[논문]As로 오염된 폐광산 토양에 대한 토양세척법 적용

신현무; 한경욱; 이상화; 김민철

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신현무 (경성대학교 건설환경공학부) , 한경욱 (경성대학교 건설환경공학부) , 이상화 (농업기반공사) , 김민철 (농업기반공사)

오염토양의 pH는 7.47에서 7.97까지의 범위로 약 알카리성이며, 토성은 80% 이상이 0.425 -2 mm 범위에 분포하는 coarse sand의 성질을 가지고 있다. 토양 입도 분석 및 농도 분포의 결과로 볼 때, 입도 2mm 이하의 토양 중 0.85-2.00 mm 범위에 있는 토양이 약 60% 이상의 오염물질을 포함하고 있다. 세척제로 고려된 용액 중 As 용출효율의 결과를 살펴보면, H$_3$PO$_4$ 및 citric acid가 100% 제거율을 보이고 있어 가장 효과적임을 나타내고 있다.

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문제 정의

따라서 본 연구에서는 토양의 물성 실험 및 실험실 분석을 통하여 대상부지의 오염토에 대한 적절한세척액의 선정과 세척조건을 도출하여 설계에 반영할 수 있는 기초자료를 얻고자 한다.

제안 방법

As는 l N HCl 로 추출하였으며, 추출된 용액은 비화수소발생장치(Varian VGA 77, UK)가 부착된 AA(Varian 220FS, UK)으로 분석하였다.
5 M, 1 M의 각각 다른 농도의 용출액 100 ml를 정확히 취하여 넣은 다음 마개를 막고, 20℃의 항온 shaker에서 150 rpm으로 6시간 교반 하였다. 교반이 끝난 시료는 pH를측정하여 반응전과 후의 pH 변화를 알아보고자 하였으며, 상등액은 5B 여과지로 여과하여, AA로 중금속 분석을 하였다.

대상 데이터

물성분석을 위하여 오염부지에서 채취한 토양은 플라스틱 용기에 담아 실험실로 옮긴 후, 풍건하여사용하였다.
본 연구의 대상부지는 삼한시대 이후부터 철광석을 생산하여, 2003년 과업권이 소멸된 폐광산으로, 대표적인 광물질은 자철석, 사문석, 유비철석으로 As가 토양오염 대책기준을 초과하 여 광범위한 오염지역을 형성하고 있다. 일반적으로 광미의 장기간 풍화 및 산화로 인하여 비소 용출 가능 하지만, 당해부지는 광미 중 다량의 석회암이 공존하여 산성광산폐수(AMD) 발생 억제함으로써 중금속 용출이 최소화 된 특성을 보이고 있다.
실험에 사용된 용출액의 종류는 중류수, HCl, CH₃COOH, H₃PO₄, HNO₃, citric acid, 그리고 EDTA를 사용하여 각 농도 별로 조제한 것이다.

이론/모형

입도분석은 ASTM E11 토양 입도 분석용 표준체(#10, 20, 40, 60, 100, 200)를 사용하여, 체 진동기에서 shaking 한 후 각 입자별 중량을 측정하여 중량비로 나타내었으며, 토성의 결정은 U.S.D.A 법에따랐다.
토양 유기물 분석 및 토양 pH는 토양오염 공정 시험법 및 폐기물 공정 시험법에 의하여 결정되었다.

성능/효과

As는 토양 중에서 대부분(약 79%)이 5단계인 잔류상태로 존재하고 있으며, 그 다음으로 3단계인 Mn, Fe 산화물과 결합한 상태(18 %)로 존재하고 있었다. 두 가지 종류의 산으로 세척한 토양에 대한 연속추출 결과 3단계 상태(18%)로부터 HCI 세척은 약 11%, H₃PO₄는 약 15% 감소가 일어났으며, 5단계(79%)는 각각 62%와 64%로 감소하였다. 그러나 전체적으로는 H₃PO₄에 의한 세척이 전체의 36.
세척제로 고려된 용액 중 As 용출효율의 결과를 살펴보면, H₃PO₄ 및 citric acid가 100% 제거율을 보이고 있어 가장 효과적임을 나타내고 있다.
3% 더 제거가 일어났다. 여기서 잔류하고 있는 As가 초기 농도의 약 70% 정도로 매우 높지만, 연속 추출의 결과는 왕수를 사용하여 전 함량을 구한 값이기 때문에, 현행 공정시험법인 1 N HCl 추출의 결과보다는 많이 높은 값을 보이며, 잔존된 토양은 우려 기준 이하로 나타날 것으로 판단된다.
연속추출 결과 전체적으로는 H₃PO₄에 의한 세척이 전체의 36.7% 줄어들어 HCl 의 경우인 28.4% 보다 약 8.3% 더 제거가 일어났다.
오염토양의 pH는 7.47에서 7.97까지의 범위로 약 알카리성 토양으로 나타났으며, 토양 유기물은 4.11-7.30%의 범위를 나타내었다. 토양 입자의 99% 이상이 0.
오염토양의 pH는 7.47에서 7.97까지의 범위로 약 알카리성 토양으로 나타났으며, 토양 유기물은 입도 0.425-0.250 mm를 제외하고는 4.11-7.30%의 범위를 나타내어 일반적인 토양의 유기물 함량인 5%에근사한 값을 보였다. 체분석 결과, 토양 입자의 99% 이상이 0.
30%의 범위를 나타내어 일반적인 토양의 유기물 함량인 5%에근사한 값을 보였다. 체분석 결과, 토양 입자의 99% 이상이 0.075 mm 보다 큰 입자로 토성은 sand이며, 80% 이상이 0.425 -2 mm 범위에 분포하는 coarse sand의 성질을 가지고 있다.
토양 입도 분석 및 농도 분포의 결과로 볼 때, 입도 2 mm 이하의 토양 중 0.85-2.00 mm 범위에 있는 토양이 약 60% 이상의 오염물질을 포함하고 있어, 이러한 입자 범위의 토양처리에 주된 목표를 두는 것이 바람직하다고 판단된다.

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