염수와 수압파쇄 유체의 모세관 이동으로 인해 오염이 발생할 수 있다는 이론이 제기되었다. 이는 단층과 균열을 통해 천천히 흐르다가 결국 지하수 자원과 접촉하게 된다.^[50] 그러나 많은 연구자들은 셰일 지층 위의 암석의 투수성이 이러한 현상이 충분히 일어날 수 있을 만큼 낮다고 주장한다.^[51] 이 이론을 궁극적으로 증명하려면, 종종 미량 가스 오염의 존재와 관련이 있으며 일반적으로 고염수에서 높은 할로겐 농도와 함께 나타나는 유독성 트리할로메탄(THM)의 흔적이 있어야 한다.^[51]

수압파쇄 유체 흐름으로 인한 지하수 오염에 대한 결론은 공간과 시간 모두 제한적이지만, 연구자들은 체계적인 미량 가스 오염의 가능성은 주로 셰일 오일/가스정 구조의 무결성과 휘발성 가스 이동 경로를 제공할 수 있는 지역 균열 시스템에 대한 상대적인 지질 위치에 달려 있다고 가정했다.^[50]^[51]

수압파쇄에 의한 광범위하고 체계적인 오염은 크게 논란이 되고 있지만, 연구자들 사이에서 가장 문제가 된다고 가장 많은 합의를 얻은 주요 오염원 중 하나는 수압파쇄 유체와 생산수의 현장 특정 사고 누출이다. 지금까지 대부분의 지하수 오염 사건은 하부 셰일 지층에서 지하 흐름보다는 지표면 인위적인 경로에서 발생한다.^[52] 피해는 명백할 수 있고 이러한 사고가 자주 발생하지 않도록 더 많은 노력을 기울이고 있지만, 프래킹 오일 유출에 대한 데이터 부족으로 연구자들은 여전히 어둠 속에 놓여 있다. 이러한 사건의 많은 경우 누출 또는 유출에서 얻은 데이터는 매우 모호하며, 따라서 연구자들이 결론을 내리지 못하게 한다.^[53]

3. 7. 매립지 침출수

매립지에서 발생하는 침출수는 지하수 오염을 유발할 수 있다. 화학 물질은 강수 및 유출을 통해 지하수로 유입될 수 있다. 새로운 매립지는 주변 지하수를 보호하기 위해 점토 또는 기타 합성 물질로 덮개(라이닝)를 하고 침출수 처리 시설을 설치해야 한다. 그러나 오래된 매립지는 이러한 조치가 없고 종종 지표수에 가까우며 투수성 토양에 위치해 있다. 폐쇄된 매립지는 오염 물질의 누출을 방지하기 위해 폐쇄 전에 불투수성 재료로 덮지 않으면 여전히 지하수에 위협이 될 수 있다.^[55]

3. 8. 과잉 양수

베트남의 메콩 삼각주에서 얻은 위성 데이터는 지하수 과다 양수가 지반 침하를 초래하고 그 결과 비소와 다른 중금속이 방출될 수 있음을 보여준다.^[56] 비소는 모래 크기 입자에 비해 표면적 대 부피 비율이 높아 점토 지층에서 발견된다. 대부분의 양수된 지하수는 비소 농도가 낮은 모래와 자갈층을 통과한다. 그러나 과다 양수 시 높은 수직 기울기가 투수성이 낮은 점토에서 물을 끌어당겨 물에 비소가 방출되도록 한다.^[57]

3. 9. 기타 원인

화학 물질 유출, 불법 쓰레기 투기, 도시 유출수, 광업 활동으로 인한 침투, 도로 염, 공항의 제빙 화학 물질, 대기 오염 물질 등이 지하수 오염을 유발할 수 있다.^[58]

제초제 사용은 비소 침투를 통해 지하수 오염에 기여할 수 있는데, 염소계 제초제가 인산염계 제초제보다 비소 탈착에 미치는 영향이 적다. 따라서 특정 토양에 존재하는 다양한 농도의 비소에 적합한 제초제를 선택함으로써 비소 오염을 예방할 수 있다.^[59]

시체 매장 및 그 이후의 분해 또한 지하수 오염의 위험을 초래할 수 있다.^[60]

4. 오염 메커니즘

지하수를 통한 오염 물질 이동은 여러 요인의 영향을 받아 복잡하게 나타난다.

지역 지층은 오염 물질 이동에 중요한 역할을 한다. 모래 토양, 파쇄된 기반암, 점토, 경반층 등 다양한 지층이 존재할 수 있다. 특히 석회암 기반암의 카르스트 지형은 지하수로 인한 지표면 오염에 취약하며, 지진 단층 또한 오염 물질의 하향 이동 통로가 될 수 있다. 지하수면 상태는 식수 공급, 농업 관개, 폐기물 처리, 야생 동물 서식지 등 다양한 생태 문제에 매우 중요하다.^[61]

지하수 저류층에서 장기간에 걸쳐 많은 화학 물질은 반응성 감쇠 또는 화학적 변화를 겪는다. 염화 탄화수소는 주목할 만한 화학 물질 종류인데, 트리클로로에틸렌(산업용 금속 세척 및 전자 제조에 사용)과 테트라클로로에틸렌(드라이클리닝 산업에 사용)이 대표적이다. 이들은 모두 발암물질로 여겨지며, 부분적인 분해 반응을 통해 디클로로에틸렌 및 비닐 클로라이드와 같은 새로운 유해 화학 물질을 생성한다.^[62]

