국내 토양 중금속 오염도 산정 및 평가

강민우(Min Woo Kang),오세진(Se Jin Oh),이종철(Jong Cheol Lee),이훈호(Hun Ho Lee),이림지(Linzhi Li),신동환(Dong Hwan Shin),이상수(Sang Soo Lee) 유기성자원학회 2022 유기성자원학회 학술발표대회논문집 Vol.2022 No.추계

국중금속에 의한 토양오염은 광산, 산업시설, 화력발전소 등 다양한 오염원에서 배출되는 중금속이 토양과 물을 오염시키고 중금속이 지속적으로 축적될 수 있다. 중금속과 같은 무기성 오염물질은 높은 이동성으로 인해 생태계에 악영향을 끼친다. 본 연구에서는 토양 중금속의 농도를 오염요인과 지반축적지수를 기준으로 전국 전 지역에 걸쳐 평가하였다. 중금속 8종(Cd, Cu, As, Hg, Pb, Cr6+, Zn 및 Ni)과 불소의 농도는 국가통계포털(KOSIS)에서 제공되는 데이터를 사용하였고, 추가로 발표된 연구논문들을 중금속 6종(Cd, Cu, As, Hg, Pb 및 Cr6+) 통해 수집되었다. 수집된 중금속 오염 농도는 토양환경보전법 1지역 기준에 따라 오염도를 평가하였다. 평가를 바탕으로 지리정보시스템(GIS) 을 이용하여 토양 내 중금속 분포를 시각화하였다. 국가통계포털 중금속 및 불소 농도에 따르면 중금속 8종 모두 1지역 기준을 초과한 지역이 없는 반면, R6 지역의 불소 농도가 419.5 mg/kg으로 1지역토양오염 우려기준(400 mg/kg)을 초과하였다. 이 외 지역의 경우 0.0~350.8 mg/kg로 기준치 아래로분석됐다. 선행연구 논문을 통해 수집된 330지점의 중금속 6종 평균농도를 분석한 결과 카드뮴 3지점, 구리 2지점, 비소 5지점, 납 5지접, 6가크롬 5지점에서 토양오염우려기준치를 초과하였다. 분석결과를 바탕으로 농도 및 분포 시각화를 위해 토양오염지도를 작성하였다. 기준치를 초과한 일부 지점은 산업단지, 폐광산 및 군사시설 등 주변에 위치해 타 지점들보다 상대적으로 높은 수준으로 분석되었다. 따라서 중금속 오염원 및 오염 취약 지역 중금속 농도 현황 파악을 위해 지속적인 모니터링과 평가가 필요하다.

중금속 오염이 키 성장에 미치는 영향

장호중 ( Jang¸ Ho-jung ),신현규 ( Shin¸ Hyun-gyu ),김영수 ( Kim¸ Young-soo ) 한국체육학회 2021 한국체육학회지 Vol.60 No.2

