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문제 정의
- 먼저 3종류의 오염원을 선정하여 해당 물질에 대한 오염원별 토양 중 농도분포를 파악하였고, 해당 물질의 농도는 오염도 지수(pollution indices)라는 통계적 분석을 통하여 특정물질의 오염상태를 정량적으로 평가하였다. 금속류는 토양 중에서 pH, 유기물함량(organic matter,OM), 점토함량(clay content) 등과 같은 토양특성에 따라그 거동이 달라질 수 있으므로 연속추출법으로 해당물질의 토양 중 이동성을 규명하고자 하였고, 동시에 이를 조절하는 토양특성과의 상관관계를 확인하였다. 최종적으로 토양 중 Be, Co, Tl 및 V의 오염영향을 이해하기 위한 접근방법을 살펴보았다.
- 본 연구의 목적은 토양 중 Be, Co, Tl 및 V의 농도분포 확인 및 거동특성에 대한 기초자료를 확보하는데 있다. 먼저 3종류의 오염원을 선정하여 해당 물질에 대한 오염원별 토양 중 농도분포를 파악하였고, 해당 물질의 농도는 오염도 지수(pollution indices)라는 통계적 분석을 통하여 특정물질의 오염상태를 정량적으로 평가하였다.
제안 방법
- 개별 오염원에 따른 토양특성과의 유의한 상관성이 확인되지 않아 오염원지역 전체에서 토양특성이 각 물질의존재형태에 미치는 상관성을 파악하였다(Table 6).
- 왕수추출액 및 단계별 연속추출액은 측정된 농도가 검정곡선의 중앙 부근에 위치할 수 있도록 적절히 희석하여 ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)로 분석하였다. 단, ICP-AES의 측정결과가 매질영향 또는 상대적으로 높은 검출한계 등으로 인해 결과해석이 곤란한 Tl은 ICP-MS(Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry)로 분석을 실시하였다(Table 3). Be은 ICP-AES 및 ICP-MS로 교차분석을 실시하였다.
- 본 연구의 목적은 토양 중 Be, Co, Tl 및 V의 농도분포 확인 및 거동특성에 대한 기초자료를 확보하는데 있다. 먼저 3종류의 오염원을 선정하여 해당 물질에 대한 오염원별 토양 중 농도분포를 파악하였고, 해당 물질의 농도는 오염도 지수(pollution indices)라는 통계적 분석을 통하여 특정물질의 오염상태를 정량적으로 평가하였다. 금속류는 토양 중에서 pH, 유기물함량(organic matter,OM), 점토함량(clay content) 등과 같은 토양특성에 따라그 거동이 달라질 수 있으므로 연속추출법으로 해당물질의 토양 중 이동성을 규명하고자 하였고, 동시에 이를 조절하는 토양특성과의 상관관계를 확인하였다.
- 시약바탕시료, 분석시료 10점당 검정곡선 희석용액을,분석시료 20개당 분석 이중시료를 두어 ICP-AES(Co,V), ICP-MS(Be, Tl)에 대해 각각 정도관리를 수행하였다. 조사대상에 대해 분석결과의 정확도는 94.
- 왕수추출액 및 단계별 연속추출액은 측정된 농도가 검정곡선의 중앙 부근에 위치할 수 있도록 적절히 희석하여 ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)로 분석하였다. 단, ICP-AES의 측정결과가 매질영향 또는 상대적으로 높은 검출한계 등으로 인해 결과해석이 곤란한 Tl은 ICP-MS(Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry)로 분석을 실시하였다(Table 3).
- 오염도 지수(Pollution indices)는 통계적인 접근으로 오염수준을 정량화하는 방법으로, 미규제물질에 대한 토양 중 농도를 평가하기에 적합하다고 판단하였다(Table 4). 우선, Enrichment Factor(EF)와 자연배경농도를 이용하여 오염원 토양중 Be, Co, Tl, V 농도가 자연발생적인 수준인지 혹은외부요인에 의한 것인지를 확인하였다(Buet-menard andChesselet, 1979). EF 산정에 필요한 Reference Element(RE)는 미량 원소 중 토양 및 지각에 널리 분포되어 있으며, 금속류 물질의 흡/탈착에 관여하는 Mn을 선택하였다.