4. 1. 지표수와의 상호 작용

지하수와 지표수는 서로 관련되어 있지만, 종종 별개의 자원으로 연구되고 관리되어 왔다.^[63] 지하수와 지표수 사이의 상호 작용은 복잡하다. 지표수는 토양을 통해 스며들어 지하수가 된다. 반대로, 지하수는 지표수원을 공급할 수도 있다. 예를 들어, 많은 강과 호수는 지하수에 의해 공급된다. 즉, 프랙킹이나 과도한 지하수 양수와 같이 지하 대수층이 손상되면 이에 의존하는 강과 호수에 영향을 미칠 수 있다. 해안 대수층으로의 염수 침입이 이러한 상호 작용의 한 예이다.^[64]^[65]

지표수와 떨어진 곳의 토양으로 화학 물질이나 방사성핵종 오염 물질이 유출되거나 지속적으로 방출되더라도 점오염이나 비점오염을 일으키지 않을 수 있지만, 아래의 대수층을 오염시켜 독성 플룸을 생성할 수 있다. 플룸의 이동은 수문학적 수송 모델이나 지하수 모델을 통해 분석될 수 있다.

5. 오염 예방

지하수 오염을 예방하기 위한 다양한 방법들이 존재한다.

'''예방 원칙 적용:''' 리우환경선언에서 발전된 예방 원칙은 지하수 자원 보호에 중요하다. 이 원칙은 "돌이킬 수 없는 피해의 위협이 있는 경우, 과학적 불확실성이 환경 훼손을 방지하기 위한 비용 효과적인 조치를 연기하는 이유로 사용되어서는 안 된다"고 규정한다.^[66] 유럽 연합(EU) 수자원 정책의 6가지 기본 원칙 중 하나이다.^[67]

'''지하수 수질 모니터링:''' 정기적인 지하수 수질 모니터링은 오염 추세를 파악하고 관리하는 데 중요하다.^[7] 전 세계 여러 국가에서 시행되고 있으며, 이는 수문지질 시스템을 이해하고 대수층 취약성 지도를 개발하는 데 중요한 요소이다.^[72] 대수층 전체에서 정기적으로 모니터링하여 추세를 파악해야 하며, 효과적인 모니터링은 특정 목표에 따라 수행되어야 한다.^[7] 오염 물질 수준은 세계보건기구(WHO)의 음용수 수질 기준과 비교할 수 있으며,^[68] 의학적 경험이 축적됨에 따라 기준이 강화되는 경우도 있다.^[8] 장기적인 모니터링을 위해서는 충분한 투자가 이루어져야 하며, 문제가 발견되면 해결을 위한 조치를 취해야 한다.^[7] 지역사회도 모니터링에 기여할 수 있다.^[72] 과학자들은 지하수 내 지질 유래 유독 물질에 대한 위험 지도를 작성하여 어떤 우물을 검사해야 하는지 효율적으로 결정할 수 있다.^[69]^[70]^[71]

'''토지 이용 구획 설정:''' 여러 국가의 수자원 관리 기관에서 대수층 취약성 지도와 수원 보호 지도 등 토지 이용 구획 지도 개발을 시행해 왔다.^[7] 대수층 취약성 지도는 지하수계 오염에 대한 자연적인 취약성을 의미하며,^[7] 얕은 무압대수층(대수층)은 오염 위험이 더 크다.^[7] 불포화대는 병원균을 지연시키고 제거하는 역할을 할 수 있으므로 평가할 때 고려해야 한다.^[2] 취약성 지도 작성은 일반적으로 물리적 요소의 여러 주제 지도를 겹쳐서 수행한다.^[72]

'''현장 위생 시설 위치 선정:''' 지하수 오염을 방지하기 위해 신중하게 위치를 선정해야 한다.^[10]^[1] 안전 거리를 추정하기 위한 상세한 지침이 개발되었다.^[78]^[79] 구덩이의 바닥은 지하수면보다 최소 2m 이상 높아야 하며, 구덩이와 수원 사이의 최소 수평 거리는 일반적으로 30m로 권장된다.^[10]

'''법규 및 제도:''' 제도적 및 법적 문제는 지하수 보호 정책 및 전략의 성공에 매우 중요하다.^[2] 한국은 지하수법 등을 통해 지하수 오염 방지 및 관리를 위한 노력을 기울이고 있다.

5. 1. 예방 원칙

예방 원칙은 리우환경선언의 원칙 15에서 발전되었으며, 지하수 자원을 오염으로부터 보호하는 데 중요하다. 예방 원칙은 "돌이킬 수 없는 피해의 위협이 있는 경우, 과학적 불확실성이 환경 훼손을 방지하기 위한 비용 효과적인 조치를 연기하는 이유로 사용되어서는 안 된다"고 규정한다.^[66]

유럽 연합(EU) 수자원 정책의 6가지 기본 원칙 중 하나는 예방 원칙의 적용이다.^[67]

5. 2. 지하수 수질 모니터링

정기적인 지하수 수질 모니터링은 오염 추세를 파악하고 관리하는 데 중요하다.^[7]

