본 연구는 Pb와 Cu로 오염된 사격장 토양을 대상으로 폐자원을 가공하여 만든 안정화제를 이용하여 안정화 처리를 수행하였다. 안정화제는 폐굴껍질을 소성하여 생석회로 가공한 Calcined oyster shells (COS)와 폐소뼈를 가공한 Waste cow bones (WCB)로 오염토 함량대비 각각 5%와 3%를 사용하여, 28일간 습윤양생한 후 각종 용출시험법을 통해 효율성을 평가 하였다. 증류수 용출 및 SPLP에서는 뚜렷한 안정화 효율이 관찰되지 않았는데, 이는 중성 또는 약산성 환경에서는 중금속의 용출량 자체가 많지 않기 때문으로 판단된다. 반면, TCLP 및 0.1 N HCl을 이용한 용출실험에서는 안정화 처리를 한 토양의 경우 중금속의 용출량이 확연하게 감소한 것을 확인할 수 있었다. 특히, 0.1 N HCl 용출 결과에서 Pb 99.9%, Cu 83.9%의 매우 높은 용출량 저감효과를 보였고, 이는 비교적 강산성 용출환경에서는 중금속의 안정화 효과가 크게 나타남을 의미한다. 연속추출 결과를 통해 Pb와 Cu 간에 안정화 경향성의 차이는 Pb가 불용성 물질로의 변환과 안정화 효율이 더 탁월한 것으로 판단된다. 본 연구는 폐자원을 이용한 안정화제가 오염토양 처리에 활용 가능함을 증명하고 있고, 또한 폐기물로 취급되는 폐자원의 재사용 방안을 제시한다는 점에서도 큰 의미를 갖는다.
본 연구는 Pb와 Cu로 오염된 사격장 토양을 대상으로 폐자원을 가공하여 만든 안정화제를 이용하여 안정화 처리를 수행하였다. 안정화제는 폐굴껍질을 소성하여 생석회로 가공한 Calcined oyster shells (COS)와 폐소뼈를 가공한 Waste cow bones (WCB)로 오염토 함량대비 각각 5%와 3%를 사용하여, 28일간 습윤양생한 후 각종 용출시험법을 통해 효율성을 평가 하였다. 증류수 용출 및 SPLP에서는 뚜렷한 안정화 효율이 관찰되지 않았는데, 이는 중성 또는 약산성 환경에서는 중금속의 용출량 자체가 많지 않기 때문으로 판단된다. 반면, TCLP 및 0.1 N HCl을 이용한 용출실험에서는 안정화 처리를 한 토양의 경우 중금속의 용출량이 확연하게 감소한 것을 확인할 수 있었다. 특히, 0.1 N HCl 용출 결과에서 Pb 99.9%, Cu 83.9%의 매우 높은 용출량 저감효과를 보였고, 이는 비교적 강산성 용출환경에서는 중금속의 안정화 효과가 크게 나타남을 의미한다. 연속추출 결과를 통해 Pb와 Cu 간에 안정화 경향성의 차이는 Pb가 불용성 물질로의 변환과 안정화 효율이 더 탁월한 것으로 판단된다. 본 연구는 폐자원을 이용한 안정화제가 오염토양 처리에 활용 가능함을 증명하고 있고, 또한 폐기물로 취급되는 폐자원의 재사용 방안을 제시한다는 점에서도 큰 의미를 갖는다.
In this study, a heavy metal stabilization treatment using waste resource stabilizing agents was utilized on army firing range soil contaminated with Pb and Cu. Both calcined oyster shells (COS; 5% w/w) and waste cow bone (WCB; 3% w/w) were applied for a wet-curing duration of 28 days. Following the...
