지하수 오염

산업 활동은 지하수 오염의 주요 인위적 원인 중 하나이다. 공장, 제철소, 제련소, 화학 공장 등 다양한 산업 시설에서 발생하는 폐수와 폐기물이 적절히 처리되지 않고 환경에 유출될 경우, 그 유해 물질들이 지하로 스며들어 지하수를 오염시킨다. 특히 산업폐수에는 중금속, 휘발성 유기화합물, 산, 염기 등이 포함되어 있어 심각한 수질 악화를 초래한다.

산업 폐기물 매립장 또한 중요한 오염원이다. 매립된 폐기물에서 비가 내리거나 지하수가 스며들어 생성된 침출수에는 고농도의 유기물과 중금속이 함유되어 있다. 이 침출수가 차폐 시설의 손상이나 누출로 인해 주변 토양과 지하수를 오염시키는 경우가 빈번하다. 또한, 지하 저장탱크에 보관된 석유 제품이나 화학물질이 부식이나 파손으로 누출되어 장기간에 걸쳐 지하수를 오염시키는 문제도 발생한다.

광산 활동 역시 지하수 오염에 크게 기여한다. 채굴 과정에서 노출된 광물이 공기와 물과 반응하여 생성된 산성 광산 배수는 높은 농도의 중금속을 포함하고 있으며, 이 배수가 지하수계로 유입되면 광범위한 오염을 일으킨다. 특히 납, 카드뮴, 비소 등은 인체에 유해한 대표적인 중금속 오염 물질이다.

이러한 산업 활동으로 인한 지하수 오염은 표층수 오염과 달리 즉시 발견되기 어렵고, 일단 오염되면 정화에 막대한 시간과 비용이 소요된다는 특징이 있다. 따라서 사전 예방을 위한 철저한 폐수 처리와 폐기물 관리, 그리고 정기적인 지하수 모니터링이 필수적이다.

농업 활동은 지하수 오염의 주요 인위적 원인 중 하나이다. 이는 주로 작물 생산성을 높이기 위해 사용되는 화학 비료와 농약의 과다 사용에서 기인한다. 특히 질소계 비료는 토양에 시비된 후 작물에 흡수되지 않은 잔여 성분이 강우나 관개를 통해 토양을 침투하여 지하수로 유입된다. 이 과정에서 질산염 형태로 용존된 질소 성분이 지하수를 오염시키게 된다.

또한, 가축 사육 과정에서 발생하는 가축 분뇨와 같은 유기성 폐기물도 중요한 오염원이 된다. 대규모 축산 시설에서는 방대한 양의 분뇨가 발생하며, 이는 퇴비로 활용되거나 저장 중에 관리가 소홀할 경우 비점 오염원으로 작용한다. 분뇨에 포함된 질소, 인, 병원성 미생물, 그리고 항생제 내성 유전자 등이 지표수를 오염시키거나 토양을 통해 지하수로 침투할 수 있다.

이러한 농업 활동으로 인한 지하수 오염은 주로 질산염 및 아질산염 농도의 증가를 초래한다. 일부 유기인계 농약이나 제초제 성분 또한 지하수로 이동하여 검출되기도 한다. 농업 지역의 지하수 오염은 오염원이 광범위하게 분포하는 비점 오염의 특성을 띠기 때문에, 오염원을 특정하기 어렵고 관리 및 통제가 상대적으로 복잡한 문제를 야기한다.

생활 하수 및 폐기물은 지하수 오염의 주요 인위적 원인 중 하나이다. 도시와 주거 지역에서 발생하는 생활 하수는 적절히 처리되지 않을 경우, 하수관의 노후화나 누수, 불법 배출 등을 통해 토양을 통과하여 지하수에 유입된다. 특히 하수 처리 시설이 미비한 지역이나 불법으로 방류된 하수는 질소나 인 성분, 그리고 각종 유기물과 함께 병원성 미생물을 지하수에 유입시켜 심각한 수질 오염을 초래한다.