전 세계 여러 국가에서 지하수 수질 모니터링 프로그램이 정기적으로 시행되고 있다. 이 프로그램들은 수문지질 시스템을 이해하고 개념 모델 및 대수층 취약성 지도를 개발하는 데 중요한 요소이다.^[72]

지하수 수질은 대수층 전체에서 정기적으로 모니터링하여 추세를 파악해야 한다. 효과적인 지하수 모니터링은 특정 목표, 예를 들어 우려되는 특정 오염 물질에 따라 수행되어야 한다.^[7] 오염 물질 수준은 세계보건기구(WHO)의 음용수 수질 기준과 비교할 수 있다.^[68] 의학적 경험이 축적됨에 따라 오염 물질의 허용 기준이 더욱 강화되는 경우도 드물지 않다.^[8]

장기적인 모니터링을 위해서는 충분한 투자가 이루어져야 한다. 문제가 발견되면 이를 해결하기 위한 조치를 취해야 한다.^[7] 미국의 경우 1990년대 초 더욱 엄격한 모니터링(및 처리) 기준이 도입되면서 수인성 질병 발생률이 감소했다.^[2]

지역사회도 지하수 수질 모니터링에 기여할 수 있다.^[72]

과학자들은 지하수 내 지질 유래 유독 물질에 대한 위험 지도를 작성할 수 있는 방법을 개발했다.^[69]^[70]^[71] 이는 어떤 우물을 검사해야 하는지 효율적으로 결정하는 방법을 제공한다.

5. 3. 토지 이용 구획 설정

여러 국가의 수자원 관리 기관에서 서로 다른 규모로 토지 이용 구획 지도 개발을 시행해 왔다. 지도에는 대수층 취약성 지도와 수원 보호 지도의 두 가지 유형이 있다.^[7]

대수층 취약성 지도는 지하수계 오염에 대한 고유한 (또는 자연적인) 취약성을 의미한다.^[7] 본질적으로, 어떤 대수층은 다른 대수층보다 오염에 더 취약하다.^[72] 얕은 무압대수층(대수층)은 오염물질을 걸러낼 층이 적기 때문에 오염 위험이 더 크다.^[7]

불포화대는 병원균을 지연시키고 (어떤 경우에는 제거하고) 중요한 역할을 할 수 있으므로 대수층 취약성을 평가할 때 고려해야 한다.^[2] 생물학적 활동은 토양 상층부에서 가장 활발하며, 일반적으로 병원균 감소가 가장 효과적이다.^[2]

취약성 지도 작성은 일반적으로 대수층 취약성을 설명하기 위해 선택된 물리적 요소의 여러 주제 지도를 겹쳐서 수행한다.^[72] Foster와 Hirata (1988)가 개발한 GOD 기반 매개변수 매핑 방법은 일반적으로 이용 가능하거나 쉽게 추정할 수 있는 세 가지 매개변수, 즉 지하수 수리적 폐쇄 정도('''G'''roundwater hydraulic confinement), 상재층의 지질학적 특성('''O'''verlying strata), 그리고 지하수 깊이('''D'''epth to groundwater)를 사용한다.^[72]^[73]^[74] EPA가 개발한 또 다른 방법인 "DRASTIC"이라는 등급 시스템은 7가지 수리지질학적 요소(지하수면 깊이('''D'''epth to water table), 순 재충전량('''R'''echarge), 대수층 매체('''A'''quifer media), 토양 매체('''S'''oil media), 지형(경사)('''T'''opography), 불포화대에 대한 영향('''I'''mpact on the vadose zone), 그리고 수리전도도('''C'''onductivity))를 사용하여 취약성 지수를 개발한다.^[72]^[75]

대수층 취약성을 모든 오염물질에 대해 일반적(고유한) 방식으로 설정해야 하는지, 아니면 각 오염물질에 대해 특별히 설정해야 하는지에 대해 수리지질학자들 사이에 특별한 논쟁이 있다.^[72]

5. 4. 현장 위생 시설 위치 선정

현장 위생 시설은 지하수 오염을 방지하기 위해 신중하게 위치를 선정해야 한다.^[10]^[1] 현장 위생 시설로부터의 오염으로부터 지하수원을 보호하기 위한 안전 거리를 추정하기 위한 상세한 지침이 개발되었다.^[78]^[79]

현장 위생 시설의 안전한 위치 선정(즉, 위치 결정)을 위한 기준은 다음과 같다.^[10]

음용수원과 위생 시설 사이의 수평 거리: 현장 위생 시설과 수원 사이의 수평 분리 거리에 대한 지침 값은 매우 다양하다 (예: 오수정화조와 지하수 우물 사이의 수평 거리 15~100m).^[30]
음용수 우물과 위생 시설 사이의 수직 거리
대수층 유형
지하수 흐름 방향
불투수층
경사와 지표 배수
누출 폐수량
중첩 (더 넓은 계획 지역을 고려해야 할 필요성)

매우 일반적인 지침으로, 구덩이의 바닥은 지하수면보다 최소 2m 이상 높아야 하며, 미생물 오염에 대한 노출을 제한하기 위해 구덩이와 수원 사이의 최소 수평 거리는 일반적으로 30m로 권장된다.^[10] 그러나, 오수정화조로부터 우물의 오염을 방지하는 데 필요한 최소 측면 분리 거리에 대해서는 일반적인 진술을 해서는 안 된다.^[10] 예를 들어, 강하게 카르스트화된 시스템에서 하류에 위치한 공급 우물이나 샘이 있는 경우 50m의 측면 분리 거리조차도 충분하지 않을 수 있는 반면, 잘 발달된 점토 피복층이 있고 지하수 우물의 환형 공간이 잘 밀봉된 경우 10m의 측면 분리 거리가 완전히 충분할 수 있다.