In this study, a heavy metal stabilization treatment using waste resource stabilizing agents was utilized on army firing range soil contaminated with Pb and Cu. Both calcined oyster shells (COS; 5% w/w) and waste cow bone (WCB; 3% w/w) were applied for a wet-curing duration of 28 days. Following the stabilization treatment, the process efficiency was evaluated by various extraction methods for Pb and Cu. Neutral and weak acid extraction methods, such as water soluble extraction and SPLP, did not show positive results for heavy metal stabilization with very low leachability. On the other hand, TCLP and 0.1 N HCl extraction showed that the stabilizing agents significantly reduced the amount of the heavy metals leached from the soil, which strongly supports that the treatment efficiency is positively evaluated in acidic leaching conditions. Specifically, in the 0.1 N HCl extraction, the reduction efficiencies of Pb and Cu leaching were 99.9% and 83.9%, respectively. From the sequential extraction results, a difference between Pb and Cu stabilization was observed, which supports that Pb stabilization is more effective due to the formation of insoluble Pb complexes. This study demonstrates that the application of waste resources for the stabilization of heavy metals is feasible.
In this study, a heavy metal stabilization treatment using waste resource stabilizing agents was utilized on army firing range soil contaminated with Pb and Cu. Both calcined oyster shells (COS; 5% w/w) and waste cow bone (WCB; 3% w/w) were applied for a wet-curing duration of 28 days. Following the stabilization treatment, the process efficiency was evaluated by various extraction methods for Pb and Cu. Neutral and weak acid extraction methods, such as water soluble extraction and SPLP, did not show positive results for heavy metal stabilization with very low leachability. On the other hand, TCLP and 0.1 N HCl extraction showed that the stabilizing agents significantly reduced the amount of the heavy metals leached from the soil, which strongly supports that the treatment efficiency is positively evaluated in acidic leaching conditions. Specifically, in the 0.1 N HCl extraction, the reduction efficiencies of Pb and Cu leaching were 99.9% and 83.9%, respectively. From the sequential extraction results, a difference between Pb and Cu stabilization was observed, which supports that Pb stabilization is more effective due to the formation of insoluble Pb complexes. This study demonstrates that the application of waste resources for the stabilization of heavy metals is feasible.
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문제 정의
본 연구는 폐자원을 이용한 안정화제가 오염토양 처리에 활용 가능함을 증명하고 있고, 또한 폐기물로 취급되는 폐자원의 재사용 방안을 제시한다는 점에서도 큰 의미를 갖는다.
수분 첨가 후, 대기 중의 CO2에 의한 탄산화의 영향을 최소화하고 수분함량을 유지시키기 위하여 밀봉상태로 실온에서 보관하여 28일의 습윤양생시간을 거친 후 시료를 각각 분취하여 풍건하였다. 본 연구에서는 기 수행된 연구들을 통해 얻은 최적의 조건들, 즉 안정화제 입자크기, 수분함량, 양생시간 등을 적용하였고 오염토양과 안정화제 혼합비율 역시 기존의 연구결과들을 바탕으로 선정되었다.10,11) 안정화제를 투입하지 않은 대조구는 수분함량만 동일하게 하여 구성하였다.
제안 방법
88로 맞춘 증류수 10 mL를 가하여 상온에서 18시간 동안 교반하였다. 0.1 N HCl 용출법(구토양오염공정시험법)을 이용한 시험법에서는 1 g 토양에 0.1 N HCl 5 mL를 가하고 상온에서 1시간 동안 교반하였고, 전함량 분석법은 왕수(aqua regia; HNO3 1 mL와 HCl 3 mL)를 토양 0.4 g에 가한 다음 70℃ heating block에서 1시간 동안 가열하여 추출하였다.
SPLP (Synthetic Precipitation Leaching Procedure)와 TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Procedure)는 미국에서 사용되는 중금속 오염도 측정 시험법이다. SPLP는 인공강우용출시험법으로 USEPA Method 1312를 바탕으로 고액비는 동일하게 유지한 체 총량만을 수정하여 사용하였고,13) 토양 0.5 g에 pH를 4.2로(H2SO4와 HNO3를 3:2로 혼합한 산용액으로) 맞춘 증류수를 10 mL 가하여 상온에서 18시간 동안 교반하였다. TCLP는 독성물질용출시험법으로 USEPA Method 1311를 바탕으로 고액비는 동일하게 유지한 체 총량만을 수정하여 사용하였고,14) 토양 0.
