1. 토양의 조성과 성질
토양은 고상, 액상, 기상으로 구분된다. 고상은 자갈, 모래, 점토 같은 무기물과 동식물에서 유래된 유리물(부식)로 구성되어 있으며, 액상은 토양에 함유된 수분(토양수)으로 식물이 자라는 데 필요한 영양분이 녹아 있다. 기상은 토양의 틈사이에 들어 있는 공기로 산소, 탄산가스, 수증기가 포함된다.
(1) 고상
무기물은 주로 석영, 장석, 운모 등의 광물질로 되어 있으며, 입자의 크기에 따라 자갈, 조립사, 세립사, 실트, 점토로 구분된다. 화학적 조성은 규산, 빈토, 산화철이 대부분이고, 그다음이 칼슘, 마그네슘, 나트륨, 칼륨의 순이 되며 전체의 97%를 차지한다. 부식은 식물체 중의 리그닌과 미생물 유체에서 나온 단백질이 결합한 리그닌-단백질 복합체이다.
부식은 토양 중에 소량 밖에 함유되어 있지 않으나 토양의 물리적 및 화학적 성질을 좌우하는 유기교질이 된다. 부식은 식물의 영양분이 되고, 보수, 보비력이 크며, 토양 반응에 대한 완충성이 있다. 그러나 부식이 너무 많으면 토양은 오히려 산성화 되고, 무기질이 결핍되어 식물의 생육을 나쁘게 한다.
(2) 액상
토양수는 토양의 공기량을 좌우하여 토양 생물의 생육과 토양 내 영양분의 이동에 영향을 미친다. 토양수내에 녹아 있는 무기물의 총량이 <100ppm이면 결핍증이 일어나고, >2,000ppm이면 중독현상이 일어난다. 정상생육에 필요한 무기물의 농도는 200~1,000ppm이다.
수분은 토양 입장에 너무 강하게 결합하여 있으면, 식물 뿌리가 흡수할 수 없으므로 수분은 절대량 보다도 식물이 이용할 수 있는 소공극 중의 수분, 즉 유효 수분이 많아야 한다.
(3) 기상
토양의 틈에는 물이나 공기가 들어 가 있는데, 공기는 물이 차면 밀려나게 된다. 토양 공기는 대기의 조성과는 달리 산소 10~21%, 질소 75~80%, 이산화탄소 0.1~10% 로 탄산가스와 수증기가 많은 것이 특징이다. 공기 중의 산소 함량은 토양 생물의 호흡에 영향을 주어 토양 중 미생물의 분포 및 활성을 변화시켜 여러 가지 여러 가지 물질을 산화 또는 환원시켜 토양 내 물질의 이동에 영향을 준다.
2. 토양 오염 물질과 피해
각종 생활하수, 농축산 폐수, 산업 폐수 등이 토양의 중요 오염원이 되면, 오염 물질은 유기물, 무기염류, 중금속 및 농약 등으로 구분될 수 있다. 유기물과 무기염류가 많은 생활하수가 농업 용지에 유입되면 질소나 인은 농작물의 생육에 일부 도움이 되기는 하나 합성 경성 세제는 분해가 잘 되지 않으므로 흙 속에 잔류된다. 그리고 생활하수에는 세균, 바이러스 등 각종 병원균이 많음으로 생물의 생장에 피해를 줄 수 있다.
유기물은 토양 미생물에 의해 분해되고 무기염류는 식물에 의하여 흡수되거나 씻겨 내려가 감소되므로, 토양 중에 잔류하는 양이 적으나 산업 폐수가 농경지로 유입되면 농작물의 생육에 피해를 주고 중금속에 오염된 농작물이 생산된다. 카드뮴은 관개수를 통해 벼 속에 축적되고 인체에 만성적인 질병을 일으키게 된다. 이른바 이타이이타이병이 그 대표적인 예이다. 한편 농약은 살충, 살균, 제초 등에 널리 사용되고 있는데, 지금의 농업은 농약이 없이는 농사를 지을 수 없을 정도가 되었다.
그러나 농약은 쉽게 분해되지 않고 토양에 잔류 축적되어 농작물을 통해 인체에 해를 주고 있다. 그리고 살충제의 사용으로 인하여 생긴 주요 문제점의 하나는 해층집단의 내성증가이다. 현재 전세계적으로 200여 종이 넘는 해충이 DDT에 대하여 강한 내성을 가지게 되었으며, 이 가운데 30여 종은 질병을 매개하고, 70여 종은 농작물에 심한 해를 준다. 결국 살충제의 살포 횟수는 더 증가하고 독성이 더 강하게 되었다.
3. 토양 오염에 대한 대책
토양은 오염 물질을 치환하는 능력이 있으므로 농작물의 오염을 일부 막을 수 있으나 치환 용량에는 한계가 있고, 또 치환이 오히려 오염 물질을 축적하는 결과를 가져오게 된다. 따라서 토양은 오염되지 않도록 주의하여야 한다.
토양오염을 방지하려면 적절한 예방 관리가 필요한데 각종 농약과 살충제는 안전사용 기준을 설정하여 사용 시기와 범위를 계몽하고 토양과 농작물에 잔류되는 유독성 농약과 살충제는 법적으로 제조 사용을 금지하여야 한다. 그리고 산업 폐수는 반드시 기준에 따라 처리, 배출하고 매립장은 침출수의 유출을 극소화하는 등 오염 발생 요인을 법적으로 엄격히 규제하여야 한다.
일단 오염된 토양은 깨끗한 토양으로 교체하는 것이 가장 안전한 방법이나 엄청난 작업과 경비가 소용되므로 오염된 토양에 대한 대책으로서는 여러 가지 방안이 필요하다.
즉, 중금속류는 중성 내지 알칼리성에서는 용해도가 낮아지므로 석회를 사용하고 또 중금속에 강한 식물을 재배하여 흡수 졔거한다. 농작물은 오염 물질은 흡수하지 않는 작물을 재배한다. 그리고 논과 밭은 서로 전환하는 등의 방안이 있다. 그러나 일단 오염된 토양은 개량이 거의 불가능하므로 토양 관리를 철저히 하고 오염되지 않도록 하여야 한다.