폐기물, 특히 생활 폐기물 매립장에서 발생하는 침출수는 매우 강력한 오염원으로 작용한다. 매립된 쓰레기에서 비가 내리거나 지하수가 스며들어 생성된 침출수에는 중금속, 휘발성 유기화합물, 암모니아성 질소 등 다양한 유해 물질이 고농도로 포함되어 있다. 이 침출수가 차폐 시설의 손상이나 누출을 통해 주변 토양과 지하수를 오염시키는 경우가 빈번하다. 또한, 소규모 불법 투기장이나 과거에 관리되지 않던 폐기물 처리장은 장기간에 걸쳐 잠재적인 오염원이 될 수 있다.

일상생활에서 사용되는 합성세제나 염소계 표백제와 같은 화학 제품 역시 생활 하수를 통해 지하수계로 유입될 수 있다. 이러한 물질들은 자연적으로 분해되기 어렵거나, 분해 과정에서 다른 유해 물질을 생성할 수 있어 지하수 정화를 더욱 어렵게 만든다. 따라서 생활 하수의 체계적인 수집과 고도화된 처리, 그리고 폐기물 매립장의 과학적 관리와 모니터링은 지하수 오염을 방지하는 데 필수적인 요소이다.

지하수 오염은 인간 활동에 의한 것만이 아니라 자연적으로 발생하는 과정에 의해서도 야기될 수 있다. 이러한 자연적 요인은 지질학적 조건이나 지하수계의 고유한 특성과 밀접한 연관이 있다.

주요 자연적 요인으로는 지층을 구성하는 암석이나 광물로부터 유해 물질이 용출되는 현상을 들 수 있다. 예를 들어, 특정 지질대에서는 지하수가 암석과 장기간 접촉함에 따라 비소, 플루오린, 우라늄, 철, 망간과 같은 물질이 자연적으로 용해되어 농도가 높아질 수 있다. 이러한 지질학적 배경에 의한 오염은 특정 지역에 국한되어 나타나는 경우가 많다. 또한, 해안가나 염분이 많은 지층에서는 해수의 침투나 염분 함유 지층과의 접촉으로 인해 염분 오염이 자연적으로 발생하기도 한다.

이 외에도 화산 활동이나 지진과 같은 자연 재해는 지하수계의 흐름 경로를 변화시키거나, 오염된 표층수가 지하로 유입되는 통로를 만들어 간접적으로 오염을 유발할 수 있다. 한편, 일부 지역의 지하수는 자연적으로 높은 경도를 나타내거나, 황화수소 가스가 포함되어 있어 사용에 제약을 받기도 한다. 이러한 자연적 요인에 의한 지하수 품질의 변화는 해당 지역의 수자원 개발과 관리 계획 수립 시 반드시 고려해야 할 요소이다.

지하수를 오염시키는 대표적인 중금속으로는 납, 카드뮴, 비소, 크롬, 수은 등이 있다. 이들은 자연적으로 일부 존재하기도 하지만, 주로 인간의 산업 활동을 통해 환경에 대량으로 방출되어 지하수계로 유입된다. 중금속 오염의 주요 원인으로는 광산 폐수, 제철소 및 도금 공장 등에서 발생하는 산업폐수, 그리고 폐기물 매립장에서 생성되는 침출수가 꼽힌다. 특히 오래된 납 수도관의 부식이나, 비소를 함유한 농약의 사용도 지하수 중금속 농도를 높이는 요인으로 작용한다.

중금속은 물에 용해되어 이동하거나, 토양 입자에 흡착된 상태로 지하수를 오염시킨다. 일단 지하수에 유입되면 자연적으로 분해되지 않고 지속적으로 축적되는 특성을 지닌다. 또한 지하수의 흐름을 따라 확산되기 때문에 오염원으로부터 상당히 먼 지역까지 영향을 미칠 수 있다. 이로 인해 오염 초기에는 발견이 어렵고, 한번 오염되면 정화에 막대한 시간과 비용이 소요된다는 점이 지하수 중금속 오염의 심각성을 더한다.

