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문제 정의
- 본 연구는 충남 보령시 청라면에 위치한 폐광산광 미로부터 청라저수지 저니토에 이르기까지 토양에 존재하는 중금속과 자연방사능원소간의 발생과 분포에 대하여 조사하였다. 조사 결과 광미영향 지점과 비영 향 지점간의 중금속과 자연방사능원소 함량에는 현저 한 차이가 있었다.
- 인계 농지. 수계로 연계되는 분포유역을 대상으로 지 금까지 조사되 지 않았던 폐 석탄광미 로부터 발생되는 중금속과 자연 방산능의 발생정도를 조사 하여 중금속 이온과 자연 방사선 동위원소 함량과의 발생과 분포의 상관관계를 구명하고자 하였다.
제안 방법
- 풍화 석 탄광미 의 특징은 Table 2 및 3과 같다. 시료분 석방법은 채취한 시료를 건조기를 시용하여 105℃에서 48시간 동안 건조한 후 Wiley mill을 이용하여 분 쇄하여 2 mm 체를 통과한 시료에 대해 Hydrometer 법으로 토성분석을 한 후 pH, EC, 유기물 함량, CEC 를 조사하였다.
- , 1999). 자연방사 능 동위 원소는 자연방사능측정장치 (Natural Radioactivity Measurement System) 인 CANBERRA GCW3525-30/ULB (CANBERRA Industries, Inc., Research Parkway, Meriden, CT, USA)를 이용하여 감마선을 측정하였다. 각각의 조사된 결과는 3반복의 평균치로 계산하여 조사하였다 (Robert and Steel, 1980).
- 중금속은 0.1 M HC1 로 추출을 하여 Simadzu AA- 6800을 이용하여 함량을 조사하였다 (Tessier et al., 1979; Ma and Rao, 1997; Lee et al., 1999). 자연방사 능 동위 원소는 자연방사능측정장치 (Natural Radioactivity Measurement System) 인 CANBERRA GCW3525-30/ULB (CANBERRA Industries, Inc.
- 시 료채 취는 조사지점 특성 별로 개 별 (Discrete) 또는 혼합(Composite)시료 형태로 채취하였다. 폐석탄석이 풍화된 지점에서는 타 토양이나 유기물이 유입되지 않은 폐석탄이 풍화된 토양과 토층이 발달된 지 점에 서는 지표면으로부터 20 cm 이내의 표층과 20 cm부터 40 cm 깊이의 심토층의 토양을 직경 5 cm, 길이 10 cm의 원형토양시료채취기를 이용하여 동일 깊이 에서 3개의 토양시료를 채취하여 비닐봉지에 담아 밀 봉하여 실험실에서 채취한 시료에 대하여 기초 이화 학특성, 중금속, 자연방사능 함량에 대한 분석하였다. 풍화 석 탄광미 의 특징은 Table 2 및 3과 같다.
대상 데이터
- 따라서 본 연구는 1990년대 초에 폐광한 충남 보령 군 청라면에 위치한 폐석탄광 지역을 중심으로 광산 의 광미장. 인계 농지.
- 시료채취 및 분석방법 시료채취는 2001년 5월 26 일부터 27일과 2002년 1월 8일부터 27일까지 광미장 에서부터 청라저수지 구간에서 수리이동 특성을 조사 한 후 폐석탄 광미지점으로부터 청라저수지가 인접한 지점까지 석탄 채굴이나 광미장 등의 영향을 받지 않은 지역인 영향권 지역과 비영향권으로 석탄을 채굴 하였던 갱구 상부에 위치한 소하천 지역으로 구분하였다. 시료채취 지점은 수계 진행방향에 따라 이동과 집적특성이 다른 광미장, 광미퇴적지, 소택지, 광미, 그리고 광산 폐수의 영향을 받은 소수계의 물을 사용하는 것으로 추정되는 논토양, 하상 저니토, 대조구 등으로 구분하여 40개 지점을 선정하였다 (Fig.
