선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 또한 국내의 광미에 대한 광물학적 연구는 일부 있으나 아직 여전히 부족한 편이다(정기 영 외, 2000; 김준영 외, 2008; 문용희 외, 2008). 따라서 본 연구는 광미의 광물학적 연구를 포함하여 광미 층의 깊이에 따른 물리화학적, 광물학적 변화와 함께 이들이 중금속의 거동 변화에 미치는 영향을 종합적으로 알아보는 데 그 목적이 있다.
제안 방법
- 시료 총 17개를 사용하였다. SN 지점에서는 깊이 102 cm 이하, NN 지점에서는 약 88 cm 이하의 깊이 범위에서 약 10 cm 정도의 간격으로 채취하였으며, 중금속 분석을 위한 시료들은 대부분 실온상태로 건조시켰으나, 수분의 함유량이 많아 덩어리 상태로 존재하는 SN7과 SN9의 경우 수분을 증발 시 키위 위하여 45℃의 오븐에서 3일 동안 건조시켰다.
- 매립 깊이별로 존재하는 광물들의 종류와 각 광물 종의 존재양상의 차이를 알아보기 위하여 가장 표층인 SN1, NN1 과 하부의 SN8, NN7의 시료들을 강원대학교 산업광물은행의 분말 X-선 회절분석기 (Powder X-ray Diffractometer, Bruker, D5005) 를 이용하여 분석하였다. CoKα1 단일파장(λ = 1.
- 본 광미의 구성광물을 동정하고 망간산화물과 철산 화물과 같은 2차 광물들의 특징을 파악하기 위하여 각 지점의 대표시료를 선정하여 SEM 분석을 실시하였다. 분석된 시료는 각각 NN1, NN2, NN5, NN8, SN1, SN3, SN4, SN6, SN7, SN8이며, 한국기초과학지원연구원 대구센터의 HITACHI model S-4200을 사용하여 분석을 실시하였으며, 여기에 부착된 EDS를 이용하여 화학분석도 실시하였다.
- 분석된 시료는 각각 NN1, NN2, NN5, NN8, SN1, SN3, SN4, SN6, SN7, SN8이며, 한국기초과학지원연구원 대구센터의 HITACHI model S-4200을 사용하여 분석을 실시하였으며, 여기에 부착된 EDS를 이용하여 화학분석도 실시하였다. 선택된 시료는 광미 내에 포함된 황(S)과의 중첩을 피하기 위하여 백금으로 코팅하여 제작하였다.
- 분석된 시료는 각각 NN1, NN2, NN5, NN8, SN1, SN3, SN4, SN6, SN7, SN8이며, 한국기초과학지원연구원 대구센터의 HITACHI model S-4200을 사용하여 분석을 실시하였으며, 여기에 부착된 EDS를 이용하여 화학분석도 실시하였다. 선택된 시료는 광미 내에 포함된 황(S)과의 중첩을 피하기 위하여 백금으로 코팅하여 제작하였다. SEM 관찰시의 가속전압과 전류는 각각 20 kV 및 10 nA 조건이었으며, 사용배율은 최대 35, 000배이고 주로 1,000~20, 000배 정도로 확대하여 관찰을 실시하였다.
- 선택된 시료는 광미 내에 포함된 황(S)과의 중첩을 피하기 위하여 백금으로 코팅하여 제작하였다. SEM 관찰시의 가속전압과 전류는 각각 20 kV 및 10 nA 조건이었으며, 사용배율은 최대 35, 000배이고 주로 1,000~20, 000배 정도로 확대하여 관찰을 실시하였다.
- 24시간 건조 시켰다. 건조된 시료 0.5 g과 Lithium Tetraborate 5 g을 잘 혼합한 후 Fumace에서 10 분간 용융시켜 실온에서 냉각하여 비드를 제작하였으며, 제작된 비드는 경북대학교 X-선 형광분석기를 이용하여 분석하였다.
- 세척 건조된 도가니의 중량을 측정하여 기록한 후 105℃로 건조된 시료 1 g을 도가니에 넣고 정확한 무게를 즉정하였다. 시료가 들어있는 도가니를 1000℃ Fumace에서 1시간 정도 가열한 후 데시케이트에서 상온까지 냉각한 후의 무게를 측정하였으며, L이의 계산은 아래와 같이 실시하였다.
- 무게를 즉정하였다. 시료가 들어있는 도가니를 1000℃ Fumace에서 1시간 정도 가열한 후 데시케이트에서 상온까지 냉각한 후의 무게를 측정하였으며, L이의 계산은 아래와 같이 실시하였다.
- 시료 내의 중금속 함량을 알아보기 위해서 기초과학지 원연구원 서울센터의 ICP-MASS Spectrometer (Perkin Elmer, Elan 6100)를 이용하여 분석을 하였다. 광미시료는 HCl : HNO3를 3 : 1로 섞은 용액에 불산을 가하여 모든 불용성 금속 성분을 녹여서 분석하였다.