5. 5. 법규 및 제도

제도적 및 법적 문제는 지하수 보호 정책 및 전략의 성공에 매우 중요합니다.^[2] 한국은 지하수법 등을 통해 지하수 오염 방지 및 관리를 위한 노력을 기울이고 있습니다.

미국에서는 자원보존 및 회복법 (Resource Conservation and Recovery Act)이 고체 폐기물과 위험 폐기물의 처리를 규제함으로써 지하수를 보호하고, "슈퍼펀드 (Superfund)"로도 알려진 포괄적 환경대응 보상 책임법 (Comprehensive Environmental Response, Compensation, and Liability Act)은 방치된 위험 폐기물 지역의 복원을 요구합니다.^[80]^[81]

독일 만하임 근처에 있는 "지하수 보호 구역"으로 지정된 지역을 나타내는 표지판

온천이나 천일염수(천연가스를 포함하는 지하수)와 같이 지하수에 용존되어 있는 유용 물질을 사용하는 시설에서는 사용 후 배수(예를 들어 온천의 경우 목욕 시설 등 사용 후)가 수질오염방지법, 광산안전법에 의한 배수 규제를 받습니다.

국가 및 지방자치단체의 정책 상 지하수 오염은 대상이 지하수 오염 상태만을 나타냅니다. 지하수는 대수층이라는 지층(토양층 포함) 속을 흐릅니다. 즉, 지하수가 오염되어 있다면 그 용기인 대수층 자체도 오염되어 있다고 생각됩니다. 그러나 국가 및 지방자치단체의 정책에서는 지하수만을 다루고, 토양은 토양오염이라는 별도의 분야로 취급하고 있습니다. 이와 같이 지하수와 토양을 분리하여 정책을 시행하는 것은 일본 특유의 특징입니다.

6. 오염 관리

오염된 지하수 정화 방안은 다음과 같이 분류할 수 있다.

오염 물질의 이동 차단
대수층에서 오염 물질 제거
현장 정화: 오염 물질을 대수층에 있는 동안 고정하거나 해독
사용 지점에서 처리
대체 수원 확보: 해당 대수층의 지하수 사용 중단^[82]

지하수 처리나 복원이 어렵거나 비용이 많이 든다면, 해당 대수층 사용을 포기하고 대체 수원을 찾는 것이 유일한 방법일 수 있다.

6. 1. 현장 정화

지하수 오염은 지하수가 보이지 않는 대수층을 통해 먼 거리를 이동할 수 있기 때문에 지표수 오염보다 제거하기가 훨씬 더 어렵다. 점토와 같은 다공성이 아닌 대수층은 단순한 여과(흡착 및 흡수), 희석, 그리고 어떤 경우에는 화학 반응과 생물 활동을 통해 박테리아로부터 물을 부분적으로 정화한다. 그러나 어떤 경우에는 오염 물질이 단순히 토양 오염 물질로 변형될 수 있다. 열린 균열과 동굴을 통과하는 지하수는 여과되지 않고 지표수처럼 쉽게 운반될 수 있다. 실제로 이것은 카르스트 지형 지역에서 자연적인 싱크홀을 쓰레기 매립지로 사용하는 인간의 경향으로 인해 악화될 수 있다.^[84]

대수층에서 오염 물질을 제거하거나 해독하는 방법은 다음과 같다. 오염 물질과 오염원은 다양한 기술을 적용하여 지하수에서 제거하여 안전하게 사용할 수 있도록 할 수 있다. 지하수 처리(또는 정화) 기술은 생물학적, 화학적 및 물리적 처리 기술을 포함하며, 대부분의 지하수 처리 기술은 여러 기술을 결합하여 사용한다.

생물학적 처리 기술: 생물 증강, 생물 통기, 생물 스퍼징, 생물 흡입, 식물 정화 등
화학적 처리 기술: 오존 및 산소 가스 주입, 화학 침전, 막 분리, 이온 교환, 탄소 흡착, 수용액 화학 산화 및 계면활성제 증강 회수 등. 일부 화학적 기술은 나노 물질을 사용하여 구현될 수 있다.
물리적 처리 기술: 펌프 및 처리, 에어 스퍼징, 이중 상 추출 등.

6. 2. 사용 지점 처리

휴대용 정수 장치 또는 "사용 지점"(POU) 정수 시스템 및 현장 물 소독 기술은 음용 전에 지하수 오염의 일부 형태, 특히 분변 오염을 제거하는 데 사용할 수 있다. 병원균, 염소, 불쾌한 맛, 냄새 및 납, 수은과 같은 중금속을 제거할 수 있는 많은 상업용 휴대용 정수 시스템 또는 화학 첨가제가 있다.^[83]

끓이기, 여과, 활성탄 흡착, 화학적 소독, 자외선 정수, 오존 살균, 태양열 소독, 태양열 증류, 수제 정수기 등의 기술이 사용된다.

