방통대 농학과 농업직 관련 농축산환경학 핵심 요약 정리 3. 토양환경과 토양오염

 

제3장 토양환경과 토양오염

 

*주요용어
◾토양 단면(soil profile) : 토양을 지표면에 대하여 수직으로 잘랐을 때 토양층들이 모두 나타나는 단면으로 이를
관찰하여 토양의 색, 성질, 구조 따위를 알 수 있다.
◾토양 3상(Three phases of soil) : 토양은 토양광물과 유기물인 고체상태의 입자인 고상과 그 사이의 공극으로
이루어져 있다. 공극에는 여러 가지 용질이 녹아 있는 액상, 수증기와 이산화탄소 등 대기 구성분이 함께 있는 기상
으로 채워져 있다.
◾토성(soil texture) : 토양의 무기입자를 모래, 미사 및 점토로 구분하고 이들의 함량비에 따라 결정되는 토양의 종류.
◾양이온 교환(cation exchange) : 토양콜로이드 표면에 흡착되어 있는 양이온이 용액 중의 양이온과 교환하는 현상.
◾토양오염(soil pollution) : 산업활동에 의해 배출되는 유해물질이 토양에 축적되어 그 농도가 자연함유량보다 높아
지고 이로 인하여 토양에 악영향을 주어 그 기능과 질이 저하되며, 토양에서 생산된 생산물에 오염물질이 축적되어
인체에 악영향을 미치는 경우.
◾비점오염원(Non-point source pollutant) : 농경지, 양식장, 야적장, 도시노면배수 등과 같이 불특정하게 산발적
으로 오염물질이 배출되는 오염원.

 

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1.토양 생성 및 발달
(1)토양
·토양의 정의
-암석의 풍화산물인 모재→토양생성작용→토양.
-식물생산 측면→식물의 배지.
-지각의 가장 윗부분을 덮고 있는 부드러운 물질로서 암석의 풍화산물인 작은 무기성분 입자와 동·식물에서 유래된 유기
물 및 이들 고체입자들에 채워진 공기 또는 수분으로 이루어져 있으며 식물을 기계적으로 지지하고 수분과 양분을 저장·
공급하여 주는 자연체.
(2)토양 생성 인자
-기후(강수량, 온도), 생물(유기물 함량), 모재, 지형, 풍화 기간 등이 토양의 성질을 좌우.
(3)토양의 단면 형태(O-유기물층, A-용탈층, B-집적층, C-모재층, R-암반)

2.토양환경의 구성과 기능
(1)토양의 구성
·토양 3상 : 고상(50%), 액상(2~30%), 기상(2~30%).
·토양 3상의 구성 비율
-이상적 구성 비율 : 무기물 45%, 유기물 5%, 공기 25%, 물 25%.
-양분과 물의 보유량.
-산소의 공급량.
-뿌리 생육(고상비율↑ 뿌리자람 불량, 고상비율↓ 식물체 지지↓).

(2)토양의 기능
·토양 3상
-무기물 : 암석의 풍화작용에 의해 무기물의 크기와 형태가 달라짐. 입자의 크기와 형태가 토양의 특성을 결정.
-유기물 : 동·식물 잔재에서 유래, 부식(humus). 식물체에 영양분을 공급.
-토양수분 : 공기와 함께 토양공극에 존재, 화학반응의 매질.
-토양공기 : 식물뿌리와 미생물의 호흡.
-토양의 입경구분 : 점토 0.002mm(0.2μm) 이하, 미사(씰트) 0.02~0.05mm, 모래 0.05~2mm, 자갈 2mm 이상.
·토양의 역할
-수분의 저장과 공급, 양분의 저장과 공급, 식물체 기계적 지지.
3.토양의 물리·화학·생물적 성질
(1)토양의 물리적 특성

 

토성삼각도

토양구조

·토양의 밀도와 공극률
-용적밀도(Bulk density) : 공극을 포함한 토양의 부피. 토양의 이용 여하에 따라 밀도가 다르게 나타남.
-우리나라 경작지양토의 평균 용적밀도 : 1.1~1.4g/cm³.
-입자밀도(Particle density) : 토양 고형입자 자체의 밀도. 인위적으로 변화되지 않음.
-공극률(Porosity) : (1-용적밀도/입자밀도)×100=공극률(%)

