고리, 영광, 울진, 월성, 고성 및 제주의 6개 지역 토양에 대해 $^{137}Cs$ 방사능 분석을 실시하였으며 그 중 고성 및 제주 지역 토양에 대해 $^{90}Sr$ 분석을 실시하였다. 각 지역은 지리적 위치, 환경조건 및 생성 모암이 각기 다른 특징을 갖고 있으며 $^{137}Cs$ 농도는 불검출 ${\sim}$ 185 Bq/kg의 범위를 보였으며 $^{90}Sr$은 2.79 - 8.n Bq/kg의 농도 범위를 보였다. $^{137}Cs$ 및 $^{90}Sr$ 농도는 지역별로 다소의 차이는 있으나 표층에서 가장 높고 깊이가 증가함에 따라 감소하였다. 지역별 $^{137}Cs$ 농도분포는 강수량, 유기물함량 등의 요인과 양의 상관관계를 보였고 토양의 입도 및 점토함량과는 관련성을 보이지 않았다. 지역별로는 제주지역 토양의 $^{137}Cs$ 농도가 가장 높고 그 다음은 고성지역이었다. 제주지역의 $^{137}Cs$ 농도는 고성에 비해 2배 가량 높았으나, 토성의 차이로 인해 현존량은 두 지역이 비슷한 값을 보였다.
고리, 영광, 울진, 월성, 고성 및 제주의 6개 지역 토양에 대해 $^{137}Cs$ 방사능 분석을 실시하였으며 그 중 고성 및 제주 지역 토양에 대해 $^{90}Sr$ 분석을 실시하였다. 각 지역은 지리적 위치, 환경조건 및 생성 모암이 각기 다른 특징을 갖고 있으며 $^{137}Cs$ 농도는 불검출 ${\sim}$ 185 Bq/kg의 범위를 보였으며 $^{90}Sr$은 2.79 - 8.n Bq/kg의 농도 범위를 보였다. $^{137}Cs$ 및 $^{90}Sr$ 농도는 지역별로 다소의 차이는 있으나 표층에서 가장 높고 깊이가 증가함에 따라 감소하였다. 지역별 $^{137}Cs$ 농도분포는 강수량, 유기물함량 등의 요인과 양의 상관관계를 보였고 토양의 입도 및 점토함량과는 관련성을 보이지 않았다. 지역별로는 제주지역 토양의 $^{137}Cs$ 농도가 가장 높고 그 다음은 고성지역이었다. 제주지역의 $^{137}Cs$ 농도는 고성에 비해 2배 가량 높았으나, 토성의 차이로 인해 현존량은 두 지역이 비슷한 값을 보였다.
Vertical distributions of $^{137}Cs\;and\;^{90}Sr$ activities are studied for the soils of six areas, Korea (Gori, Yeonggwang, Uljin, Weolseong, Goseong and Jeju). The soils from 6 areas are at geographically different locations with the different environmental conditions and parent rook....
Vertical distributions of $^{137}Cs\;and\;^{90}Sr$ activities are studied for the soils of six areas, Korea (Gori, Yeonggwang, Uljin, Weolseong, Goseong and Jeju). The soils from 6 areas are at geographically different locations with the different environmental conditions and parent rook. The activities of $^{137}Cs\;and\;^{90}Sr$ vary N.D.(below detection limit) to 185 Bq/kg and 2.79 - 8.06 Bq/kg, respectively. Activities of $^{137}Cs\;and\;^{90}Sr$ show the highest value at the surface soil and decrease with depth. $^{137}Cs$ activities at the top surface soils are positively correlated with annual precipitation and organic carbon content with little relationship with mean grain size and the clay content. The highest $^{137}Cs$activities are found at the Jeju site, followed by the Goseong site of which soils have much different parent rock and textural properties. Though the activities of $^{137}Cs\;and\;^{90}Sr$ on the basis of dry weight are higher in Jeju soils than in Goseong soils, their inventories are similar in both soils due to their textural differences.