- 반면,비금속인 셀레늄(Se)을 포함한 금속류(이하 금속류)는 지질학적 특성 등으로 환경 중에 다양한 농도로 분포하며,인위적인 활동에 의해 특정물질의 토양 중 농도가 증가할 수도 있음을 확인하였다. 위와 같은 사실을 근거로 우선 관리대상 토양오염물질 중 금속류에 대한 연구가 선행되어야 한다고 생각하였으며, 추가적인 스크리닝을 위해 국외 토양오염기준, 독성자료 및 국내 이동량 및 배출량을 조사하였다.
- 해당 물질들의 공통된 오염원을 고려하여 시료를 채취하였고 토양 중 Be,Co, Tl, V의 오염원별 농도분포 파악 및 통계적 기법을 이용한 정량적 오염도 평가를 수행하였다. 이와 함께 연속추출법을 이용하여 금속류의 거동특성을 확인하였다.
- 추가로 국내 지질단위별 임야지역에서 14개의 시료를 채취하였고, 분석된 농도는 각 오염원별 농도와 비교하기 위한 자연배경농도로 사용하였다. 채취한 토양은 풍건 후 토양특성(pH, OM, clay content) 분석, 토양 왕수추출 및 연속추출과 같이 분석목적에 따라 체가름(2 mm 또는 0.15 mm)한 것을 토양시료로 하였다.
- 금속류는 토양 중에서 pH, 유기물함량(organic matter,OM), 점토함량(clay content) 등과 같은 토양특성에 따라그 거동이 달라질 수 있으므로 연속추출법으로 해당물질의 토양 중 이동성을 규명하고자 하였고, 동시에 이를 조절하는 토양특성과의 상관관계를 확인하였다. 최종적으로 토양 중 Be, Co, Tl 및 V의 오염영향을 이해하기 위한 접근방법을 살펴보았다.
- ISO(International Organization of Standardization) 11466 및 22036에서는 토양의 왕수추출 방법 및 추출액을 분석하는 방법에 대해 기술하고 있으며(ISO, 1995; ISO, 2008), 국내 토양기준항목 중 중금속류의 추출 및 분석은 ISO의 방법과 거의 동일하므로 Be,Co, Tl, V의 전처리는 『토양오염공정시험기준』에 따라 왕수추출을 실시하였다(KMOE, 2016). 추출은 시험바탕용액(Reagent Blank) 및 오염 영향지역 시료에 대해 3반복으로 수행하였다. 반응이 끝난 추출액은 방냉 후 WhatmanNo.
- 국내에서 미규제 토양오염물질이며 우선관리대상물질 후보로 선정된 21개 물질 중 과거의 농도분포, 국외 토양오염물질 규제국가 및 기준치, 독성자료, 그리고 국내 이동량 및 배출량 등의 지표를 바탕으로 Be, Co, Tl, V를 본 연구의 조사대상으로 선정하였다. 해당 물질들의 공통된 오염원을 고려하여 시료를 채취하였고 토양 중 Be,Co, Tl, V의 오염원별 농도분포 파악 및 통계적 기법을 이용한 정량적 오염도 평가를 수행하였다. 이와 함께 연속추출법을 이용하여 금속류의 거동특성을 확인하였다.
대상 데이터
- 반응이 끝난 추출액은 방냉 후 WhatmanNo. 40 여과지로 여과하여 최종부피가 100 mL가 되도록 0.5 M 질산으로 정용한 것을 분석용액으로 하였다.
- 국내에서 미규제 토양오염물질이며 우선관리대상물질 후보로 선정된 21개 물질 중 과거의 농도분포, 국외 토양오염물질 규제국가 및 기준치, 독성자료, 그리고 국내 이동량 및 배출량 등의 지표를 바탕으로 Be, Co, Tl, V를 본 연구의 조사대상으로 선정하였다. 해당 물질들의 공통된 오염원을 고려하여 시료를 채취하였고 토양 중 Be,Co, Tl, V의 오염원별 농도분포 파악 및 통계적 기법을 이용한 정량적 오염도 평가를 수행하였다.
