황철석 (Pyrite, FeS2)을 함유한 잠재특이산성토는 강하류 삼각지 토양, 간척지 등의 해성토뿐만 아니라, 영일만과 같은 융기해성토 지대, 내륙의 선상지하단 유기물이 많은 암흑색 토층이 있을 때에 존재하는 수가 있다. 또한 안산암 지역의 열수작용에 의해 생성되어 암맥을 따라 형성된 황철석이 광산개발이나 도로건설로 절취사면에서 노출되어 산화되면 매우 강한 산성을 띠는 특이산성토층을 형성하여 주변농경지에 피해를 주고 있다. 현재 잠재특이산성토양의 판정은 현장에서는 과산화수소로 반응 시 수증기발생 정도로 판단하거나 실내실험에서는 전황 (Total-S)성분의 함량으로 판단한다. 하지만 이들 방법은 시군농업기술센터 및 현장 진단 시 적용이 용이하지 않다. 산발생 능력평가 중 순산 발생능력실험 (Net Acid Generation, NAG pH)은 대상지역의 산성발생 가능성에 대한 예측을 정량적 계산으로 가능하다. 순산발생능력실험을 이용하여 전황함량과 NAG pH와의 상호관계를 통해 특이산성토양 판정을 제안하기 위해 화산기원의 잠재특이산성 토양과 사양질 토양을 일정비율로 혼합된 토양과 특이산성토양인 김해통과 해척통 토양에 대해 실험을 수행하였다. 전황의 함량이 0.75% 이상인 시료의 NAG pH가 2.5이며 0.75-0.50%의 중간 특이산성토양은 NAG pH 3.0으로 측정되었다. 그리고 전황 함량이 0.5-15% 약한 특이산성 토양은 NAG pH 3.8로 측정되었다. 따라서 순산발생량은 NAG pH를 이용하여 토양 내 황철석을 모두 산화시키고 pH를 측정하여 pH 3.8이하인 토양은 특이산성토양으로 구분하는 것이 타당할 것으로 판단되었다.
황철석 (Pyrite, FeS2)을 함유한 잠재특이산성토는 강하류 삼각지 토양, 간척지 등의 해성토뿐만 아니라, 영일만과 같은 융기해성토 지대, 내륙의 선상지하단 유기물이 많은 암흑색 토층이 있을 때에 존재하는 수가 있다. 또한 안산암 지역의 열수작용에 의해 생성되어 암맥을 따라 형성된 황철석이 광산개발이나 도로건설로 절취사면에서 노출되어 산화되면 매우 강한 산성을 띠는 특이산성토층을 형성하여 주변농경지에 피해를 주고 있다. 현재 잠재특이산성토양의 판정은 현장에서는 과산화수소로 반응 시 수증기발생 정도로 판단하거나 실내실험에서는 전황 (Total-S)성분의 함량으로 판단한다. 하지만 이들 방법은 시군농업기술센터 및 현장 진단 시 적용이 용이하지 않다. 산발생 능력평가 중 순산 발생능력실험 (Net Acid Generation, NAG pH)은 대상지역의 산성발생 가능성에 대한 예측을 정량적 계산으로 가능하다. 순산발생능력실험을 이용하여 전황함량과 NAG pH와의 상호관계를 통해 특이산성토양 판정을 제안하기 위해 화산기원의 잠재특이산성 토양과 사양질 토양을 일정비율로 혼합된 토양과 특이산성토양인 김해통과 해척통 토양에 대해 실험을 수행하였다. 전황의 함량이 0.75% 이상인 시료의 NAG pH가 2.5이며 0.75-0.50%의 중간 특이산성토양은 NAG pH 3.0으로 측정되었다. 그리고 전황 함량이 0.5-15% 약한 특이산성 토양은 NAG pH 3.8로 측정되었다. 따라서 순산발생량은 NAG pH를 이용하여 토양 내 황철석을 모두 산화시키고 pH를 측정하여 pH 3.8이하인 토양은 특이산성토양으로 구분하는 것이 타당할 것으로 판단되었다.
Acid sulfate soil (ASS) and potential acid sulfate soil (PASS) are distribution in worldwide and originate from sedimentary process, volcanic activity, or metamorphism and are problematic in agriculture and environmental due to their present and potential acidity developed by the oxidation. The PASS...