이 연구의 목적은 성장기 아이들에게 중금속오염이 어느 정도 심각하고 얼마나 축적되어 있으며 어떤 중금속이 가장 많이 검출되는지를 비교·분석하여 키 성장에 미치는 영향을 규명해보고자 하였다. 특히 중금속오염에서 어떠한 중금속 요인들이 저신장에 영향을 많이 미치는지를 규명해보고자 하였다. 연구대상은 만 9세 초등학교 3학년 및 4학년 학생들을 대상으로 남자 10명, 여자 20명 총 30명을 대상으로 선정하였다. 측정항목 및 방법으로는 신장 및 신체구성 검사와 모발검사를 활용하였다. 자료처리 및 분석방법으로는 중금속오염과 키 성장의 상관 및 인과관계를 비교·분석하기 위하여 피어슨 상관분석(Pearson Correlation Annalysis)과 다중선형회귀분석(multiple linear regression analysis)를 실시하였다. 통계적으로 유의한 수준은 p<.05로 설정하였다. 이 연구 결과 중금속 오염과 키 성장의 상관관계에서 납, 알루미늄, 우라늄 등은 부(-)적 상관관계를 나타내고 있어 저신장에 영향을 미치는 중금속으로 볼 수 있고, 이중 납이 84%로 가장 상관관계가 가장 높게 나타났고, 다음은 알루미늄 77.8%, 우라늄 34.6%순으로 상관관계가 높은 것으로 나타났다. 또한 중금속 오염과 키 성장의 인과관계에서는 납, 알루미늄, 바륨, 안티몬 등의 오염이 키 성장에 영향을 미치는 중금속 오염과 저신장의 인과관계요인으로 규명되었다. 아울러 납 β=-.249, 알루미늄 β=-.336, 바륨 β=-.317, 안티몬 β=-.285로 알루미늄, 바륨, 안티몬, 납 순으로 저신장에 영향을 준다고 볼 수 있었다. 결론적으로 중금속 오염과 키 성장의 상관 및 인과관계의 연구결과 공통적으로 납과 알루미늄이 저신장에 많은 영향을 미치는 중금속이라고 판단되었다. 따라서 키 성장을 위해서 납과 알루미늄 등 중금속 오염이 되지 않도록 주의하는 것이 필요하고 오염을 피할 수 없다면 최대한 배출할 수 있도록 노력하는 것이 보다 성장도를 높이는데 바람직하다고 판단된다. The purpose of this study was to investigate the effects of height growth on heavy-metal pollution. Subjects were 30(boy=10, girl=20) who came to Growth and Health KINESS. They were elementary school students of full 9 years. Data were analyzed using Pearson Correlation Annalysis and multiple linear regression analysis. Statistical significance level was p<.05. As a results, there were some negative correlations of lead(84%), aluminium(77.4%), and uranium(34.6%) between heavy-metal pollution with short stature. Also there were some negative causality of aluminium(β=-.336), barium(β=-.317), antimony(β=-.285) and lead(β=-.249) between heavy-metal pollution with short stature. Therefore heavy-metal pollution and height growth were correlation and causality of lead and aluminium at the same time. In conclusion, short stature students have to reduce and remove heavy-metal of lead and aluminium for height growth.

인위적 중금속 오염 토양 제조과정에서 최종 세척과정이 중금속 토양 농도에 미치는 영향 연구

허정현(Jeong Hyun Hur),정승우(Seung Woo Jeong) 大韓環境工學會 2011 대한환경공학회지 Vol.33 No.9

인위적 중금속 오염 토양은 중금속용액과 토양 간 흡착평형, 여과 또는 원심분리, 건조과정을 거쳐 완성되어 토양세척 및 토양독성 실험에 널리 이용되고 있다. 그러나 많은 문헌에서 실험에 사용한 오염토양이 건조과정 이후 충분한 세척을 마친 후 사용되었는지 불분명하다. 본 연구는 중금속 오염 토양 제조 과정에서 최종 세척과정이 중금속 오염 농도에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 3가지 대표적 중금속 오염 토양 제조방법(슬러리 건조법, 평형 후 건조법, 여과 후 건조법)에 의한중금속(Cd, Pb) 오염 농도 차이를 파악하고 이후 최종 세척과정이 제조 중금속 오염 토양 농도에 미치는 영향을 분석하였다. 중금속용액과 토양을 흡착평형 시킨 후 건조과정만을 거쳐 제조한 오염토양 내 중금속은 이후 단순 세척과정에서 50% 이상용탈되는 것으로 나타났다. 중금속용액과 토양 간 흡착평형을 거쳐 중금속 오염 토양을 제조한 경우 실험 전 충분한 세척을 거치지 않는다면 이후 토양세척 및 토양독성 실험 결과에 지대한 영향을 미칠 것으로 예상된다. 그러므로 제조오염토양을 이용한 실험에서는 초기 중금속 농도 결정 시점을 중금속 흡착 완료 단계가 아닌, 흡착 후 충분한 세척이 완료된 이후 초기토양중금속 농도로 결정하는 것이 바람직하다. Artificially metal-contaminated soils have been widely used for lab-scale soil washing and soil toxicity experiments. The artificial soil contamination methods consist of 1) first equilibrating soils with heavy metal solution, 2) filtrating or centrifuging soils from the mixture and 3) finally drying the soils. However, some of those artificially contaminated soil experiments have not clearly shown that the soils were thoroughly rinsed with water prior to conducting experiments. This study investigated the amount of heavy metal release from the artificially metal-contaminated soil by pre-water-rinsing. Three different artificially metal-contaminated soil preparation methods were first evaluated with Cd and Pb concentrations of soil. Then, this study investigated the effect of pre- water-rinsing on the Cd and Pb concentration of the artificially contaminated soil. Heavy metal concentrations of the soil produced by equilibrating and drying the metal solution-soil were significantly reduced by pre-water-rinsing. The results of the study implied that experimental results would be significantly distorted when the artificially heavy metal-contaminated soils were not thoroughly water- rinsed prior to conducting experiments. Therefore, the initial heavy metal concentration of the artificially contaminated soil should be determined after thoroughly rinsing the soil that was previously obtained through the adsorption and dry stages.