- 네덜란드를 제외하고 조사된 유럽 국가 중 Ba, Cr, Mn, Mo, Sb, Se의 토양기준을 운영하고 있는 국가는 없었다. 금속류의 독성은 Integrated Risk Information System(IRIS) 및 International Agency for Research on Cancer(IARC)의 비발암독성치(ReferenceDose, RfD) 또는 발암독성자료를 참조하였다(Table 2).두 자료에서 발암 가능성이 있는 물질은 Be, Co, Mo,Sb, V의 5종으로 분류되었고, Ba, Cr, Mn, Se, Tl은 발암물질로 분류되지 않거나 자료가 충분하지 않아 발암성을 알 수 없었다.
- 전처리(왕수추출)에 사용된 질산 및 염산은 Trace metal grade(Fisher scientific,USA, 각각 A509-P500, A508-P500)을 사용하였다. 선택된 금속류의 연속추출에는 각 단계별로 아세트산(Wako,012-00245), 염화히드록실암모늄(Merck, 1.04616.1000),30% 과산화수소(Junsei, 23150-0350), 아세트산암모늄(Sigma-aldrich, 431311-250G)을 사용하였다.
- 정제수는 증류, 활성탄 필터링, 이온 교환 필터 등을 거친 3차 정제수를 사용하였다. 전처리(왕수추출)에 사용된 질산 및 염산은 Trace metal grade(Fisher scientific,USA, 각각 A509-P500, A508-P500)을 사용하였다. 선택된 금속류의 연속추출에는 각 단계별로 아세트산(Wako,012-00245), 염화히드록실암모늄(Merck, 1.
- 조사대상물질의 오염원 및 주요 용도를 고려하여 중화학 산업단지, 도로오염 영향지역, 폐광산 인근지역에서 각각 39, 30, 43점을 채취하였다. 중화학 산업단지에서는 부지 내 화학물질 저장시설 등 오염이 예상되는 지점을 선정하였고, 도로인근지점은 지목이 도로이면서 하루 평균 차량통행량이 5,000대 이상인 곳 중 도로에서 50 m 이내에 위치한 지점에서 토양을 채취하였다(MOLIT).
- 폐광산 인근지역 토양은 주요 광종이 Be, Co, Tl, V을 포함하지 않는 광산 중 중석(텅스텐, W) 광산에서 이력조사 및 주민청취조사를 통해 오염이 예상되는 지점을 선정하였다. 추가로 국내 지질단위별 임야지역에서 14개의 시료를 채취하였고, 분석된 농도는 각 오염원별 농도와 비교하기 위한 자연배경농도로 사용하였다. 채취한 토양은 풍건 후 토양특성(pH, OM, clay content) 분석, 토양 왕수추출 및 연속추출과 같이 분석목적에 따라 체가름(2 mm 또는 0.
- 시험바탕용액과 모든 시료에 대해 3반복으로 아래와 같이 수행되었다. 추출에 사용된 토양시료의 입자크기는 왕수추출 결과와의 일관성 있는 해석, 그리고 recovery 및 단계별 추출율을확인하기 위하여 0.15 mm(100 mesh) 눈금체를 통과한 것을 사용하였다. 모든 단계에서 원심분리 후 상등액은 0.
- 중화학 산업단지에서는 부지 내 화학물질 저장시설 등 오염이 예상되는 지점을 선정하였고, 도로인근지점은 지목이 도로이면서 하루 평균 차량통행량이 5,000대 이상인 곳 중 도로에서 50 m 이내에 위치한 지점에서 토양을 채취하였다(MOLIT). 폐광산 인근지역 토양은 주요 광종이 Be, Co, Tl, V을 포함하지 않는 광산 중 중석(텅스텐, W) 광산에서 이력조사 및 주민청취조사를 통해 오염이 예상되는 지점을 선정하였다. 추가로 국내 지질단위별 임야지역에서 14개의 시료를 채취하였고, 분석된 농도는 각 오염원별 농도와 비교하기 위한 자연배경농도로 사용하였다.
