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문제 정의
- 따라서, 본 연구에서는 폐금속 광산의 복원을 위한 기초자료를 제공하고자 백두대간에 위치한 폐금속 광산 중 가장 오염이 심하다고 판단되는 4개의 광산을 대상으로 오염원(광미)과 주변 토양(밭, 논, 하상 퇴적물)의 중금속 오염 현황을 조사하였고, 오염원으로부터의 오염. 정도 및 가능성을 평가하기 위하여 오염원 및 주변 토양의 중금속 화합물의 분포형태와 오염 정도를 평가하였다.
- 본 연구에서는 강원도 내에 위치하고 있는 4개의 폐금속 광산을 대상으로 오염원과 주변 토양의 중금속 오염현황을 조사하였고 또한, 오염 가능성을 평가하기 위하여 오염원 및 주변 토양의 중금속 화합물 분포형태와 오염 정도를 평가한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
제안 방법
- 각 지점에서 채취된 시료는 실험실로 옮겨 건조기로 건조시킨 후 2 mm체를 통과시킨 다음 2 mm 이상의 입자는 제거하고 나머지를 본 실험을 위하여 폴리에틸렌 비닐백에 담아 상온에서 보관하여 분석하였다. 또한, 채취된 시료 중에 가능한 빠른 시간 내 분석이 필요한 항목(예.
- 각 지점에서 채취된 시료는 실험실로 옮겨 건조기로 건조시킨 후 2 mm체를 통과시킨 다음 2 mm 이상의 입자는 제거하고 나머지를 본 실험을 위하여 폴리에틸렌 비닐백에 담아 상온에서 보관하여 분석하였다. 또한, 채취된 시료 중에 가능한 빠른 시간 내 분석이 필요한 항목(예.수분, PH, 전기전도도 등)들은 바로 실험을 수행하였다. 중금속 분석은 2종류로 준비되었다.
- 이중 잔류성 형태(F5)는 Yarlagadda 등이 이용했던 방법(총중금속함량 분석방법과 residual fraction 분석 방법이 동일함)에 따라 총중금속함량과 연속 추출의 F1 ~F4까지 합과의 차이로 residual fraction을 계산하였다. 본 연구에서의 모든 시료는 3개씩 분석하여 평균하였다.
- 토성은 calgon test로 분석한 결과를 미국 농무성법 입도 분포에 따라 토양 삼각도로 결정하였다. 본 연구에서의 토양과 증류수의 비는 1:5로 하여 pH를 측정하였다. 양이온 교환능력은 1 N Ba(0Ac)2방법6)을 이용하였다.
- 여러 가지의 원소들을 복합적으로 고려하여 종합적인 중금속 오염도 평가를 위해 오염도 지수(PI)를 이용하였다. PI 가 1.
- 본 연구에서는 백두대간에 위치한 삼척시, 태백시, 정선군, 영월군의 폐금속 광산을 대상으로 1차로 자료조사1-3) 와 현장답사, 그리고 2차로 각 시와 군청, 그리고 인근 주민들의 의견을 수렴하여 지금까지 광산에 의해 주변 환경을 심각하게 오염시켜왔고, 앞으로도 계속적으로 오염 가능성이 높다고 판단되는 폐금속 광산을 각각 1곳을 선정하였다. 이들 4개의 폐금속 광산으로 정선군의 신예 미광산, 영월군의 상동광산, 삼척시의 제2연화광산이 선정되었고, 태백시의 경우 앞의 3개 폐금속 광산보다 광산 규모는 작지만, 광미댐이 없이 그냥 방치되어 주변 환경으로의 오염 가능성이 높다고 판단되는 원동광산을 선택하였다. 그 조사 대상물질로는 오염원인 광미와 이오염원에 의해 오염된 주변 토양 3곳(논토양, 밭토양, 하상 퇴적물)이었고, 대조토양(비오염토 양)은 광산 활동 등에 의해 오염되지 않았을 것으로 추정되는 3~10 km 떨어진 산림토양을 선택하였다.
- 따라서, 본 연구에서는 폐금속 광산의 복원을 위한 기초자료를 제공하고자 백두대간에 위치한 폐금속 광산 중 가장 오염이 심하다고 판단되는 4개의 광산을 대상으로 오염원(광미)과 주변 토양(밭, 논, 하상 퇴적물)의 중금속 오염 현황을 조사하였고, 오염원으로부터의 오염. 정도 및 가능성을 평가하기 위하여 오염원 및 주변 토양의 중금속 화합물의 분포형태와 오염 정도를 평가하였다.
