본 연구는 안동호 퇴적물 중의 납 오염 기원을 조사하기 위해 안동호 퇴적물, 안동호 유역의 토양, 광미퇴적물 및 아연제련시설의 부산물 중의 납 동위원소를 분석하고 국내 외 결과와 비교하였다. 안동호 퇴적물 중의 $^{207}Pb/^{206}Pb$ 및 $^{208}Pb/^{206}Pb$는 $0.827{\pm}0.004$ 및 $2.041{\pm}0.015$로서 광미퇴적물의 $0.815{\pm}0.002$ 및 $2.016{\pm}0.006$와 유사한 값을 나타내었으며, 토양 중 $^{207}Pb/^{206}Pb$ 및 $^{208}Pb/^{206}Pb$는 0.756~0.881 및 1.872~2.187로 퇴적물 및 광미퇴적물에 비해 넓은 범위의 납 동위원소 분포를 나타냈다. 아연 광석의 $^{207}Pb/^{206}Pb$ 및 $^{208}Pb/^{206}Pb$는 0.816~0.956(평균 0.832), 2.029~2.219(평균 2.059)로서 비교적 넓은 범위의 동위원소 조성변화를 보였으며, 폐수 및 슬러지 중의 $^{207}Pb/^{206}Pb$ 및 $^{208}Pb/^{206}Pb$는 0.883~0.905(평균 0.887), 2.127~2.156(평균 2.133)로 나타났다. 안동호 퇴적물은 연화광산의 광상과 유사한 납 동위원소 분포특성을 보였으며, 광미퇴적물과 토양에 의한 혼합 특성을, 아연제련시설의 경우, 캐나다 및 호주 등으로부터 수입된 아연 광석에 의한 납 동위원소 분포와 유사한 분포 특성을 나타냈다.
본 연구는 안동호 퇴적물 중의 납 오염 기원을 조사하기 위해 안동호 퇴적물, 안동호 유역의 토양, 광미퇴적물 및 아연제련시설의 부산물 중의 납 동위원소를 분석하고 국내 외 결과와 비교하였다. 안동호 퇴적물 중의 $^{207}Pb/^{206}Pb$ 및 $^{208}Pb/^{206}Pb$는 $0.827{\pm}0.004$ 및 $2.041{\pm}0.015$로서 광미퇴적물의 $0.815{\pm}0.002$ 및 $2.016{\pm}0.006$와 유사한 값을 나타내었으며, 토양 중 $^{207}Pb/^{206}Pb$ 및 $^{208}Pb/^{206}Pb$는 0.756~0.881 및 1.872~2.187로 퇴적물 및 광미퇴적물에 비해 넓은 범위의 납 동위원소 분포를 나타냈다. 아연 광석의 $^{207}Pb/^{206}Pb$ 및 $^{208}Pb/^{206}Pb$는 0.816~0.956(평균 0.832), 2.029~2.219(평균 2.059)로서 비교적 넓은 범위의 동위원소 조성변화를 보였으며, 폐수 및 슬러지 중의 $^{207}Pb/^{206}Pb$ 및 $^{208}Pb/^{206}Pb$는 0.883~0.905(평균 0.887), 2.127~2.156(평균 2.133)로 나타났다. 안동호 퇴적물은 연화광산의 광상과 유사한 납 동위원소 분포특성을 보였으며, 광미퇴적물과 토양에 의한 혼합 특성을, 아연제련시설의 경우, 캐나다 및 호주 등으로부터 수입된 아연 광석에 의한 납 동위원소 분포와 유사한 분포 특성을 나타냈다.
The objective of this study was to identify Pb pollution sources of sediments in Lake Andong. We analysed Pb isotopes in sediments from Lake Andong, soils and mining tails from the watershed as well as sludges and wastewater from zinc smelting facilities which exists in upper stream of Lake Andong. ...
