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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 우리나라 주요 지질단위별로 토양 중 중금속의 가용성 및 전함량 등 시험방법에 따른 자연배경농도를 조사하고, 비교·평가함으로써 새로운 토양오염기준 설정을 위한 과학적 근거를 마련하고자 한다.
제안 방법
- 대상항목은 토양환경보전법에서 토양오염물질로 지정된 중금속 항목인 비소(As), 카드뮴(Cd), 구리(Cu), 니켈(Ni), 납(Pb), 아연(Zn) 이외에 총크롬(Cr)을 추가하여 모두 7개 항목으로 하였다.
- 토양시료의 조제 및 분석은 토양오염공정시험방법(환경부, 2002)에 준하여 실시하였다. 토양중 중금속의 가용성 함량은 토양시료 10 g을 100 mL 삼각플라스크에 취하여 0.1N-HCl 50 mL(단, 비소는 1N-HCl)를 가한 다음 실온에서 1시간(단, 비소는 30분) 진탕하고 No. 5B로 여과하여 As, Cd, Cu, Ni, Pb, Zn 및 Cr 함량을 측정하였다. 토양의 중금속함량 분석은 원자흡광광도계(AAS)를 이용하였다(환경부, 2002).
- 토양의 중금속함량 분석은 원자흡광광도계(AAS)를 이용하였다(환경부, 2002). 토양중 중금속의 전함량은 왕수(Aqua regia)를 이용하여 전처리한 후 원자흡광광도계(AAS)로 분석하였다(환경부, 2002).
대상 데이터
- 토양 중 중금속 자연배경농도 조사를 위한 표본조사지점의 선정을 위하여 한국지질도 및 지구화학도 자료와 우리나라 토양통 현황자료, 측정망 운영자료 등을 참고로 하여 최종 92개 지점을 선정하였다. 시료채취지점은 우리나라 주요 지질단위를 고려하여 전국을 대상으로 주로 인위적인 간섭이 없어 자연배경농도를 대표할 수 있는 산림토양을 대상으로 선정하였다. Table 1은 지질단위별 행정구역별 전국 배경농도 조사지점수를 나타내었다.
- 토양 중 중금속 자연배경농도 조사를 위한 표본조사지점의 선정을 위하여 한국지질도 및 지구화학도 자료와 우리나라 토양통 현황자료, 측정망 운영자료 등을 참고로 하여 최종 92개 지점을 선정하였다. 시료채취지점은 우리나라 주요 지질단위를 고려하여 전국을 대상으로 주로 인위적인 간섭이 없어 자연배경농도를 대표할 수 있는 산림토양을 대상으로 선정하였다.
데이터처리
- 58) mg/kg이었다. 평균값과 농도범위는 검출된 시료를 대상으로 계산하였다.
이론/모형
- 토양시료의 조제 및 분석은 토양오염공정시험방법(환경부, 2002)에 준하여 실시하였다. 토양중 중금속의 가용성 함량은 토양시료 10 g을 100 mL 삼각플라스크에 취하여 0.
- 5B로 여과하여 As, Cd, Cu, Ni, Pb, Zn 및 Cr 함량을 측정하였다. 토양의 중금속함량 분석은 원자흡광광도계(AAS)를 이용하였다(환경부, 2002). 토양중 중금속의 전함량은 왕수(Aqua regia)를 이용하여 전처리한 후 원자흡광광도계(AAS)로 분석하였다(환경부, 2002).
성능/효과
- As 전함량은 조선누충군이 12.41 mg/kg으로 최대, 경상 누충군이 3.87 mg/kg으로 최소인 반면, 가용성함량(1N HCl)은 변성암이 0.13 mg/kg으로 최대, 옥천층군이 0.06 mg/kg으로 가장 낮게 나타났다.
- Cr 전함량은 변성암이 42.48 mg/kg으로 최대, 평안층군이 13.67 mg/kg으로 최소인 반면, 가용성함량은 쥬라기 화강암이 0.12 mg/kg으로 최대, 백악기 화강암이 0.02 mg/kg으로 최소로 분석방법간에 다른 양상을 보였다.
- Cu 전함량은 조선누층군이 20.43 mg/kg으로 최대, 대동 층군이 9.74 mg/kg으로 최소인 반면, 가용성함량은 평안 층군과 변성암이 0.58 mg/kg으로 최대, 쥬라기 화강암이 0.33 mg/kg으로 최소로 분석방법간에 다른 양상을 보였다.