Vertical distributions of $^{137}Cs\;and\;^{90}Sr$ activities are studied for the soils of six areas, Korea (Gori, Yeonggwang, Uljin, Weolseong, Goseong and Jeju). The soils from 6 areas are at geographically different locations with the different environmental conditions and parent rook. The activities of $^{137}Cs\;and\;^{90}Sr$ vary N.D.(below detection limit) to 185 Bq/kg and 2.79 - 8.06 Bq/kg, respectively. Activities of $^{137}Cs\;and\;^{90}Sr$ show the highest value at the surface soil and decrease with depth. $^{137}Cs$ activities at the top surface soils are positively correlated with annual precipitation and organic carbon content with little relationship with mean grain size and the clay content. The highest $^{137}Cs$activities are found at the Jeju site, followed by the Goseong site of which soils have much different parent rock and textural properties. Though the activities of $^{137}Cs\;and\;^{90}Sr$ on the basis of dry weight are higher in Jeju soils than in Goseong soils, their inventories are similar in both soils due to their textural differences.
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문제 정의
그러나 국내 토양에서의 137Cs 및 90Sr에 관한 연구는 대부분 화강암 또는 현무암을 모암으로 하여 분화된 토 양에 국한된 연구들로서 다양한 토양조건을 다루지 못하고 있다. 따라서 본 연구는 토양조직, 기 반암, 환경조건(강수량) 등 토양조건이 각각 다른 6개 지역에서 깊이에 따른 137Cs 및 90Sr의 방사능 농도 변화를 조사하여 각 지역별 토양의 깊이별 137Cs 및 90Sr의 분포 및 이동을 결정하는 요인을 이해하기 위해 수행되었다.
제안 방법
137Cs의 방사능 농도는 건조한 토양시료를 일정한 높이의 용기에 넣은 후 HPGe-detector7} 장착된 감마분광분석 시스템 (EG&G, ORTEC 919 series)을 이용하여 약 80, 000초간 계측하였다. 감 마분광분석시스템을 이용한 검출한계는 137Cs의 경우 0.
토양의 입도는 유기물을 제거한 후 먼저 63 ㎛ 체를 이용하여 모래이상 크기의 입자와 실트 및 점토입자를 분리하였다. 이 중 63 ㎛ 이상 크기의 입자는 건식체질법을 이용하여 크기별로 분리하였고 63 ㎛ 이하 크기는 Stokes' 법칙에 따른 침 전법(Micromeritics Sedigraph 5100)을 병행실시 하여 결정하였으며, 이 결과를 토대로 토양시료의 평균입도 및 자갈(>2mm), 모래(63㎛ - 2mm), 실트(2-63 ㎛) 및 점토(< 2 ㎛) 함량을 결정하였다.
대상 데이터
본 연구를 위한 토양시료는 영광, 월성, 고리, 울진의 4개 원전주변 지역과 제주, 고성의 2개 일 반지역에서 채취하였다(Fig. 1; Table 1). 채취장 소는 최근 40여 년간 인위적 교란이나 침식을 받지 않은 지역을 선정하여 실시하였으며, 토양 상층부의 나뭇잎, 검불 등을 걷어낸 후 표층에서 부터 5cm 간격으로 토양시료를 채취하였다.
조사지역의 환경조건, 토성, 물리화학적 특성 및 모암 등 토양의 기본 성질을 Table 1에 제시 하였다. 본 연구를 위해 토양시료를 채취한 지역의 기반암은 각각 산성화산암(acidic volcanics;월성), 조면현무암(trachybasalt; 제주), 흑운모화 강암(biotite granite; 고성), 유문암(ryolite; 고리), 화강편마암(granitic gneiss; 영광, 울진)으로 구성되어 있다. 육안으로 관측된 각 토양의 특성을 보면 고성 토양은 암회갈색, 월성 토양은 암갈색, 고리는 회갈색 그리고 제주 토양은 흑갈색으로 나타나 한반도 지역의 일반적인 10YR 계열의 황갈색 토색을 띠고 있다.
1; Table 1). 채취장 소는 최근 40여 년간 인위적 교란이나 침식을 받지 않은 지역을 선정하여 실시하였으며, 토양 상층부의 나뭇잎, 검불 등을 걷어낸 후 표층에서 부터 5cm 간격으로 토양시료를 채취하였다.
이론/모형
2 Bq/kg 이었다. 90Sr은 137Cs을 분석한 시 료 중 50g을 취하여 450°C 에서 태워 유기물을 제거한 후 발연질산법을 이용하여 그 농도를 측정 하였다. 방사능 및 유기탄소 함량의 단위는 건조 토양을 기준으로 계산되었다.