The objective of this study was to identify Pb pollution sources of sediments in Lake Andong. We analysed Pb isotopes in sediments from Lake Andong, soils and mining tails from the watershed as well as sludges and wastewater from zinc smelting facilities which exists in upper stream of Lake Andong. The Pb isotope ratios ($^{207}Pb/^{206}Pb$ and $^{208}Pb/^{206}Pb$) for sediments are $0.827{\pm}0.004$ and $2.041{\pm}0.015$, which showed similar values with those of mining tails, $0.815{\pm}0.002$ and $2.016{\pm}0.006$, respectively. The isotopic ratio values of soils existed in the range of 0.756~0.881 and 1.872~2.187. In imported zinc ores, the isotopic ratio values existed in the range of 0.816~0.956 (mean 0.832) and 2.029~2.219 (mean 2.059). These values were similar to those in zinc and lead concentrate originated from Canada and South America. Additionally, isotopic ratio values for sludge and wastewater were $17.515{\pm}0.155$, $15.537{\pm}0.018$, and $37.357{\pm}0.173$, respectively. The Pb isotopic ratio of sediments showed binary combination patterns with soil and mining tails, which were similar to those for Korean Pb ore.
The objective of this study was to identify Pb pollution sources of sediments in Lake Andong. We analysed Pb isotopes in sediments from Lake Andong, soils and mining tails from the watershed as well as sludges and wastewater from zinc smelting facilities which exists in upper stream of Lake Andong. The Pb isotope ratios ($^{207}Pb/^{206}Pb$ and $^{208}Pb/^{206}Pb$) for sediments are $0.827{\pm}0.004$ and $2.041{\pm}0.015$, which showed similar values with those of mining tails, $0.815{\pm}0.002$ and $2.016{\pm}0.006$, respectively. The isotopic ratio values of soils existed in the range of 0.756~0.881 and 1.872~2.187. In imported zinc ores, the isotopic ratio values existed in the range of 0.816~0.956 (mean 0.832) and 2.029~2.219 (mean 2.059). These values were similar to those in zinc and lead concentrate originated from Canada and South America. Additionally, isotopic ratio values for sludge and wastewater were $17.515{\pm}0.155$, $15.537{\pm}0.018$, and $37.357{\pm}0.173$, respectively. The Pb isotopic ratio of sediments showed binary combination patterns with soil and mining tails, which were similar to those for Korean Pb ore.
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문제 정의
또한 상류에 주요 중금속 배출원으로 알려져 있는 아연제련시설이 위치하고 있어, 안동호 퇴적물의 오염기원에 대한 많은 논란이 있어왔다. 따라서 본 연구에서는 안동호 퇴적물 중의 납 오염 기원 추적을 위해, 안동호 퇴적물 및 안동호 유역토양, 광미퇴적물과 함께, 안동호 상류에 위치한 아연제련시설의 아연광석, 폐수 및 슬러지 등의 납 동위원소를 분석하였다.
안동호 유역의 주요 납 오염원으로 알려진 아연 제련시설에서의 납 동위원소 분포 특성을 조사하였다. 조사 대상 아연 제련시설에서 수입하고 있는 아연 광석의 207Pb/206Pb 및 208Pb/206Pb는 0.
제안 방법
납 동위원소(204Pb, 206Pb, 207Pb, 208Pb)는 총 9개 검출기 중 center faraday 검출기를 기준으로 왼쪽에 위치한 L1 검출기로 204Pb를 측정하며, 오른쪽에 위치한 H1, H2, H3사용하여 206Pb, 207Pb, 208Pb를 측정한다. 또한 시료에 첨가한 203Tl과 205Tl은 각각 L2와 center 검출기로 측정하며, 204Pb에 중첩되는 204Hg의 간섭을 보정하기 위해 204Hg 동위원소인 202Hg를 측정하였다, Pb 동위원소 표준물질로는 NIST SRM 981을 사용하였다.
1에 제시하였다. 또한 안동호 상류지역에 위치한 아연제련시설에서의 납 동위원소 배출특성을 조사하기 위해 아연 광석(5개), 슬러지(4개) 및 폐수(3개) 등의 폐기물과 함께 황산(1개) 등 제품에서의 납 동위원소를 분석하였다.