데이터처리
- 단, ICP-AES의 측정결과가 매질영향 또는 상대적으로 높은 검출한계 등으로 인해 결과해석이 곤란한 Tl은 ICP-MS(Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry)로 분석을 실시하였다(Table 3). Be은 ICP-AES 및 ICP-MS로 교차분석을 실시하였다.
- 연속추출 결과는 각 오염원별 시료들로부터 얻어진fraction 별 평균농도를 산정하여 백분율로 표시하였다(Fig. 5). Be은 오염원별로 농도분포 차이가 컸고 평균 EF에서도 인위적인 오염이 있다고 해석되었으나, 연속추출의 각단계별 fraction(%)은 F1 6.
- 연속추출시료를 분석해 얻어진 Be, Co, Tl, V의 존재 형태와 조사된 토양특성(pH, OM, clay content)은 SPSS 18.0(SPSS Inc, Chicago, IL, USA)을 이용하여 각각에대한 단일 상관성과 다중 상관성을 통계적으로 분석하였다.
이론/모형
- 시료 및 자연배경농도의 성분 n 및 RE 농도는 모두 실측값을 사용하였다. EF에 대한 평가는 Zhang and Liu(2002)가 제안한 방법을 사용하였다.
- SM&T 방법은 특정 금속물질의 화학종 또는 화학적인 형태를 결정하는 방법은 아니므로(Bacon and Davidson, 2008), 추출결과는 토양 중 Be, Co, Tl, V의 장·단기적인 이동성을 예측하는데 사용하였다(Pueyo et al., 2008).
- 각 오염원별 토양 중 금속류 오염지수는 시료 중 농도와 배경농도의 비로 표시되는 단순 오염도 지수인 single factor Pollution Index(PI)를 이용하였고, 개별항목의 오염기여도 평가를 위해 Nemerow Integrated Pollution Index(NIPI)를, 해당 지역 전체의 오염도를 평가하기 위하여 Pollution Load Index(PLI)의 개념을 도입하였다(Xiang et al., 2014; Cheng et al., 2007; Tomlinson,1980). PI 산정에 필요한 배경농도는 자연배경농도를 이용할 수 있으나, 중화학 산업단지/도로오염 영향지역과 폐광산 인근지역 토양의 토지이용도는 각각 공장용지(3지역),도로(3지역), 답/전(1지역)과 같이 다르기 때문에 Be, Co,Tl, V의 실태조사 결과(NIER, 2010; NIER, 2011) 중 3 지역, 1지역에 해당하는 지점의 평균농도*,** 를 산정하여 각각 중화학 산업단지/도로오염 영향지역과 폐광산 인근 지역의 배경농도로 사용하였다(* Be 1.
- 토양시료의 연속추출은 modified SM&T(Standards Measurements and Testing programme, formerly BCR)방법을 이용하였다(Rauret et al., 1999).
성능/효과
- Be, Co, Tl, V의 존재형태 중 이동성이 있는 F1 및F2와 pH와의 상관계수는 -0.3~0.3의 범위에 속하며p > 0.05로 상관성이 낮았고, Tl(F2)은 유일하게 pH와 음의 상관성을 보였지만 유의성이 낮았다(r = -0.339, p 0')">>0.05).
- Co, Tl, V의 NIPI는 오염원별로 0.7 ≤ NIPI < 2에 속해오염의 경계선상(warning line of pollution)에 있거나 낮은 오염상태(low level of pollution)에 있다고 평가되었으며, Be은 중화학 산업단지 및 도로오염 영향지역에서1 ≤ NIPI 3으로 다른 물질에 비해 오염수준이 높았다(Fig. 3).
- 3). NIPI 산정에 이용된 배경농도는 오염원별 토지이용도에 각각 대응하는 값을 사용하였기 때문에 인위적 활동에 의한 영향이 충분히 고려되었으며, Be, Co, Tl, V의 오염원별 NIPI가 오염기준의 경계선 이상으로 평가된 것은 조사대상 오염원에서 인위적인 활동으로 인한 영향이 있다는 것을 시사한다. NIPI는 각 오염물질에 대한 평균 PI 뿐만 아니라 최대 PI도 함께 고려하기 때문에 농도분포 및 PI가 조사 오염원 중 가장 크게 나타난 폐광산 인근지역 토양의 Be이 오염수준이 가장 높게 평가되었고, 다른 물질의 NIPI도 농도분포 및 EF에 비해 오염상태가 비교적 높게 평가되었다.