- 그러나, 아직 토양오염에 대한 국민적 이해가 부족하고, 국가적으로도 아직 폐금속 광산지역의 복원을 위한 다양한 기술이 확보되어 있지 않은 것은 물론이고 복원기술을 적용하기 위한 세부적인 기초자료가 부족한 실정이었다. 최근 2003년 환경부에 의해 강원, 경기, 전북, 전남지역의 폐금속 광산 32개를 대상으로 토양오염 실태에 대한 조사를 수행하였는데 이 조사에서는 주요 대상물질이 광미나 폐석 등을 제외한 논과 밭이고, 오염원으로부터 거리에 따른 오염 현황, 토양기준치의 초과 여부, 오염도 지수(PI, pollution index)평가에 중점을 두었다.
대상 데이터
- 이들 4개의 폐금속 광산으로 정선군의 신예 미광산, 영월군의 상동광산, 삼척시의 제2연화광산이 선정되었고, 태백시의 경우 앞의 3개 폐금속 광산보다 광산 규모는 작지만, 광미댐이 없이 그냥 방치되어 주변 환경으로의 오염 가능성이 높다고 판단되는 원동광산을 선택하였다. 그 조사 대상물질로는 오염원인 광미와 이오염원에 의해 오염된 주변 토양 3곳(논토양, 밭토양, 하상 퇴적물)이었고, 대조토양(비오염토 양)은 광산 활동 등에 의해 오염되지 않았을 것으로 추정되는 3~10 km 떨어진 산림토양을 선택하였다.
- 오염물질인 광미 내 존재하는 중금속의 분포형태 자료는 오염원으로부터 주위 환경으로 유출되는 중금속의 거동을 예측하고 이들 물질처리시보다 효과적이고 적정한 처리기술을 적용하는 데 이용될 수 있다. 본 연구에서는 Pb, Cu, Zn, Cd을 대상으로 수행하였으며 그 결과를 Table 3~6에 나타내었다.
- 본 연구에서는 백두대간에 위치한 삼척시, 태백시, 정선군, 영월군의 폐금속 광산을 대상으로 1차로 자료조사1-3) 와 현장답사, 그리고 2차로 각 시와 군청, 그리고 인근 주민들의 의견을 수렴하여 지금까지 광산에 의해 주변 환경을 심각하게 오염시켜왔고, 앞으로도 계속적으로 오염 가능성이 높다고 판단되는 폐금속 광산을 각각 1곳을 선정하였다. 이들 4개의 폐금속 광산으로 정선군의 신예 미광산, 영월군의 상동광산, 삼척시의 제2연화광산이 선정되었고, 태백시의 경우 앞의 3개 폐금속 광산보다 광산 규모는 작지만, 광미댐이 없이 그냥 방치되어 주변 환경으로의 오염 가능성이 높다고 판단되는 원동광산을 선택하였다.
- 중금속 분석의 경우 토 양내 총중금속함량은 Chlopecka 등A과 Ure*이 제시한 방 법(H표/HCIO4/HNO3분해법)을 이용하였고, 토양오염 기준(우 려/대책 기준) 초과 여부를 검토하기 위해 우리나라 토양오염 공정시험법"에 따라 시험하였다. 분석 대상 중금속으로는 미국 Superfund site나 산업지역, 그리고 폐금속 광산지역에서 흔히 발견되는 Pb, Cu, Zn, Cd, As, Cr이 선정되었다. 또한, 토양 내 중금속의 화학적 분포형태와 토양에서의 중금속 거동 예측, 그리고 환경으로의 유해성 영향을 파악하기 위하여 Tessier 등11)이 제시한 연속 추출방법을 따랐으며 분석 대상 중금속으로는 다양한 토양성분들에 따라 다양한 물리화학적 반응 및 이동, 중금속 용출이 상이한 Pb, Cu, Zn, Cd 이 선정되었다.
- 중금속 분석은 2종류로 준비되었다. 하나는 총 중금속 함량 분석을 위한 시료로써 건조시킨 후 2 mm체로 걸러 통과된 시료를 절구와 절구공이로 분쇄하여 준비하였고, 다른 하나는 토양오염 기준치의 초과 여부를 판단하기 위한 시료로써 토양오염 공 정시험법에 따라 시료를 준비하였다.
이론/모형
- 토양환경보전법에 제시되는 토양오염 공정시험 법의 총함량분석법으로는 중금속의 존재 형태에 대한 정보가 부족하고 이들 오염물질의 이동 가능성이나 유해성을 평가하기가 어려운 실정이다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로 토양오염도 평가방법으로 오염지수(pollution index, PI)i"22, 23)와 위험도지수(danger index, DI)20,23)를 이용 하였다.
- 양이온 교환능력은 1 N Ba(0Ac)2방법6)을 이용하였다. 중금속 분석의 경우 토 양내 총중금속함량은 Chlopecka 등A과 Ure*이 제시한 방 법(H표/HCIO4/HNO3분해법)을 이용하였고, 토양오염 기준(우 려/대책 기준) 초과 여부를 검토하기 위해 우리나라 토양오염 공정시험법"에 따라 시험하였다. 분석 대상 중금속으로는 미국 Superfund site나 산업지역, 그리고 폐금속 광산지역에서 흔히 발견되는 Pb, Cu, Zn, Cd, As, Cr이 선정되었다.
