This study was focused on the investigation for the heavy metal contamination of soils derived from Yoecheon Industrial Complex in Chonnam Province. Total 201 soil samples including farmland, paddy, forest and playground soils were collected, extracted by 0.1N HCl and analyzed for Cd, Cu, Cr, Fe, Mn...
This study was focused on the investigation for the heavy metal contamination of soils derived from Yoecheon Industrial Complex in Chonnam Province. Total 201 soil samples including farmland, paddy, forest and playground soils were collected, extracted by 0.1N HCl and analyzed for Cd, Cu, Cr, Fe, Mn and Zn using AAS. Most pH values in soils were weak acidic ranges of 4-6, while some of them were over 8.0. Concentrations of Cd, Cu, Fe and Zn in the soils tend to be relatively high around the Au-Ag mine area, railroad stations and oil station, however, those of Cr, Mn and Pb show high at the northside of Pohang Steel Co (POSCO). Cadmium-Zn couples, and Cd-Zn and Zn-Cr couples have relatively good correlations in the farmland soils and paddy soils, respectively. Concentrations of Cd, Fe and Zn with depth tend to be higher in the top soils than in the bottom soils, but those of Cu and Pb do not show regular variations with depth.
This study was focused on the investigation for the heavy metal contamination of soils derived from Yoecheon Industrial Complex in Chonnam Province. Total 201 soil samples including farmland, paddy, forest and playground soils were collected, extracted by 0.1N HCl and analyzed for Cd, Cu, Cr, Fe, Mn and Zn using AAS. Most pH values in soils were weak acidic ranges of 4-6, while some of them were over 8.0. Concentrations of Cd, Cu, Fe and Zn in the soils tend to be relatively high around the Au-Ag mine area, railroad stations and oil station, however, those of Cr, Mn and Pb show high at the northside of Pohang Steel Co (POSCO). Cadmium-Zn couples, and Cd-Zn and Zn-Cr couples have relatively good correlations in the farmland soils and paddy soils, respectively. Concentrations of Cd, Fe and Zn with depth tend to be higher in the top soils than in the bottom soils, but those of Cu and Pb do not show regular variations with depth.
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문제 정의
(2000) 등에 의해서 이루어진 바 있다. 이들은 연속추출법이나 강산에 의한 완전분해법으로 연구하였으나 본 연구에서는 환경오염공정시험법상의 0.1N HOE 토양을 분해하여 중금속함량을 측정하여 토양오염정도를 파악하고, 중금속원소들의 분산 양상을 규명하는데 연구의 목적이 있다.
제안 방법
-80 mesh로 분쇄한 후 환경오염공정시험법상의 0.1N HCI를 이용한 방법 (환경부, 1993)으로 시료를 분해한 후 원지흡광분석기 (Atomic Absorpsion Spectrometer)로 Cd, Cu, Cr, Fe, Mn, Pb, Zn 등의 함량을 분석하였다. pH 측정은 Hoffman (1987)이 제안한 현장측정방법과 엄석원 등 (1985)이 사용한 실험실 측정방법을 참고하여 예비 실험을 거친 후, -10 mesh의 건조시료 20 g에 50 mℓ의 증류수를 가하고 60분동안 orbital shaking bath에서 진탕시킨 다음 30분간 방치시켜, Coming pH meter 340로 안정화된 값을 측정하였다.
1N HCI를 이용한 방법 (환경부, 1993)으로 시료를 분해한 후 원지흡광분석기 (Atomic Absorpsion Spectrometer)로 Cd, Cu, Cr, Fe, Mn, Pb, Zn 등의 함량을 분석하였다. pH 측정은 Hoffman (1987)이 제안한 현장측정방법과 엄석원 등 (1985)이 사용한 실험실 측정방법을 참고하여 예비 실험을 거친 후, -10 mesh의 건조시료 20 g에 50 mℓ의 증류수를 가하고 60분동안 orbital shaking bath에서 진탕시킨 다음 30분간 방치시켜, Coming pH meter 340로 안정화된 값을 측정하였다.
1). 논토양, 밭토양, 산토양은 모종삽을 이용하여 토양의 상부 10 cm까지 채취하였고 시료의 대표성을 높이기 위하여 모종삽으로 9개의 부분시료를 정방형 격자 (격자점간격 1 m)의 각 격자점에서 채취하여 총 1kg이상의 하나의 복합시료를 확보하였다. 운동장토양의 시료채취는 연구지역 내에 위치한 초 · 중 · 고등학교 운동장에서 0~10 cm 깊이로 모종삽을 이용하여 9개의 부분시료를 채취 후, 하나의 복합시료로 확보하였다.
여천공단 주변 토양의 중금속 오염 정도를 파악하기 위해 여천중화학공업단지 주변의 토양을 대상으로 pH 측정, 색 구분, 화학분석을 실시한 결과는 다음과 같다.
