[논문]광산지역 수은 오염토양 안정화를 위한 석탄광산배수슬러지의 적용성 평가

고일하; 권요셉; 문덕현; 고주인; 지원현

doi:10.7857/jsge.2020.25.1.053

광산지역 수은 오염토양 안정화를 위한 석탄광산배수슬러지의 적용성 평가
A Feasibility Assessment of CMDS (Coal Mine Drainage Sludge) in the Stabilization of Mercury Contaminated Soil in Mine Area 원문보기

지하수토양환경 = Journal of soil and groundwater environment, v.25 no.1, 2020년, pp.53 - 61

고일하 (환경기술정책연구원) , 권요셉 (환경기술정책연구원) , 문덕현 (조선대학교 환경공학과) , 고주인 (한국광해관리공단 기술연구소) , 지원현 (한국광해관리공단 기술연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

This study assessed the feasibility of coal mine drainage sludge (CMDS) as a stabilizing agent for mercury contaminated soil through pot experiments and batch tests. In the pot experiments with 43 days of lettuce growth, the bioavailability of mercury in the amended soil and mercury content of the lettuce were decreased by 46% and 50%, respectively. These results were similar to those of the soil amended with the sulfide compound (FeS) generally used for mercury stabilization. Thus, CMDS could be an attractive mercury stabilizer in terms of industrial by-product recycling. Batch tests were conducted to examine mercury fractionation including reactions between the soil and acetic acid. The result showed that some elemental fraction changed to strongly bounded fraction rather than residual (HgS) fraction. This made it possible to conclude that mercury adsorption on oxides in CMDS was the major mechanism of stabilization.

주제어

표/그림 (6)

그림 Fig. 1. Photograph of lettuce growth at the end of pot experi-ment((a) control; (b) FeS amended; (c) CMDS amended).
그림 Fig. 2. Bioavailability of Hg in stabilized soil by 1 M NH₄NO₃ extraction. Hg concentration of control and CMDS is from Koh et al. (2019).
표 Table 1. Sequential extraction procedure for Hg (Lechler et al., 1997)
그림 Fig. 3. Chemical properties of stabilized soil.
그림 Fig. 4. Yield (a) and Hg concentration (b) of aerial part of lettuce at the end of pot experiment. Hg concentration of control and CMDS is from Koh et al. (2019).
그림 Fig. 5. Fractionation of Hg in stabilized soil.

AI 본문요약
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문제 정의

4배의 높은 생체량을 나타내었다. 본 결과는 앞선 토양이 화학 변화 검토에서 비옥하지 않은 오염 농경지에 CMDS를 안정화제로 적용할 경우 토양 내 등 식물생육에 필요한 필수 다량원소(Ca, Mg 등)의 공급으로 작물의 생산성 증대가 기대된다는 의견을 뒷받침하는 것이다. 아울러 철, 망간 등의 무기원소 역시 필수 미량원소로 이용되는 만큼 CMDS으로부터 일부 용탈되어 상추의 성장을 촉진시켰던 것으로 판단된다(Gwak and Yoon, 2011).
본 연구에서는 수은 오염토양의 안정화를 위한 안정화제로서 CMDS의 적용성을 포트실험과 회분식 실험을 통해 검토하였다. CMDS는 광산지역 광산배수의 환경학적 처리과정에서 부산물로 발생하는 것으로 실험결과 안정화제로서의 적용성을 충분히 가진 것으로 판단된다.
회분식 실험의 특징은 여액분석을 통해 토양 내 오염물질과 안정화제의 반응성을 비교적 빠른 시간에 확인할 수 있다는 것이다. 본 연구에서는 포트실험의 후속으로 수행되었으며, 수은(Hg) 오염토양 내 CMDS 투여로 인한 토양 수은의 분획(존재형태) 변화를 파악하고자 하였다. 즉, 여액보다는 잔류토양 분석이 그 목적이다.
2는 실험종료 시점(포트조성 후 43일 경과)에서 채취한 토양 내 수은(Hg)의 생물학적 유효도 분석결과이다. 앞서 언급했듯이 본 실험에서는 1 M NH₄NO₃ 추출법(KS I ISO 19730)을 이용하여 유효도 변화를 검토하고자 하였다. 그림에서 나타난 바와 같이 FeS와 CMDS를 안정화제로 활용한 경우 대조군 대비 뚜렷한 유효도 감소효과가 나타났다.
이에 본 연구에서는 광산지역 수은 오염토양의 안정화제로서 CMDS의 적용성을 검토하고자 하였다. 아직까지 국내에서는 수은 오염토양에 대한 정화기술 적용사례가 많지 않다.
앞선 포트실험을 통해 수은 오염토양에 대한 안정화제로서 CMDS의 적용성을 확인하였다. 이에 본 절에서는 CMDS 처리에 따라서 토양 내 수은의 분획(존재형태)에 어떤 변화가 발생하는지 검토하였다. 수은의 존재형태는 2.