- 분석 대상 중금속으로는 미국 Superfund site나 산업지역, 그리고 폐금속 광산지역에서 흔히 발견되는 Pb, Cu, Zn, Cd, As, Cr이 선정되었다. 또한, 토양 내 중금속의 화학적 분포형태와 토양에서의 중금속 거동 예측, 그리고 환경으로의 유해성 영향을 파악하기 위하여 Tessier 등11)이 제시한 연속 추출방법을 따랐으며 분석 대상 중금속으로는 다양한 토양성분들에 따라 다양한 물리화학적 반응 및 이동, 중금속 용출이 상이한 Pb, Cu, Zn, Cd 이 선정되었다. 이 연속추출 방법에서는 크게 5단계 즉, 1단계 이온 교환성 형태(exchangeable fraction, 이하 Fl), 2단계 탄산염 형태 (carbonate fraction, 이하 F2), 3단계 환원성 형태 (Fe/Mn oxides fraction, 이하 F3), 4단계 산화성 형태 (organic/sulfide fraction, 이하 F4), 5단계 잔류성 형태 (residual fraction, 이하 F5)로 분류된다 .
- 0 이상이면 평균적으로 토양증의 중금속 함량이 허용한계치 이상임을 나타낼 뿐만 아니라 인위적 또는 자연적인 요인에 의해 오염되었음을 의미한다. 본 연구에서 사용한 오염지수 평가 계산식은 다음과 같으며, 허용한계치 (tolerable level)로 Kloke 값17)(왕수분해법 Pb 100, Cu 100, Zn 300, Cd 3, As 20, Cr 100 ㎎/㎏)과 토양오염우려기준21) (농경지역 Pb 100, Cu 50, Zn 300, Cd 1.5, As 6, Cr6+ 4 ㎎/㎏)< 이용하였다.
- 수분과 유기물 함량은 토양화학분석법4)을, 전기전도도와 pH, 토성 (soil texture)은 토양분석법5)을 따랐다. 토성은 calgon test로 분석한 결과를 미국 농무성법 입도 분포에 따라 토양 삼각도로 결정하였다.
- 본 연구에서의 토양과 증류수의 비는 1:5로 하여 pH를 측정하였다. 양이온 교환능력은 1 N Ba(0Ac)2방법6)을 이용하였다. 중금속 분석의 경우 토 양내 총중금속함량은 Chlopecka 등A과 Ure*이 제시한 방 법(H표/HCIO4/HNO3분해법)을 이용하였고, 토양오염 기준(우 려/대책 기준) 초과 여부를 검토하기 위해 우리나라 토양오염 공정시험법"에 따라 시험하였다.
- 이 연속추출 방법에서는 크게 5단계 즉, 1단계 이온 교환성 형태(exchangeable fraction, 이하 Fl), 2단계 탄산염 형태 (carbonate fraction, 이하 F2), 3단계 환원성 형태 (Fe/Mn oxides fraction, 이하 F3), 4단계 산화성 형태 (organic/sulfide fraction, 이하 F4), 5단계 잔류성 형태 (residual fraction, 이하 F5)로 분류된다 . 이중 잔류성 형태(F5)는 Yarlagadda 등이 이용했던 방법(총중금속함량 분석방법과 residual fraction 분석 방법이 동일함)에 따라 총중금속함량과 연속 추출의 F1 ~F4까지 합과의 차이로 residual fraction을 계산하였다. 본 연구에서의 모든 시료는 3개씩 분석하여 평균하였다.
- 수분과 유기물 함량은 토양화학분석법4)을, 전기전도도와 pH, 토성 (soil texture)은 토양분석법5)을 따랐다. 토성은 calgon test로 분석한 결과를 미국 농무성법 입도 분포에 따라 토양 삼각도로 결정하였다. 본 연구에서의 토양과 증류수의 비는 1:5로 하여 pH를 측정하였다.
성능/효과
- 1) 오염원(광미)과 주변 토양의 총중금속함량을 배경 토 양 및 Kloke 값과 비교하였을 때 광미는 각각 1.2 ~ 78.2배와 1.1~80.6배, 주변 토양은 각각 0.6~ 15.3배와 0.6~ 15.8배가 높았으며 4개의 광산 증원 동광산에서 광미와 밭토양이 가장 높게 나타났다. 이들 결과로부터 광미가 오염원으로서 주변 토양을 오염시키고 있음을 알 수 있었다.
