[논문]토양 시료조제 방법이 총중금속 농도에 미치는 영향

김정은; 지원현

doi:10.7857/jsge.2022.27.4.063

[국내논문] 토양 시료조제 방법이 총중금속 농도에 미치는 영향
Effect of Soil Sample Pretreatment Methods on Total Heavy Metal Concentration 원문보기

지하수토양환경 = Journal of soil and groundwater environment, v.27 no.4, 2022년, pp.63 - 74

김정은 (호서대학교 일반대학원 에너지기후환경융합기술학과) , 지원현 (호서대학교 창의교양학부)

Abstract ▼ AI-Helper

In analyzing heavy metals in soil samples, the standard protocol established by Korean Minstry of Environment (KSTM) requires two different pretreatments (A and B) based on soil particle size. Soil particles < 0.15 mm in diameter after sieving are directly processed into acid extraction (method A). However, if the quantity of soil particles < 0.15 mm are not enough, grinding of the particles within 0.15 mm ~ 2 mm is required (method B). Grinding is often needed for some field samples, especially for the soil samples retrieved from soil washing process that contain relatively large-sized soil grains. In this study, two soil samples with different particle size distribution were prepared and analyzed for heavy metals concentrations using two different pretreatment to investigate the effect of grinding. The results showed that heavy metal concentrations tend to increase with the increase of the fraction of small-sized particles. In comparison of the two pretreatments, pretreatment A yielded higher heavy metal concentration than pretreatment B, indicating significant influence of grinding on analytical results. This results suggest that the analytical values of heavy metals in soil samples obtained by KSTM should be taken with caution and carefully reviewed.

주제어

표/그림 (14)

그림 Fig. 1. Soil sample pretreatment methods for metals analysis.
표 Table 1. Sieve scale size used for particle size analysis
표 Table 2. Particle size analysis _ Raw soil (NS-1, NS-2)
표 Table 3. Particle size analysis _ Washed soil (WS-1, WS-2, Medium sand, Fine sand )
그림 Fig. 2. Heavy metals concentration by soil sample pretreatment methods of raw soil (NS-1, NS-2).
표 Table 4. Particle size analysis _ Sludge soil (SS-1, SS-2 )
그림 Fig. 3. Heavy metal concentration by particle sizes of raw soil (NS-1, NS-2).
그림 Fig. 4. Heavy metal loads of different particle sizes of raw soil (NS-1, NS-2).
그림 Fig. 5. Heavy metals concentration by soil sample pretreatment methods of washed soil (NS-1, NS-2, Medium sand, Fine sand).
그림 Fig. 6. Heavy metals concentration by particle size of washed soil (WS-1, WS-2, Medium sand, Fine sand).
그림 Fig. 7. Heavy metal loads of different particle sizes of washed soil (WS-1, WS-2, Medium sand, Fine sand).
그림 Fig. 8. Heavy metals concentration by soil sample pretreatment methods of sludge (SS-1, SS-2).
그림 Fig. 9. Heavy metal loads of different particle sizes of sludge (SS-1, SS-2).
그림 Fig. 10. Heavy metals concentration by particle size of sludge (SS-1, SS-2).

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 연구에서는 일반 토양(원지반 토양)과 세척토양에서 입도분석을 통한 중금속(As, Cd, Cu, Pb, Zn) 농도를 분석하였다. 세척토양의 경우는 입도분리를 통한 물리적 선별이 이루어지기 때문에 일반 토양(원지반 토양)과 달리 입도분포에 있어서 상대적으로 입경 0.
그러나 토양오염공정시험기준(NIER, 2022)에서 제시한 금속류 시험용 토양 시료를 조제하는 두가지 방법(A), (B)이 혼용되어져서 사용되고 있다. 이에 따라 시료 조제방법 (A), (B)로부터 도출된 중금속 분석결과를 확인하여 막자사발 등으로 토양 분쇄여부가 총 중금속 농도 결과에 미치는 영향을 살펴보고자 하였다.

제안 방법

본 연구에서는 원지반 토양과 세척토양을 대상으로 입도분석 및 입도별 중금속 농도를 살펴보았다. 또한 토양오염 공정시험기준에서 제시하는 금속류 시험용 시료 조제방법(A), (B)에 따라 중금속(As, Cd, Cu, Pb, Zn)을 분석하였으며, 이에 따라 다음과 같은 연구결과를 얻었다.
본 연구에서는 원지반 토양과 세척토양을 대상으로 입도분석 및 입도별 중금속 농도를 살펴보았다. 또한 토양오염 공정시험기준에서 제시하는 금속류 시험용 시료 조제방법(A), (B)에 따라 중금속(As, Cd, Cu, Pb, Zn)을 분석하였으며, 이에 따라 다음과 같은 연구결과를 얻었다.
원지반 토양과 세척 완료되어 적치된 토양, 물리적 선별 후 세척공정을 거친 중사와 세사를 대상으로 각각의 토양 입도분포를 확인하기 위하여 습식 체분석을 통한 입도분석을 실시하였다. 이때 사용된 체(sieve)는 4mesh, 10mesh, 20mesh, 40mesh, 60mesh, 100mesh, 140 mesh 그리고 200mesh로 Table 1에 각각의 체(sieve) 번호(#)와 눈금 크기를 나타내었다.