- 시료채취 및 분석방법 시료채취는 2001년 5월 26 일부터 27일과 2002년 1월 8일부터 27일까지 광미장 에서부터 청라저수지 구간에서 수리이동 특성을 조사 한 후 폐석탄 광미지점으로부터 청라저수지가 인접한 지점까지 석탄 채굴이나 광미장 등의 영향을 받지 않은 지역인 영향권 지역과 비영향권으로 석탄을 채굴 하였던 갱구 상부에 위치한 소하천 지역으로 구분하였다. 시료채취 지점은 수계 진행방향에 따라 이동과 집적특성이 다른 광미장, 광미퇴적지, 소택지, 광미, 그리고 광산 폐수의 영향을 받은 소수계의 물을 사용하는 것으로 추정되는 논토양, 하상 저니토, 대조구 등으로 구분하여 40개 지점을 선정하였다 (Fig. 2, Table 1).
- 조사지 개황 충청 남도 보령 군 청 라면에 의평 리에 위치하며 94년도에 폐광된 석탄광인 심원광산과 영보 광산은 6매의 탄층이 분포한 지역으로 채광갱구가 약 20 m 정도 떨어져 있으며 지질은 대부분이 변성퇴적 암류인 흑운모편암. 녹니석편암 및 석영편마암과 후 기인 주입 편마암이 발달되어 있다.
데이터처리
- Table 8. Results of the paired-t test for the correlation among the natural isotopes recovered in the coal tailing and nearby streamsediments.
- Table 7. Results of the paired-t test for the correlation between organic matter and the natural isotopes recovered in the coal tailingand nearby stream sediments.
- Table 9. Results of the paired-t test for the correlation of heavy metals and natural isotopes in the coal tailing and nearby streamsediments.
- , Research Parkway, Meriden, CT, USA)를 이용하여 감마선을 측정하였다. 각각의 조사된 결과는 3반복의 평균치로 계산하여 조사하였다 (Robert and Steel, 1980).
성능/효과
- 41 mg kb과 유사한 것으로 조사되었다 (Table 5). 이러한 결과를 풍화폐석탄광미에 존재하는 중금속 종류 와 함량과 비교 시 풍화폐석탄광미 내에서는 Pb는 거의 조사되지 않은 반면 비영 향권 지 점과 영 향권 지 점 의 Pb 함량은 5.58 mg kg"과 11.26 mg kf 으로 높게 나타나 Pbe 폐석탄광미로부터 유래된 것이 아니라 폐석탄 광미 이외 요인의 영향을 받은 것으로 추 정된다.
- 광미장 이하의 영향권으로 간주되는 지점의 전체 중금속 분포 특성을 조사한 결과 평균함량을 보면 Cu, Pb, Cr, Cd 순으로 높았으며, Pb, Cr, Cd의 함량은 비영 향권에서 보다 높았다. Cu는 비 영 향권지 점 의 평균이 12.
- 99 정도로 광미의 영향을 받지 않은 산지 토양 (조사 지점 1, 2, 3)의 pH는 약산성 내지 산성으로 조 사되었으며 이외의 논, 저니토, 소수계 주변의 토양은 중성 범위에 해당되었다. 그리고 전기전도도는 조사 지점 모두에서 1 dS m 1 이하로 수용성으로 존재하는 염류의 농도는 매우 낮은 경향이었다. 그러나 조사된 지점 토양 내 유기물 함량은 다양한 변이를 보이고 있었다.
- 09%)로 매우 낮은 비율 로 조사되었으나 Ra-228 (266%)과 K-40 (308%)은 석탄광미보다 광미장 외의 지점에서 더 높은 비율로 존재함을 알 수 있었다. 그리고 중금속과 자연방사능 의 발생 정도 사이에는 상관관계가 낮았다.
- 치환성양이온은 Ca이 740 mg kg' 정도로 가장 많이 함유되어 있었다 (Table 2). 그리고 중금속은 Zn와 Fe이 400 mg kg'1 이상이었으며 Cu는 약 130 mg kg'1 그리고 Cd가 10 mg kg'1 정도였으며 Cr과 Pb는 극히 미미한 양으로 포함되어 있는 것으로 조사 되었다. 자연방사능함량은 Pb-210과 Ra-226이 가장 많은 양으로 존재하고 있었으며 방사능 실험 낙진 등에 의해 발생하는 Cs-137은 없었다 (Table 3).