제안 방법

토양이 적재된 포트는 상부가 개방된 상태로 실험기간 중 영양물질은 공급하지 않았다. 다만, 수분을 관행 살수 방식으로 1회/일 빈도로 공급하였다. 상추 재배는 실내에서 진행됐으며, 실내온도는 수은의 휘발 가능성을 최대한 억제하기 위해 25^oC 전후로 유지되었다.
아울러 안정화 기술의 경우 광산지역을 중심으로 비소 및 2가의 양이온 중금속(Cd, Pb 등)을 대상으로 연구가 다수 이루어졌을 뿐, 이들 원소들과 거동이 상이한 수은을 대상으로 한 연구 역시 그 사례가 많지 않다. 따라서 수은 오염토양 안정화의 기초적인 자료확보를 위해 CMDS 적용에 따른 토양의 특성변화를 포트실험(pot experiment)과 회분식 실험(batch test)을 통해 확인하였다. 본 연구내용 중 일부 실험결과는 CMDS의 안정화 효율에 대한 다각적인 비교검토를 위해 선행연구(Koh et al.
따라서 수은 오염토양 안정화의 기초적인 자료확보를 위해 CMDS 적용에 따른 토양의 특성변화를 포트실험(pot experiment)과 회분식 실험(batch test)을 통해 확인하였다. 본 연구내용 중 일부 실험결과는 CMDS의 안정화 효율에 대한 다각적인 비교검토를 위해 선행연구(Koh et al., 2019) 결과를 일부 차용하였다.
본 연구는 앞서 언급한 바와 같이 포트실험(pot experiment)과 회분식 실험(batch test)으로 구분하여 진행하였다. 포트실험에서는 CMDS의 안정화제 적용성의 객관적인 평가를 위해 대조군(control) 조건 이외 전통적 수은 처리제로 알려진 황화물(sulfide) 처리조건을 추가하였다.
생물학적 유효도는 1M NH₄NO₃ 추출법(KS I ISO 19730), 토양 이화학 항목분석은 토양화학분석법(NIAST, 2010)에 따른 전처리를 준용하였다. 분석대상 이화학 항목은 pH, 유효인산, 양이온교환능(CEC) 등이다.
88) 100 mL를 주입하여 항온 진탕기에서 100 rpm으로 한 시간 동안 반응시킨 것이다. 아울러 CMDS 투입유무에 따른 비교를 위해 CMDS를 투여하지 않은 조건을 추가하였다.
안정화제 투여로 인한 토양 이외 다중 매체의 복합적인 안정화 효과 확인을 위한 식물체 전이농도를 파악하고자 직파방식으로 포트당 15개 전후의 상추(적치마) 씨앗을 파종하였다 최초 파종일로부터 3일 경과 후 발아가 확인되었고, 발아 후 40일 경과시점에 포트운영을 중단하였다.
앞선 포트실험을 통해 수은 오염토양에 대한 안정화제로서 CMDS의 적용성을 확인하였다. 이에 본 절에서는 CMDS 처리에 따라서 토양 내 수은의 분획(존재형태)에 어떤 변화가 발생하는지 검토하였다.
채취한 포트 토양을 대상으로 수은의 생물학적 유효도와 이화학 항목을 분석하였다. 생물학적 유효도는 1M NH₄NO₃ 추출법(KS I ISO 19730), 토양 이화학 항목분석은 토양화학분석법(NIAST, 2010)에 따른 전처리를 준용하였다.
본 연구는 앞서 언급한 바와 같이 포트실험(pot experiment)과 회분식 실험(batch test)으로 구분하여 진행하였다. 포트실험에서는 CMDS의 안정화제 적용성의 객관적인 평가를 위해 대조군(control) 조건 이외 전통적 수은 처리제로 알려진 황화물(sulfide) 처리조건을 추가하였다. 실험에 사용된 황화물은 황화철(FeS, iron sulfide)이다.
실험에 사용된 황화물은 황화철(FeS, iron sulfide)이다. 회분식 실험에서는 CMDS 적용에 따라 나타나는 토양 내 수은의 종형태(speciation) 변화를 파악하였다. 실험에 사용된 토양은 충남 천안시 소재의 폐금속광산 주변 농경지(밭)에서 채취한 pH 8의 광미 혼재토양으로 수은농도는 10mg/kg 전후였다.