비소 제거 필터(ARF)는 일반적으로 비소를 제거하기 위해 설치되는 전용 기술이다. 이러한 기술 중 상당수는 자본 투자와 장기적인 유지 관리가 필요하다. 방글라데시의 필터는 높은 비용과 복잡한 유지 관리 때문에 사용자가 일반적으로 버린다.

7. 한국 및 세계 각국의 사례

세계 각국에서 지하수 오염은 심각한 문제로 나타나고 있다.

잠비아 루사카 외곽 지역은 석회암 지대라 지하수가 발달되어 있는데, 옹벽식 화장실 때문에 지하수 오염이 심각한 공중 보건 위협이 되고 있다.^[85] 탄자니아 바바티에서는 많은 주민들이 얕은 우물에서 지하수를 길어다 쓰는데, 수질이 좋지 않아 수인성 질병으로 고통받고 있다.^[86]

인도 힌두교의 갠지스강(Ganges) 유역(GRB)은 비소 오염이 심각하다.^[87] 인도 정부는 위생 시설을 개발하여 지하수 오염을 줄이고 질병을 줄이는 성과를 거두었지만, 경제적으로 발전된 지역에 한정된다.^[88]

미국 캘리포니아주 힌클리 마을은 1952년부터 지하수가 육가크롬으로 오염되었으며, 퍼시픽 가스 앤 일렉트릭(Pacific Gas & Electric, PG&E) 상대 소송으로 수백만 달러의 합의금이 지급되었다.^[89] 이는 영화 ''에린 브로코비치''의 소재가 되었다. 캘리포니아주 샌호아킨 카운티는 지하수 양수로 비소 오염이 발생했고,^[89] 노르코 마을은 와일 연구소(Wyle Laboratories)의 위험 물질 처리 때문에 트리클로로에틸렌과 히드라진 지하수 오염의 영향을 받았다.^[90] 미국에서는 약 50만 곳에서 토양 및 지하수 오염이 발견되었고, 초법적 환경정화법(Superfund法)으로 정화 대책을 시행하고 있다.^[92]

캐나다 워커턴에서는 2000년 지하수 오염으로 7명이 사망했다(''Walkerton E. Coli outbreak''). 농장 유출수가 우물로 유입되어 고위험성 대장균(O157:H7)에 오염된 것이 원인이었다.^[91]

일본에서 지하수 오염은 눈에 잘 띄지 않고, 오염 물질이 땅속에 오래 머물러 오염 시점과 책임자를 밝히기 어렵다.^[1] 질산성 질소 지하수 오염은 비점오염원이라 대책 마련이 쉽지 않다.^[1] 1990년 사이타마현 우라와시(현재 사이타마시)에서 O-157균 오염 우물물로 원아 2명이 사망하고 268명이 집단 감염되었고,^[1] 1998년 나가사키현 나가사키시에서는 적리균 오염 우물물로 821명이 집단 감염되었다.^[1]

7. 1. 한국

(없음)

7. 2. 잠비아 루사카

잠비아 수도 루사카의 도시 외곽 지역은 석회암 지대가 많아 지하수가 잘 발달되어 있다. 이러한 지질학적 특징과 도시 외곽 지역의 인구 밀도 증가로 인해, 옹벽식 화장실에서 유래하는 지하수 오염은 심각한 공중 보건 위협이 되고 있다.^[85]

7. 3. 탄자니아 바바티

탄자니아에서는 많은 주민들이 주로 얕은 현장 우물에서 지하수를 마시는 물과 기타 가정용으로 사용한다. 공식 상수도 비용 때문에 많은 가구가 바바티의 도시 상하수도 시설이 아닌 개인 우물에 의존하고 있다. 알 수 없는 품질의 임시 수원(주로 얕은 우물)에서 물을 마시는 것으로 인해 많은 사람들이 수인성 질병으로 고통받고 있다. 탄자니아에서는 매년 안전하지 않은 물을 마시는 것과 관련된 이질과 설사로 5세 미만 어린이 23,900명이 사망하는 것으로 보고된다.^[86]

7. 4. 인도

힌두교에서 성스러운 갠지스강(Ganges) 유역(GRB)은 심각한 비소 오염에 직면해 있다. 인도는 GRB의 79%를 차지하고 있어 우타라칸드주, 우타르프라데시주, 델리, 마디아프라데시주, 비하르주, 자르칸드주, 라자스탄주, 차티스가르주, 펀자브주, 하리아나주, 서벵골주 등 많은 주들이 영향을 받았다. 지하수의 비소 수치는 최대 4730 μg/L, 관개용수는 약 1000 μg/L, 식품 재료는 최대 3947 μg/kg에 달하며, 이는 모두 유엔 식량농업기구의 관개용수 기준과 세계보건기구의 식수 기준을 초과한다. 그 결과, 노출된 사람들은 피부, 신경계, 생식 및 인지 기능에 영향을 미치는 질병을 앓게 되며, 심지어 암으로 이어질 수도 있다.^[87]

인도 정부는 전국 여러 지역의 지하수 오염 증가에 맞서 위생 시설 개발을 추진해 왔다. 이러한 노력은 지하수 오염을 줄이고, 주로 이 문제로 고통받던 어머니와 어린이의 질병 가능성을 감소시키는 성과를 거두었다. 연구에 따르면 매년 5세 미만 어린이 11만 7천 명 이상이 오염된 물을 마셔 사망하는데, 이는 절실히 필요한 조치였다. 정부의 노력은 경제적으로 더 발전된 지역에서 성공을 거두었다.^[88]