Acid sulfate soil (ASS) and potential acid sulfate soil (PASS) are distribution in worldwide and originate from sedimentary process, volcanic activity, or metamorphism and are problematic in agriculture and environmental due to their present and potential acidity developed by the oxidation. The PASS was defined as soil materials that had sulfidic layer more than 20 cm thick within 4 m of the soil profile and contained more than 0.15% of total-sulfur (T-S). A tentative interpretative soil classification system was proposed weak potential acid sulfate (T-S, 0.15-0.5%), moderate potential acid sulfate (T-S, 0.5-0.75%) and strong potential acid sulfate (T-S, more than 0.75%). PASS due to excess of pyrite over soil neutralizing capacity are formed. It provides no information on the kinetic rates of acid generation or neutralization; therefore, the test procedures used in acid base account (ABA) are referred to as static procedures. The net acid generation (NAG) test is a direct method to measure the ability of the sample to produce acid through sulfide oxidation and also provides and indication. The NAG test can evaluated easily whether the soils is PASS. The samples are mixed sandy loam and the PAS from the hydrothermal altered andesite (1:3, 1:8, 1:16, 1:20, 1:40, 1:80 and 1:200 ratios) in this study. We could find out that the NAG pH of the soil containing 0.75% of T-S was 2.5, and that of the soil has 0.15% of T-S was 3.8. NAG pH test can be proposed as soil classification criteria for the potential acid sulfate soils. The strong type has NAG pH of 2.5, the moderate one has NAG pH of 3.0, and the weak one has NAG pH of 3.5.
Acid sulfate soil (ASS) and potential acid sulfate soil (PASS) are distribution in worldwide and originate from sedimentary process, volcanic activity, or metamorphism and are problematic in agriculture and environmental due to their present and potential acidity developed by the oxidation. The PASS was defined as soil materials that had sulfidic layer more than 20 cm thick within 4 m of the soil profile and contained more than 0.15% of total-sulfur (T-S). A tentative interpretative soil classification system was proposed weak potential acid sulfate (T-S, 0.15-0.5%), moderate potential acid sulfate (T-S, 0.5-0.75%) and strong potential acid sulfate (T-S, more than 0.75%). PASS due to excess of pyrite over soil neutralizing capacity are formed. It provides no information on the kinetic rates of acid generation or neutralization; therefore, the test procedures used in acid base account (ABA) are referred to as static procedures. The net acid generation (NAG) test is a direct method to measure the ability of the sample to produce acid through sulfide oxidation and also provides and indication. The NAG test can evaluated easily whether the soils is PASS. The samples are mixed sandy loam and the PAS from the hydrothermal altered andesite (1:3, 1:8, 1:16, 1:20, 1:40, 1:80 and 1:200 ratios) in this study. We could find out that the NAG pH of the soil containing 0.75% of T-S was 2.5, and that of the soil has 0.15% of T-S was 3.8. NAG pH test can be proposed as soil classification criteria for the potential acid sulfate soils. The strong type has NAG pH of 2.5, the moderate one has NAG pH of 3.0, and the weak one has NAG pH of 3.5.
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문제 정의
, 2005)에서 이미 소개된 바 있다. 따라서 농경지에서 특이산성토양의 여부를 간단히 진단할 수 있는 순산발생량 실험 (Net Acid Generation, NAG pH)을 적용하여 잠재특이산성토양을 판정할 수 있는 분석기준을 제안하고자한다.
제안 방법
X-선 회절분석기 (X-ray diffraction, D/MAX-2200 system, Rigaku)의 분석조건은 40 kV/30 mA에서 흑연단색화 장치에 의한 Cu-Kα단일파장 (λ=1.54050 Å)을 사용하였으며, 3～50º 2θ 구간에서 0.02º 주사간격과 1º/min 주사속도로 측정하였다.
산발생능력 실험 중 순산발생능력실험 (Net acid generation, NAG)은 과산화수소를 이용하여 토양 내 산을 발생시키는 광물의 산화를 촉진하며 동시에 산발생에 따른 토양 완충작용도 동시에 반응을 시켜 미지의 토양에 대한 순발생 능력을 측정할 수 있는 실험이다. 따라서 전황함량과 NAG pH와의 상호관계를 통해 특이산성토양 판정을 제안하기 위해 화산기원의 잠재특이산성 토양과 사양질 토양을 일정비율로 혼합하여 실험을 수행하였다 (Table 1). 잠재특이산성 토양과 사양질 토양에 관한 화학분석을 Table 2에 정리하였다.