대상 데이터

4 kg의 입자크기 5 mm 이하의 건조토양을 안정화제와 혼합하여 적재하였다. 검토대상 안정화제는 토양무게 비 대비 3% 수준의 CMDS와 FeS이다. 사용된 CMDS는 국내 폐석탄광산 수처리시설의 부산물로 광산배수를 별도의 중화처리 없이 전기분해 후 응집제로 침전처리한 것이다.
5에 나타내었다. 대상 안정화 토양은 포트실험과 마찬가지로 건조토양 무게비 대비 3% 수준의 CMDS가 혼합된 것이다.
즉, 앞선 서론에서 언급했듯이 원소수은의 높은 분포율은 시료가 채취된 광산지역에서 과거 금·은의 추출을 위한 아말감 공정이 있었음을 의미한다. 대상 토양은 회분식 실험(아세트산 반응) 후 잔류토양을 분석한 것으로 자연상태의 원시료를 분석했었다면 원소수은의 비율은 더 높았을 것으로 판단된다. 원소수은 다음으로는 9%의 분포율을 보인 잔류형/HgS(residual & HgS) 형태이다.
실험에 사용된 토양은 충남 천안시 소재의 폐금속광산 주변 농경지(밭)에서 채취한 pH 8의 광미 혼재토양으로 수은농도는 10mg/kg 전후였다. 대상 토양의 토성은 모래 10%, 실트 75%, 점토 15%의 미사질식양토(silt loam)이었다.
국내에서는 폐광산 지역의 오염토양에 대해 주로 안정화 기술을 적용하고 있다. 본 기술은 현재까지 광산지역에서 주로 관측되는 오염물질인 비소(As)와 같은 준금속, 납(Pb), 구리(Cu), 카드뮴(Cd)과 같은 2가의 양이온 중금속을 주요 안정화 대상으로 하고 있다. 안정화기술 적용시 안정화제의 선택은 가장 중요하다고 할 수 있는데, 대체적으로 인산염이나 알칼리 물질, 점토광물, 유기물, 철(Fe)/망간(Mn) 산화물 등이 연구되었거나 현장에 적용되었다(Kumpiene et al.
분석대상 검체는 광구병 내 잔류토양으로 진탕시험에서 발생한 여액을 제거한 후 자연건조 과정을 거친 것이다. 본 토양 내 수은의 존재형태 파악을 위해 Lechler et al.
분석대상 식물체는 최초 발아일로부터 40일 경과 후 채취된 상추의 지상부(잎)이며, 이를 대상으로 식품공전(KMFDS, 2015)에 따른 전처리를 수행하였다. 전처리 과정은 채취된 상추 1 g(수분포함중량)에 70% 농질산 12ml를 첨가하여 테프론 용기에 넣고, 마이크로웨이브(model ETHOS EASY, Milestone)로 180^oC에서 분해하였다.
검토대상 안정화제는 토양무게 비 대비 3% 수준의 CMDS와 FeS이다. 사용된 CMDS는 국내 폐석탄광산 수처리시설의 부산물로 광산배수를 별도의 중화처리 없이 전기분해 후 응집제로 침전처리한 것이다. 국내 토양오염공정시험기준(KME, 2013)인 왕수추출방식을 이용한 CMDS의 무기원소 함량은 철 41%, 망간 0.