대상 데이터

본 연구에 사용된 토양은 Cu, Pb, Zn으로 오염된 지역으로 토양세척을 적용하여 정화한 OO 부지의 토양을 대상으로 선정하였다. 토양세척공정의 대상 토양의 입경은 2mm~0.
원지반 토양은 오염토의 굴착이 완료된 사면과 바닥면을 채취하였으며, 육안으로 판별시 성상이 다르다고 판단되는 2지점을 선별하여 채취하였다. 세척 토양(WS-1, WS-2, 중사, 세사)은 토양세척공정을 거치고 야적된 2지점의 시료와 토양세척공정의 정화효율에 영향을 미치는 입도 선별된 중사 토양과 세사 토양을 시료로 채취하였다. 토양선별로 토양입경 0.
연구대상 토양시료는 원지반 토양, 세척 토양, 세척 후 슬러지를 대상으로 약 1kg 정도를 채취하였다. 원지반 토양은 오염토의 굴착이 완료된 사면과 바닥면을 채취하였으며, 육안으로 판별시 성상이 다르다고 판단되는 2지점을 선별하여 채취하였다.
연구대상 토양시료는 원지반 토양, 세척 토양, 세척 후 슬러지를 대상으로 약 1kg 정도를 채취하였다. 원지반 토양은 오염토의 굴착이 완료된 사면과 바닥면을 채취하였으며, 육안으로 판별시 성상이 다르다고 판단되는 2지점을 선별하여 채취하였다. 세척 토양(WS-1, WS-2, 중사, 세사)은 토양세척공정을 거치고 야적된 2지점의 시료와 토양세척공정의 정화효율에 영향을 미치는 입도 선별된 중사 토양과 세사 토양을 시료로 채취하였다.
세척 토양(WS-1, WS-2, 중사, 세사)은 토양세척공정을 거치고 야적된 2지점의 시료와 토양세척공정의 정화효율에 영향을 미치는 입도 선별된 중사 토양과 세사 토양을 시료로 채취하였다. 토양선별로 토양입경 0.075mm 이하로 분류된 토양과 산 세척 후 처리된 침전물을 대상으로 채취하고 슬러지(SS-1, SS-2) 로 표현하였다.
본 연구에 사용된 토양은 Cu, Pb, Zn으로 오염된 지역으로 토양세척을 적용하여 정화한 OO 부지의 토양을 대상으로 선정하였다. 토양세척공정의 대상 토양의 입경은 2mm~0.075mm이었으며, 1차 물리적 선별로 입경 크기를 왕사(2.000mm~0.841mm), 중사(0.841mm~0.250 mm), 세사(0.250mm~0.075mm)로 분리한 후 산을 이용하여 세척을 실시하였다. 또한 산 세척과 물리적 선별을 거친 0.

이론/모형

위 두 방법으로 조제한 토양시료는 국내 토양오염공정 시험기준(NIER, 2022)에 따라 질산 - 염산(왕수)으로 분해하고 필터한 여액을 시험용액으로 유도결합플라즈마 - 원자발광분광기(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometer; ICP-AES)를 이용하여 분석하였으며, 이때 신뢰성 있는 결과 도출을 위하여 정도관리를 수행하였다(Ji et al., 2014; NIER, 2022).