산발생 능력평가 중 순산발생능력실험 (Net Acid Generation, NAG pH)은 대상지역의 산성발생 가능성에 대한 예측을 정량적 계산으로 가능하다. 순산발생능력실험을 이용하여 전황함량과 NAG pH와의 상호관계를 통해 특이산성토양 판정을 제안하기 위해 화산기원의 잠재특이산성 토양과 사양질 토양을 일정비율로 혼합된 토양과 특이산성토양인 김해통과 해척통 토양에 대해 실험을 수행하였다.
1)과 퇴적기원 김해통과 해척통을 이용하여 실험을 수행하였다. 전황과 순산발생량 실험 (Net Acid Generation, NAG pH)의 관계를 알아보기 위해 밀양매립지의 잠재특이산성토양과 국립농업과학원 잠사포장 답토양인 사양토를 1:3, 1:8, 1:16, 1:20, 1:40, 1:80 그리고 1:200의 비율로 혼합하여 실험에 이용하였다 (Table 1).
전황분석은 토양을 50 μm 이하로 분쇄한 후 C/S 분석기 (Model: CS-444, Leco Co. USA)를 이용하여 정량하였다 (포항산업과학연구원).
토양의 pH는 토양과 물의 비율을 1:5로 하여 초자 전극법으로 측정하였으며, 유기물 함량은 Walkley-Black법으로 정량하였다. 치환성 Ca, Mg, Na 및 K는 1 N-Ammonium Acetate (pH 7.0) 용액으로 침출하여 원자흡광분광분석기로 정량하였다. 양이온 치환능 (Cation exchange capacity, CEC)은 pH 7.
대상 데이터
본 연구지역의 매립지 토양은 논토양을 객토하기 위해 인근 광산에서 유입된 토양이다. Fig.
화산기원 밀양시 교동 매립지토양 (Fig. 1)과 퇴적기원 김해통과 해척통을 이용하여 실험을 수행하였다. 전황과 순산발생량 실험 (Net Acid Generation, NAG pH)의 관계를 알아보기 위해 밀양매립지의 잠재특이산성토양과 국립농업과학원 잠사포장 답토양인 사양토를 1:3, 1:8, 1:16, 1:20, 1:40, 1:80 그리고 1:200의 비율로 혼합하여 실험에 이용하였다 (Table 1).
이론/모형
그리고 전황분석은 시군농업기술센터 및 현장 진단 시 적용이 용이하지 않으며 pH 완충능력을 배제한 결과이다. 따라서 광산폐기물인 광미의 산발생 및 완충능력 평가에 주로 사용되고 있는 Sobek (1978)과 Weber et al. (2004)에 의해 고안된 산발생 능력평가 (Acid base account, ABA) 실험을 잠재특이산성 토양 판정에 적용하였다. 산발생능력 실험 중 순산발생능력실험 (Net acid generation, NAG)은 과산화수소를 이용하여 토양 내 산을 발생시키는 광물의 산화를 촉진하며 동시에 산발생에 따른 토양 완충작용도 동시에 반응을 시켜 미지의 토양에 대한 순발생 능력을 측정할 수 있는 실험이다.
잠재특이산성토양 판정실험은 US-EPA(2003)에서 제시된 산발생량실험 중 순산발생량실험을 이용하였다. 2 mm체를 통과한 토양을 막자사발에 넣고 미사 이하 사이즈로 분쇄 후 시료 2.
화학적 특성을 분석하기 위한 시료는 40℃ 이하 오븐에서 건조시킨 후, 10메쉬 (< 2 mm) 이하로 체질하여 이용하였다. 토양의 pH는 토양과 물의 비율을 1:5로 하여 초자 전극법으로 측정하였으며, 유기물 함량은 Walkley-Black법으로 정량하였다. 치환성 Ca, Mg, Na 및 K는 1 N-Ammonium Acetate (pH 7.