수은의 농도정량에는 2기의 분석기기를 사용하였다. 존재형태 규명방식의 특성상 산술계산 방식으로 농도가 도출되는 단계 즉, 잔류형(residual) 형태를 제외한 나머지 형태가 농도정량 대상이며, Direct Mercury Analyzer (model DMA-80, MILESTONE)와 ICP-OES(model 8300, Perkin-Elmer Inc.
회분식 실험에서는 CMDS 적용에 따라 나타나는 토양 내 수은의 종형태(speciation) 변화를 파악하였다. 실험에 사용된 토양은 충남 천안시 소재의 폐금속광산 주변 농경지(밭)에서 채취한 pH 8의 광미 혼재토양으로 수은농도는 10mg/kg 전후였다. 대상 토양의 토성은 모래 10%, 실트 75%, 점토 15%의 미사질식양토(silt loam)이었다.
포트실험에서는 CMDS의 안정화제 적용성의 객관적인 평가를 위해 대조군(control) 조건 이외 전통적 수은 처리제로 알려진 황화물(sulfide) 처리조건을 추가하였다. 실험에 사용된 황화물은 황화철(FeS, iron sulfide)이다. 회분식 실험에서는 CMDS 적용에 따라 나타나는 토양 내 수은의 종형태(speciation) 변화를 파악하였다.
실험에 사용한 포트는 지름 10 cm, 높이 9 cm의 소형크기로, 포트 내 0.4 kg의 입자크기 5 mm 이하의 건조토양을 안정화제와 혼합하여 적재하였다. 검토대상 안정화제는 토양무게 비 대비 3% 수준의 CMDS와 FeS이다.
수은의 농도정량에는 2기의 분석기기를 사용하였다. 존재형태 규명방식의 특성상 산술계산 방식으로 농도가 도출되는 단계 즉, 잔류형(residual) 형태를 제외한 나머지 형태가 농도정량 대상이며, Direct Mercury Analyzer (model DMA-80, MILESTONE)와 ICP-OES(model 8300, Perkin-Elmer Inc.)를 이용하였다.
포트실험의 분석대상 검체는 토양 및 식물체(상추)이다. 토양과 식물체는 포트운영을 중단한 상추 발아 후 40일경과시점에 채취하여 분석용 시료로 하였다(Fig. 1).
포트는 안정화제가 투여되지 않은 대조군(control)을 포함해 각 조건별 3반복으로 구성하여 총 18개가 배치되었다. 안정화제 투여로 인한 토양 이외 다중 매체의 복합적인 안정화 효과 확인을 위한 식물체 전이농도를 파악하고자 직파방식으로 포트당 15개 전후의 상추(적치마) 씨앗을 파종하였다 최초 파종일로부터 3일 경과 후 발아가 확인되었고, 발아 후 40일 경과시점에 포트운영을 중단하였다.
포트실험의 분석대상 검체는 토양 및 식물체(상추)이다. 토양과 식물체는 포트운영을 중단한 상추 발아 후 40일경과시점에 채취하여 분석용 시료로 하였다(Fig.