- NIPI 산정에 이용된 배경농도는 오염원별 토지이용도에 각각 대응하는 값을 사용하였기 때문에 인위적 활동에 의한 영향이 충분히 고려되었으며, Be, Co, Tl, V의 오염원별 NIPI가 오염기준의 경계선 이상으로 평가된 것은 조사대상 오염원에서 인위적인 활동으로 인한 영향이 있다는 것을 시사한다. NIPI는 각 오염물질에 대한 평균 PI 뿐만 아니라 최대 PI도 함께 고려하기 때문에 농도분포 및 PI가 조사 오염원 중 가장 크게 나타난 폐광산 인근지역 토양의 Be이 오염수준이 가장 높게 평가되었고, 다른 물질의 NIPI도 농도분포 및 EF에 비해 오염상태가 비교적 높게 평가되었다.
- 9(도로오염 영향지역)으로 지질학적 분포 범위 내이며 인위적 오염영향가능성은 낮은 것으로 생각되었다. Tl의 평균 EF는 조사대상 중 가장 낮았는데, 자연배경농도로 사용된 토양시료중 특정지질대(백악기화강암, 경상누충군, 조선누충군) 시료가 보인 높은 Tl/Mn 비가 영향을 준 것으로 확인되었다. 해당 시료의 결과를 제외한 Tl의 평균 EF는 0.
- 반면, 다중 상관성 분석에서 Tl의 F1은 OM 및 clay와 양의 상관성이 있었는데, 이 중 OM이 더 유의한 값을 나타내 두 토양특성 중 OM과 더 선호적으로 결합하는 것으로 보였다. V의 F2 및 F3은 각각 clay 또는 clay 및 OM과 높은 상관관계를 보여 clay 중의 Fe/Mnoxide 및 OM에 주로 결합하는 것으로 생각되었다. 다중상관성 분석 결과 V의 F2 및 F3은 OM과 clay가 복합적으로 관계하고 있지만 각각의 상관계수에 대응하는 유 의도로부터 clay에 더 선호적으로 결합하여 존재할 것으로 예측되었다.
- 각 오염원별 평균농도는 중화학 산업단지지역에서 Be 1.1, Co 7.7, Tl 0.3, V 25.0 mg/kg, 도로오염 영향지역에서 Be 1.3, Co 9.6, Tl 0.2, V 39.8 mg/kg, 폐광산인근지역에서 Be 2.1, Co 12.1, Tl 0.3, V 41.6 mg/kg의 분포를 보여 오염원 중에서는 폐광산 인근지역의 평균농도가 가장 높았다(Table 5). 조사된 자연배경농도지역의평균농도는 Be 1.
- 각 오염원에서 토양 중 Tl의 fraction(%)은 F1 0.8~1.8, F2 7.8~9.7, F3 6.4~13.9 F4 76.7~85.0으로, F1+F2는 12% 미만이고 잔류태가 지배적인 특징을 보였다. 농도분포 및 오염도 지수평가에서는 중화학 산업단지 및 도로오염 영향지역에서 Tl에 의한 인위적 오염의 개연성이낮고 자연배경토양과 그 형태가 유사하여 외부로부터의 오염영향이 거의 없었다고 생각되었다.
- 국립환경과학원에서는 규제물질의 확충을 위해 2007년에 미규제물질 192종에 대해 Chemical Ranking system of Soil pollution Substances(CROSS)라는 우선관리대상시스템을 개발하여 1그룹 56종 및 2그룹 136종 물질을 선정하였고(NIER,2007), 2008년부터 2012년까지 21종의 물질에 대해 토양 중 농도분포가 조사되었다(NIER, 2008; NIER, 2009;NIER, 2010; NIER, 2011). 과거 조사결과로부터 유기화합물은 거의 대부분이 정량한계 미만으로 검출되어 자연적으로는 토양에 존재하지 않는 것으로 생각되었다. 반면,비금속인 셀레늄(Se)을 포함한 금속류(이하 금속류)는 지질학적 특성 등으로 환경 중에 다양한 농도로 분포하며,인위적인 활동에 의해 특정물질의 토양 중 농도가 증가할 수도 있음을 확인하였다.