7. 5. 미국

캘리포니아주 힌클리 마을은 1952년부터 지하수가 육가크롬(hexavalent chromium)으로 오염되었으며, 이로 인해 1996년 퍼시픽 가스 앤 일렉트릭(Pacific Gas & Electric, PG&E)을 상대로 소송이 제기되어 수백만 달러의 합의금이 지급되었다. 이 소송은 2000년에 개봉된 영화 ''에린 브로코비치''의 소재가 되었다.^[89]

캘리포니아주 샌호아킨 카운티에서는 집중적인 지하수 양수로 인해 비소 오염이 발생했다. 샌호아킨 카운티는 심각한 지하수 과다 양수로 인해 지반이 침하되어 사회기반시설이 손상되었다. 이러한 지하수 과다 양수로 인해 비소가 지하대수층으로 유입되어 최소 100만 명의 주민에게 식수를 공급하고 미국에서 가장 비옥한 농지 중 일부의 농작물 관개에 사용되고 있다. 연구에 따르면 과다 양수로 인해 오염된 대수층은 양수가 중단되면 회복될 수 있다.^[89]

캘리포니아주 노르코 마을은 와일 연구소(Wyle Laboratories) 시설의 부적절하고 부주의한 위험 물질 취급 및 폐기 관행으로 인해 트리클로로에틸렌(Trichloroethylene)과 히드라진(Hydrazine) 지하수 오염의 영향을 받았다. 트리클로로에틸렌 수치는 주의 식수 안전 기준치보다 최대 128배 높게 검출되었고, 인근 2개의 우물에서 히드라진이 발견되었다.^[90]

미국에서는 약 50만 곳에서 토양 오염 및 지하수 오염이 발견되었으며, 러브캐널(Love Canal) 등에서는 심각한 문제가 되고 있다.^[92] 토양 오염 및 지하수 오염 대책으로 초법적 환경정화법(Superfund法)이 제정되었고, 관련 기업이 정화를 위한 기금을 출연했지만 소송 비용으로 대부분 사용되어 정화에는 거의 이용되지 않았다.^[92] 따라서 석유 및 지정된 화학물질(42종류)에 대해 과세하고, 이를 기금으로 토양 및 지하수 정화 대책이 시행되고 있다.^[92]

7. 6. 캐나다

2000년, 캐나다의 작은 마을 워커턴에서 지하수 오염이 발생하여, 워커턴 대장균 발생(''Walkerton E. Coli outbreak'')으로 알려진 사건으로 7명이 사망했다. 지하수에서 취수한 물 공급이 고위험성 대장균(O157:H7) 균주로 오염되었으며,^[91] 이 오염은 인근 지하수 오염에 취약한 우물로 농장 유출수가 유입된 것이 원인이었다.

7. 7. 일본

일본에서는 지하수 오염이 눈에 잘 띄지 않고, 오염 물질이 땅속에 오래 머무르며 쌓이는 특징이 있어 오염이 발생한 시점과 책임자를 정확히 밝히기 어렵다.^[1] 질산성 질소로 인한 지하수 오염은 비료를 지나치게 많이 사용하거나 가축의 분뇨가 땅속으로 스며들어 발생하는 경우가 많은데, 이는 여러 곳에서 오염원이 발생하는 비점오염원의 특성상 대책 마련이 쉽지 않음을 보여준다.^[1]

1990년 사이타마현 우라와시(현재의 사이타마시)에서는 한 유치원에서 O-157균에 오염된 우물물을 마신 원아 2명이 사망하고 268명이 집단 감염되는 사건이 발생했다.^[1] 1998년 나가사키현 나가사키시의 한 사립대학과 부속 고등학교에서는 적리균에 오염된 우물물로 인해 821명이 집단 감염되는, 나가사키현 역사상 가장 큰 규모의 집단 감염 사태가 벌어지기도 했다.^[1]