성능/효과
0으로 측정되었다. 그리고 전황 함량이 0.5-15% 약한 특이산성 토양은 NAG pH 3.8로 측정되었다. 따라서 순산발생량은 NAG pH를 이용하여 토양 내 황철석을 모두 산화시키고 pH를 측정하여 pH 3.
3에서 보는 바와 같이 NAG pH와 전황의 함량이 정의 상관관계를 보이고 있으나 전황의 함량이 동일한 시료이지만 NAG pH는 다른 결과를 보였다. 따라서 NAG pH는 토양의 산발생능력 뿐만 아니라 pH 중화능력까지 고려된 특이토양판별 분석법이라는 것을 지시해 준다.
8로 측정되었다. 따라서 순산발생량은 NAG pH를 이용하여 토양 내 황철석을 모두 산화시키고 pH를 측정하여 pH 3.8이하인 토양은 특이산성토양으로 구분하는 것이 타당할 것으로 판단되었다.
전황함량에 의해 분류된 특이산성토양 기준 (Jung et al., 1990)에 따라 NAG pH 실험 결과를 분류한 결과, 전황의 함량이 0.75% 이상인 시료의 NAG pH가 2.5이며 0.75-0.50%의 중간 특이산성토양은 NAG pH 3.0으로 측정되었다. 그리고 전황 함량이 0.
8가지 유형의 화산기원의 잠재특이산성 토양과 사양질 토양을 일정비율로 혼합된 시료와 김해통 그리고 해척통에 대해 전황분석 결과와 순산발생능력 실험을 수행한 결과를 Table 3에 정리하였다. 전황함량에 의해 분류된 특이산성토양 기준 (Jung et al., 1990)에 따라 NAG pH 실험 결과를 분류한 결과, 전황의 함량이 0.75% 이상인 시료의 NAG pH가 2.5이며 0.75-0.50%의 중간 특이산성토양은 NAG pH 3.0으로 측정되었다. 그리고 전황 함량이 0.
0 이하가 되면 중화능력은 상실되고 산성화의 진행이 가중 된다 (Paktunc, 1999). 화산기원 잠재특이산성토양은 이미 pH가 2.0 이하이고 유기물과 양이온 치환능력 (Cation exchange capacity, CEC)은 퇴적기원의 김해통보다 낮게 분석되었다. 해척통은 경작층인 표토보다 심토의 pH가 낮게 측정되었다 (Table 2).
, 1996; Parkhurst and Appelo, 2002). 화산기원 잠재특이산성토양의 X-선 회절 분석을 수행한 결과, 산발생원인 황철석이 동정되었으며 점토광물인 일라이트와 카올리나이트가 동정되었으나 황철석의 산화에 의한 자로사이트, 슈베르츠만나이트 그리고 황화철과 같은 이차광물은 동정되지 않았다 (Fig. 2). 화산기원의 잠재특이산성토양과 퇴적기원의 잠재특이산성토양인 김해통과 해척통에 대한 화학분석 결과를 Table 2에 정리하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
구릉지나 산지의 풍화암석에 있는 황철석은 어떤 특징을 갖는가?
드물게는 구릉지나 산지의 풍화암석에도 황철석이 있는 경우가 있다. 이들은 주로 암색을 띠며, 화산폭발이나 지각 변동 시황을 함유한 열수변질작용을 받아 생긴 일차광물이다. 우리나라에서 현재 농경지로 활용되고 있는 특이산성토양의 면적은 약 2,200 ha이다.
특이산성토양이란 무엇인가?
전 세계적으로 광범위하게 분포하고 있는 특이산성토양(Acid Sulfate Soil) 및 잠재특이산성토양 (Potential Acid Sulfate Soil)은 퇴적작용 (Sedimentary), 화산활동 (Volcanic activity) 그리고 변성작용 (Metamorphism)의 기원으로 생성된다. 특이산성토양은 황이 다량 함유된 pH 3.5이하인 토양을 말하며, 잠재특이산성토양은 특이산성토양으로 pH를 낮출 수 있는 물질을 함유한 토양을 말한다 (Kim et al., 2000).
순산발생능력실험은 어떤 실험인가?