인체에 유입된 중금속은 각종 만성 질환을 유발한다. 예를 들어, 납은 신경계와 신장에 손상을 주며, 카드뮴은 이타이이타이병의 원인으로 알려져 있다. 비소는 피부 질환과 각종 암을 유발할 수 있으며, 크롬(6가)은 강력한 발암물질로 간주된다. 따라서 지하수를 식수원으로 사용하는 지역에서는 중금속 농도에 대한 지속적인 모니터링과 엄격한 관리가 필수적이다.

질산염과 아질산염은 지하수 오염을 일으키는 대표적인 무기 화합물이다. 이들은 주로 농업 활동에서 사용되는 화학 비료와 가축 분뇨가 토양을 통해 지하수층으로 침투하면서 발생한다. 특히 질소 성분의 비료가 과다하게 사용되거나 적절히 관리되지 않을 때, 질산염 형태로 지하수에 누적된다. 생활 하수와 산업 폐수, 폐기물 매립장에서 발생하는 침출수 또한 주요 발생원이 된다.

지하수에 포함된 질산염과 아질산염은 인체 건강에 직접적인 위협을 준다. 특히 영유아가 고농도의 질산염을 함유한 물을 섭취할 경우, 체내에서 아질산염으로 전환되어 혈액의 산소 운반 능력을 저해하는 질병인 청색증을 유발할 수 있다. 장기적으로는 아질산염이 위장관에서 아민과 반응하여 발암 가능성이 있는 니트로사민을 생성할 위험도 있다.

이러한 오염은 농업용수로 사용될 경우 작물에 흡수되어 농산물을 통한 간접적인 인체 노출 경로가 될 수 있으며, 수생 생태계에 유입되면 부영양화를 촉진하여 생태계 균형을 교란시킨다. 질산염 오염은 확산 속도는 느리지만, 일단 지하수층에 침투하면 정화가 매우 어렵고 장기간 지속되는 특징을 보인다.

따라서 질산염 및 아질산염에 의한 지하수 오염을 방지하기 위해서는 농업 현장에서의 비료 사용 관리를 철저히 하고, 가축 분뇨의 적정 처리를 확보하며, 생활 하수 처리 시설을 정비하는 것이 중요하다. 정기적인 지하수 수질 모니터링을 통해 오염을 조기에 발견하고, 필요시 이온 교환 수지나 역삼투압 같은 정화 기술을 적용하여 식수 기준을 충족시켜야 한다.

지하수를 오염시키는 주요 물질군 중 하나는 휘발성 유기화합물과 같은 유기용제 및 석유화학물질이다. 이들은 주로 산업 활동과 관련된 시설에서 누출되거나 불법 배출되어 지하수로 유입된다. 대표적인 오염원으로는 금속 세척이나 도장 공정에서 사용되는 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌 등의 용제, 그리고 주유소나 공장의 지하 저장탱크에서 누출되는 휘발유, 경유 등이 있다. 이러한 물질들은 물에 잘 녹지 않아 지하수면 위에 얇은 막을 형성하거나, 지하수 흐름을 따라 확산되기도 한다.

이러한 유기용제 및 석유화학물질에 의한 지하수 오염은 심각한 건강상의 위험을 초래한다. 많은 휘발성 유기화합물은 발암성이 있거나 중추신경계에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 오염된 지하수를 음용수로 장기간 사용할 경우 간손상, 신장장애, 빈혈, 그리고 다양한 암을 유발할 수 있다. 특히 벤젠은 백혈병과 강한 연관성이 있는 물질로 잘 알려져 있다. 또한, 휘발성 물질의 특성상 지하수에서 기체로 변해 토양 간극을 통해 이동하여 실내 공기를 오염시키는 증기 침입 현상을 일으킬 수도 있다.