본 연구에서는 안동호 퇴적물의 납 동위원소와 안동호 유역 내의 토양, 광미퇴적물 및 아연제련시설의 부산물 중의 납 동위원소를 분석하고, 동위원소 분포특성을 국내 · 외 조사결과와 비교하였다.
안동호 퇴적물의 납 오염 기원을 추적하기 위해 안동호 퇴적물, 안동호 유역의 토양과 하천 양안에 산재되어있는 광미퇴적물과 함께 안동호 상류에 위치한 아연제련시설의 부산물 중의 납 동위원소를 분석하였다.
채취한 시료는 동결건조 후 막자사발을 이용해 균질화 하였으며 균질화된 시료에서 0.2 g 정도를 정확히 취해 테플론 분해 용기(Teflon digestion vessel, Savillex, USA)에 넣고 혼합산(HF+HNO3+HClO4)을 이용하여 분해하고 최종적으로 1% 질산용액으로 20 g을 만들어, ICP-OES (Optimer 5000DV, Perkin Elmer, USA)로 납화합물을 분석하였으며, 이 용액을 다시 20 배 희석하고 여기에 질량분별을 보정하기위해 Thallium (Tl)을 spike 하여 고분해능 다검출기 유도결합플라즈마 질량분석기(Multi-collector Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer, MC-ICP-MS)로 납 동위원소를 분석하였다.
안동호의 퇴적물 시료는 2010 년 5 월 및 10 월에 국가측정망 중 호소측정망 지점인 안동호 1, 2, 3 지점에서 코어 샘플러를 이용하여 채취하였다. 코어시료는 표층에서부터 2 cm 간격으로 시료를 절단하여, 시료별로 동결건조 후 분쇄하여 표층으로부터 3개씩, 총 18개의 퇴적물 시료 중의 납 동위원소를 분석하였다.
대상 데이터
또한 시료에 첨가한 203Tl과 205Tl은 각각 L2와 center 검출기로 측정하며, 204Pb에 중첩되는 204Hg의 간섭을 보정하기 위해 204Hg 동위원소인 202Hg를 측정하였다, Pb 동위원소 표준물질로는 NIST SRM 981을 사용하였다.
본 연구의 조사지점인 안동호 상류 유역은 국내 최대 납, 아연 금속광산인 연화광산 및 장군광산이 위치하고 있던 지역으로서, 특히 연화광산은 2009 년 환경부 폐금속 광산 토양오염 실태조사 결과에 따르면, 폐광미가 2백만 m3, 폐석량이 4백 m3이 산재되어 있으며, 토양 중의 납, 아연이 토양오염 우려기준을 초과한 것으로 나타나, 오염개연성이 높아 시급히 복원이 필요한 I등급 광산으로 분류된 바 있다.3 특히 이 지역의 평균 경사도는 40.
안동호의 퇴적물 시료는 2010 년 5 월 및 10 월에 국가측정망 중 호소측정망 지점인 안동호 1, 2, 3 지점에서 코어 샘플러를 이용하여 채취하였다. 코어시료는 표층에서부터 2 cm 간격으로 시료를 절단하여, 시료별로 동결건조 후 분쇄하여 표층으로부터 3개씩, 총 18개의 퇴적물 시료 중의 납 동위원소를 분석하였다.
토양 시료는 안동호 유역에서 아연제련시설 및 안동호의 공간적 분포를 고려한 7개 지점에서 2010년 10 월에 채취하였으며, 광미퇴적물 시료는 안동호로 유입이 가능한 낙동강 상류의 하천 인근의 4개 지점에서 채취하였다. 자세한 환경시료 채취 지점은 Fig.
성능/효과
Fig. 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 광미퇴적물 및 안동호 퇴적물의 동위원소 분포특성이 연화광산의 광물특성과 유사한 것으로 나타났으며, 안동호 퇴적물은 연화광산의 광석 및 광미퇴적물과 인근 지역 토양과의 혼합특성을 갖는 것으로 나타났다.
5에 도식화하였다. 아연광석, 슬러지 및 광미퇴적물의 납 농도는 1% 이상으로 높게 나타났으며, Fig. 5에서 보이는 바와 같이 안동호 퇴적물은 광미퇴적물 및 토양과의 혼합으로 해석되었다.