이론/모형

본 토양 내 수은의 존재형태 파악을 위해 Lechler et al.(1997)의 연속추출방법을 사용하였다. 사용된 연속추출방법은 5개의 존재형태(elemental, exchangeable, stronglybound, organic, residual & HgS)를 규명하기 위한 것이다(Table 1).
채취한 포트 토양을 대상으로 수은의 생물학적 유효도와 이화학 항목을 분석하였다. 생물학적 유효도는 1M NH₄NO₃ 추출법(KS I ISO 19730), 토양 이화학 항목분석은 토양화학분석법(NIAST, 2010)에 따른 전처리를 준용하였다. 분석대상 이화학 항목은 pH, 유효인산, 양이온교환능(CEC) 등이다.
이에 본 절에서는 CMDS 처리에 따라서 토양 내 수은의 분획(존재형태)에 어떤 변화가 발생하는지 검토하였다. 수은의 존재형태는 2.2절에서 언급한 바와 같이 회분식 실험 후 잔류된 토양(아세트산 반응 후 건조)을 대상으로 Lechler et al. (1997)의 방식에 따라 분류했으며, 그 결과를 Fig. 5에 나타내었다. 대상 안정화 토양은 포트실험과 마찬가지로 건조토양 무게비 대비 3% 수준의 CMDS가 혼합된 것이다.
즉, 여액보다는 잔류토양 분석이 그 목적이다. 실험과정은 광해관리-광산지역-오염토양 안정화제 및 혼합지 선정-회분식 교반 시험방법(KS E 1003:2014)의 절차를 준용하였다. 전처리 과정을 요약하면 200 mL 폴리에스테르(PE) 광구병에 입경 2 mm 이하의 건조토양 20 g과 이의 3% 수준인 0.
이상의 과정을 통해 전처리가 완료된 토양 및 식물체내 수은의 농도는 저농도 영역에서 농도정량이 가능한 Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer(ICP-MS)(model iCAPQ, Thermo SCIENTIFIC)를 이용하였다. 이는 총 농도 대비 상대적으로 낮은 비율로 존재하는 생물학적 유효도 특성과 식물체 전이수준을 고려한 것이다.