이 연구에서는 -80 mesh 입도로 분리된 토양시료에 습기를 가하여 색을 육안으로 구분하였다. 시료로 채취된 토양에서 가장 흔하게 나타난 색은 황갈색 계통이며 이러한 색은 대부분 논, 밭, 산토양에서 두드러졌다.
대상 데이터
1). 연구지역에 분포하는 지리산편마암복합체는 화강편암, 반상변정 질화강편마암과 화강편마암으로 구성되어 있다. 경상누층군은 안산암 및 응회암 등으로 구성된 유천층군과 역질사암, 셰일, 사암 등의 퇴적암류가 대부분이고 화산암류가 거의 포함되지 않는 신동층군으로 구성되어 있다 (박희인 등, 1989).
논토양, 밭토양, 산토양은 모종삽을 이용하여 토양의 상부 10 cm까지 채취하였고 시료의 대표성을 높이기 위하여 모종삽으로 9개의 부분시료를 정방형 격자 (격자점간격 1 m)의 각 격자점에서 채취하여 총 1kg이상의 하나의 복합시료를 확보하였다. 운동장토양의 시료채취는 연구지역 내에 위치한 초 · 중 · 고등학교 운동장에서 0~10 cm 깊이로 모종삽을 이용하여 9개의 부분시료를 채취 후, 하나의 복합시료로 확보하였다.
현장조사 및 시료채취는 여천공단지역 주변에서 96년 12월, 97년 2월과 3월에 걸쳐 2이개의 시료를 채취하였으며 시료채취는 지형 또는 산업시설물 등에 인해서 규칙적인 채취가 어려워서 불규칙하게 이루어졌다 (Fig. 1). 논토양, 밭토양, 산토양은 모종삽을 이용하여 토양의 상부 10 cm까지 채취하였고 시료의 대표성을 높이기 위하여 모종삽으로 9개의 부분시료를 정방형 격자 (격자점간격 1 m)의 각 격자점에서 채취하여 총 1kg이상의 하나의 복합시료를 확보하였다.
성능/효과
1. 토양의 pH는 최고 8.58 (운동장토양)으로 알카리성향을 띠는 경우도 있지만 대부분 4-6정도의 산성 및 약산성영역에서 나타나며 이러한 경향은 특정지역에 한정되어 나타나지 않고 지역 전반에 걸쳐서 골고루 나타나고 있다.
2. 화학분석 결과 분석된 중금속 함량은 일반적으로 낮게 나타났으나, 광산활동으로 인해 영향을 받은 광산지역, 성산역, 옥곡역과 수정주유소 부근에서 다소 높게 나타나는데 이는 광산활동, 기차와 자동차 배기가스 또는 타이어로부터 배출되는 분진때문인 것으로 사료된다.
3. Cd, Cu, Fe 및 Zn은 성산역부근과 광산활동이 있었던 지역에서 비교적 높은 함량을 나타내며 특히 Zn은 상기 지역을 포함한 여천공단 주변의 일부 논토양과 수정주유소 부근에서 높은 함량을 보여 주는데 이는 비료와 자동차 배기가스 및 타이어에 의한 영향인 것으로 판단되며 Cr, Mn 및 Pb함량은 POSCO북쪽과 옥곡역 부근에서 특히 높은 경향을 나타내는데 이는 POSCO에서 발생하는 분진 또는 과거 광산활동의 영향으로 보인다.
4. 분석된 원소함량은 일반적으로 운동장 토양에서 가장 높고 산토양에서 가장 낮으며 원소간 상호관계는 밭토양에서 Cd-Zn의 상관성이 좋으며 논토양에서는 Cd-Zn과 Zn-Cr의 상관성이 비교적 좋은데 이는 전답에 사용된 비료의 영향때문인 것으로 사료된다. 운동장토양에서는 Cu-Zn, Cu-Pb 그리고 Pb- Zn의 상관성이 0.
5. 심도별 원소함량 변화 추이를 살펴보면 Cd는 일반적으로 상부토양에서 높고 하부토양에서는 낮으나 여천공단 남쪽 논토양과 수정주유소 부근에서는 반대로 하부토양에서 높고, Cu는 여천공단 남쪽 논토양과 밭토양에서 하부토양중의 Cu함량이 높으며 Pb의 경우 수정주유소 부근의 하부토양에서 비교적 높게 나타나는데 이는 이 지점에서 오염이 비교적 심하게 진행되고 있음을 시사해 주고 있다. Fe와 Zn함량은 상부토양이 하부토양보다 높게 나타났다.
6. 이 연구지역의 토양은 환경오염공정시험법, 즉 0.1N HCI을 이용한 부분분해 방법으로 분석된 중금속함량은 환경오염법에 규정된 공장 및 산업지역 토양오염 우려 기준인 12 μg/g Cd, 200 μg/g Cu 그리고 400 μg/g pb에 훨씬 못 미치는 것으로 보아 이 연구지역에 분포된 토양에서 염려할 만한 오염의 증후는 없는 것으로 사료된다.