- 2) 중금속 총농도를 기준으로 오염 정도는 광산별로 원 동>제2연화>신예미 = 상동순이 었으며 농도별로는 신예미 Zn > Pb > Cu > Cr > As > Cd, 상동 Zn > As > Pb > Cu > Cr>Cd, 원동 Pb>Zn>Cu = As>Cr>Cd, 제2연화 Zn> Pb>Cu>As>Cr>Cd 순으로 높았다.
- 위험도 지수(DI)는 총량이 많고 적음을 나타내는 절대적인 위험도의 차이를 나타내는 것이 아니라, 비록 총량이 적다 하더라도 이동이나 분산 등이 용이한 형태의 양이 많을수록 더욱 위험하다는 것을 의미한다.20) 대개 광미에 의한 생태계(토양-식물-인간)에 미치는 영향 정도는 광미 내 중금속의 이용 가능성 (availability)으로 평가하는데, 이온 교환성 (F1)과 탄산염(F2)는 단기간, 환원성(F3), 산화성(F4), 잔류성(F5) 은 중. 장 기간에 걸쳐서 중금속이 이동되어 생태계에 영향을 끼친다.
- 3) 4개의 폐금속 광산 광미 내 중금속 화합물의 분포는 전반적으로 잔류성 화합물이 23.6~85.6%로 주를 이루었고 광산별로 다소 차이가 있었다. 비잔류 형태 화합물에서는 환원성과 산화성이 2.
- 4) 비잔류 형태 화합물 중 환원성+산화성 비율을 중금속별로 비교할 때 신예미에서 Zn, Cd(41.4~51.5%)>Pb, Cu, 상동에서 Zn, CdCu, 제2연화에서 4개 중금속(39.8~54.1%) 이 상대적으로 높게 나타나 이들 중금속은 주변 환경 조건 이 변함에 따라 장기간에 걸쳐 유출될 것으로 판단된다.
- 4배가 높았다[Table 2], 이는 지질학적인 요인과 다양한 산분 해법 등에 의한 것으로 생각된다. 4개의 폐금속 광산지역의 광미 및 주변 토양 내 총중금속농도를 배경 토양과 비교하였을 때 광미가 배경 토양보다 1.2~78.2배가 높았고, 그 중 원동광산과 제2연화광산이 전반적으로 높았다. 주변 토양(밭토양, 하상 퇴적물, 논토양)은 배경 토양보다 0.
- 5) 4개 광산지역의 광미 및 주변 토양의 토양오염기준 초과여부 검토 결과 대부분의 시료에서 많은 중금속이 우려 기준을 초과하였을 뿐만 아니라 대책 기준까지도 초과한 시료가 많았다. 신예미는 광미 Zn, 하상퇴적물과 논토양 Cr", 상동은 밭토양과 하상 퇴적물 Cr", 원동은 광미 Pb, Zn, Cd, 제2연화는 광미Cu, Zn, Cd, As, Cr", 밭토양 Cr", 하 상퇴적물 Zn, Cr6+, 논토양 As가 대책 기준을 초과하여 이에 대한 처리대책이 절실한 것으로 판단된다.
- 6) 오염도평가에서 Kloke 값을 기준으로 평가한 PI는 4개의 광산지역 모두 1.0 이상을 훨씬 초과하여 중금속에 의한 오염 정도가 심각한 것으로 나타나 이들 4개 광산지역 모두 광미와 주변 토양에 대한 처리대책이 필요하였고, 그 중 원동광산이 가장 시급한 것으로 나타났다. 또한, 토양오 염우려기준으로 평가한 PI는 Kloke 값을 이용한 PI보다 전반적으로 낮았지만, 4개의 광산 중 원동과 제2연화의 광미가 비교적 높은 PI를 보여 오염 정도가 심한 것으로 나타났으며 나머지는 오염 정도가 비교적 적었다.
- 7) Adriano 값을 이용한 각 단계별 DI 분석 결과 원동광 산이 가장 위험성이 크고 상동 광산이 가장 적었다. 복원우 선순위는 원동광산이 최우선으로 나타났으며, 복원수준 정도는 원동이 교환성부터, 나머지 광산은 환원성부터 제거해야 할 것으로 보인다.
- Pbe 환원성>잔류성>산화성>교환성>탄산염, Cu는 잔 류성 > 산화성 > 환원성 > 탄산염 > 교환성, Zne 잔류성 > 환 원성 > 산화성 > 교환성 > 탄산염, Cde 산화성 > 환원성 > 잔 류성>교환성>탄산염 순이었고, 전반적으로 잔류성보다는 비잔류성 형태가 높은 비율을 보였다. 비잔류성 형태에서는 환 원성+산화성이 각각 전체 농도의 Pb 54%, Cu 40%, Zn 44%로 다른 3지역(신예미, 상동, 원동)보다 비교적 높게 나타났다.