이 중 63 ㎛ 이상 크기의 입자는 건식체질법을 이용하여 크기별로 분리하였고 63 ㎛ 이하 크기는 Stokes' 법칙에 따른 침 전법(Micromeritics Sedigraph 5100)을 병행실시 하여 결정하였으며, 이 결과를 토대로 토양시료의 평균입도 및 자갈(>2mm), 모래(63㎛ - 2mm), 실트(2-63 ㎛) 및 점토(< 2 ㎛) 함량을 결정하였다. 유기탄소 함량은 시료를 고온에서 태우거나 1M 염산으로 분해함으로써 시료로부터 방출된 이산 화탄소를 전기량적정법 (coulometric titration, UIC C-analyzer)에 의해 분석하여 총 탄소량 및 무기 탄소 함량을 구하고 그 차를 유기탄소로 하였다.
토양의 입도는 유기물을 제거한 후 먼저 63 ㎛ 체를 이용하여 모래이상 크기의 입자와 실트 및 점토입자를 분리하였다. 이 중 63 ㎛ 이상 크기의 입자는 건식체질법을 이용하여 크기별로 분리하였고 63 ㎛ 이하 크기는 Stokes' 법칙에 따른 침 전법(Micromeritics Sedigraph 5100)을 병행실시 하여 결정하였으며, 이 결과를 토대로 토양시료의 평균입도 및 자갈(>2mm), 모래(63㎛ - 2mm), 실트(2-63 ㎛) 및 점토(< 2 ㎛) 함량을 결정하였다. 유기탄소 함량은 시료를 고온에서 태우거나 1M 염산으로 분해함으로써 시료로부터 방출된 이산 화탄소를 전기량적정법 (coulometric titration, UIC C-analyzer)에 의해 분석하여 총 탄소량 및 무기 탄소 함량을 구하고 그 차를 유기탄소로 하였다.
Sr의 현존량을 계산하여 Table 2에 제시하였다. 현존량은 Cochran et al. (1998) [12]의 방법을 이용하여 다음과 같이 계산하였다.
성능/효과
연구지역 토양에 대한 최근의 광물조성 연구결과를 보면 '37Cs의 농도가 큰 제주 및 고성지역 토양시료에는 녹니석 (chlorite), 질석 (vermiculite), 일라이트(illite) 등의 2:1 광물이 많이 존재하는 것으로 나타났다(in preparation). 이 광물들은 층 과 층 사이에 공간이 있고 음전하를 띠고 있어 이 광물들이 토양에 많이 존재할 경우 토양중의 137Cso] 이들 광물과 강한 결합을 이루어 이동이 지연되고, 따라서 토양내 137Cs의 방사능 농도가 커질 수 있다.
월성과 영광지역은 점토질과 함께 자갈 또는 사질입자가 많이 함유된 바이모달 분포 (bimodal distribution)를 보인다. 한편 자연계에서 미량금속, 특히 핵종의 이동 및 지연에 영향을 주는 점토입자의 함량은 고리와 영광지역 토양에서 40% 이상으로 가장 높고 고성 및 울진토양은 10% 내 외의 낮은 값을 보이며 제주지역 토양은 30% 정도의 점토함량을 보인다.
후속연구
이러한 차이는 Lee et al.(1999) [4]의 자료와 본 연구에서의 I37Cs 및 의 농도 차이에 기인한 것이며, 유사한 지역에서의 90Sr 농도가 상당히 다른 것에 대해서는 좀 더 연구해 볼 필요가 있을 것으로 생각된다.
이 광물들은 층 과 층 사이에 공간이 있고 음전하를 띠고 있어 이 광물들이 토양에 많이 존재할 경우 토양중의 137Cso] 이들 광물과 강한 결합을 이루어 이동이 지연되고, 따라서 토양내 137Cs의 방사능 농도가 커질 수 있다. 토양의 점토광물 조성과 방사성 핵종의 분포의 관계에 대해서는 추후 좀 더 체계적인 연구를 통해 그 상관관계를 도출해 볼 필요가 있을 것으로 생각된다.
참고문헌 (12)
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