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문제 정의
- 본 연구에서는 경남지역에 소재하고 있는 일광광산의 3개 지점을 대상으로 인근 토양 및 광미를 이용하여 용출시험을 실시하고, 산성배수의 조건을 반영하여 용출액의 pH를 산성, 중성 및 염기성으로 구분하여 용출 정도를 분석하여 이들이 인근 토양 및 지하수에 미치는 수준을 평가함으로써 산성배수로 인해 발생 가능한 직접적 위해수준평가를 위한 지초자료를 제공하고자 한다.
제안 방법
- 8에 나타낸 As의 특성과 유사하였으며 B 지점의 토양시료에 함유된 N이 다량인 원인으로 용출되는 농도가 매우 높은 것을 알 수 있다. Mne 폭넓은 pH 영역에서, 광범위의 산화환원값에서 Mi?* 또는 MnO4- 등의 이온형태로 존재하며, 이것을 용출을 용이하게 하고 흡착반응을 더디게 하는 주요 요인으로 해석한다.C 지점에서의 Mm의 용출 및 흡착특성은 As와 마찬가지로 모든 pH영역에서 유사한 경향으로 조사되었으며, As와는 달리 45일 이후에도 지속적으로 용출 및 흡착반응이 발생되어 평형상태가 유지될 때까지 계속될 것으로 판단된다.
- 1,000 gram의 토양을 이용하여 용출된 시료수 중의 As, Mn 및 Zn을 분석하기 위해 ICP(Flame Module S)를 이용하였으며, 수질오염공정시험방법에 따라 분석한 후 각각의 토양시료에 대한 함수율을 보정하여 오염도를 ㎎/㎏-dry soil 단위로 평가하였다.
- A, B 및 C지점의 각 시료에 대해 pH를 인자로 하여 As, Mn 및 Zn의 용출결과를 45일간 조사하여 각 분석 기간별 용출농도를 이용하여 증감을 계산하고, 증가 결과는 용출반응으로, 감소결과는 흡착반응으로 평가하여 Fig. 8-10에 나타내었다. As의 용출 및 흡착특성은 Fig.
- A지점시료의 시간경과에 따른 누적용출수준: A 지점의 시료에 대해 pH를 인자로 하여 As, Mn 및 Zn 의용출결 과를 45일간 조사하여 시간경과에 따라 누적 용출농도로 측정하여 Fig. 8에 나타내었다. Fig.
- B지점시료의 시간경과에 따른 누적용출수준: B 지점의 시료에 대해 pH를 인자로 하여 As, Mm 및 Zn의 용출 결과를 45일간 조사하여 시간경과에 따라 누적 용출농도로 측정하여 Fig. 6에 나타내었다. Fig.
- C지점시료의 시간경과에 따른 누적 용출 수준 지점의 시료에 대해 pH를 인자로 하여 As, Mn 및 Zn의 용출 결과를 45일간 조사하여 시간경과에 따라 누적 용출농도로 측정하여 Fig. 7에 나타내었다. Fig.
- 주요원인이 된다. 용출되어 나온 용출액에서 오염도 조사 대상의 시험시료는 칼럼바닥에서 10 cm 높이의 지점에서 채수하였으며, 칼럼내의 확산효과를 조사하기 위해 용출이 가장 활발한 조건인 pH 2의 용출시험에서는 바닥에서 50cm 지점에서의 시료도 동시에 분석하였다.
-
용출시험
용출실험에 사용하기 위한 토양 및 광미의 전처리로써 메시로 부드럽게 체질한 다음, 각 시료당 1,000 g 을용 출 칼럼(직경 10 cm, 높이 100 cm)에 주입하고 미리 pH를 조정 (HC1 또는 NaOH)해 둔 증류수를 주입하였다. 사용한 용출칼럼은 아래 Fig.
- Table 1에 위치를 나타내었다. 이들 시료를 토양오염공정 시험방법에 근거하여 시료를 채집하였다.
대상 데이터
- 경상남도 기장군에 위치하고 있는 일광광산의 3개 지점(A, B, C지점의 시료로 이후 A, B 및 C로 칭함) 은토양중 비소농도가 심각한 지점으로 조사된 바 있으며, 아래 Table 1에 위치를 나타내었다. 이들 시료를 토양오염공정 시험방법에 근거하여 시료를 채집하였다.