6 일반적으로 아연 광석 중 아연 함유량은 4~10%인데 우리나라에서 원료로 사용하는 아연 광석은 부유선광을 거쳐 아연 함유량을 55~60%로 높인 것을 캐나다, 호주, 볼리비아, 페루 등에서 수입하여 제련하고 있다. 아연제련시설에서 배출되는 폐수 및 슬러지 중의 207Pb/206Pb 및 208Pb/206Pb는 0.883~0.905 (평균 0.887), 2.127~2.156 (평균 2.133) 이었으며, 아연제련시설에서 생산되는 황산 중의 207Pb/206Pb 및 208Pb/206Pb는 0.891 및 2.137로 아연 광석에 비해 좁은 범위의 납 동위원소 분포특성을 보였다. Fig.
본 연구에서는 안동호 퇴적물의 납 동위원소와 안동호 유역 내의 토양, 광미퇴적물 및 아연제련시설의 부산물 중의 납 동위원소를 분석하고, 동위원소 분포특성을 국내 · 외 조사결과와 비교하였다. 안동호 퇴적물 및 광미퇴적물은 연화광산의 광상과 납 동위원소 분포특성이 유사한 것으로 나타났으며, 퇴적물은 토양 및 광미퇴적물과의 혼합 형태를 나타내는 것으로 판단되었다. 안동호 상류에 위치한 아연제련시설의 경우, 제련시설에서 배출되는 슬러지, 폐수 및 황산 등의 납동위원소 특성이 캐나다, 호주 등으로부터 수입된 아연 광석에 의한 혼합 패턴을 보였으며 중국의 납 광석의 동위원소 패턴과 구분되어지는 것으로 나타났다.
4,5 특히 연화광산의 방연석들은 한반도의 선캠브리아 기저지각과 유사한 변화경향을 따르는 것으로 보고되었다. 안동호 퇴적물 및 광미퇴적물의 경우, 연화광산과 유사한 납 동위원소 비율을 보이며, 우리나라 금속광상에 의한 혼합패턴을 보이는 것으로 나타났다.
안동호 퇴적물 중 납 농도는 72.5±10.8 mg/kg으로 미국 해양대기관리청(NOAA, National Oceanic and Atmospheric Administration)의 퇴적물 기준인 ERL (Effects Range-Low) 기준 46.7 mg/kg을 초과 하는 것으로 나타났다.
안동호 유역의 주요 납 오염원으로 알려진 아연 제련시설에서의 납 동위원소 분포 특성을 조사하였다. 조사 대상 아연 제련시설에서 수입하고 있는 아연 광석의 207Pb/206Pb 및 208Pb/206Pb는 0.816~0.956(평균 0.832), 2.029~2.219(평균 2.059)로서 기존 논문의 아연 광석의 207Pb/206Pb 및 208Pb/206Pb값인 0.8023~0.9364 및 2.048~2.188과 같이 비교적 넓은 범위의 동위원소 조성변화를 보였으며, 이는 광상의 위치, 생성환경과 생성시기에 따라 다른 값을 갖는다.6 일반적으로 아연 광석 중 아연 함유량은 4~10%인데 우리나라에서 원료로 사용하는 아연 광석은 부유선광을 거쳐 아연 함유량을 55~60%로 높인 것을 캐나다, 호주, 볼리비아, 페루 등에서 수입하여 제련하고 있다.
후속연구
안동호 상류에 위치한 아연제련시설의 경우, 제련시설에서 배출되는 슬러지, 폐수 및 황산 등의 납동위원소 특성이 캐나다, 호주 등으로부터 수입된 아연 광석에 의한 혼합 패턴을 보였으며 중국의 납 광석의 동위원소 패턴과 구분되어지는 것으로 나타났다. 우리나라는 주요 납 생산국 및 사용국이면서, 최대 배출국인 중국의 인접 국가로서, 국내 납 오염원에 대한 동위원소 배출특성에 대한 체계적 조사를 통해 장거리 이동 오염물질의 오염 기원에 대한 지속적 연구가 필요한 것으로 판단된다.
참고문헌 (7)
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