2로(H2SO4와 HNO3를 3:2로 혼합한 산용액으로) 맞춘 증류수를 10 mL 가하여 상온에서 18시간 동안 교반하였다. TCLP는 독성물질용출시험법으로 USEPA Method 1311를 바탕으로 고액비는 동일하게 유지한 체 총량만을 수정하여 사용하였고,14) 토양 0.5 g에 아세트산을 이용하여 pH를 2.88로 맞춘 증류수 10 mL를 가하여 상온에서 18시간 동안 교반하였다. 0.
Table 2는 안정화처리의 실험조건을 나타내고 있으며, 대상 오염토양과 폐자원을 가공하여 만든 안정화제를 혼합교반하고 수분을 첨가하여 반응을 진행시킨 후 경과를 관찰, 분석하였다. 오염토양 300 g에 대하여 5%의 COS와 3%의 WCB를 무게대비 함량으로 혼합 첨가하였으며, 첨가 후에는 충분한 교반을 통해 균질한 상태가 될 수 있도록 하였다.
모든 용출법 후 상등액은 0.45 µm 여과지(PTFE membrane filter, Whatman)로 거른 후 여과액을 유도결합플라즈마 원자발광분광기(ICP-OES, Optima 5300 DV, Perkin-Elmer Inc., USA)를 이용하여 분석하였다.
본 연구에서는 실제 오염된 사격장 토양의 Pb와 Cu를 대상으로 안정화 처리를 수행하였고, 특히 폐자원을 가공하여 만든 안정화제(COS와 WCB)를 이용하여 안정화효율을 평가 하였다. 증류수 용출 및 SPLP에서는 뚜렷한 안정화 효율이 관찰되지 않았는데, 이는 중성 또는 약산성 환경에서는 중금속의 용출량 자체가 많지 않아서 효과를 보이지 않는 것으로 판단된다.
본 연구에서는 중금속 오염이 심각한 군부대 사격장 토양을 대상으로 안정화 처리를 수행하였고, 특히 폐자원(폐굴껍질, 폐소뼈)을 가공·혼합하여 만든 안정화제를 이용하여 안정화효율을 평가하였다.
1%였으나, 안정화제 혼합교반 이후 20 wt%의 수분을 첨가하여 다시 교반하였다. 수분 첨가 후, 대기 중의 CO2에 의한 탄산화의 영향을 최소화하고 수분함량을 유지시키기 위하여 밀봉상태로 실온에서 보관하여 28일의 습윤양생시간을 거친 후 시료를 각각 분취하여 풍건하였다. 본 연구에서는 기 수행된 연구들을 통해 얻은 최적의 조건들, 즉 안정화제 입자크기, 수분함량, 양생시간 등을 적용하였고 오염토양과 안정화제 혼합비율 역시 기존의 연구결과들을 바탕으로 선정되었다.
실험 종료시점인 28일째 대조구(control)와 실험구(stabilization) 내의 토양시료를 채취하였고 상온에서 풍건 후 80 mesh 미만의 토양을 준비하여 각종 용출시험법을 수행하였다. 증류수용출은 토양 0.
본 연구에서는 중금속 오염이 심각한 군부대 사격장 토양을 대상으로 안정화 처리를 수행하였고, 특히 폐자원(폐굴껍질, 폐소뼈)을 가공·혼합하여 만든 안정화제를 이용하여 안정화효율을 평가하였다. 안정화처리 실험은 기 수행된 연구들을 통해 얻은 최적의 조건들을 적용하였고, 안정화제를 투입하지 않은 대조구와 비교 평가하였으며, 각종 용출시험법에 의한 평가 결과를 중금속의 토양 내 존재형태와 함께 논의하였다.
세척된 뼈는 105℃에서 2시간 동안 건조시켰다. 앞서 폐굴껍질의 전처리 과정과 동일하게 2차에 걸쳐 차례로 분쇄하여 20 mesh 체로 체질하여 안정화제로 사용하였고, WCB (Waste Cow Bone)로 명명하였다.
Table 2는 안정화처리의 실험조건을 나타내고 있으며, 대상 오염토양과 폐자원을 가공하여 만든 안정화제를 혼합교반하고 수분을 첨가하여 반응을 진행시킨 후 경과를 관찰, 분석하였다. 오염토양 300 g에 대하여 5%의 COS와 3%의 WCB를 무게대비 함량으로 혼합 첨가하였으며, 첨가 후에는 충분한 교반을 통해 균질한 상태가 될 수 있도록 하였다. 사용된 오염토양의 초기 함수율은 3.