- 인위적인 오염이 우려되었던 Tl 및 V는 존재형태의 대부분이 안정된 유기물 결합태(F3) 또는 잔류태(F4)로 나타나 환경 중으로의 이동은 크지 않을 것으로 예측되었다. 농도분포에서는 폐광산 인근지역의 Be이 높은 오염수준으로 평가되었으나, Be의 존재형태는 자연배경토양과 유사한 분포를 보여 생물유효성은 크지 않다고 생각되었다.
- V의 F2 및 F3은 각각 clay 또는 clay 및 OM과 높은 상관관계를 보여 clay 중의 Fe/Mnoxide 및 OM에 주로 결합하는 것으로 생각되었다. 다중상관성 분석 결과 V의 F2 및 F3은 OM과 clay가 복합적으로 관계하고 있지만 각각의 상관계수에 대응하는 유 의도로부터 clay에 더 선호적으로 결합하여 존재할 것으로 예측되었다.
- 5의 범위로 오염원별로 F1 및 F2의 존재형태 비의 차가 큰 특징이 있었다. 도로오염 영향지역의 토양 중 Co의 존재형태는 EF의해석에 따라 자연배경지역과 유사한 형태를 보일 것으로예상되었으나, F2의 비율이 조사된 오염원 중 가장 높아차량 등에서 유래한 Co가 토양 중으로 이동하면서 Fe/Mn 산화물에 주로 결합 또는 흡착된 것으로 보였다. 거의 모든 토양 중에서 Co의 흡착에 토양의 oxide 물질이크게 관여하며(Mclaren et al.
- 금속류의 독성은 Integrated Risk Information System(IRIS) 및 International Agency for Research on Cancer(IARC)의 비발암독성치(ReferenceDose, RfD) 또는 발암독성자료를 참조하였다(Table 2).두 자료에서 발암 가능성이 있는 물질은 Be, Co, Mo,Sb, V의 5종으로 분류되었고, Ba, Cr, Mn, Se, Tl은 발암물질로 분류되지 않거나 자료가 충분하지 않아 발암성을 알 수 없었다. IARC에서 2B로 평가된 Mo(MoO3),Sb(Sb2O3), V(V2O5)의 종은 토양 중에서 자연적으로 존재하는 형태는 아니었다.
- 626 mg/kg보다 낮았기 때문인 것으로 해석되었다. 모든 오염원에 대해 Co의 평균 EF 는 0.7(중화학 산업단지)~ 0.9(도로오염 영향지역)으로 지질학적 분포 범위 내이며 인위적 오염영향가능성은 낮은 것으로 생각되었다. Tl의 평균 EF는 조사대상 중 가장 낮았는데, 자연배경농도로 사용된 토양시료중 특정지질대(백악기화강암, 경상누충군, 조선누충군) 시료가 보인 높은 Tl/Mn 비가 영향을 준 것으로 확인되었다.
- 모든 오염원에서 Be의 평균 EF는 1.5를 초과하여 조사된 지역에서의 Be은 농도분포에서 보인 결과와는 다르게외부로부터 물질이 유입되었거나 지질학적 함유량이 풍부한 것으로 평가되었다(Fig. 2). 중화학 산업단지 및 도로오염 영향지역 토양에서 Be의 EF가 높게 평가된 이유는 RE로 사용한 Mn의 평균농도가 각각 424.
- Tl의 F1은 clay와 음의 상관관계를 보였으나, K와지화학적 거동이 유사하여 토양 중에서 Tl+과 같은 형태로 존재할 수 있는 Tl의 특징으로는 본 연구에서 얻어진 음의 상관관계를 설명할 수 없었다(Frantz and Carlson,1987). 반면, 다중 상관성 분석에서 Tl의 F1은 OM 및 clay와 양의 상관성이 있었는데, 이 중 OM이 더 유의한 값을 나타내 두 토양특성 중 OM과 더 선호적으로 결합하는 것으로 보였다. V의 F2 및 F3은 각각 clay 또는 clay 및 OM과 높은 상관관계를 보여 clay 중의 Fe/Mnoxide 및 OM에 주로 결합하는 것으로 생각되었다.