- 06 dpm g'1) 순으로 나타났으나 핵실험 등의 낙 진으로 인하여 대기로부터 유입되는 Cs-137은 발견되 지 않았다. 이러한 결과를 기준으로 하여 석탄광미 자 체에 포함된 자연방사능 함량과 조사지점에서 조사된 자연방사능 함량을 비교하였을 때 Pb-210 (4.41%), Th-234 (3.60%), Ra-226 (2.09%)로 매우 낮은 비율 로 조사되었으나 Ra-228 (266%)과 K-40 (308%)은 석탄광미보다 광미장 외의 지점에서 더 높은 비율로 존재함을 알 수 있었다. 그리고 중금속과 자연방사능 의 발생 정도 사이에는 상관관계가 낮았다.
- 조사 구간 전체의 자연방사 능 함량은 K-40, Ra-228, Pb-210, Th-234, Ra-226 순 으로 조사되었으며 대기권 핵실험 낙진에 의해 발생하는 Cs는37은 거의 발견되지 않았다. 이러한 조사 결과를 풍화폐석탄 광미 내에 존재하는 자연방사능함량 과 비교 시 Pb-210 (4.41%), Th-234 (3.60%), Ra- 226 (2.09%), Ra-228 (266%), K-40 (308%) 정도로 Pb-210, Th-234, Ra-226은 5% 이하의 매우 낮은 비 율로 존재하고 있으나 반면 Ra-228과 K-40은 매우 높은 비율로 존재하고 있는 것으로 조사되었다. 그리고 비영 향권인 1번부터 6번까지 지점의 자연방사능 평균과 폐석탄광미 내의 비율은 Pb-210 (5.
- 이상과 같이 폐석탄광산 주변의 자연방사능 분포 특 성은 중금속 분포 특성과 달리 비영향권 지역의 자연 방사능함량이 광미로부터 발생하는 자연방사능에 영향을 받은 것으로 추정되는 영향권보다 높은 것으로 조 사되었다. 일반적으로 토양 내 우라늄의 동태는 지하 수 수위 토양 pH, 점토광물의 양이온치환용량 그리고 토양유기물과 밀접한 관계를 가지고 있다.
- 본 연구는 충남 보령시 청라면에 위치한 폐광산광 미로부터 청라저수지 저니토에 이르기까지 토양에 존재하는 중금속과 자연방사능원소간의 발생과 분포에 대하여 조사하였다. 조사 결과 광미영향 지점과 비영 향 지점간의 중금속과 자연방사능원소 함량에는 현저 한 차이가 있었다. 중금속의 분포 특성은 Pb (1.
- Table 6은 동일 조사지점을 대상으로 토양 내에 존재하는 자연방사능을 중금속과 마찬가지로 풍화폐 석 탄광미, 비영 향권으로 간주되는 1번부터 6번까지 의 지점과 광미의 영향을 받은 지역으로 판단되는 7번부터 40번 지점에 대한 평균과 표준편차를 비교한 것이다. 조사 결과 풍화폐석탄 광미 중에 포함돼 있는 자 연방사능의 함량은 Ra-226, Pb-210, Th-234, K-40, Ra-228 순으로 나타났다. 조사 구간 전체의 자연방사 능 함량은 K-40, Ra-228, Pb-210, Th-234, Ra-226 순 으로 조사되었으며 대기권 핵실험 낙진에 의해 발생하는 Cs는37은 거의 발견되지 않았다.
- 조사 결과 풍화폐석탄 광미 중에 포함돼 있는 자 연방사능의 함량은 Ra-226, Pb-210, Th-234, K-40, Ra-228 순으로 나타났다. 조사 구간 전체의 자연방사 능 함량은 K-40, Ra-228, Pb-210, Th-234, Ra-226 순 으로 조사되었으며 대기권 핵실험 낙진에 의해 발생하는 Cs는37은 거의 발견되지 않았다. 이러한 조사 결과를 풍화폐석탄 광미 내에 존재하는 자연방사능함량 과 비교 시 Pb-210 (4.