- Table 4의 상동광산광미내 증금속화합물의 분포형태는 Pb, Zn, Cd이 잔류성> 환원성> 산화성 > 탄산염> 교환성, ("는 잔류성 > 산화성 > 환원성> 탄산염> 교환성 순으로 높았으며 전체적으로 잔류성이 64~97%를 차지하였다. 특히, 상동광산은 신예미와 달리 Zn과 Cd이 Pb과 Cu보다 각각 97과 86%로 더 많은 잔류성 비율을 보였다.
- 신예미 광산 광미 내 중금속 화합물의 분포형태를 Table 3에 나타내었다. 결합형태의 분포별로 보면 Pb이 잔류성(85.2%) > 환원성(11.7%) > 산화성(1.7%) > 탄산염(0.6%) > 교환성(0.7%)순으로, Cu가 잔류성(83.3%) >산화성(10.2%) >환원성(6.2%)>탄산염 (0.1%) >교환성(0.2%) 순으로 컸으며 Pb과 Cu 모두 잔류성이 전체의 83% 이상을 차지하였다. Zn과 Cd 의 경우 둘 다 잔류성(58.
- 7로 나타나 단기간에 주변 환경으로의 위험성이 없는 것으로 생각된다. 그러나, 상동을 제외한 3개의 광산에서 주변 환경 조건의 변화에 따라 장기간에 걸쳐 중금속의 유출이 가능한 F3과 F4의 이는 1.0 ~ 11.4로 비교적 높게 나타나, 단기간은 아니더라도 주변 환경조건 변화에 따라 증 • 장기간에 걸쳐 지속적으로 중금속의 유출될 가능성이 있음을 보였다. 또한, 복원 우선순위 역시, 앞의 결과처럼 원동광산이 최우선으로 고려되어야 할 것이며, 복원수준 정도는 상동이 잔류성(F5)을, 나머지 광산은 환원성(F3)부터 제거해야 할 것으로 판단된다.
- 환경부 자료2©에 의하면, 지난 1995년부터 1999년까지 토양오염방지 사업을 완료한 13개 광산에 대해 평균 14억원 정도의 사업비를 지출하였고, 주요 복구 처리 내용은 광산의 갱구 폐쇄, 매립처리장 조성, 차수공사, 광재와 오염토양 및 건축폐 기물 처리, 유출갱내수 처리, 사면보강, 우수 배제공사, 농수로 정비, 오염농경지 처리, 진입로 공사, 식재, 조경, 준설공사 등인 것으로 나타났다. 그러나, 앞에서 언급한 바와 같이 중금속 오염 토양 복원은 PI, 이와 같은 오염평가 방법 등을 이용하여 복원 우선순위와 복원 수준 정도를 결정하는 것이 가장 중요하고, 더불어 복원 시 각각의 부지 특성, 기술적, 경제적 조건 등을 고려한 적합한 정화기술을 단독 또는 2개 이상 조합하여 처리하는 것이 보다 효과적이라 판단된다.
- Chon 등18)과 Ruby 등19)은 환원성화합물은 환원조건이 형성되기 쉬운 토양의 심토층에서 이동이 용이한 반면에 황화물 및 유기물과 같은 산화성 화합물은 지표에 노출되어 산화작용이나 풍화작용에 의해 이동이 용이한 교환성이나 탄산염 형태로 전이되어 지속적인 중금속 유출이 일어날 가능성이 높다고 제시하였다. 따라서 Pb과 Cu보다는 Zn과 Cd이 상대적으로 주위 환경으로 유출 가능성이 높은 것으로 생각되며 본 연구지역에서는 Cd이 가장 이동 가능성이 높은 것으로 나타났다.
- 하상 퇴적물은 신예미와 상동광산이, 논토양은 제2연화광산이 가장 오염이 심각하였다. 따라서 이들 광산 중 우선적으로 원동광산의 광미와 주변 토양의 처 리대책이 가장 시급하였으며, 나머지 3개 광산에서도 광미 와 주변 토양에 대한 처리대책이 필요한 것으로 나타났다. 토양오염 우려기준을 기준으로 산정한 4개 지역의 PI는 광 미 0.
- Table 5의 원동광산광미내 중금속 화합물의 분포형태의 경우 Pb이 잔류성>환원성>산화성>교환성>탄산염, Cu 와 Zn이 잔류성 > 산화성 > 환원성 > 탄산염 > 교환성 , Cd이 잔류성>산화성>환원성>교환성>탄산염 순이었으며 전반적으로 잔류성이 55~83%로 주를 이루었다. 또한, Cu를 제외한 Pb, Zn, Cd의 비잔류성 형태의 화합물이 36~45%로 비교적 높은 비율을 보인 반면에 Cu는 17%로 비교적 낮았다. 특히, 원동광산의 Pb, Zn, Cd는 환원 상태인 토양 깊은 곳이나 산화상태인 지표에 노출되어 주변 환경을 오염시킬 가능성이 큰 환원성 및 산화성 화합물이 각각 45%, 36%, 40%로 나타났다.