이러한 오염을 정화하는 것은 기술적, 경제적으로 큰 도전이다. 유류 오염의 경우 지하수 위에 떠 있는 비혼화성 액체층을 펌프로 회수하는 방법이 사용된다. 유기용제 오염은 공기 주입법으로 지하수를 포기시켜 휘발성 물질을 제거하거나, 토양 세정 기술, 생물학적 정화 기술 등을 적용하여 처리한다. 그러나 오염 물질이 점토층 같은 미세 공간에 갇히거나 장기간 방치되어 확산된 경우 완전한 정화에는 수십 년의 시간과 막대한 비용이 소요될 수 있어, 오염원을 철저히 관리하고 조기에 발견하는 예방적 조치가 훨씬 더 중요하다.

병원성 미생물은 지하수를 오염시켜 인간의 건강에 직접적인 위협을 가하는 주요 요인이다. 이는 세균, 바이러스, 원생동물 등 다양한 형태로 존재하며, 주로 처리되지 않은 생활 하수나 축산 폐수, 부적절하게 관리되는 하수 처리 시설에서 유출되어 지하수에 침투한다. 특히 분변으로 오염된 지하수는 대장균, 장티푸스균, 콜레라균과 같은 위험한 세균을 포함할 가능성이 높다. 또한, 지하수에 서식하는 원생동물인 크립토스포리디움과 지아디아는 정수 처리 과정에서 제거하기 어려워 심각한 위장관 질환을 유발한다.

이러한 미생물 오염은 주로 지하수 위생 보호구역이 침해되거나, 하수관의 파열, 불법 투기, 농장의 비료 살포 등으로 인해 발생한다. 오염된 지하수를 음용수로 사용할 경우 장티푸스, 이질, A형 간염과 같은 수인성 전염병이 집단적으로 발생할 수 있다. 이러한 질병은 특히 정수 시설이 미비한 지역이나 긴급 재난 상황에서 취약한 계층에게 치명적일 수 있다. 따라서 지하수원을 보호하기 위해서는 하수 및 폐기물 관리 시스템의 견고한 구축과 지속적인 모니터링이 필수적이다.

직접 유입은 오염 물질이 지하수면 또는 지하수대에 직접적으로 도달하는 경로를 말한다. 이는 일반적으로 지표면의 보호층이 손상되거나 인공 구조물을 통해 발생하며, 오염이 빠르게 진행되고 국소적으로 집중되는 특징이 있다.

대표적인 사례로는 오염된 지표수가 불투수층이 뚫린 우물이나 시추공을 통해 곧바로 지하수 대에 유입되는 경우가 있다. 또한, 관리가 소홀한 폐기물 매립장에서 발생하는 침출수가 차폐층을 뚫고 지하로 스며드는 것, 또는 지하에 매설된 저장탱크나 배관이 부식·파열되어 석유나 화학물질이 직접 누출되는 경우도 직접 유입에 해당한다. 특히 산업단지나 주유소 부지 아래의 지하 저장시설 누출은 심각한 토양 오염과 함께 지하수를 직접 오염시킨다.

이러한 직접 유입은 오염원이 명확한 경우가 많지만, 일단 대수층 내부로 유입되면 오염 물질이 지하수 흐름을 따라 확산되어 광범위한 지역을 오염시킬 수 있다. 오염이 지하 깊숙이 발생하기 때문에 조기에 발견하기 어렵고, 정화를 위해서는 고도의 지하수 정화 기술과 상당한 시간과 비용이 소요된다는 점에서 문제가 크다.

간접 유입 또는 침투는 지표면에 존재하는 오염 물질이 강우나 관개 등의 수분과 함께 토양층을 통과하여 지하수대로 스며드는 과정을 말한다. 이는 지하수 오염의 주요 경로 중 하나로, 오염원이 지하수체와 직접 연결되지 않더라도 발생할 수 있어 관리와 감시가 어렵다.