토성	용적밀도(g/cm³)	공극률(%)
사토	1.60	40
양토	1.20	55
식토	1.05	60

(2)토양의 화학적 특성
·토양의 화학적 조성
-모든 토양이 동일한 조성은 아님.
-가장 많은 성분 : 규산(SiO₂)과 알루미나(Al₂O₃).
-토양콜로이드(교질물) : 표면전하를 가지고 있음, 점토와 같이 미세한 크기의 입자는 콜로이드 성질을 가지고 있음.
·토양입자와 토양용액의 평형반응
-토양반응(Soil reaction)
-양이온의 교환(Cation exchange) : 콜로이드 표면상(대부분 음전하)에 가용성 상태인 양이온이 토양입자와 결합되어
있다가 식물의 뿌리를 통해서 식물에 영양분으로 공급됨.
-토양의 산화·환원
-염류집적

(3)토양의 생물학적 특성
·토양 생물
-미생물 : 세균(수가 가장 많음), 곰팡이(토양 입단화 기여), 방선균.
-토양동물 : 대형동물군, 중형동물군, 미소동물군.
-토양식물 : 대형식물군, 미소식물군.
4.우리나라 토양 특성
(1)토양의 특성
-산성모암인 화강암과 화강편마암에서 생성, 평균 pH 5.6인 산성, 유기물함량, 염류농도 및 CEC 낮음.
(2)논 토양의 특성
-토양비옥도가 비교적 낮음, 산성토양, 인산을 제외한 pH, 유기물, 칼륨, 마그네슘 등이 벼 성장에 부족.
(3)밭 토양의 특성
-산성토양, 교환성 염류농도 낮음, 유효인산, 교환성 칼륨 함량이 증가 추세, 비옥도가 낮고 완충능력도 크지 않음.
(4)시설재배지 토양의 특성
-약산성 토양, 유기물함량은 적정 범위를 약간 상회.
-유효인산함량이 적정 범위를 초과(수분과 염기 흡수 장해), 염류집적 및 지하수 오염 유발 원인.
(5)토양질소·인산의 순환

질소의 순환

인의순환

5.토양오염의 특징과 오염원
(1)토양오염
·토양오염의 정의
-외부로부터 오염물질이 토양 내로 유입되어 그 농도가 자연함유량보다 높아지고 이로 인하여 토양에 악영향을 주어 그
기능과 질이 저하되며, 토양에서 생산된 바이오메스에 오염물질이 축적되어 인체에 악영향을 미치는 현상.
·토양오염물질
-카드뮴, 구리, 비소, 수은, 납, 아연, 니켈, 불소, 유기인 화합물, PCB, 시안화합물, 페놀류, 유류(동·식물성 제외), 유기
용제류.
·토양오염의 특징
-축적성 오염, 2차적 오염, 국소적 오염특성, 장기지속성, 오염상태의 불균질 문제, 시차성과 고비용 문제.
(2)토양오염원
·발생원에 따른 구분

 

점오염원(point source pollutant)

폐기물매립지, 대단위 가축사육장, 산업지역, 건설지역, 운영 중인 광산, 유독물 저장시설.

비점오염원(non-point source pollutant)

농약 및 화학비료의 장기간 연용, 휴·폐광산에서 유출되는 중금속, 산성비 등.

·원인물질에 따른 구분
-영양소(질소와 인), 농약 관련 물질, 유류 관련 오염물질, 중금속, 산성물질.
(3)토양오염 원인과 경로
·토양오염 경로

(4)토양오염과 생태계
·중금속이 자연생태계에 미치는 영향
-식물생육에 미치는 영향 : 원형질막의 투과성 변경, 식물 효소 억제 작용.
-수계환경에 미치는 영향 : 중금속의 생물농축.
-인체건강에 미치는 영향 : 먹이 연쇄.
·난분해성 유기화합물이 자연생태계에 미치는 영향
-난분해성 유기화합물(persistent organic pollutants, POPs).
-내분비장애물질(환경호르몬).
-물에 대한 용해도가 낮고 지질에 대한 친화력이 높음(체외 배출↓).
-생물농축에 의해 높은 영양단계의 동물은 농도가 축적.