참조

_[1] 서적 Groundwater: Hydrogeochemistry, Environmental Impacts and Management Practices. http://worldcat.org/[...] Nova Science Publishers, Inc 2014
_[2] 서적 Protecting Groundwater for Health: Managing the Quality oPublishing for WHO https://www.who.int/[...]
_[3] 서적 Fluoride properties, applications and environmental management 2011
_[4] 학술지 Arsenic Content of Soil and Crops Following Use of Methanearsonate Herbicides 1969
_[5] 웹사이트 Predicting the global extent of arsenic pollution of groundwater and its potential impact on human health http://users.physics[...] UNICEF 2007
_[6] 학술지 Uptake kinetics of arsenic species in rice plants 2002-03
_[7] 서적 Spring - managing groundwater sustainably https://portals.iucn[...] IUCN 2016
_[8] 웹사이트 Trends in groundwater pollution: Loss of groundwater quality & related services - Groundwater Governance http://www.groundwat[...] Global Environmental Facility (GEF) 2013
_[9] 서적 Fluoride in drinking-water https://www.who.int/[...] IWA for WHO 2006
_[10] 서적 How to keep your groundwater drinkable: Safer siting of sanitation systems http://www.susana.or[...] Sustainable Sanitation Alliance Working Group 11 2015
_[11] 학술지 Assessing the impact of drinking water and sanitation on diarrhoeal disease in low- and middle-income settings: systematic review and meta-regression https://ueaeprints.u[...] 2014-08
_[12] 웹사이트 Bacteria and Their Effects on Ground-Water Quality https://mi.water.usg[...] United States Geological Survey (USGS) 2017-01-04
_[13] 보고서 Occurrence and Distribution of Microbiological Contamination and Enteric Viruses in Shallow Ground Water in Baltimore and Harford Counties, Maryland https://pubs.usgs.go[...] USGS 2002
_[14] 서적 Clearing the waters a focus on water quality solutions http://www.cep.unep.[...] UNEP 2010
_[15] 웹사이트 Integration of Groundwater Management into Transboundary Basin Organizations in Africa: Groundwater Hazards - a Training Manual by AGW-Net, BGR, IWMI, CapNet, ANBO, & IGRAC. http://www.agw-net.o[...] 2016
_[16] 학술지 Blue babies and nitrate-contaminated well water 2000-07
_[17] 웹사이트 Council Directive 98/83/EC of 3 November 1998 on the quality of water intended for human consumption, ANNEX I: PARAMETERS AND PARAMETRIC VALUES, PART B: Chemical parameters http://data.europa.e[...] 2019-12-30
_[18] 학술지 Drinking-water nitrate, methemoglobinemia, and global burden of disease: a discussion 2004-10
_[19] 학술지 Does the evidence about health risks associated with nitrate ingestion warrant an increase of the nitrate standard for drinking water? 2006-09
_[20] 학술지 Workgroup report: Drinking-water nitrate and health--recent findings and research needs 2005-11
_[21] 학술지 Hormones and Pharmaceuticals in Groundwater Used As a Source of Drinking Water Across the United States 2019-03-19
_[22] 웹사이트 Emerging Contaminants In Arizona Water http://static.azdeq.[...] 2016-09
_[23] 보고서 Occurrence of Pharmaceuticals in Shallow Ground Water of Suffolk County, New York, 2002–2005 https://pubs.usgs.go[...] USGS 2006-09
_[24] 서적 Quality of water from domestic wells in principal aquifers of the United States, 1991-2004: overview of major findings https://pubs.usgs.go[...] USGS 2009
_[25] 서적 Groundwater pollution in Africa https://www.research[...] Taylor & Francis 2006
_[26] 웹사이트 Geogenic Contamination Handbook - Addressing Arsenic and Fluoride in Drinking Water https://www.eawag.ch[...] Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology (EAWAG) 2015
_[27] 웹사이트 Groundwater Assessment Platform http://www.gapmaps.o[...] 2017-03-22
_[28] 보고서 Guidelines on drinking water protection areas – Part 1: Groundwater protection areas http://www.beuth.de/[...] Deutsche Vereinigung des Gas- und Wasserfaches e.V. 2006
_[29] 웹사이트 Sustainable sanitation and groundwater protection http://www.susana.or[...] Sustainable Sanitation Alliance (SuSanA) 2012
_[30] 학술지 Pit latrines and their impacts on groundwater quality: a systematic review 2013-05
_[31] 학술지 Combined sewer overflows: an environmental source of hormones and wastewater micropollutants 2012-05
_[32] PhD Pharmaceutical residues in urine and potential risks related to usage as fertiliser in agriculture http://www.susana.or[...] Hamburg University of Technology (TUHH), Hamburg, Germany 2009
_[33] 서적 Urban Groundwater Management and Sustainability Springer Link, NATO Science Series Volume 74 2006 2006
_[34] 서적 Eutrophication: Causes, Consequences and Control Springer 2014
_[35] 학술지 Fertilizer-N use efficiency and nitrate pollution of groundwater in developing countries 1995
_[36] 논문 Roots, nitrogen transformations, and ecosystem services 2008
_[37] 논문 Nitrate contamination in groundwater of some rural areas of Rajasthan, India 2009-11-01
_[38] 웹사이트 Wastewater Management - A UN-Water Analytical Brief http://www.unwater.o[...] 2015
_[39] EU지침 1991-12-12
_[40] 웹사이트 PPDB: Pesticide Properties DataBase http://sitem.herts.a[...]
_[41] 웹사이트 Tetrachloroethylene in Drinking Water http://www.hc-sc.gc.[...] 2014
_[42] 웹사이트 Follow-up Health Consultation: Anniston Army Depot. https://www.atsdr.cd[...] 2008
_[43] 웹사이트 A Citizen's Guide to Drycleaner Cleanup https://www.epa.gov/[...] US Environmental Protection Agency (EPA) 2011-08-01
_[44] 웹사이트 Superfund Site: Atlantic Wood Industries, Inc. https://cumulis.epa.[...] EPA 2018-10-23