가장 대표적인 사례는 농경지에서 과도하게 사용된 질산염 비료나 농약이 빗물에 용해되어 지하로 침투하는 경우이다. 또한, 폐기물 매립장에서 발생하는 침출수나 지표에 누출된 유류 및 화학물질이 토양을 오염시킨 후 시간이 지남에 따라 지하수를 오염시키는 경우도 이에 해당한다. 산업단지 주변의 토양 오염도 중요한 간접 오염원이 될 수 있다.

이러한 침투 과정의 속도와 범위는 오염 물질의 종류, 토양의 투수성, 지하수위의 깊이, 강우량 등 다양한 지질학적 및 기후학적 요인에 의해 결정된다. 일반적으로 점토층이 두꺼운 지역보다 사질토 지역에서 침투가 더 빠르게 일어난다. 오염 물질 중 휘발성 유기화합물(VOCs)과 같은 일부 물질은 지하수면에 도달하기 전에 토양 입자에 흡착되거나 생분해될 수 있지만, 중금속이나 질산염 등은 상대적으로 이동성이 높아 지하수 오염을 유발하기 쉽다.

간접 유입에 의한 지하수 오염은 그 진행이 매우 느리고 표면에서 관찰하기 어려워, 오염이 발견되었을 때는 이미 광범위한 지역의 지하수가 오염된 이후인 경우가 많다. 이로 인해 정화 작업이 복잡하고 장기간에 걸쳐 고비용이 소요되며, 완전한 복원이 불가능한 경우도 있다. 따라서 예방 차원에서의 토양 오염 관리와 지속적인 지하수 모니터링이 필수적이다.

지하수 오염은 가장 직접적으로 인체 건강에 심각한 위협을 가한다. 지하수는 많은 지역에서 중요한 식수 공급원이며, 이 물이 오염되면 다양한 질병을 유발할 수 있다. 특히 중금속이나 유기용제와 같은 물질은 장기간 노출 시 암을 비롯한 만성질환의 원인이 된다.

주요 오염 물질별 건강 영향은 뚜렷하다. 납이나 카드뮴, 비소 같은 중금속에 오염된 지하수를 마시면 신경계 장애, 신장 손상, 피부 질환 등이 발생할 수 있다. 질산염이 과다하게 함유된 지하수를 영유아가 섭취하면 질산혈증을 일으켜 산소 운반 능력을 저하시킬 위험이 있다.

휘발성 유기화합물(VOCs)이나 유류 성분에 의한 오염도 문제다. 이러한 물질은 간독성이나 신경독성을 나타내며, 일부는 발암성이 확인되었다. 또한, 하수나 축산폐수에 의해 대장균 같은 병원성 미생물이 지하수에 유입되면 장티푸스, 콜레라, 세균성 이질과 같은 급성 수인성 전염병이 집단적으로 발생할 수 있다.

지하수 오염의 건강 피해는 오염된 지하수를 음용수로 사용하는 지역사회 전체에 영향을 미친다. 오염이 표면수와 달리 눈에 띄지 않고 느리게 진행되기 때문에, 건강 이상이 나타날 때쯤이면 이미 광범위한 오염이 진행된 후인 경우가 많아 대응이 어려워진다. 따라서 예방적 모니터링과 지속적인 수질 검사가 필수적이다.

지하수 오염은 지표수와 달리 물의 순환이 느리고 오염 물질이 확산되는 데 오랜 시간이 걸리기 때문에, 오염이 확인되면 이미 광범위한 생태계에 영향을 미친 경우가 많다. 지하수는 하천, 호수, 습지 등 지표 생태계와 수리적으로 연결되어 있어, 오염된 지하수가 이러한 수생태계로 유출되면 수질을 악화시키고 생물 다양성을 위협한다. 특히 중금속이나 유기용제와 같은 독성 물질은 먹이사슬을 통해 생물농축이 일어나 상위 포식자에게 치명적인 영향을 미칠 수 있다.