- 분석 중금속은 As, Mn, Zn 등의 3개항목이며, 이들에 대해 Eh-pH diagramle 각각 Fig. 2, Fig. 3 및 Fig. 4에 나타낸 바와 같다. 물환경내 Eh-pH의 조건에 따라 존재하는 화학형태가 변화하고, 물환경에서의 이들 중금속의 존재형태는 결국 물환경에서의 이들의 거동을
성능/효과
- 1) 대상으로 한 위해중금속인 As, Mn 및 Zn의 용출은 pH에 영향을 받아 pH 2에서 용출 이 발생하였으나, C지점에서는 pH 7과 pH 10에서도 용출이 발생하였다.
- 2) C지점의 토양을 이용한 용출액은 다른 두 지점과는 달리 pH 7과 pH 10에서 산화환원전위수준이 높았기 때문에 용출 및 흡착반응에 있어서는 pH 뿐만 아니라 산화환원전위도 매우 중요한 인자임을 알 수 있다.
- 8-10에 나타내었다. As의 용출 및 흡착특성은 Fig. 8에 나타낸 바와 같이 pH 2의 조건에서 A와 B지점의 시료에서의 As는 용출기간 20일 경과 후에 흡착반응이 발생하였으며, 중성 및 염기성 pH 영역에서는 미량의 용출 반응만 발생한 것으로 나타났다. 한편 C지점의 시료에서는 20일 경과후에 흡착반응이 발생하는 경향은 같으나, 산화환원전위가 pH 2, 7 및 10에서 각각 274 mV, 201 mV 및 149 mV로 이 때의 물환경내 비소화합물의 존재형태가 유사하여 각 pH 조건에서 동일한 경향을 나타내는 용출/흡착 특성을 나타내었다.
- 10에 나타낸 바와 같이 B지점의 시료에서 가장 빈번한 증감결과를 나타내었는데, 이것은 B 시료에서의 Zn에 대한 용출 및 흡착반응이 일어날 환경으로 산화환원 조건이 자주 변화되었음을 의미한다. 산화환원전위의 변화로 물환경내에서의 Zn의 존재형태가 변화 될 수 있는 pH 영역인 산성 영역과 염기성영역에서 명확한 용출 및 흡착반응을 나타내었다.
- 이러한 용출특성은 pH 2에서 명확히 발견되며, As의 경우에는 pH 7과 #의 영역에서는 거의 용출의 발생이 없었으나, 고농도로 용출되는 Zn의 경우에는 pH 7에서 약 15일에 0.623 mg/#의 수준으로 pH 2에서의 3.790 ㎎/㎏ 보다는 매우 낮은 정도이나 비교적 눈에 띄는 수준으로 용출이 발생한 후 다시 흡착반응이 일어났음을 알 수 있다.
- 일광광산 3지점에 대한 토양 및 광미를 대상으로 함수율을 분석한 결과, A지점: 17.5%, B지점: 14.7% 및 C지점: 19.2%로 각각 조사되었다. 각 지점들이 지리적으로 인접하여 있어 이들의 토양 중 물리적 특성인 함수율은 거의 유사한 결과를 나타낸 것으로 사료된다.
- 폐광산의 인근 토양 및 광미로부터 영향을 받는 산성 배수의 조건으로부터 용출수준과 용출 및 흡착반응에 대해 명확한 규명을 하였다. 폐광산 인근지점의 3지점의 토양을 이용하여 용출시험 한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
후속연구
- 3) 그러므로 향후 토양오염의 모니터링에 시행하는 데있어서는 기본적인 물리화학적 특성 뿐 만아니라 산화환원전위를 고려하여야만 한다. 산화환원전위는 pH와 함께 물환경에서의 중금속의 존재형태를 변화시키는 주요 인자로써 향후 오염수준을 예측가능하게 하는 데에 있어서 매우 중요함을 명확히 하였다.
- 한편, 발암성을 유발하는 물질로서 최근 수 년 동안 많은 연구가 지속되어 오고 있는 비소화합물에 대한 국내의 연구실정은 광산오염도 수준을 파악하는 수준으로 모니터링의 수준으로 보다 심도 있는 연구가 필요하다. 예를 들어 동일한 농도의 비소화합물이 광미 및 광산 주변 토양 중게 함유되어 있다하더라도 물환경의 pH에 따라 다른 리스크로 다루어야 하기 때문에 산성배수의 악영향은 배수자체로서 뿐만 아니라 건강리스크의 관리적 관점에서도 매우 중요하다.
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