- Ni 전함량은 변성암이 23.99 mg/kg으로 최대, 백악기 화강암이 9.39 mg/kg으로 최소인 반면, 가용성함량은 변성암이 0.28 mg/kg으로 최대, 백악기 화강암이 0.15 mg/kg으로 최소로 분석방법간에 다른 양상을 보였다.
- 각 중금속별 상관계수는 Cd 0.88, Cu 0.65, Pb 0.70, Cr 0.43, Zn 0.24, Ni 0.61, As 0.24로 Cd > Pb > Cu > Ni > Cr > Zn ≈ As의 순으로 감소하였으며, 이들 중금속 중 Cr 및 As는 5% 수준이었고, 나머지 중금속은 1% 수준의 유의성 있는 정의 상관관계를 나타내었다.
- 3% 수준으로 낮게 평가되었다. 또한 가용성 시험방법과 왕수 시험방법에 의한 중금속 측정값 간의 상관계수는 0.24~0.88의 범위로 나타났으며 Cd > Pb > Cu > Ni > Cr> Zn ≈ As의 순으로 감소하였다.
- 또한 일본에서 농경지 및 임야를 모두 포함한 687개 토양시료를 대상으로 중금속 자연부존량 조사(日本 環境廳, 1984)를 위한 0.1N-HCl 가용성함량(단, Ni은 0.2M 초산암모늄 침출)에 의한 각 원소의 평균 함유량인 Cd 0.23 mg/kg, Cu 4.09 mg/kg, Pb 3.34 mg/kg, Cr 0.31 mg/kg, Zn 9.03 mg/kg, Ni 0.86 mg/kg, As 1.13 mg/kg과 비교하면 8~92% 수준으로 편차가 크게 나타났으며, As가 8%로 가장 큰 차이를 나타내었다. 이러한 배경농도의 차이는 모암과 토지이용도 및 본래부터 토양이 가지고 있는 불균일성 등에 따른 용출특성의 차이에 기인하는 것으로 판단된다.
- 46로 Cd이 평균값에 대한 정확도가 가장 높은 것으로 나타났다. 또한, 변이계수(CV)는 Cd이 81.6%로 조사지점간 전함량값들의 변동폭이 가장 컸고, Zn이 34.8%로 가장 작았다.
- 55로 Cd과 As가 평균값에 대한 정확도가 가장 높은 것으로 나타났다. 또한, 변이계수(CV)는 전함량과는 달리 Zn이 333.0%로 조사지점간 가용성함량값들의 변동폭이 가장 컸고, Pb이 56.4%로 가장 작았다.
- 우리나라 토양중 중금속 자연배경농도를 비교·평가함으로써 토양오염기준 설정을 위한 과학적 근거를 마련하고자 전국 주요 지질단위인 대동층군, 백악기화강암, 옥천 층군, 조선누층군, 평안층군, 경상누층군, 쥬라기화강암, 화산암, 변성암 등 산림지역 총 88개 지점에 대한 표토를 0.1N 염산 가용성 시험방법 및 왕수 시험방법으로 분석한결과, 왕수시험방법에 의한 자연함유량 평균값(mg/kg)은 Cd 0.287, Cu 15.26, Pb 18.43, Cr 25.36, Zn 54.27, Ni 17.68로 조사되었으며, 가용성 시험결과 평균농도(mg/kg)는 Cd 0.040, Cu 0.48, Pb 3.06, Cr 0.09, Zn 1.54, Ni 0.27로 나타났다.
- 27로 나타났다. 이들 시료의 가용성 평균 농도는 왕수 시험방법의 평균농도에 비하여 각각 Cd 13.9%, Cu 3.1%, Pb 16.6%, Cr 0.4%, Zn 2.8%, Ni 1.5%, As 1.3% 수준으로 낮게 평가되었다. 또한 가용성 시험방법과 왕수 시험방법에 의한 중금속 측정값 간의 상관계수는 0.
- 표준오차는 Cd과 As가 0.009, Cr 0.02, Ni 0.03, Cu 0.06, Pb 0.19, Zn 0.55로 Cd과 As가 평균값에 대한 정확도가 가장 높은 것으로 나타났다. 또한, 변이계수(CV)는 전함량과는 달리 Zn이 333.
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