- 장 기간에 걸쳐 지속적으로 중금속의 유출될 가능성을 보였다. 또한, 복원우 선순위는 원동광산이 최우선으로 나타났으며, 복원수준 정도는 상동이 잔류성을, 나머지 광산은 환원성부터 제거해야 할 것으로 보인다.
- 3배가 높았고, 그 증밭토양에서 원동광 산이 높게 나타났다. 또한, 본 결과를 Kloke 값'7)(Pb 100 ㎎/㎏, Cu 100 ㎎/㎏, Zn 300 ㎎/㎏, Cd 3 ㎎/㎏, As 20 ㎎/㎏, Cr 100 ㎎/㎏)과 비교하였을 때 광미가 거의 모든 금속에서 1.1 ~80.6배가 높았고, 그 중 원동광산의 Pb이 80.6배로 가장 높았다. 주변 토양은 대부분의 금속에서 0.
- 특히, 상동광산은 신예미와 달리 Zn과 Cd이 Pb과 Cu보다 각각 97과 86%로 더 많은 잔류성 비율을 보였다. 또한, 비잔류성 형태에서는 Pb과 Cu의 환원성+산화성이 각각 34.6와 39.0%로 Zn과 Cd보다(2.8과 12.7%) 상대적으로 높은 비율을 보였다. 이는 본 지역의 중금속 총농도가 다른 연구지역보다 낮기 때문에 이동 가능성이 높은 비잔류성 형태의 화합물은 적고 상대적으로 잔류성 형태의 화합물이 높게 나타난 것으로 생각된다.
- 이들 결과들에 의하면 광미가 오염원으로서 주변 토양을 오염시키고 있음을 알 수 있다. 또한, 오염 정도는 광산별로 원동>제2연화>신예미 = 상동순이었으며, 농도별로 신예미Zn>Pb>Cu>Cr>As>Cd, 상동 Zn> As > Pb > Cu > Cr > Cd, 원동 Pb > Zn > Cu As > Cr > Cd, 제2연화 Zn>Pb>Cu>As>Cr>Cd 순으로 높게 나타났다.
- 0 이상을 훨씬 초과하여 중금속에 의한 오염 정도가 심각한 것으로 나타나 이들 4개 광산지역 모두 광미와 주변 토양에 대한 처리대책이 필요하였고, 그 중 원동광산이 가장 시급한 것으로 나타났다. 또한, 토양오 염우려기준으로 평가한 PI는 Kloke 값을 이용한 PI보다 전반적으로 낮았지만, 4개의 광산 중 원동과 제2연화의 광미가 비교적 높은 PI를 보여 오염 정도가 심한 것으로 나타났으며 나머지는 오염 정도가 비교적 적었다.
- 먼저 Adriano 값을 이용한 각 단계별 DI 분석 결과 원동 광산에서는 교환성(F1)과 탄산염(F2) 형태가 각각 3.1과 1.8로 단기간에 주변 환경으로 중금속이 쉽게 이동되어 동식물에 악영향을 끼칠 가능성이 클 것으로 판단된다. 환원성(F3)과 산화성(F4) 형태는 4개 지역 모두에서 각각 8.
- 먼저 Kloke 값을 기준으로 산정한 4개 지역의 PI는 광미4.0-20.4, 밭토양1.4~4.9, 하상 퇴적물 1.7 ~ 2.7, 논토양1.7-2.1 그리고, 배경 토양에서 0.7~ 1.1의 범위로 나타났다[Fig. 1], 이는 4개 폐금속 광산지역의 광미, 밭토양, 하상 퇴 적물, 논토양이 PI 1.0 이상을 훨씬 초과한 것으로 나타나 중금속에 의한 오염 정도가 심각함을 의미한다. 또한, 광미와 밭토양은 원동 광산에서 가장 오염이 심각하였고 상동광 산이 가장 적었다.
- 본 연구 결과 4개 지역의 광미와 주변 토양의 물리화학적 특성 중 특징적인 부분을 살펴보면, 유기물 함량의 경우 광미가 0.8~2.8%로 이 등12)과 Kim13)의 연구결과 범위(0.1 ~3.8%)에 해당하였고, 나머지 (밭토양, 하상 퇴적물, 논토양)는1.0 ~7.8%로 다양한 값을 보였다. pH는 광미가 7.