또한, 지하수는 많은 지역에서 식물의 뿌리가 도달하는 불포화대의 수분을 공급하는 중요한 역할을 한다. 오염 물질이 이 영역에 침투하면 식물의 생장을 저해하거나 고사시킬 수 있으며, 이는 해당 지역의 초지나 삼림 생태계를 훼손한다. 농업 지역에서는 과도한 질산염 오염이 지하수를 통해 유출되어 부영양화를 일으키고 적조 발생을 촉진하는 등 해양 생태계에도 간접적인 피해를 준다.

지하수 오염은 막대한 경제적 손실을 초래한다. 가장 직접적인 비용은 오염된 지하수를 식수나 공업용수로 사용하기 위해 필요한 정수 처리 비용의 증가이다. 오염 물질의 종류와 농도에 따라 고도의 정수 기술이 필요해지며, 이는 상당한 설비 투자와 운영 비용으로 이어진다. 더욱이 오염이 심각해 기존 수원을 완전히 포기하고 새로운 대체 수원을 개발하거나 원거리에서 물을 공급해야 하는 경우, 그 비용은 훨씬 더 커진다.

산업 및 농업 분야에서도 경제적 피해가 발생한다. 중금속이나 유기용제에 오염된 지하수를 공정용수로 사용하면 제품의 품질 저하를 초래할 수 있으며, 농업용수로 사용 시에는 농작물에 오염 물질이 축적되어 작물의 시장성과 가치를 떨어뜨린다. 결국 해당 지역의 주요 산업 기반이 위협받게 되어 지역 경제에 부정적 영향을 미친다.

지하수 오염으로 인한 토지와 자산의 가치 하락도 중요한 경제적 손실 요인이다. 오염이 확인된 지역의 부동산 가치는 현저히 떨어지며, 산업 단지나 개발 예정지의 활용 가능성도 제한받는다. 이는 개인 소유자뿐만 아니라 지자체의 세수 기반을 약화시키는 결과를 낳는다.

마지막으로, 이미 오염이 발생한 지하수를 정화하고 복원하는 데 드는 비용은 매우 크다. 지하수 오염은 표면수 오염에 비해 발견이 늦고, 오염원 추적이 어려우며, 확산 속도는 느리지만 지속적이기 때문에 한번 오염되면 완전한 정화를 위해 장기간과 막대한 예산이 소요된다. 이러한 정화 사업은 공공 예산의 큰 부담이 되며, 결과적으로 사회 전체의 경제적 자원이 소모된다.

지하수 시료 채취는 지하수 오염의 유무와 정도를 파악하기 위한 첫 번째 단계이다. 정확한 조사를 위해서는 대표성을 갖는 지하수를 채취하는 것이 중요하며, 이를 위해 특수한 장비와 표준화된 절차가 사용된다.

가장 일반적인 방법은 관정을 이용하는 것이다. 기존의 관정을 활용하거나 조사 목적으로 시추한 관정에서 펌프를 이용해 지하수를 끌어올린다. 시료 채취 시에는 관정 내에 정체된 물이 아닌 실제 대수층의 지하수를 채취해야 하므로, 충분한 양의 물을 펌핑하여 관정을 세척한 후에 시료를 채취한다. 채취된 시료는 오염을 방지하기 위해 특수한 시료병에 담아 현장에서 보존 처리를 한 후 분석실로 운반한다.

표층 지하수를 조사할 때는 라이저 파이프가 설치된 간이 시추공을 이용하기도 한다. 또한 오염물질이 토양을 통해 침투하는 과정을 모니터링하기 위해 흡수형 라이시미터나 장력계 같은 장비를 사용하여 불포화대의 수분을 채취 및 분석한다. 이러한 다양한 채취 방법은 조사 목적, 대상 심도, 예상 오염물질에 따라 선택된다.

정확한 분석 결과를 얻기 위해서는 채취 과정에서 시료의 변질을 방지해야 한다. 휘발성 물질의 손실을 막기 위해 시료병을 가득 채우고 밀봉하며, 금속 이온 분석을 위한 시료는 산으로 보존하는 등 분석 항목에 맞는 적절한 보존 방법을 적용한다. 채취 위치, 시간, 깊이, 현장 수질 측정값 등 모든 메타데이터를 상세히 기록하는 것도 필수적인 절차이다.

