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문제 정의
- (2008) 및 血n et a/.(2009)의 연구에서 일부 논의된 바 있으나 본 연구에서는 보다 장기간의 관측자료 및 실내분석 결과를 바탕으로 관련 수질의 계절적 변화에 대해 심도있게 평가하고자 한다.
- 실정이다. 본 연구에서는 이러한 관점에서 폐광산 폐기물 적치 장내 지하수 및 침출수 수질에 대한 시기별 변화양상을 파악하고자 하였으며 특히 2차 금속황산염류의 용해 반응에 의한 수질영향에 대해 고찰하였다. 조사지역으로거풍광산을 선정하였으며 이 지역 지하수 및 침출수 수질에 관하여 Cheong et 0.
제안 방법
- 3번 관정은 폐석 적치장에 설치된 것으로 2번 관정과 동일하게 전구간이 스크린 처리되었다. 관정 3 개소에 대하여 CTD 다이버(VZm Essen, DI263)를 설치하여 관정 지하수의 수위, 온도, 전기전도도를 2007년 7월부터 2008년 10월까지 계측하였다. 관정 지하수의 수위 변동은 CTD 다이버 설치 심도에 대한상대적 수위변화를 시간에 따라 기록하였다(Cheong et al.
- 관정 지하수, 침줄수, 유거수 시료에 대하여 현장에서 수소이온농도(Iba pH meter), 전기전도도(Orion 130 conductivity meter), 온도 등을 측정하였다. 실내분석용 시료는 현장에서 필터링하고 양이온 분석용 시료의 경우, 농질산을 가하여 pH를 2 이하로 만들어 냉장 보관하였다.
- 1). 또한 강우시 폐석장 표면을 흐르는유거수(RW)를 경사지 표면 직하부에 절개된 PVC 파이프 및 채수병을 설치하고 3지점에 대해 2차례(2008 년 7월 및 8월) 집수하였다.
- 실내분석용 시료는 현장에서 필터링하고 양이온 분석용 시료의 경우, 농질산을 가하여 pH를 2 이하로 만들어 냉장 보관하였다. 양이온 주성분 및 중금속원소들eICP-AES(Jobin Yvon 38)를 이용하여 분석하였고, 황산염 이온은 IC(Dionex serie아를 이용하였다.
- 폐석장내 방치된 폐석의 표면에 다양하게 나타나는2차 증발염류(efflorescent salts)에 대해 현장관찰 및 SEM-EDS 분석을 실시하였다. 주로 금속 황산염 형태의 가용성 수화염류들은 불안정한 고체상으로 한시적으로 발생하지만 지표환경에 중요한 영향을 줄 수 있으며생성과정의 광물 및 산성수의 조성과 환경조건에 관한 정보를 제공할 수 있다.
대상 데이터
- , 2008). 강우자료는 현장에 관측시설을 설치하여 획득하였으며 설치이전 및 장비 오작동 기간에 대해서는 인근 옥천 및 보은 관측소의 데이터를 활용하였다.
- 과거 정광 생산량으로 구리 195톤, 납 135톤, 아연 189톤 등이며 방치된 광미 및 폐석에 대해 2002~2003년도에 걸쳐 L형 옹벽, 배수관 등의 설치로 광해방지사업이 수행된 바 있지만 침식 등으로 인한 복토층 유실로 이후에도 산성배수의 발생은 여전히 지속되어 나타났다. 광미적치장은 2개소로 별도로 적치되어 있으며 본 연구대상 광미장은 면적 3, 410 m2, 평균두께 2.4m이며 광미량은 8, 184m3으로 추정되었다. 복토 두께는 위치에 따라 20 cm에서 최대 190 cm 에 이르며 상부 광미층의 고도차로 광미장 위치에 따라 복토 두께가 다르다.
- 수질분석을 위해 관정 지하수(GW#1, GW#2, GW#3)와 함께 지표 유출 침출수(SW#1, SW#2) 에대해 2008년 3월부터 10월까지 주기적으로 시료를 채취하였다. 지표 침출수 SW#1 지점은 1 번 관정 서편에 위치하며 상류의 비오염 지류와 합류하여 보다 하류로 유출되고 있다.
- 연구가 진행된 거풍광산은 충청북도 옥천군 청성면에 위치하며 자세한 소개는 이전 연구(Cheong et al., 2008; MIRECO, 2008; 福 et al., 2009)에서 찾을수 있다. 간략히 정리하면, 주 채광대상 금속은 동, 아연, 납으로 일제강점기, 1960년대 및 70년대에 산발적으로 채굴되었으며 이후 1990년 광업권이 등록되고 1998년 소멸되었다.
- 이러한 관점에서 3가 철 산화물과 함께 폐광지역의 주요한 환경광물 (environmental minerals)로 다루어지고 있다(Valente and Gomes, 2009). 연구지역에서는 주로 황철석, 방연석, 섬아연석 등으로 추정되는 광석광물을 포함하는 폐석 표면에 백색, 분홍 또는 푸르스름한 색상의 꽃가루군집 형태로 생성되거나 폐석의 간극을 채우는 양상으로 나타났다 (Fig. 6). 다량으로 밀집하여 분포하지는 않으나 폐석 장상 부에서 전반적으로 흔히 관찰된다, 현장조사에서 물을 뿌리면 곧 용해되어지므로 강우 및 침출수에 의해 쉽게 제거되고 고온건조한 환경에서 다시 생성되는 것으로 예상한다.