- 이는 비록 F1과 F2보다 이동성이 적지만, 산화 또는 환원환경에 노출될 경우 중금속의 유출 가능성이 크다는 것을 의미한다. 본 연구 대상 중금속들 중 Cde 다양한 형태의 화합물이 골고루 분포되어 있었고 전체 농도의 76%가 비잔류성 형태인 것으로 나타나 이동 가능성이 가장 큰 것으로 나타났다. 이들 결과에 의하면, 제2연화광산의 경우 4가지 증금속 모두 주변 환경조건의 변화에 따라 비잔류성 형태의 화합물이 유출되어 주변 환경을 오염시킬 가능성이 높으며 특히, Cd의 경우 쉽게 물에 의해서도 유출되는 교환성과 탄산염 형태의 화합물이 25%로 다른 연구지역 및 중금속들보다 비교적 높아 오염 가능성이 가장 큰 것으로 보인다.
- 2%로 가장 높은 비율을 보였고, 이들 중 Pb과 Cu는 비교적 강하게 결합되어 있는 잔류성 형태가 주를 이루는 반면에 Zn과 Cde 상대적으로 적었다. 비잔류성 형태(F1 ~F4)에서는 Zn과 Cd의 환원성+산화성이 각각 41.4와 51.5%로 Pb과 Cu보다(13.4와 16.4%) 상대적으로 높은 비율을 보였다. 이는 Zn과 Cd이 현 상태에서는 이동 가능성이 적지만, 주위 환경 조건이 변함에 따라 언제든지 이동 가능성이 높음을 의미한다.
- Pbe 환원성>잔류성>산화성>교환성>탄산염, Cu는 잔 류성 > 산화성 > 환원성 > 탄산염 > 교환성, Zne 잔류성 > 환 원성 > 산화성 > 교환성 > 탄산염, Cde 산화성 > 환원성 > 잔 류성>교환성>탄산염 순이었고, 전반적으로 잔류성보다는 비잔류성 형태가 높은 비율을 보였다. 비잔류성 형태에서는 환 원성+산화성이 각각 전체 농도의 Pb 54%, Cu 40%, Zn 44%로 다른 3지역(신예미, 상동, 원동)보다 비교적 높게 나타났다. 이는 비록 F1과 F2보다 이동성이 적지만, 산화 또는 환원환경에 노출될 경우 중금속의 유출 가능성이 크다는 것을 의미한다.
- 또한, 복원 우선순위는 4개 광산 중 원동광산이 최우선으로 고려되어야 할 것이며, 복원수준 정도는 원동이 교환성(F1)부터, 나머지 광산은 환원성(F3)부터 제거해야 할 것으로 판단된다. 우리나라 토양오염우려 기준을 이용한 DI 분석 결과 4개의 광산 모두에서 이가 0.0 ~ 0.7로 나타나 단기간에 주변 환경으로의 위험성이 없는 것으로 생각된다. 그러나, 상동을 제외한 3개의 광산에서 주변 환경 조건의 변화에 따라 장기간에 걸쳐 중금속의 유출이 가능한 F3과 F4의 이는 1.
- 또한, 복원 우선순위는 4개 광산 중 원동광산이 최우선으로 고려되어야 할 것이며, 복원수준 정도는 원동이 교환성(F1)부터, 나머지 광산은 환원성(F3)부터 제거해야 할 것으로 판단된다. 우리나라 토양오염우려 기준을 이용한 DI 분석 결과 4개의 광산 모두에서 이가 0.0 ~ 0.7로 나타나 단기간에 주변 환경으로의 위험성이 없는 것으로 생각된다. 그러나, 상동을 제외한 3개의 광산에서 주변 환경 조건의 변화에 따라 장기간에 걸쳐 중금속의 유출이 가능한 F3과 F4의 이는 1.
- 특히, 각 단계별 위험도 지수를 보면 F1+F2와 F5는 원동> 신예 미>제2연화>상동이고, F3+F4는 원동>제2연화>신예미> 상동 순으로 높았다. 이 결과에 의하면 원동광산이 가장 위험성이 크고 상동 광산이 가장 작은 것으로 나타났다. .
- 2 meq/100 g)보다 2배 정도 높은 값을 보였는데, 이는 본 연구의 광미중 실트 이하 입자의 비율이 더 많았기 때문인 것으로 사료된다. 이들 4개 지역의 실트이 하입자(silt+clay) 비율은 신예미에서 광미(58%)가, 상동과 원동에서 밭토양(각각 27과 50%)이, 제2연화에서 논토양(66%)이 가장 높게 나타났다.
- 이들 결과들을 종합하면, 4개 광산지역 대부분의 분석 시 료에서 많은 중금속이 우려 기준을 초과하였을 뿐만 아니라 대책 기준까지도 초과한 시료가 많았다. 신예미는 광미에서 Zn, 하상 퇴적물과 논토양에서 Cr", 상동은 밭토양과 하상 퇴적물에서 Cr6+, 원동은 광미에서 Pb과 Zn, 그리고 Cd, 제2연화는 광미에서 Cu, Zn, Cd, As, 그리고 Cr", 밭토양에서 Cr", 하상 퇴적물에서 Zn과 Cr", 논토양에서 As가 대책 기준을 초과하여 이에 대한 처리 대책이 절실한 것으로 판단된다.