지하수 오염의 심각성과 특성을 파악하기 위해서는 채취한 시료에 대한 정밀한 수질 분석이 필수적이다. 수질 분석은 지하수 내에 존재하는 오염 물질의 종류와 농도를 과학적으로 측정하여, 오염 정도를 평가하고 적절한 대응 방안을 마련하는 근거를 제공한다.

분석 대상은 크게 물리적, 화학적, 생물학적 지표로 나눌 수 있다. 주요 화학적 분석 항목으로는 중금속 농도, 질산염 및 아질산염 농도, 휘발성 유기화합물 농도, 그리고 일반 수질 항목인 pH, 전기전도도, 용존산소량 등이 포함된다. 특히 유기용제나 석유화학물질과 같은 특정 오염원이 의심될 경우, 가스크로마토그래피나 질량분석법과 같은 고도의 분석 기법이 동원된다.

생물학적 분석은 지하수에 존재할 수 있는 병원성 미생물을 검출하는 데 중점을 둔다. 대장균군과 같은 지표 미생물의 존재 여부를 확인함으로써 위생학적 안전성을 평가한다. 또한, 최근에는 환경 DNA 분석 기술을 적용하여 미생물 군집을 조사하고, 이를 통해 오염 역사나 자연 정화 능력을 간접적으로 추정하는 연구도 진행되고 있다.

분석 결과는 국가별로 설정된 지하수 수질 기준과 비교하여 평가된다. 이를 통해 해당 지하수가 식수로 사용 가능한지, 농업용수나 공업용수로 활용할 수 있는지, 또는 정화 조치가 시급한지 여부를 판단한다. 체계적인 수질 분석과 모니터링은 지하수 자원을 보호하고 지속 가능하게 관리하기 위한 과학적 토대가 된다.

지하수 오염을 방지하고 관리하기 위한 핵심 전략은 오염원 자체를 철저히 통제하는 것이다. 이는 오염 물질이 지하 환경으로 유입되기 전에 차단하거나, 유입을 최소화하는 것을 목표로 한다. 주요 접근법으로는 산업 활동에서 발생하는 폐수의 적정 처리와 불법 배출 감시 강화, 폐기물 매립장의 침출수 관리 시설 확충 및 정기 점검, 그리고 농업 분야에서 비료와 농약의 합리적 사용을 유도하는 것이 포함된다. 특히 지하 저장 탱크의 경우 정기적인 누출 검사와 조기 교체 계획 수립이 필수적이다.

법적·제도적 장치도 오염원 관리의 중요한 축을 이룬다. 각국은 수질 환경 기준을 설정하고, 지하수 보호 구역을 지정하며, 오염자 부담 원칙에 기반한 규제를 시행한다. 이를 위해 산업체에는 방류 수질 기준 준수를 의무화하고, 농업인에게는 환경 친화적 농법을 장려하기 위한 지원 정책을 펼친다. 또한 토양 오염과 지하수 오염을 통합적으로 관리하기 위한 모니터링 네트워크를 구축하여 조기 경보 체계를 마련하는 것이 중요하다.

효과적인 오염원 관리를 위해서는 기술적 해결책과 더불어 지속적인 모니터링 및 환경 감시가 동반되어야 한다. 원격 탐사 기술과 지구 물리학적 탐사 방법을 활용하여 오염 의심 지역을 사전에 파악하거나, 지하수 관정을 이용한 정기적인 수질 검사를 실시한다. 이러한 데이터는 환경 영향 평가와 위험 지역 지도 작성에 활용되며, 궁극적으로 예방 중심의 관리 체계 구축에 기여한다. 공공의 인식 제고와 참여를 유도하는 환경 교육 또한 오염원을 근본적으로 줄이는 데 기여한다.