공공수역 수질개선을 위한 공공하수처리시설 관리제도의 합리적 개선방안 연구

김익재 ( Ik Jae Kim ),김호정,한대호,김교범,곽효은 한국환경정책평가연구원 2017 기본연구보고서 Vol.2017 No.-

그동안 수질오염원관리에 지대한 역할을 한 공공하수처리시설의 여러 한계점들이 최근 부각되고 있다. 공공수역의 수질개선이라는 큰 틀에서 여러 한계점들을 진단하면 제도적 혹은 기술적 개선점으로 크게 구분할 수 있을 것이다. 그 중 생분해성 유기물질 외에도 공공수역의 물환경에 큰 영향을 미치는 기존 또는 신규 화학물질에 대한 하수처리시설의 관리개선은 그 공통분모로 볼 수 있다. 많은 선진국은 중금속, 의약물질 및 개인위생물질(PPCPs)등과 같은 미량유해물질이 하수처리시설로 유입·배출되는 경로를 이미 제도를 통해 적정하게 관리하고 있거나 모니터링을 추가 확대하여 공공수역의 물환경 건강성과 국민의 건강보호를 위해 정부 차원에서 다양한 노력을 펼치고 있다. 더 나아가 유럽은 미규제물질에 대한 목록을 선정하여 집중관리대상의 우선순위를 선정하는 등 공공수역의 수질보호와 하수처리시설 관리제도의 선진화 추세를 보이고 있다. 반면 우리나라의 현행 하수처리장 관리제도는 산업폐수 연계처리 등의 원인으로 유입·방류되어 물환경 위해성 가중시키는 (독성)화학물질에 대한 기준은 부재하고, 관련 제도 수립을 위한 현황조사도 초기단계 수준에 머물고 있다. 현행 ‘산업폐수의 공공하수처리시설 연계처리 지침’은 공공하수처리장으로 산업폐수 연계처리를 허용하여 시설 중복투자를 막는 경제적 인센티브를 부여하고 있고, 산업체 및 지자체의 비용절감을 유도하기 위해 낮은 배출허용기준을 적용하는 혜택을 부여하고 있다. 그러나 매년 산업폐수 연계처리 유입량은 증가하는 추세이고, 유입되는 수질오염물질의 종류나 농도는 제도의 부재로 조사가 거의 되지 않고 있는 실정이다. 또한 특정 수질유해물질 등에 대한 대상물질도 지속적으로 추가되고 있고, 녹조와 같은 수질악화를 예방하기 위해서 총인(TP)과 같은 방류수수질 기준농도는 강화했으며, 하수처리수 재이용도 권장하고 있지만, 오히려 공공수역 및 친수용수의 수질위해성과 깊은 연관되어 있는 하수처리방류수 혹은 수질오염원 관리의 개선은 아직 많이 미흡한 것으로 판단된다. 본 연구는 이러한 공공수역 수질개선 측면의 현행 하수처리시설의 제도적 한계점을 상세히 분석하고 또한 공공수역 수질오염원의 규제 강화 순응도에 대한 주제를 균형적 시선으로 추진하였다. 특히 본 연구는 공공하수처리장으로 유입된 후 적정한 관리기준의 부재로 공공수역으로 방류되는 오염물질의 거동을 중금속 중심으로 살펴보았다. 즉 공공하수처리시설로 연계처리되는 산업체의 현황을 분석하여 현재 공공수역으로 유입되는 폐수 배출 업소 및 오염원 배출 현황을 조사하였고, 공공수역의 오염 실태를 확인하기 위해 지자체에서 실제 운영 중인 공공하수처리장에서 발생한 슬러지의 성분을 분석하여 중금속 등에 대한 오염 현황 조사를 수행하였다. 본 보고서의 각 장별 주요 연구내용과 결과는 다음과 같다. 보고서의 2장에서는 공공수역의 수질개선을 위한 국내외 공공하수처리장의 현황 및 제도를 살펴보고, 이를 통한 시사점을 다루었다. 우리나라는 공공하수처리장의 BOD 유입부하 관리 및 저감에 집중하여 법적기준에 부합하는 처리수를 방류하고 있다. 최근 EU 등 선진국은 하수처리장 방류수질을 포함하여 신규 수질오염물질이 공공수역에 미치는 위해성을 인지하고, 관심 또는 우선관리 오염물질(watch list, priority pollutants)로 지정하는 등 엄격한 수준의 오염원 체계로 발전하고 있음을 알 수 있다. 따라서 우리나라도 각종 형태의 화학물질을 함유하여 처리장으로 유입되는 오염원 검토 및 위해성 평가를 위한 제도개선 검토를 서둘러야 할 것으로 사료된다. 3장에서는 제도적인 측면의 접근을 통해 국내 공공하수처리장 관리정책의 현황과 한계점을 제시하였다. 특히 공공하수처리시설로의 연계처리 지침에 대해 정리하였으며, 「하수도법」, 「수질 및 수생태계에 관한 법령」 및 배출허용기준 등을 상세하게 살펴보고, 각각의 법에서 충돌하는 부분에 대한 수정(안)을 제시하는 등 제도적 한계점으로 인해 발생하는 공공수역의 오염에 대한 연구를 수행하였다. 