- 8배가 높았으며 4개의 광산 증원 동광산에서 광미와 밭토양이 가장 높게 나타났다. 이들 결과로부터 광미가 오염원으로서 주변 토양을 오염시키고 있음을 알 수 있었다.
- 본 연구 대상 중금속들 중 Cde 다양한 형태의 화합물이 골고루 분포되어 있었고 전체 농도의 76%가 비잔류성 형태인 것으로 나타나 이동 가능성이 가장 큰 것으로 나타났다. 이들 결과에 의하면, 제2연화광산의 경우 4가지 증금속 모두 주변 환경조건의 변화에 따라 비잔류성 형태의 화합물이 유출되어 주변 환경을 오염시킬 가능성이 높으며 특히, Cd의 경우 쉽게 물에 의해서도 유출되는 교환성과 탄산염 형태의 화합물이 25%로 다른 연구지역 및 중금속들보다 비교적 높아 오염 가능성이 가장 큰 것으로 보인다.
- 4로 비교적 높게 나타나, 단기간은 아니더라도 주변 환경조건 변화에 따라 증 . 장 기간에 걸쳐 지속적으로 중금속의 유출될 가능성이 있음을 보였다. 또한, 복원 우선순위 역시, 앞의 결과처럼 원동광산이 최우선으로 고려되어야 할 것이며, 복원수준 정도는 상동이 잔류성(F5)을, 나머지 광산은 환원성(F3)부터 제거해야 할 것으로 판단된다.
- 2%) 순으로 높았으며 잔류성이 43~58%를 차지하였다. 전반적으로 4개의 중금속 모두 잔류성(F5) 이 전체의 43.3-85.2%로 가장 높은 비율을 보였고, 이들 중 Pb과 Cu는 비교적 강하게 결합되어 있는 잔류성 형태가 주를 이루는 반면에 Zn과 Cde 상대적으로 적었다. 비잔류성 형태(F1 ~F4)에서는 Zn과 Cd의 환원성+산화성이 각각 41.
- 따라서 이들 광산 중 우선적으로 원동광산의 광미와 주변 토양의 처 리대책이 가장 시급하였으며, 나머지 3개 광산에서도 광미 와 주변 토양에 대한 처리대책이 필요한 것으로 나타났다. 토양오염 우려기준을 기준으로 산정한 4개 지역의 PI는 광 미 0.6 ~ 10.2, 밭토양 0.8 ~ 1.5, 하상 퇴적물 0.9 ~ 2.7, 논토양1.3~ 1.4 그리고, 배경 토양에서 0.3~0.4의 범위로 Kloke 값을 이용하였을 때보다 전반적으로 낮은 PI를 보였다 [Fig. 1], 그러나, 4개 폐금속 광산지역 중원동과 제2연화광산의 광미는 비교적 상당히 높은 PI를 보여 오염정도가 심한 것으로 나타난 반면, 나머지의 대부분은 오염 정도가 비교적 적었다.
- Table 4의 상동광산광미내 증금속화합물의 분포형태는 Pb, Zn, Cd이 잔류성> 환원성> 산화성 > 탄산염> 교환성, ("는 잔류성 > 산화성 > 환원성> 탄산염> 교환성 순으로 높았으며 전체적으로 잔류성이 64~97%를 차지하였다. 특히, 상동광산은 신예미와 달리 Zn과 Cd이 Pb과 Cu보다 각각 97과 86%로 더 많은 잔류성 비율을 보였다. 또한, 비잔류성 형태에서는 Pb과 Cu의 환원성+산화성이 각각 34.
- 또한, Cu를 제외한 Pb, Zn, Cd의 비잔류성 형태의 화합물이 36~45%로 비교적 높은 비율을 보인 반면에 Cu는 17%로 비교적 낮았다. 특히, 원동광산의 Pb, Zn, Cd는 환원 상태인 토양 깊은 곳이나 산화상태인 지표에 노출되어 주변 환경을 오염시킬 가능성이 큰 환원성 및 산화성 화합물이 각각 45%, 36%, 40%로 나타났다.
후속연구
- 본 연구에서는 앞의 연구결과 오염원으로 확인된 4개 지역의 광미를 대상으로 연속 추출 분석 결과를 이용하였으며, 허용기준치로 Adriano 값25)(Pb 3.4 ㎎/㎏, Cu 10 ㎎/㎏, Zn 5 ㎎/㎏) 과 우리나라 토양오염우려 기준(농경지역 Pb 100, Cu 50, Zn 300, Cd 1.5 ㎎/㎏)을 이용하여 위험도 지 수를 제시하였다[Table 8], 이들 자료는 향후 중금속 오염토양 복원 시 복원 우선순위 결정과 복원 수준 정도를 판단하는 중요한 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
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