성능/효과

43일 동안 식물체(상추) 재배를 실시한 포트실험에서는토양 내 CMDS를 처리한 결과 수은의 생물학적 유효도가 대조군 대비 46% 감소한 결과를 나타내었다. 이러한 결과는 수은의 전통적 처리제로 알려진 황화물로서 FeS로 처리했을 때 나타난 감소율(63%)에는 낮은 수준이지만, 산업부산물의 재활용 측면에서는 유의미한 결과로 보여진다.
CMDS를 처리한 경우도 유의미한 저감효과를 보였다. FeS와 동일한 무게비(3%)를 적용한 경우 수은의 유효도 농도는 0.
앞서 언급했듯이 안정한 형태로 알려진 강한 결합형 및 잔류형/HgS 형태는 CMDS 처리에 따라 모두 증가하였다. 강한 결합형은 대조군 3%에서 처리조건 19%, 잔류형/HgS 형태는 대조군 9%에서 처리조건 20%으로 증가한 수준을 보였다. 이는 곧 CMDS 내 고부화 된 철, 소량으로 존재하는 망간, 알루미늄 산화물이나 황이 토양 내 수은을 흡착하거나 수은과 불용성의 화합물을 형성하여 이동성을 감소시킨 결과로 볼 수 있다.
교환성 칼슘과 양이온교환능은 FeS 처리조건에서 변화가 없었으나 칼슘 수산화물이 함유된 CMDS 조건에서 대조군 대비 150% 넘게 증가하였다. 본 그래프에서 나타내지는 않았지만, 교환성 마그네슘(exchangeable Mg) 역시CMDS 조건에서 2.
사용된 CMDS는 국내 폐석탄광산 수처리시설의 부산물로 광산배수를 별도의 중화처리 없이 전기분해 후 응집제로 침전처리한 것이다. 국내 토양오염공정시험기준(KME, 2013)인 왕수추출방식을 이용한 CMDS의 무기원소 함량은 철 41%, 망간 0.5%, 알루미늄 0.03%, 황 1%, 칼슘 5%로 나타나 다른 어느 원소보다 철의 함량이 높은 것으로 확인되었다. FeS는 와이엔케미칼(주)의 시중 유통제품(입자크기 1 mm 이하)으로 철과 황의 함량은 각각 46%, 50%이다.
앞서 언급했듯이 본 실험에서는 1 M NH₄NO₃ 추출법(KS I ISO 19730)을 이용하여 유효도 변화를 검토하고자 하였다. 그림에서 나타난 바와 같이 FeS와 CMDS를 안정화제로 활용한 경우 대조군 대비 뚜렷한 유효도 감소효과가 나타났다.
교환성 칼슘과 양이온교환능은 FeS 처리조건에서 변화가 없었으나 칼슘 수산화물이 함유된 CMDS 조건에서 대조군 대비 150% 넘게 증가하였다. 본 그래프에서 나타내지는 않았지만, 교환성 마그네슘(exchangeable Mg) 역시CMDS 조건에서 2.1 cmol_c/kg으로 대조군(1.3 cmol_c/kg)대비 160% 증가한 결과를 보였다. 칼슘이나 마그네슘이 식물생육에 필수적인 다량요소(macroelement)에 속하는 만큼 비옥도가 낮은 오염 농경지를 대상으로 CMDS를 안정화제로 활용할 경우 농작물 생산성 증가에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 판단된다(Gwak and Yoon, 2011).
7 µg/kg)의 순서로 나타났다. 실험에 사용된 2개 안정화제 모두 대조군 대비 낮은 전이량으로 FeS 처리조건은 26%, CMDS 처리조건은 50%의 저감효과를 보였다. 이는 실제 자연환경 조건에서 안정화 처리에 따른 토양 내 수은의 생물학적 유효도 감소에 따라 수분 용탈능이 감소해 식물체 뿌리로의 전이가 그만큼 감소했었음을 의미한다.
5% 미만의 낮은 수준이므로 본 검토에서는 논외로 하였다. 원소수은과 교환가능형의 합계 분포율은 대조군 88%에서 CMDS 처리조건 61%으로 안정화토양에서 27% 포인트가 감소하였다. 이렇게 감소한 비율은 CMDS 처리조건의 강한 결합형과 잔류형/HgS의 합계에서 증가한 것으로 나타났다.