- 조사 지점별 각각의 자연방사능원소에 대한 분포 특성을 살펴보면 조사구간 전체 함량의 변이가 매우 심하였으며 K-40 원소가 타 자연방사능원소보다 매우 높은 양으로 존재하고 잇을 확인하였다. 각각의 자 연방사능 원소의 분포 경향을 살펴보면 Pb-210은 1.
- 18 mg kg-'의 분포를 보였으며, 조사 지점 전체 평균값을 기준으로 비교하면 Cu, Pb, Cr, Cd 순으로 그 함량이 높았으며, 조사지점별 Pb와 Cu 함량의 편차는 매우 높았다. 조사 지점별 중금속 분포 특성을 살펴보면 광미 영 향지역 과 비영 향지역 사이에 차이가 있었 으며 비영 향권 지점 에 해당하는 1번부터 6번까지의 중금속 함량은 Cu를 제외한 Pb, Cd, Cre 전체 조사 평균값보다 낮았으며 표준편차도 조사 지점 전체 표 준편차보다 낮아 광미 비영 향권 내 중금속 분포 사이 에는 큰 변이가 없는 것으로 나타났다 (Table 5).
- 조사대상인 심원탄광과 영보탄광의 풍화된 석탄의 이화학성을 조사한 결과 pH 5.79, EC 4.38 dS m-1, CEC 1.25 cmolc kg-1, 유기물 함량 4.9%로 조사되었다. 치환성양이온은 Ca이 740 mg kg' 정도로 가장 많이 함유되어 있었다 (Table 2).
- 그러나 1, 2, 3 등 산림지역에서 채 취한 시료의 경우 입경이 2 mm 이상인 자갈의 함량이 60% 이상이 포함돼 있었다. 토양 pH는 비영 향권 지점인 광미장 상부 산림토양시료의 최저 3.92 부터 최 고 7.99 정도로 광미의 영향을 받지 않은 산지 토양 (조사 지점 1, 2, 3)의 pH는 약산성 내지 산성으로 조 사되었으며 이외의 논, 저니토, 소수계 주변의 토양은 중성 범위에 해당되었다. 그리고 전기전도도는 조사 지점 모두에서 1 dS m 1 이하로 수용성으로 존재하는 염류의 농도는 매우 낮은 경향이었다.
- 한편 상기의 동일 조사지점에서의 중금속 이온의 분포 특성을 살펴보면 조사지점 간 분포하는 중금속 함량은 Pb는 1.32-29.96 mg kg1, Cd는 0.15-0.76 mg kgt Cu는 0.28-49.67 mg kg-1, 그리고 Cre 1.31-13.18 mg kg-'의 분포를 보였으며, 조사 지점 전체 평균값을 기준으로 비교하면 Cu, Pb, Cr, Cd 순으로 그 함량이 높았으며, 조사지점별 Pb와 Cu 함량의 편차는 매우 높았다. 조사 지점별 중금속 분포 특성을 살펴보면 광미 영 향지역 과 비영 향지역 사이에 차이가 있었 으며 비영 향권 지점 에 해당하는 1번부터 6번까지의 중금속 함량은 Cu를 제외한 Pb, Cd, Cre 전체 조사 평균값보다 낮았으며 표준편차도 조사 지점 전체 표 준편차보다 낮아 광미 비영 향권 내 중금속 분포 사이 에는 큰 변이가 없는 것으로 나타났다 (Table 5).
- (Table 7). 한편 조사된 중금속의 함량과 자연방사능원소함량을 대응이 없는 두 표본평균간의 비교를 하여 보면 T 분포에서 1%와 유의수준에서의 위험치 t(o.oi, 78)= 2.614에서는 중금속과 자연방사능원소간에는 Cr 이온이 Pb-210과 TH-234 사이에 고도의 유의차가 인정되며 5%의 유의수준에서의 위험치 t(o.o5.78)= 1.994 로 Cr 이온이 단지 Pb-210과 고도의 유의차가 인정되는 것으로 나타났다 (Table 8). 한편 자연방사능원소 간의 표본평균간의 비교를 하여 보면 T 분포에서 1%, 5%, 그리고 10% 유의수준에서의 t(o.
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