오염토양 내에 존재하는 Pb와 Cu의 화학적 존재형태 차이를 비교하기 위해 대조구와 안정화처리 한 시료를 대상으로 Tessier 등15)이 제안한 연속추출법을 적용하고, 최종단계만을 앞서 설명한 왕수분해법으로 수정하여 사용하였다(Table 3). 연속추출법에서 1단계는 이온교환형태, 2단계는 탄산염 또는 흡착형태, 3단계는 철·망간 (수)산화물형태, 4단계는 유기물결합 또는 황화물형태, 5단계는 잔류형태로 구분된다.
채취된 폐굴껍질은 이물질과 염분 제거를 위해 간단한 세척처리를 수행한 다음 함마밀(hammer mill)과 볼밀(ball mill)을 단계적으로 이용하여 분쇄 후 20 mesh 이하의 분말을 얻었다. 이 상태의 굴껍질은 주성분이 calcite (CaCO3)로써 이 역시 중금속 안정화제로 사용될 수 있으나, 용해도 곱 상수가 낮고 반응성이 떨어지므로, 이를 다시 소성하여 CO2를 제거한 후 주성분이 quicklime (CaO)로 이루어진 안정화제를 제작하였다. 소성반응식은 다음과 같다.
안정화제로 사용된 폐굴껍질은 경남 통영지역에서 채취하였으며 굴 양식업 후 폐기되어 방치된 상태의 것을 사용하였다. 채취된 폐굴껍질은 이물질과 염분 제거를 위해 간단한 세척처리를 수행한 다음 함마밀(hammer mill)과 볼밀(ball mill)을 단계적으로 이용하여 분쇄 후 20 mesh 이하의 분말을 얻었다. 이 상태의 굴껍질은 주성분이 calcite (CaCO3)로써 이 역시 중금속 안정화제로 사용될 수 있으나, 용해도 곱 상수가 낮고 반응성이 떨어지므로, 이를 다시 소성하여 CO2를 제거한 후 주성분이 quicklime (CaO)로 이루어진 안정화제를 제작하였다.
폐자원을 가공하여 제작한 안정화제는 X선회절분석(XRD, X-ray diffraction)과 X선형광분석(XRF, X-ray Fluorescence)을 통해 구성성분이 분석되었다. Table 4는 XRF 분석결과로, 폐굴껍질의 경우는 소성 전의 CaCO3가 소성 처리후 CaO로 변환되어 약 87.
대상 데이터
75로 중성이었으며, 입도분석 결과 토성은 모래성분(sand fraction)이 85% 이상인 양질사토(loamy sand)의 특성을 보였으며, 왕수분해법으로 대상토양 내 중금속 전함량을 분석한 결과, 국내 토양환경보전법의 1지역 우려기준(2009년 개정된 기준)과 비교하여 Pb와 Cu의 오염이 심각한 것으로 나타났다(Table 1). 따라서 본 연구에서는 Pb와 Cu를 안정화 처리대상 중금속으로 선정하였다.
본 연구에 사용된 중금속 오염토양 시료는 부산에 소재한 군부대 내 사격장에서 채취하였고, 표층에서 약 30 cm 깊이의 토양을 채취하여 상온에서 풍건 후 10 mesh 체를 사용하여 자갈 및 이물질을 제거하고 2 mm 미만의 토양만을 실험에 사용하였다. 토양 pH는 6.
안정화제로 사용된 폐굴껍질은 경남 통영지역에서 채취하였으며 굴 양식업 후 폐기되어 방치된 상태의 것을 사용하였다. 채취된 폐굴껍질은 이물질과 염분 제거를 위해 간단한 세척처리를 수행한 다음 함마밀(hammer mill)과 볼밀(ball mill)을 단계적으로 이용하여 분쇄 후 20 mesh 이하의 분말을 얻었다.