원소수은은 영가수은(Hg⁰)으로 반응성이 낮다는 의견도 있으나, 본 실험결과에서는 안정화제 투여로 인한 비율감소 효과가 뚜렷하게 나타났다. 광산지역 주변 하천 퇴적물의 수은 존재형태를 파악한 Lechler et al.
CMDS 처리조건 토양의 분석결과에서 나타난 특징적인 변화는 원소수은의 감소와 강한 결합형 및 잔류형/HgS형태의 증가로 볼 수 있다. 원소수은의 분포비율은 대조군 87%에서 처리조건 54%로 33% 포인트가 감소되었다. 이외 교환가능형은 7%로 대조군의 1% 대비 6% 포인트가 증가하였고, 결합형 및 잔류형/HgS 형태는 대조군 대비 각각 16% 포인트 및 11% 포인트가 증가하였다.
이동성이 높은 형태로 볼 수 있는 교환가능형은 대조군대비 6% 포인트가 증가한 것으로 나타났다. 이는 Lechler et al.
이렇게 감소한 비율은 CMDS 처리조건의 강한 결합형과 잔류형/HgS의 합계에서 증가한 것으로 나타났다. 이러한 결과를 종합해 볼때 CMDS는 수은 오염토양의 안정화제로서의 적용성을 충분히 가지며, 특징적인 안정화 기작은 원소수은의 감소와 강한 결합형, 잔류형/HgS 형태의 증가로 확인된다.
이상의 결과를 종합해 볼 때 CMDS는 수은 오염토양의 안정화제로서 충분한 적용성을 가지는 것으로 보여진다. 카드뮴, 납과 같은 양이온 중금속이나 비소와 같은 오염물질의 안정화에도 가능성을 확인한 연구사례가 있는 만큼 여러 무기원소로 오염된 부지에도 안정화제로 적용이 가능할 것으로 판단된다.
(2015)은 HgS 침전 이외 수은의 이동성을 감소시키는 것으로 비결정질 형태의 산화물/수산화물 형태로 존재하는 철, 망간, 알루미늄 등의 흡착작용을 제시하였다. 이에 따르면 CMDS 처리 시 나타난 수은의 생물학적 유효도 감소효과는 CMDS 내 1% 수준의 소량으로 존재하는 황보다는 41%의 비교적 높은 함량을 보인 철의 영향이 상대적으로 높았던 것으로 판단된다. CMDS 내 망간, 알루미늄에 의한 흡착효과도 들 수 있겠으나, 앞서 언급한 바와 같이 이들 원소의 함량 역시 1% 미만으로 그 영향은 크지 않았을 것으로 판단된다.
유효인산은 산성토양에서 철(Fe³⁺), 알루미늄(Al³⁺), 망간(Mn³⁺) 이온과 반응하여 침전하거나, 알칼리 토양에서 칼슘과 반응하여 용해도가 낮은 침전물을 형성한다(Bradyand Weil, 2014). 즉, 알칼리 오염토양에서 칼슘의 용해도가 높았던 CMDS 처리조건이 인산의 유효도를 더욱 감소시킨 것으로 판단된다. 따라서 향후 오염 농경지를 대상으로 CMDS를 처리하고자 하는 경우 안정화 이후 농작물 성장에 적절한 유효인산 농도 보유 여부를 확인할 필요가 있다.
채취직후 바로 측정한 상추 지상부의 무게는 대조군, FeS 처리조건, CMDS 처리조건 각각 2.0 g, 1.6 g, 4.8 g으로 CMDS 조건에서 대조군 대비 2.4배의 높은 생체량을 나타내었다. 본 결과는 앞선 토양이 화학 변화 검토에서 비옥하지 않은 오염 농경지에 CMDS를 안정화제로 적용할 경우 토양 내 등 식물생육에 필요한 필수 다량원소(Ca, Mg 등)의 공급으로 작물의 생산성 증대가 기대된다는 의견을 뒷받침하는 것이다.
회분식 실험을 통해 확인한 토양 내 수은 존재형태의 특징적 변화는 CMDS 처리 시 원소수은의 분포비율 감소(33% 포인트)와 강한 결합형, 잔류형/HgS의 증가(16%포인트 및 11% 포인트)로 나타났다. 원소수은은 휘발성으로 호흡을 통해 인체에 유입되어 장애를 일으키는 만큼 본 형태의 감소는 위해의 감소측면에서 긍정적인 결과로 판단된다.