_[45] 논문 The Environmental Costs and Benefits of Fracking https://www.annualre[...] 2014-10-17
_[46] 웹사이트 Hydraulic Fracturing for Oil and Gas: Impacts from the Hydraulic Fracturing Water Cycle on Drinking Water Resources in the United States (Final Report) https://cfpub.epa.go[...]
_[47] 보고서 Hydraulic Fracturing for Oil and Gas: Impacts from the Hydraulic Fracturing Water Cycle on Drinking Water Resources in the United States (Final Report) https://cfpub.epa.go[...] EPA 2016
_[48] 논문 Impact to Underground Sources of Drinking Water and Domestic Wells from Production Well Stimulation and Completion Practices in the Pavillion, Wyoming, Field 2016-04-01
_[49] 논문 Injection-induced earthquakes 2013-07-01
_[50] 논문 A critical review of the risks to water resources from unconventional shale gas development and hydraulic fracturing in the United States 2014
_[51] 논문 Natural gas: Should fracking stop? 2011-09-01
_[52] 논문 Elevated levels of diesel range organic compounds in groundwater near Marcellus gas operations are derived from surface activities 2015-10-01
_[53] 웹사이트 Lack of data on fracking spills leaves researchers in the dark on water contamination https://stateimpact.[...]
_[54] 논문 Numerical modeling of fracking fluid migration through fault zones and fractures in the North German Basin 2016
_[55] 웹사이트 Getting up to Speed: Ground Water Contamination https://www.epa.gov/[...] Environmental Protection Agency
_[56] 논문 Groundwater extraction, land subsidence, and sea-level rise in the Mekong Delta, Vietnam 2014
_[57] 논문 Overpumping leads to California groundwater arsenic threat 2018-06-01
_[58] 웹사이트 Potential Threats to Our Groundwater http://www.groundwat[...] The Groundwater Foundation
_[59] 논문 Arsenic mobilization from soils in the presence of herbicides 2019-11-01
_[60] 웹사이트 Guidance on Assessing the Impacts of Cemeteries on Groundwater https://www.sepa.org[...] 2015
_[61] 웹사이트 Groundwater Sampling http://www.groundwat[...] 2012-07-31
_[62] 논문 Aspects of Aquatic Pollution in Nigeria https://maxwellsci.c[...] 2011-11-10
_[63] 웹사이트 Ground Water and Surface Water: A Single Resource. http://pubs.water.us[...] 1998
_[64] 논문 Groundwater Throughflow and Seawater Intrusion in High Quality Coastal Aquifers 2020
_[65] 논문 Chemical and isotopic constraints on evolution of groundwater salinization in the coastal plain aquifer of Laizhou Bay, China https://linkinghub.e[...] 2014
_[66] 웹사이트 Good Practices for Regulating Wastewater Treatment http://wedocs.unep.o[...] 2015
_[67] 서적 Protecting Groundwater for Health: Managing the Quality of Drinking-water IWA for WHO 2006
_[68] 웹사이트 Guidelines for Drinking-water Quality http://apps.who.int/[...] 2011
_[69] 논문 Statistical Modeling of Global Geogenic Fluoride Contamination in Groundwaters 2008-05-15
_[70] 논문 Statistical Modeling of Global Geogenic Arsenic Contamination in Groundwater 2008-05-15
_[71] 논문 Predicting groundwater arsenic contamination in Southeast Asia from surface parameters https://www.dora.lib[...]
_[72] 웹사이트 Protecting Groundwater for Health - Understanding the drinking-water catchment https://www.who.int/[...] 2006-03-20
_[73] 서적 Groundwater Pollution Risk Assessment Pan American Centre for Sanitary Engineering and Environmental Sciences
_[74] 서적 Groundwater quality protection: a guide for water utilities, municipal authorities, and environment agencies http://documents.wor[...] 2002
_[75] 보고서 DRASTIC: A Standardized System For Evaluating Groundwater Pollution Potential Using Hydrogeologic Settings https://nepis.epa.go[...] EPA 1987-09
_[76] 서적 Protecting groundwater for health: Managing the quality of drinking-water sources https://www.who.int/[...] IWA Publishing for WHO 2006
_[77] 웹사이트 Wellhead Protection Area (WHPA) Model https://www.epa.gov/[...] EPA, National Risk Management Research Laboratory 2017-01-26
_[78] 웹사이트 Guidelines for assessing the risk to groundwater from on-site sanitation. http://www.susana.or[...] 2001
_[79] 웹사이트 Guidelines for separation distances based on virus transport between on-site domestic wastewater systems and wells http://www.envirolin[...] 2010-01-13
_[80] 법률 Resource Conservation and Recovery Act 1976-10-21
_[81] 법률 Comprehensive Environmental Response, Compensation, and Liability Act of 1980 1980-12-11
_[82] 웹사이트 Pollution of groundwater http://www.waterency[...] 2015-03-21
_[83] 논문 Review of low-cost point-of-use water treatment systems for developing communities 2018-12
_[84] 서적 The Nile Delta https://www.worldcat[...] 2017
_[85] 웹사이트 Ground Water Rule https://www.epa.gov/[...] EPA 2018-12-18
_[86] 논문 Contamination of groundwater sources in emerging African towns: the case of Babati town, Tanzania 2018-12-01
_[87] 논문 Groundwater Arsenic Contamination in the Ganga River Basin: A Future Health Danger 2018-01
_[88] 논문 Impact of sanitation and socio-economy on groundwater fecal pollution and human health towards achieving sustainable development goals across India from ground-observations and satellite-derived nightlight 2019-10-23
_[89] 웹사이트 Overpumping groundwater increases contamination risk https://news.stanfor[...] 2018-06-05
_[90] 웹사이트 LA Times https://www.latimes.[...] 2023-11-13
_[91] 뉴스 Walkerton E. coli outbreak declared over https://www.theglobe[...]
_[92] 서적 地球環境問題がよくわかる本