이론/모형
5 g에 증류수(pH 7) 5 mL을 가한 다음 상온에서 18시간 동안 교반하였고, 수용성(water soluble) 함량으로 간주되었다. 이온교환성(exchangeable) 함량은 연속추출법(sequential extraction)의 1단계 용출방법을 그대로 적용하여 0.5 g 토양에 1 MMgCl2 (pH 7) 용액 5 mL를 가하여 상온에서 1시간 동안 교반하였다. SPLP (Synthetic Precipitation Leaching Procedure)와 TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Procedure)는 미국에서 사용되는 중금속 오염도 측정 시험법이다.
성능/효과
pH에 따른 토양으로부터의 중금속 용출특성을 고려해 볼 때 중성에서 가장 낮고 염기성에서 소량, 산성에서 최대 용출이 일어나는 것으로 알려져 있다.16) 반면, TCLP에서는 안정화 처리를 한 토양의 경우 대조구와 비교하여 중금속 용출량이 확연하게 감소한 것을 확인할 수 있었다. 이 용출실험에서는 안정화처리를 하지 않은 대조구와 비교하여 Pb의 경우 38.
1) 특히, 납 탄환을 사용하는 사격장 주변토양은 주성분인 납(Pb)을 비롯하여 구리(Cu), 아연(Zn) 및 안티모니(Sb) 등의 중금속에 심각하게 오염되는 것으로 알려져 있고, 국내의 경우 이에 대한 철저한 관리와 폐사격장 오염토양에 대한 조치가 부족한 실정이다.2,3) 오랜 기간 동안 방치된 폐사격장의 경우 토양 내에 그대로 존재하는 탄환은 지속적인 오염원이 될 수 있다. 입자상의 탄환이나 그 파편들이 매우 다양한 풍화작용에 의해 용해되어 토양 · 지하수의 중금속 오염 및 주변 생물들의 중금속 중독을 야기시킨다.
5) 안정화/고형화기법은 중금속을 화학적으로 용해성 및 이동성을 가장 낮은 상태로 변화시켜 오염부지로부터 중금속의 확산을 감소시키는 기술이다.6) 이 기법은 현장적용성과 경제성 측면에서 다른 기술들에 비해 큰 장점이 있으며, 고농도의 중금속 오염토양에 대해서도 상대적으로 짧은 공정기간을 갖는다. 이 때문에 2005년도까지 미국에서 시행된 superfund site project에서는 ex-situ 처리기술 전체의 34%가 안정화/고형화기법에 의해 처리되었고, 이 기술이 1970년대 이래로 오염물 처리에 가장 널리 쓰이는 것으로 알려져 있다.
3). 대조구는 용출 후 pH가 1.86으로 강산성 환경이 지속되는 반면, 안정화처리를 한 토양은 안정화제의 중화반응에 의해 pH 5.66의 중성 조건을 보임으로써 중금속 용출이 최소가 되는 pH 영역이 유지되었다. 전함량 분석 결과에서 대조구에 비해 안정화처리 한 토양의 중금속 농도가 다소 낮게 나온 것은 안정화제 투입에 따른 희석효과에서 비롯된 것으로 판단된다.
또한 0.1 N HCl 용출 결과에서는 Pb 99.9%, Cu 83.9%의 매우 뛰어난 용출량 저감효과를 보였다(Fig. 3). 대조구는 용출 후 pH가 1.
오히려 실험에 사용된 안정화제가 염기성 환경을 조성하면서 일부 중금속이 용출되는 결과를 보였으나, 이 역시 매우 낮은 농도 수준이다. 반면, TCLP 및 0.1 N HCl을 이용한 용출에서는 안정화 처리를 한 토양의 경우 중금속의 용출량이 확연하게 감소한 것을 확인할 수 있었다. 이는 비교적 강산성 용출환경에서는 중금속의 안정화 효과가 크게 나타남을 의미한다.
그러나, 중금속들이 토양 내에 결합하고 있는 결합강도, 상대적인 안정성 등에 대한 정보를 제공할 수 있다. 본 실험의 결과를 보면, 앞서 용출 시험법 결과에서 일부 발견된 것과 같이 Pb와 Cu 간에 경향성의 차이를 보이고 있다. Pb의 경우 대조구에서 발견되는 1단계가 안정화처리 후 토양에서는 확연하게 줄어든 것을 볼 수 있고, 이는 MgCl2에 의해 용출되는 이온교환성 농도가 줄어든 것으로 앞서 제시한 결과와 일치한다.