- 광미시료는 HCl : HNO3를 3 : 1로 섞은 용액에 불산을 가하여 모든 불용성 금속 성분을 녹여서 분석하였다. 분석한 중금속 원소는 Cd, Cr, Co, Cu, Ni, Pb, Zn, As이다.
- 분석한 중금속 원소는 Cd, Cr, Co, Cu, Ni, Pb, Zn, As이다. 각 함량은 분석된 데이터를 각 단계의 희석비를 고려하여 구하였다.
- 매립심도에 따른 주요 화학성분의 변화를 알아보기 위하여 전 시료를 대상으로 하여 XRF 분석을 실시하였다(표 2). 본 지역의 광물 조합을 고려할 때 Ca의 경우 주로 방해석에서 유래된 것으로 판단되며 Ca의 경우 전체적으로 NN지점에서는 SN 지점과 비교하여 적은 양으로 나타나며 표층에서 가장 많은 함량을 보이고 하부로 갈수록 줄어드는 경향을 보인다.
대상 데이터
- 맥에서 관찰되는 광석광물은 황동석과 섬아연석이 풍부하고 이외에 황철석, 방연석, 유비철석(FeAsS) 및 코발타이트(CoAsS) 등이 약간 수반된다(최상훈 외, 1994). 본 시료채취 지점인 광미적치장은 삼산제일광산의 갱도에서 약 3 ~400 m 정도 떨어져 있다. 삼산제일광산의 갱도의 위치 좌표는 N34°57'15.
- 본 연구는 삼산제일광산의 광미 매립지 두 지점 (SN과 NN)을 선정하여 각 지점에서 깊이별로 채취된 시료 총 17개를 사용하였다. SN 지점에서는 깊이 102 cm 이하, NN 지점에서는 약 88 cm 이하의 깊이 범위에서 약 10 cm 정도의 간격으로 채취하였으며, 중금속 분석을 위한 시료들은 대부분 실온상태로 건조시켰으나, 수분의 함유량이 많아 덩어리 상태로 존재하는 SN7과 SN9의 경우 수분을 증발 시 키위 위하여 45℃의 오븐에서 3일 동안 건조시켰다.
- 이용하여 분석하였다. CoKα1 단일파장(λ = 1.79)를 사용하였으며 5~60º의 20범위에서 측정하였고 주사간격은 0.04°, 주사속도는 8 sec/0.04° 를 사용하였다.
- 광미시료는 HCl : HNO3를 3 : 1로 섞은 용액에 불산을 가하여 모든 불용성 금속 성분을 녹여서 분석하였다. 분석한 중금속 원소는 Cd, Cr, Co, Cu, Ni, Pb, Zn, As이다. 각 함량은 분석된 데이터를 각 단계의 희석비를 고려하여 구하였다.
데이터처리
- 본 연구시료인 광미의 주성분 분석을 위해 경북대학교 X-선 형광분석기 (PW1404 X-ray spectrometer, PHILIPS)를 사용하여 정량분석을 실시하였다.
성능/효과
- 전체적으로 SN 시료가 풍화가 많이 진행되어 산화철 광물의 존재로 인하여 황색과 갈색을 보여주는 반면 NN 시료의 경우 풍화가 별로 진행되진 않아 회색과 녹색계통의 색을 보여준다. XRD 분석 결과 본 광미 시료의 주 구성광물은 석영, 미사장석, 백운모, 녹니석으로 거의 비슷한 산출 상태를 보였으며, 부수적으로 석고가 동정되었다. 풍화가 많이 진행된 NN의 시료에서는 자로사이트가, 풍화가 덜 진행된 SN 시료의 경우는 황철석이 추가로 동정되었다.
- 두 시료 채취 지점은 여러가지 서로 다른 특징을 보이고 있는데 pH의 경우 NN지점에서 pH 값의 범위는 2.83~7.18의 강산성과 중성 사이 값을 보이며 심도가 깊어질수록 pH가 낮아지는 경향을 보였다(표 1). SN지점에서의 경우는 깊이에 따른 pH 변화는 인지되지 않았으며, 그 값도 8.
- 18의 강산성과 중성 사이 값을 보이며 심도가 깊어질수록 pH가 낮아지는 경향을 보였다(표 1). SN지점에서의 경우는 깊이에 따른 pH 변화는 인지되지 않았으며, 그 값도 8.14~8.84로 약염기성으로 깊이에 따라 비교적 일정한 값을 가지고 있는 것으로 나타났다. 일부 기존 연구에 의하면 많은 경우 산화가 많이 진행된 표면으로 갈수록 황철석과 같은 황화광물의 산화로 인하여 pH 가 낮아져 광미의 매립 심도가 깊어질수록 pH가 높아지는 경향을 보이는 것으로 알려져 있으나(문용희 외, 2003; Moon et al.