(2004)에 의해 고안된 산발생 능력평가 (Acid base account, ABA) 실험을 잠재특이산성 토양 판정에 적용하였다. 산발생능력 실험 중 순산발생능력실험 (Net acid generation, NAG)은 과산화수소를 이용하여 토양 내 산을 발생시키는 광물의 산화를 촉진하며 동시에 산발생에 따른 토양 완충작용도 동시에 반응을 시켜 미지의 토양에 대한 순발생 능력을 측정할 수 있는 실험이다. 따라서 전황함량과 NAG pH와의 상호관계를 통해 특이산성토양 판정을 제안하기 위해 화산기원의 잠재특이산성 토양과 사양질 토양을 일정비율로 혼합하여 실험을 수행하였다 (Table 1).
참고문헌 (16)
Bigham, J.M., U. Schwertmann, S.J. Traina, R.L. Winland, and M. Wolf. 1996. Schwertmannit and the chemical modeling of iron in acid sulfate waters. Geochim. et Cosmochim. Acta. 60:2111-2121.
Blowes, D.W. and J.L. Jambor. 1990. The pore-water geochemistry and the mineralogy of the vadose zone of sulfide tailings, Waite Amulet, Quebec, Canada. Applied Geochemistry. 5:327-346.
Jung Y.T., J.K. Kim, I.S. Son, and E.S. Yun. 1990. Distribution and characteristics of potential acid sulfate soil layer contained soils in Yeongnam area. Res. Rept. RDA. 32:1-8.
Jung Y.T., Y.P. No, and C.O. Baeg. 1989. Characterization and classification of potential acid sulfate soil on Flood-Plains. Korean J. Soil Sci. Fert. 22:173-179.
Jung Y.T., E.S. Yun, Y.S. Choi, J.S. Kim, Y.D. Kim, and K.Y. Jung. 1997. Improvement of paddy soils acidified by the water inflowed from potential acid sulfate soil in Tertiary deposits. Korean J. Soil Sci. & Fert. 39:1-7.
Kim J.G., C.-M. Chon, E.S. Yun, Y.S. Zhang, P.K. Jung, and Y.T. Jung. 2000. Volcanic origin potential acid sulfate soil material: Hydrothermally altered pyrite rich andesite. Korean J. Soil Sci. Fert. 33:311-317.
Lee G.H., J.G. Kim, J.S. Lee, C.M. Chon, S.G. Park, T.H. Kim, K.-S. Ko, and T.K. Kim. 2005. Generation characteristics and prediction of acid rock drainage (ARD) of cut slopes. Econ and Environ. Geol. 38:91-99 (Korea).
Moon Y., Y. Song, and H.-S. Moon. 2008. The potential acid-producing capacity and factors controlling oxidation tailings in the Guryong mine, Korea. Environ Geol 53:1787-1797.
NIAST. 2000. Taxonomical classification of Korean soils. RDA press.
Nordstrom D.K. 1982. Aqueous pyrite oxidation and the consequent formation of secondary minerals. In Acid Sulphate weathering. p.37-56. Soil Science Society American.
Paktunc A.D. 1999. Mineralogical constraints on the determination of neutralization potential and prediction of acid mine drainage. Environ. Geol. 39:130-112.
Parkhurst D.L. and C.A.J. Appelo. 2002. User's guide to PHREEQCI (version 2.8)-A computer program for speciation, batch-reaction, one-dimensional transport, and inverse geochemical calculations. U.S. Geological Survey. Denver, Colorado.
Sobek A.A., W.A. Schuller, J.R. Feeman, and R.M. Smith. 1978. Field and laboratory methods applicable to overburden and mine soils. EPA report No. 600/2-78-054. p. 47-50.
Schumann R., W. Stewart, S. Miller, N. Kawashima, J. Li, and R. Smart. 2012. Acid-base accounting assessment of mine wastes using the chromium reducible sulfur method. Sci. Total Environ. 424:289-206.
U.S. EPA. 2003. EPA and Hardrock mining: A Source book for industry in the Northwest and Alaska. Appendix C: Characterization of ore, waste rock and tailings. US Environmental Protection Agency Region 10.
Weber P.A., W.A. Stewart, W.M. Skinner, C.G. Weisener, J.E. Thomas, and R.S.C. Smart. 2004. Geochemical effects of oxidation products and framboidal pyrite oxidation in acid mine drainage prediction techniques. Applied Geochemistry. 19:1953-1974.
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