Pb의 경우 대조구에서 발견되는 1단계가 안정화처리 후 토양에서는 확연하게 줄어든 것을 볼 수 있고, 이는 MgCl2에 의해 용출되는 이온교환성 농도가 줄어든 것으로 앞서 제시한 결과와 일치한다. 뿐만 아니라, 강한 결합력을 갖는 상위 단계의 결과에서는 5단계의 비율이 안정화처리 후 다소 증가한 것이 관찰되었고, 이역시 COS와 WCB가 안정화제로써 작용했기 때문으로 사료 된다. 반면, Cu의 경우는 대조구에서 거의 검출되지 않은 1단계가 오히려 안정화처리 후 상당부분 발생한 것을 볼 수 있다.
이는 비교적 강산성 용출환경에서는 중금속의 안정화 효과가 크게 나타남을 의미한다. 연속추출 결과를 통해 Pb와 Cu 간에 안정화 경향성의 차이를 확인하였는데, 상대적으로 Pb가 불용성 물질로의 변환과 안정화 효율이 더 탁월한 것으로 보인다.
증류수 용출 및 SPLP 결과를 종합해 볼 때, 안정화 처리의 뚜렷한 효율이 관찰되지 않았는데, 이는 중성 또는 약산성 환경에서는 중금속의 용출량 자체가 많지 않기 때문에 효율이 낮은 것으로 판단된다. 오히려 실험에 사용된 안정화제가 염기성 환경(pH 11~12)을 조성하면서 일부 중금속이 용출되는 결과를 보였으나, 이 역시 매우 낮은 농도 수준으로 특히 Pb의 경우 수용성 농도는 전함량 대비 0.5%, SPLP는 0.8% 수준에 불과하다. pH에 따른 토양으로부터의 중금속 용출특성을 고려해 볼 때 중성에서 가장 낮고 염기성에서 소량, 산성에서 최대 용출이 일어나는 것으로 알려져 있다.
16) 반면, TCLP에서는 안정화 처리를 한 토양의 경우 대조구와 비교하여 중금속 용출량이 확연하게 감소한 것을 확인할 수 있었다. 이 용출실험에서는 안정화처리를 하지 않은 대조구와 비교하여 Pb의 경우 38.9%의 용출량 저감효과를 보였고, Cu의 경우는 71.7%의 저감효과를 보였다.
7%의 함량을 보이고 있다. 제작된 WCB 의 경우 XRF 분석결과에서는 CaO와 P2O5가 각각 34.81%와 25.63%로 가장 많았고, XRD 분석결과를 통해 수산화 아파타이트(Ca10(PO4)6(OH)2)가 존재하는 것으로 확인되었다.11)
중금속 종에 따른 경향의 차이는 보이지 않고 있으나, 두 용출시험법 결과의 경향은 상반되게 관찰되었다. 즉, SPLP의 경우 안정화처리 후 용출되는 중금속 농도가 증가하였으나, TCLP의 경우 대조구에 비해 안정화처리 후 용출 농도가 상당히 감소하였다. 이는 사용한 용출용액의 pH 차이에 기인하는 것으로 판단되며, SPLP의 경우 pH 4.
반면 대조구에서는 토양의 완충 능력에 의해 용출용액의 pH가 다소 상승하여 중성에 가까우므로 중금속의 용출이 매우 적은 것으로 보인다. 증류수 용출 및 SPLP 결과를 종합해 볼 때, 안정화 처리의 뚜렷한 효율이 관찰되지 않았는데, 이는 중성 또는 약산성 환경에서는 중금속의 용출량 자체가 많지 않기 때문에 효율이 낮은 것으로 판단된다. 오히려 실험에 사용된 안정화제가 염기성 환경(pH 11~12)을 조성하면서 일부 중금속이 용출되는 결과를 보였으나, 이 역시 매우 낮은 농도 수준으로 특히 Pb의 경우 수용성 농도는 전함량 대비 0.