- 그러나 대기에 노출여부 및 수리지질학적 특성 등은 두 지점의 거리가 그리 멀지 않고(약 30 m) 비슷한 양상으로 매립되어 있어서 큰 요인이 될 수 없을 것이라 생각된다. 따라서 매립 시기 및 그에 따른 구성성분의 차이가 있는 것으로 사료되며, 매립 시기의 차이에 의한 풍화정도와 구성 광물이 두 지점에서의 상이한 양상의 pH값에 영향을 주는 것으로 판단된다. 측정된 pH는 표 1에 제시하였다.
- XRD 분석 결과 본 광미 시료의 주 구성광물은 석영 (quartz), 미사장석 (microcline), 백운모(muscovite), 녹니석(chlorite)으로 구성되었음을 보여준다(그림 1). 이외에 석고(gypsum), 방해석(calcite), 자로 사이트(jarosite)가 소량 관찰된다.
- 이외에 석고(gypsum), 방해석(calcite), 자로 사이트(jarosite)가 소량 관찰된다. 대체적으로 분석된 모든 시료에서 동정된 구성광물들은 거의 유사하나 SN 지점의 경우 NN 지점의 시료보다 방해석 피크가 뚜렷하게 관찰되었으며 특히 하부인 SN8의 시료에서 가장 큰 피크를 보였다. 그러나 NN 시료의 경우 방해석 피크가 없거나 아주 미량으로 산출되는 것이 관찰되었다.
- 2). 본 지역의 광물 조합을 고려할 때 Ca의 경우 주로 방해석에서 유래된 것으로 판단되며 Ca의 경우 전체적으로 NN지점에서는 SN 지점과 비교하여 적은 양으로 나타나며 표층에서 가장 많은 함량을 보이고 하부로 갈수록 줄어드는 경향을 보인다. 또한 자로사이트가 동정된 시료인 NN-7의 경우 Ca의 함량이 0.
- 그에 반해 SN지점에서는 Ca의 양이 NN지점에 비하여 훨씬 많은 양이 관찰되며 전 심도에 걸쳐 비교적 고르게 분포하고 있었는데 상대적으로 많은 양의 방해석으로 인하여 pH의 완충작용이 일어났다고 해석된다. 따라서 본 지역 광미 층의 pH 값과 풍화에 결정적인 영향을 주는 것은 광미의 매립 심도보다는 방해석의 함량에 따른 pH 완충작용에 의한 것임을 알 수 있다. Fe의 경우 전체적으로 그 양의 변화가 크지 않게 나타난다.
- 반대로 AsO43-나 CrO4-와 같이 산화 음이온으로 존재하는 중금속의 경우 pH가 낮은 경우 광물 표면의 (+) 전하로 인하여 음이온의 흡착이 강하게 일어나며 pH가 높은 경우는 쉽게 용줄이 될 수 있다. 따라서 pH가 낮아지는 경우 양이온으로 존재하는 중금속의 경우 상대적으로 중금속의 이동성이 증가하고 결과적으로 광미 내의 전체적인 농도는 감소하게 되며 음이온으로 존재하는 중금속의 경우 상대적으로 농도가 증가하게 된다.
- 전체적인 평균 중금속 함유량을 비교하면 NN 지점과 SN 지점의 각 농도의 평균을 비교해 볼 경우 Co, Cd의 경우 NN 시료의 평균 농도 값이 SN 시료에 비하여 훨씬 적은 양을 보여주고 있음을 보여준다(그림 3). Ni의 경우도 NN 시료의 양이 SN 시료보다 차이는 크지 않으나 적게 나타나며 전체적으로 전 깊이에서 비슷한 경향이 나타남을 보여준다.
- 보였다. 즉 본 연구 시료들은 깊이에 따른 풍화보다는 공존하는 광물의 종류에 따라서 서로 다른 풍화양상을 보이고 있으며 이는 탄산염 광물의 존재가 pH를 규제하는데 있어 큰 역할을 함을 뒷받침 할 수 있다. 이러한 pH의 변화는 중금속 의용 해도에도 커다란 영향을 미쳐 방해석의 용해에 의하여 완충되지 않은 시료들처럼 pH가 산성을 보일수록 중금속의 용해도가 증가하게 되고 따라서 주변 수계 및 토양으로의 이동이 용이해지므로 중금속의 위해도가 증가한다고 할 수 있다.
- (Lindsay, 1979; Xian and Shokohiferd, 1989). 본연구지역의 광미매립지 2곳에서 채취된 시료들은 전체적으로 pH 값이 많은 차이를 보이고 있는데 이는 주로 광미 내의 방해석의 존재 유무에 따라그 값이 영향을 받고 있는 것으로 나타났다. 방해석의 경우 원래 매립되는 시기에 따라서 광미의 성분이 달라져 차이를 보일 수도 있고 매립시 복토재에 포함되어 연구대상 심도까지 영향을 주었을 가능성도 있으나 일반적으로 복토재의 광물성분은 균일하고 또 이에 의하여 영향 받는 심도가 비슷하다고 가정하였을 때 방해석 성분의 차이는 주로 광미 성분의 불균일함에서 기인한다고 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.