- 과거 조사결과로부터 유기화합물은 거의 대부분이 정량한계 미만으로 검출되어 자연적으로는 토양에 존재하지 않는 것으로 생각되었다. 반면,비금속인 셀레늄(Se)을 포함한 금속류(이하 금속류)는 지질학적 특성 등으로 환경 중에 다양한 농도로 분포하며,인위적인 활동에 의해 특정물질의 토양 중 농도가 증가할 수도 있음을 확인하였다. 위와 같은 사실을 근거로 우선 관리대상 토양오염물질 중 금속류에 대한 연구가 선행되어야 한다고 생각하였으며, 추가적인 스크리닝을 위해 국외 토양오염기준, 독성자료 및 국내 이동량 및 배출량을 조사하였다.
- 5%로 토양오염공정시험기준의 정도관리목표를 만족하였다. 연속추출 각 fraction의 합(F1+F2+F3+F4)은 왕수추출농도기준 Be 97.4~116.1%, Co 88.5~113.4%, Tl 71.1~121.6%, V 92.3~121.0%의 recovery를 보였다. Be, Co, Tl, V의 방법검출한계는 각각 0.
- 연속추출 결과는 토양 중 Be, Co, Tl, V의 농도분포와는 차이를 보였는데, 비교적 이동이 용이한 F1 및 F2의 비율은 중화학 산업단지 및 도로오염 영향지역 토양 중 Co를 제외하고는 모두 30% 미만으로 나타났다. 인위적인 오염이 우려되었던 Tl 및 V는 존재형태의 대부분이 안정된 유기물 결합태(F3) 또는 잔류태(F4)로 나타나 환경 중으로의 이동은 크지 않을 것으로 예측되었다.
- 5 이상으로 나타나 인위적 오염 가능성이 시사되었다. 오염원별 실제 토지이용도의 평균농도를 반영한 NIPI 평가결과는 조사된 모든 오염원에 대하여 0.7 이상으로 오염상태에 있었고, 농도범위 및 EF 평가에 비해 다소 엄격하게 평가되었다. 통합 오염도 지수인 PLI는 0.
- 연속추출 결과는 토양 중 Be, Co, Tl, V의 농도분포와는 차이를 보였는데, 비교적 이동이 용이한 F1 및 F2의 비율은 중화학 산업단지 및 도로오염 영향지역 토양 중 Co를 제외하고는 모두 30% 미만으로 나타났다. 인위적인 오염이 우려되었던 Tl 및 V는 존재형태의 대부분이 안정된 유기물 결합태(F3) 또는 잔류태(F4)로 나타나 환경 중으로의 이동은 크지 않을 것으로 예측되었다. 농도분포에서는 폐광산 인근지역의 Be이 높은 오염수준으로 평가되었으나, Be의 존재형태는 자연배경토양과 유사한 분포를 보여 생물유효성은 크지 않다고 생각되었다.
- 시약바탕시료, 분석시료 10점당 검정곡선 희석용액을,분석시료 20개당 분석 이중시료를 두어 ICP-AES(Co,V), ICP-MS(Be, Tl)에 대해 각각 정도관리를 수행하였다. 조사대상에 대해 분석결과의 정확도는 94.1%~107.3%, 정밀도는 0.9%~3.5%로 토양오염공정시험기준의 정도관리목표를 만족하였다. 연속추출 각 fraction의 합(F1+F2+F3+F4)은 왕수추출농도기준 Be 97.
- 조사된 오염원 중 폐광산 인근지역 토양의 Be 농도는자연배경농도를 일부 초과하여 과거 채광활동 등으로 인한 인위적인 오염이 영향을 준 것으로 판단하였다(Fig. 1). 해당 폐광산은 가행 당시 주요 채굴광종이 W 및 Mo이었으며, 대표암상이 흑운모화강암 및 역암, 사암, 이암및 점토광물로 조사되었다(KIGAM, 2018).