본 연구에서는 실제 오염된 사격장 토양의 Pb와 Cu를 대상으로 안정화 처리를 수행하였고, 특히 폐자원을 가공하여 만든 안정화제(COS와 WCB)를 이용하여 안정화효율을 평가 하였다. 증류수 용출 및 SPLP에서는 뚜렷한 안정화 효율이 관찰되지 않았는데, 이는 중성 또는 약산성 환경에서는 중금속의 용출량 자체가 많지 않아서 효과를 보이지 않는 것으로 판단된다. 오히려 실험에 사용된 안정화제가 염기성 환경을 조성하면서 일부 중금속이 용출되는 결과를 보였으나, 이 역시 매우 낮은 농도 수준이다.
1은 중성 pH 조건에서 수행된 증류수 용출과 1 MMgCl2 용액 용출 결과이다. 증류수에 의해 용출되는 수용성 농도는 Pb와 Cu 모두 안정화제를 투입한 실험구가 투입하지 않은 대조구보다 더 높은 것으로 나왔다. 이온교환성 농도의 경우 Mg2+에 의해 이온교환 가능한 Pb와 Cu의 농도를 나타내는 것인데, 두 중금속 종의 용출 결과가 상반되고 있다.
본 연구에 사용된 중금속 오염토양 시료는 부산에 소재한 군부대 내 사격장에서 채취하였고, 표층에서 약 30 cm 깊이의 토양을 채취하여 상온에서 풍건 후 10 mesh 체를 사용하여 자갈 및 이물질을 제거하고 2 mm 미만의 토양만을 실험에 사용하였다. 토양 pH는 6.75로 중성이었으며, 입도분석 결과 토성은 모래성분(sand fraction)이 85% 이상인 양질사토(loamy sand)의 특성을 보였으며, 왕수분해법으로 대상토양 내 중금속 전함량을 분석한 결과, 국내 토양환경보전법의 1지역 우려기준(2009년 개정된 기준)과 비교하여 Pb와 Cu의 오염이 심각한 것으로 나타났다(Table 1). 따라서 본 연구에서는 Pb와 Cu를 안정화 처리대상 중금속으로 선정하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
국내의 오염 분포는 어떻게 나타났는가?
유해 중금속은 유기오염물질과는 달리 분해되지 않고 생태환경 내에서 잔류하며, 특히 토양․지하수 등 오염매질의 특성에 기인한 지구화학적 반응에 의해 이동 및 분산되어 주변 생태계에 광역적이고 치명적인 환경문제를 일으킨다. 국내의 오염 분포는 공장 및 산업지역, 폐기물 매립․소각 지역, 금속광산 및 제련소지역, 기타 토지개발지역 등으로 매우 다양한 지역에서 발생하고 있어 사회적인 큰 문제로 부각되고 있다.1) 특히, 납 탄환을 사용하는 사격장 주변토양은 주성분인 납(Pb)을 비롯하여 구리(Cu), 아연(Zn) 및 안 티모니(Sb) 등의 중금속에 심각하게 오염되는 것으로 알려져 있고, 국내의 경우 이에 대한 철저한 관리와 폐사격장 오염토양에 대한 조치가 부족한 실정이다.
유해 중금속의 특징은?
유해 중금속은 유기오염물질과는 달리 분해되지 않고 생태환경 내에서 잔류하며, 특히 토양․지하수 등 오염매질의 특성에 기인한 지구화학적 반응에 의해 이동 및 분산되어 주변 생태계에 광역적이고 치명적인 환경문제를 일으킨다. 국내의 오염 분포는 공장 및 산업지역, 폐기물 매립․소각 지역, 금속광산 및 제련소지역, 기타 토지개발지역 등으로 매우 다양한 지역에서 발생하고 있어 사회적인 큰 문제로 부각되고 있다.
강산성 용출환경에서는 중금속의 안정화 효과가 나타난다는 것은 어떤 점에서 알 수 있는가?
오히려 실험에 사용된 안정화제가 염기성 환경을 조성하면서 일부 중금속이 용출되는 결과를 보였으나, 이 역시 매우 낮은 농도 수준이다. 반면, TCLP 및 0.1 N HCl을 이용한 용출에서는 안정화 처리를 한 토양의경우 중금속의 용출량이 확연하게 감소한 것을 확인할 수 있었다. 이는 비교적 강산성 용출환경에서는 중금속의 안정화 효과가 크게 나타남을 의미한다.
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