- 본 연구에서는 이러한 관점에서 폐광산 폐기물 적치 장내 지하수 및 침출수 수질에 대한 시기별 변화양상을 파악하고자 하였으며 특히 2차 금속황산염류의 용해 반응에 의한 수질영향에 대해 고찰하였다. 조사지역으로거풍광산을 선정하였으며 이 지역 지하수 및 침출수 수질에 관하여 Cheong et 0.(2008) 및 血n et a/.(2009)의 연구에서 일부 논의된 바 있으나 본 연구에서는 보다 장기간의 관측자료 및 실내분석 결과를 바탕으로 관련 수질의 계절적 변화에 대해 심도있게 평가하고자 한다.
- 폐석 및 광미 적치장의 지하수 수위 및 수질 특성을 평가하기 위해 관측공을 설치하였다(Fig. 1). 광미장 1 번 관정은 풍화 암반충 이하에만 스크린을 설치하였으며 2번 관정은 동일 광미장에 위치하나 광미층 및 암반층 전구간 스크린을 설치하였다(Fig.
데이터처리
- 관정 지하수, 침줄수 및 유거수의 주요 수질성분간상관성을 검토하기 위하여 두 변수 간 선형관계에 대한측도를 나타내는 피어슨 상관계수(Wfebster and Oliver; 2001X SPSS(Release 10.0.7) 프로그램을 이용하여 계산하였다. 그 결과(Qble 2 및 Fig.
- 폐석장 표면의 다양한 2차 염류에 대해서는 현장 관찰 및 실내 SEM-EDS0SM-6400) 분석을 통해 평가하였다. 시료 양이 불충분하여 광물감정 등 이외 분석은 실시하지 못하였다.
성능/효과
- 거풍광산 폐기물 적치장 지하수 및 침출수는 강산성과 높은 중금속 함량의 전형적인 산성광산배수의 특성을 나타내었다. 또한 우기에 관정 지하수 및 침출수 수질이 더욱 악화되는 양상으로 나타났으며 강우와 폐석의 직접적 반응으로 강산성의 유거수가 발생하였다.
- 정리하였다. 광미장 2번 관정에서 pH2.71-3.91, 총용존고형물함량(TDS) 1690~4890mg1로서 강산성과 고농도의 전형적인 산성배수의 특성을 보여주었다. 마땅한 비교기준치가 없지만 매립시설 침출수 배출허용기준(폐기물관리법 시행규칙 별표 8)을 적용하면 Fe, Mn, Cu, Zn, Pb, Cd 등이 가지역 기준치(각각 10, 10, 3, 5, 1, O.
- 7) 프로그램을 이용하여 계산하였다. 그 결과(Qble 2 및 Fig. 5), 모든 성분들이 TDS와 좋은 상관성을 나타내며 Fe을 제외한 각성분들의 상호 상관성도 높게 나타나고 있다. 또한 수질 조성에 대한 시기별 변화도 평가하였으나 건우기 함량의 상대적 증감 외에 조성의 큰 변화는 나타내지 않았다.
- 91, 총용존고형물함량(TDS) 1690~4890mg1로서 강산성과 고농도의 전형적인 산성배수의 특성을 보여주었다. 마땅한 비교기준치가 없지만 매립시설 침출수 배출허용기준(폐기물관리법 시행규칙 별표 8)을 적용하면 Fe, Mn, Cu, Zn, Pb, Cd 등이 가지역 기준치(각각 10, 10, 3, 5, 1, O.lmg/L)에 비해 크게 초과하고 있어 이들 원소들이 연구지역의 주요 수질 오염원소로 나타났다. 광미장 1번 및 폐석장 3번 관정도 TDS 함량은 다소 차이가 나지만 역시 강산성으로 나타나며 Mn, Cu, Zn, Cd 등이 여전히 높은 오염수준을 보인다.
- 본 연구지역의 시료에 대한 EDS 분석결과에서도 Cu, Zn 등의 중금속을 포함하고 있는 것으로 나타나 (Fig. 6) 강우시 폐석장 유출수의 직접적인 강산성과 높은 중금속 함량의 일차적 원인으로 판단한다.
- 광미장 1번 및 폐석장 3번 관정도 TDS 함량은 다소 차이가 나지만 역시 강산성으로 나타나며 Mn, Cu, Zn, Cd 등이 여전히 높은 오염수준을 보인다. 지표침출수 중 비오염 지류에 유입되는 SW#1 시료는 pH 5.6 내외이며 TDS 함량도 낮지만 광미장에서 직접 유출되는 SW#2 시료는 역시 강산성과 상대적으로 Cu, Zn, Cd 등의 중금속 함량이 높게 나타났다. 연구지역의 생산 광종을 고려할 때 중금속 원소 중 Pb 함량이 상대적으로 낮게 나타나는데 이는 수용액상에서 극히 낮은 pH 조건을 제외하고 흡착 또는 침전 반응으로 제거되는 경향이 Cu, Zn 및 Cd에 비해 훨씬 강하기 때문(Kinniburgh et al.
후속연구
- 철황산염 등의 2차 생성물은 폐기물의 강우에 의한 물-암석 반응에 의해 형성된 것으로 산성배수발생과 같은 폐광산 지역의 환경오염 발생과정을 설명해 줄 수 있으며 또한 그 자체로 높은 용해도로 인해 주요한 환경 오염물질로 작용할 수 있으므로 광물학적 및 지구화학적 연구가 요구된다. 기존연구에서 폐광산 폐기물 내에 가용성 및 불용성의 2차 철황산염 광물 및 수산화철 광물이 흔히 생성되는 것으로 보고되고 있으며(Hammarstrom et al, 2005), 중금속에 대한 환경적이동제어 역할과 용해반응에 의해 산도 및 오염물질의 부가 역할을 동시에 수행할 수 있는 것으로 나타난다(Jerz and Rimstidt, 2003; Smuda et al.
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