- 6 mg/kg의 분포를 보여 오염원 중에서는 폐광산 인근지역의 평균농도가 가장 높았다(Table 5). 조사된 자연배경농도지역의평균농도는 Be 1.0, Co 15.3, Tl 0.9, V 50.4 mg/kg로,산업단지 및 폐광산 인근지역의 Be 농도를 제외하고는 모두 자연배경농도 평균 미만으로 나타났다.
- 05). 조사된 토양의 pH 범위는 5.0~9.5로 넓은 편이지만, F1에 사용된 0.11 M 아세트산 용액은 pH를 2.8 정도로 조절하며 고액비(S/L ratio)가 1:40으로 토양 자체의 pH가 금속류의 용출을 조절하기 어려운 조건이었기 때문에 pH와의 상관성이 낮은 것으로 해석되었다. Be의 F3은OM과 양의 상관성을 보여 3.
- , 1986), 이 중에서도 Fe/Mn oxide가 Co의 선택적 흡착에 강한 친화력이 있는 것으로 알려져 있으므로 위 가설이 타당하다고 판단하였다(Kabata-Pendias, 2011). 중화학 산업단지의 토양에서는이동성이 가장 큰 F1의 비율이 32.2%로 가장 높은 반면,폐광산 인근지역 토양의 존재형태는 전체적으로 자연배경토양에서 관측되는 단계별 존재형태의 비율과 큰 차이가없어 오염원의 특징(비산 또는 광물 유래의 오염물질)에따라 오염영향을 받은 토양 중 Co의 이동성이 달라짐을알 수 있었다.
후속연구
- 반면,왕수추출농도 기준으로 평가된 토양 중 Be, Co, Tl, V의 분포와 오염도 지수평가에서는 일부 물질의 농도가 자연 배경수준 또는 각 지역별 토지이용도의 평균농도를 초과하여 인위적 오염에 의한 영향이 우려되었으며, 조사된 오염부지 전체가 모두 추가적인 모니터링이 필요한 것으로 평가되었다. 따라서, 토양 중 Be, Co, Tl, V의 오염원에 의한 오염영향을 보다 정밀하게 판단하려면 왕수추출농도뿐만 아니라 존재형태별 농도 비교, 배경지역 또는 지질 단위와의 농도 비교, 오염도 지수평가 등 다양한 도구를 이용한 평가가 필요하다고 판단되었다.
- 토양 중 Be, Co, Tl, V은 오염원이 토양에 부가된 시점에 따라 다소 차이는 발생할 수 있으나 비교적 안정된 형태로 존재하여 일반적인 토양 환경에서는 다른 매체로의 이동이 쉽게 일어나지 않을 것으로 평가되었다. 반면,왕수추출농도 기준으로 평가된 토양 중 Be, Co, Tl, V의 분포와 오염도 지수평가에서는 일부 물질의 농도가 자연 배경수준 또는 각 지역별 토지이용도의 평균농도를 초과하여 인위적 오염에 의한 영향이 우려되었으며, 조사된 오염부지 전체가 모두 추가적인 모니터링이 필요한 것으로 평가되었다. 따라서, 토양 중 Be, Co, Tl, V의 오염원에 의한 오염영향을 보다 정밀하게 판단하려면 왕수추출농도뿐만 아니라 존재형태별 농도 비교, 배경지역 또는 지질 단위와의 농도 비교, 오염도 지수평가 등 다양한 도구를 이용한 평가가 필요하다고 판단되었다.
- 세부기준과 따르면 중화학 산업단지 및 도로오염 영향지역은 0.5 ≤ PLI < 1에해당하여 추가적인 모니터링이 필요한 것으로 평가되었다(more detailed study is needed to monitor the site).
- 7 이상으로 오염상태에 있었고, 농도범위 및 EF 평가에 비해 다소 엄격하게 평가되었다. 통합 오염도 지수인 PLI는 0.5를 초과하여 해당 물질들에 의한 오염상태 또는 추가 모니터링이 필요하다고 평가되었다.
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