성능/효과

4배 더 높게 검출되었다. (A)방법으로 분석시에 토양오염 우려기준(1지역,2지역)을 초과하는 농도도 있었지만, (B)방법으로 분석 시에는 모든 항목의 농도가 토양오염 우려기준(1지역)을 초과하지 않았다. 세척 후 슬러지의 경우에는 0.
둘째, 토양오염공정시험기준 - 금속류 시험용 시료 조제 방법(A), (B)에 따라 중금속 분석 결과 원지반 토양의 Cd 는 (A),(B) 방법에서 모두 불검출로 나타났으며, As는 (A) 방법에서 미량으로 검출되었고, (B)방법에서는 불검출되었다. 이외 Cu, Pb, Zn의 농도는 토양오염 우려기준(1지역)을초과하지 않는 농도에서 (A)방법이 (B)방법보다 약 1.
(A)방법으로 분석시에 토양오염 우려기준(1지역,2지역)을 초과하는 농도도 있었지만, (B)방법으로 분석 시에는 모든 항목의 농도가 토양오염 우려기준(1지역)을 초과하지 않았다. 세척 후 슬러지의 경우에는 0.15mm보다 작은 입자의 비율이 약 50% 초과하였으며, 이때 시료 조제방법(A)이 (B)보다 약 1.3배 ~ 1.8배 더 높은 농도를 보였으며, 이들의 상대표준편차는 17%~38% 로 나타났다.
1배 더 높게 검출되었다. 세척토양의 경우에는 Cu, Pb, Zn의 농도가 (A)방법이 (B)방법보다 약 1.8배~5.4배 더 높게 검출되었다. (A)방법으로 분석시에 토양오염 우려기준(1지역,2지역)을 초과하는 농도도 있었지만, (B)방법으로 분석 시에는 모든 항목의 농도가 토양오염 우려기준(1지역)을 초과하지 않았다.
이와 같은 분석결과에 따르면, 세척토양의 입도분석 결과 정화과정에서 제외되어야 할 입경 0.075mm 이하의 토양의 혼입에 의하여 시료 조제방법(A), (B) 사용에 혼란을 야기시키며 그 결과 토양오염농도 분석값에 있어 논란의 소지가 있음을 확인할 수 있었다.
둘째, 토양오염공정시험기준 - 금속류 시험용 시료 조제 방법(A), (B)에 따라 중금속 분석 결과 원지반 토양의 Cd 는 (A),(B) 방법에서 모두 불검출로 나타났으며, As는 (A) 방법에서 미량으로 검출되었고, (B)방법에서는 불검출되었다. 이외 Cu, Pb, Zn의 농도는 토양오염 우려기준(1지역)을초과하지 않는 농도에서 (A)방법이 (B)방법보다 약 1.5 배 ~2.1배 더 높게 검출되었다. 세척토양의 경우에는 Cu, Pb, Zn의 농도가 (A)방법이 (B)방법보다 약 1.
첫째, 큰 입경의 토양보다 입경이 작을수록 토양 중 중금속의 농도가 더 높게 검출됨을 확인 할 수 있었다.

후속연구

이러한 기준을 설정할 때에는 첫째, 토양정화 설계단계에서 제안된 물리적 선별을 통한 입도 제거 기준의 충족 여부의 확인에 대한 논의가 필요하다. 둘째, 물리적 선별을 거친 토양의 세척기준과 입도별 처리효율에 대한 검토가 필요하다. 마지막으로, 토양분석이 어느 단계(토양오염도조사, 정화검증, 사후검증 등)에서 이루어지는지에 따라 전처리 방법이 고려되어야 할 것으로 보인다.
따라서, 금속류 시험용 시료 조제방법에 대한 명확한 기준 설정이 필요할 것으로 판단된다. 이러한 기준을 설정할 때에는 첫째, 토양정화 설계단계에서 제안된 물리적 선별을 통한 입도 제거 기준의 충족 여부의 확인에 대한 논의가 필요하다.
둘째, 물리적 선별을 거친 토양의 세척기준과 입도별 처리효율에 대한 검토가 필요하다. 마지막으로, 토양분석이 어느 단계(토양오염도조사, 정화검증, 사후검증 등)에서 이루어지는지에 따라 전처리 방법이 고려되어야 할 것으로 보인다. 이를 통해 안정적인 토양오염물질 관리가 이루어지길 기대해 본다.
따라서, 금속류 시험용 시료 조제방법에 대한 명확한 기준 설정이 필요할 것으로 판단된다. 이러한 기준을 설정할 때에는 첫째, 토양정화 설계단계에서 제안된 물리적 선별을 통한 입도 제거 기준의 충족 여부의 확인에 대한 논의가 필요하다. 둘째, 물리적 선별을 거친 토양의 세척기준과 입도별 처리효율에 대한 검토가 필요하다.
87%로 차지하고 있었다. 이러한 슬러지가 현장에서 세척공정 중 생겼는지 아니면 세척 정화단계 중 하나인 물리적 선별과정에서 분리가 덜 되었는지에 대하여 정화검증을 할 경우 입도분리에 대한 검토가 필요할 것으로 보인다. 토양의 입자크기는 인체에 노출되는 중금속 농도 뿐 아니라 중금속의 생체접근성에도 영향을 준다고 하였다(Bergstrom et al.
마지막으로, 토양분석이 어느 단계(토양오염도조사, 정화검증, 사후검증 등)에서 이루어지는지에 따라 전처리 방법이 고려되어야 할 것으로 보인다. 이를 통해 안정적인 토양오염물질 관리가 이루어지길 기대해 본다.

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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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