지하수 오염을 정화하는 기술은 오염물질의 종류, 농도, 지질학적 조건, 경제성 등을 고려하여 선택한다. 일반적으로 오염된 지하수를 지표로 끌어올려 처리하는 추출 및 처리 방식과, 오염 현장에서 직접 처리하는 현장 정화 방식으로 크게 나뉜다.

추출 및 처리 방식은 가장 전통적인 방법으로, 오염 지역에 관정을 설치하여 오염된 지하수를 펌프로 끌어올린 후, 지표의 처리 시설에서 정화하는 과정을 거친다. 정화 기술로는 오염물질을 공기 중으로 날려 보내는 공기 탈기, 활성탄에 흡착시키는 활성탄 흡착, 미생물을 이용한 생물학적 처리 등이 활용된다. 이 방법은 기술이 확립되어 신뢰성이 높지만, 처리 기간이 길고 운영 비용이 많이 들며, 지하수 위의 불포화대에 남아 있는 오염물질을 제거하기 어렵다는 한계가 있다.

이에 비해 현장 정화 기술은 지하를 직접 정화 대상으로 삼아 비용과 시간을 절감할 수 있다. 대표적인 방법으로는 오염 지역에 산화제나 영양염류를 주입하여 오염물질을 분해하는 화학적 산화 또는 생물학적 자극법이 있다. 또한, 오염된 토양과 지하수를 가열하여 오염물질을 증발·추출하는 열처리 기술도 사용된다. 특히 유류나 휘발성 유기화합물과 같이 증기압이 높은 오염물질을 제거하는 데 효과적인 토양증기추출법은 별도의 추출 없이 불포화대의 공기를 빨아들여 오염물질을 함께 제거한다.

최근에는 오염원을 물리적으로 차단하거나 오염물의 이동을 저감하는 수동적 대책도 중요하게 여겨진다. 반응성 차수벽은 오염된 지하수가 흐르는 경로에 투과성 벽을 설치하고, 벽체 내부에 오염물질과 화학반응을 일으키는 재료를 충진하여 지하수가 통과하면서 정화되도록 한다. 이러한 다양한 기술들을 복합적으로 적용하거나, 자연적으로 오염물질의 농도가 낮아지기를 기다리는 자연감쇠 전략과 결합하여 효율성을 높이는 경우가 많다.

지하수 오염을 방지하고 관리하기 위한 법규 및 정책은 국가별로 체계를 갖추고 있다. 대한민국에서는 지하수법이 지하수의 보전, 관리 및 적정 이용에 관한 기본 법률 역할을 한다. 이 법은 지하수 오염을 유발할 수 있는 시설의 설치 제한, 수질 보전 구역 지정, 정기적인 수질 측정 의무화 등을 규정하고 있다. 또한 수질 및 수생태계 보전에 관한 법률과 토양환경보전법도 지하수와 연계된 환경 관리의 근간을 이루며, 오염원별로 다양한 규제를 시행한다.

정책적 측면에서는 지속적인 지하수 수질 측정망 운영을 통해 전국적인 오염 실태를 파악하고 감시한다. 오염이 확인된 지역에는 정화 시설 설치 명령이나 오염 정화 계획 수립을 요구할 수 있다. 특히 산업 단지, 폐기물 매립장, 주유소 등 오염 우려 시설 주변은 집중 관리 구역으로 지정하여 사전 예방적 조치를 강화하고 있다. 국제적으로는 유럽 연합의 지하수 보호 지침이나 미국 환경보호국의 규정 등이 참고 모델이 되기도 한다.

이러한 법규와 정책은 지하수 오염을 사후 처리하는 데 그치지 않고, 오염원 자체를 차단하고 지속 가능한 관리를 목표로 진화하고 있다. 그러나 여전히 복잡한 소유 관계와 오염원 추적의 어려움, 그리고 기존 오염 지역의 정화에 소요되는 장기간과 높은 비용은 해결해야 할 과제로 남아 있다.