1N HCR을 이용하여 분석한 결과는 Table 2와 같다. Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Pb 및 Zn함량은 전체적으로 낮게 나타났으며, 이를 환경오염공정시험법에 의한 토양환경보전법 (환경부, 1996b)상의 공장, 산업지역 토양오염 우려기준 12 ㎍/g Cd, 200 μ/g Cu와 400 μ/g Pb와 비교하면 공단등의 산업활동에 의해 아직 오염이 많이 진행되어 있지 않음을 알 수 있다.
12 ppm)의 함량을 보여준다. 상기한 Cu함량 중 중부지역 토양을 제외한 다른 토양의 Cu함량분석은 강산분해법에 의한 분석이므로 이 연구에서의 토양 Cu함량과 비교할 수 없지만 이 연구의 분석법과 유사한 분석법으로 분석한 중부지방토양의 Cu함량과 이 지역의 토양 중 Cu함량과 비교하면 평균 Cu함량은 여천지역의 Cu함량이 2.1 ppm으로 약간 낮으나 최저 및 최고 Cu함량 각각 0.13 ppm과 최고 18.5 ppm으로 약간 높은 경향을 나타낸다. 산토양 중의 Cu함량이 가장 낮고 논토양, 밭토양 중의 Cu 함량은 평균Cu함량과 유사하다.
가하여 색을 육안으로 구분하였다. 시료로 채취된 토양에서 가장 흔하게 나타난 색은 황갈색 계통이며 이러한 색은 대부분 논, 밭, 산토양에서 두드러졌다. 이는 시료중에 포함된 철이 산화되어 주로 황갈색 계통을 나타내는 것으로 판단된다.
여천공단 주변지역의 시료를 분석한 결과, 전체적으로 중금속 함량은 낮게 나타났으나 광산활동으로 인해 영향을 받은 광산지역, 성산역, 옥곡역 그리고 공단근처의 수정주유소 부근에서 다소 높게 나타났다. 이는 공단의 산업활동에 의한 영향은 크지 않은 것으로 사료된다.
이 연구에서 시료로 채취된 토양을 대상으로 pH를 측정한 결과 대부분의 토양에서 pH값이 4에서 6정도의 산성 영역에 나타났다 (Table 1). 이는 Jung(1995)이 밝힌 국내 토양의 pH값과 유사하며 외국 공단지역에서의 연구사례에서 나타나는 pH의 경향(Jennett, 1989)과도 유사하다.
2)보다 높거나 비슷한 함량을 보여주는데 중부지방토양을 제외한 다른 지역의 Cd 분석법은 강산추출법에 의한 것이므로 단순비교가 될 수 없지만 이 연구에서 수행한 분석법과 유사한 추출법으로 분석한 중부지방 토양의 Cd함량과 유사하다. 이 연구지역의 논토양에서 Cd의 함량은 변화폭이 크고 평균값이 다른 토양시료에 비해 높음을 알 수 있는데 이는 비료에 의한 영향인 것으로 보이며 광산활동이 있었던 지역부근에서도 약간 높은 함량을 나타낸다.
이상에서 살펴본 바와 같이 이 연구지역 토양을 대상으로 환경오염공정시험법 즉 0.1N HCI로 시료를 부분분해하여 분석된 Cd, Cu, Cr, Fe, Mn, Pb 및 Zn함량은 국내 타지역, 특히 오염이 거의 없는 지역으로 알려진 중부지역 토양중의 중금속함량보다 낮은 경향을 보여주는 것으로 보아 이 연구지역에서 토양오염은 아직 염려할 단계는 아닌 것으로 판단된다. 연구지역에 분포된 토양 중 일반적으로 운동장토양, 논토양, 밭토양, 산토양 순으로 중금속함량이 낮아지는 경향을 나타내는데 이는 Yoon 등 (2000)이 이 지역에서 토양과 도로분진을 대상으로 연구한 결과 토양보다는 도로 분진에서 중금속함량이 훨씬 높은 것은 주로 자동차에서 배출된 중금속에 기인된 것으로 주장한 바 있는데 이 연구에서도 운동장토양에서 중금속함량이 높고 산토양에서 낮은 경향을 보이는 것은 운동장으로 운반된 토양의 모질물에 의한 영향일 수도 있으나 더욱 중요한 오염인자로는 자동차의 배기가스, 타이어 및 운동장 이용자들의 소지품 등에 의한 영향이 더 클 것으로 사료된다.
Mn의 경우는 1, 4, 6, 8지점에서 하부토양에서 비교적 높은 경향을 나타낸다. 이상의 결과 도로변 토양과 여천공단 남쪽 논토양이 비교적 오염된 지점으로 보인다.
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