후속연구

이러한 생물학적 유효도 저감은 곧 수은의 이동성 감소로 이어져 식물체 내 농도 역시 대조군 대비 50% 감소한 결과를 나타내었다. 다만, CMDS 내 칼슘 수산화물에 기인한 Ca-P 침전효과로 인해 토양 유효인산의 농도가 50% 가까이 감소한 만큼 향후 오염 농경지를 대상으로 CMDS를 적용하고자 할 경우 적정수준의 유효인산 농도 유지 가능 여부를 사전에 검토할 필요가 있다.
카드뮴, 납과 같은 양이온 중금속이나 비소와 같은 오염물질의 안정화에도 가능성을 확인한 연구사례가 있는 만큼 여러 무기원소로 오염된 부지에도 안정화제로 적용이 가능할 것으로 판단된다. 다만, 본 물질이 폐광산지역수처리 과정에서 발생하는 산업부산물이므로 물질특성 정보 확보를 위한 추가적인 연구를 지속적으로 수행할 필요가 있다.
즉, 알칼리 오염토양에서 칼슘의 용해도가 높았던 CMDS 처리조건이 인산의 유효도를 더욱 감소시킨 것으로 판단된다. 따라서 향후 오염 농경지를 대상으로 CMDS를 처리하고자 하는 경우 안정화 이후 농작물 성장에 적절한 유효인산 농도 보유 여부를 확인할 필요가 있다.
1보다 높았으며, 이러한 결과로 CMDS 표면에 토양의 수소이온이 흡착되어 안정화 토양의 pH가 증가했던 것으로 볼 수 있다. 이러한 결과는 향후 오염 농경지를 안정화하고자 할 경우 식물체생육을 고려해 해당 토양의 산성도에 따라 적절한 pH_pzc를 가진 광산배수슬러지를 확보하는 것도 사전 검토단계에서 필요할 것임을 의미한다.
, 2015). 이러한 슬러지의 생성기원에 근거한 성분학적 특성을 볼 때, 수은오염토양의 안정화제로 적용 역시 가능할 것으로 보인다. 수은은 철, 망간, 알루미늄 산화물에 흡착되어 이동성이 저감되며, 황(S)과 결합하여 용해도가 낮은 HgS(mercuric sulfide)를 형성한다(Piao and Bishop, 2006; Xu et al.
이상의 결과를 종합해 볼 때 CMDS는 수은 오염토양의 안정화제로서 충분한 적용성을 가지는 것으로 보여진다. 카드뮴, 납과 같은 양이온 중금속이나 비소와 같은 오염물질의 안정화에도 가능성을 확인한 연구사례가 있는 만큼 여러 무기원소로 오염된 부지에도 안정화제로 적용이 가능할 것으로 판단된다. 다만, 본 물질이 폐광산지역수처리 과정에서 발생하는 산업부산물이므로 물질특성 정보 확보를 위한 추가적인 연구를 지속적으로 수행할 필요가 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	광산배수슬러지란 무엇인가?	광산배수슬러지는 황화광물을 포함한 광산 폐기물이나 갱구에서 발생한 산성광산배수를 알칼리물질로 중화처리한 후 침전시킨 슬러지를 의미한다. 일부 광산에서는 광산배수의 중화처리 없이 전기분해 후 응집·침전으로 슬러지가 발생하기도 한다(Kwon and Nam, 2013).
	자연계에서의 수은(Hg)은 어떤 형태로 존재하는가?	수은(Hg)은 자연계에서 원소수은(elemental Hg, Hg0), 무기수은(inorganic Hg compound), 유기수은(organic Hgcompound)의 형태로 존재한다(Park and Zheng, 2012).자연계 내 존재형태에 따라서 대기 중 쉽게 휘발되기도 하고, 일부 조건에서는 높은 독성을 가지기도 한다.
	수은(Hg)의 문제점은 무엇인가?	수은(Hg)은 자연계에서 원소수은(elemental Hg, Hg0), 무기수은(inorganic Hg compound), 유기수은(organic Hgcompound)의 형태로 존재한다(Park and Zheng, 2012).자연계 내 존재형태에 따라서 대기 중 쉽게 휘발되기도 하고, 일부 조건에서는 높은 독성을 가지기도 한다. 일반적으로는 인체 및 생태 독성이 큰 오염물질로 가스상이나 액상, 입자상의 형태로 여러 환경매체를 활발히 순환하는 것으로 알려져 있다(Charlesworth et al., 2011).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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