특히 연계처리 지침에서 제시하는 배출허용기준 ‘나’ 기준 적용으로 인해 중금속 및 특정 수질유해물질에 대한 기준 항목이 배제됨으로써 수질오염이 발생할 가능성이 높다. 또한 연계처리는 폐수처리시설 및 공공하수처리시설의 방류수 수질기준과 비교하여 상대적으로 완화된 것으로, 이를 악용하는 폐수배출시설이 존재할 것이다. 연계처리 시 효율적인 전처리 운영방안, 유역하수도 정비계획과 총량제방류수 수질항목에서 중금속 항목의 도입 등을 신중하게 검토할 필요가 있다. 4장에서는 공공수역을 오염시키는 배출시설에 대한 특성을 구체적으로 분석하였으며, 연구의 주요 결과로 산업계 하수처리장 연계처리를 수행하는 지역 및 처리규모별 현황을 분석하였다. 또한 ‘전국오염원조사자료’를 이용하여 전국 산업체 5만 8,711개소(2015년 기준) 중 연계처리 업소 1만 7,325개소(31.1%)에 대하여 중금속 함유 여부 및 배출허용기준(‘나’기준) 초과 대상 산업체에 대한 분석을 실시하였다. 전체 배출업소의 약 4.2%가 중금속함유 폐수를 하수처리장으로 연계하는 것으로 나타났다. 폐수를 간접배출하는 업소는 폐수처리 전과 후 대부분 중금속 항목에서 그 수가 미미하거나 비율이 낮았으나 연계처리하는 산업체는 구리 2,094개소(연계처리 배출업소수의 12.1%)로 나타났다. 또한 3개의 지자체에서 하수처리장 탈수슬러지의 유해물질을 시험한 결과, 하수슬러지 내에 중금속이 다량 검출된 것을 알 수 있었다. 이는 중금속이 최소한 산업폐수 연계처리에 간접적 영향을 미치는 것으로 볼 수 있으며, 하수처리과정에서 발생한 슬러지와 방류수는 공공수역에 심각한 영향을 미치는 오염원이라고 판단된다. 이러한 위험성의 향후 대응을 위해 하수처리시설 공법별 처리효율을 나타내었다. 본 연구는 오염 발생 원인자 및 발생 오염원에 대한 모니터링 및 원인 규명에 대한 접근으로도 정책적 활용에 의미를 가진다. 덧붙여 공공수역의 수질개선을 위하여 공공하수처리장, 물재이용, 그리고 관련 통계수집 및 생산의 관점에서 제도적 개선점을 제언하였다. 덧붙여 2011년 마련된 산업폐수의 연계처리 지침 개정을 위한 주요 내용안을 제시하였으며, 중금속 및 미규제 신규물질에 대한 해외 선진국의 규제 동향을 정리함으로써 이를 근거로 향후 우리나라에 미규제 신규물질의 규제 및 방류수 수질기준 선진화를 위한 정책도구로 활용될 수 있는 정책방향을 제시하였다. In surveying of water quality and the public wastewater treatment, particularly on the industrial wastewater treatment, there are two pillars of challenges: technical inefficiency and institutional indolence. As the amount of public sewage treatment combined with industrial wastewater continue to increase, the institutional safety nets to patrol and execute the violation activities are inadequate, resulting a cycle of contamination. In Korea, with the increasing demand of the public awareness, the discharged water quality standards have been continued to addressed. With a stronger regulation, a range of chemical substances threatening water quality have been annexed. However, the violation cases of the reinforced environmental laws and ordinances have continued appeared due to the lack of enforcement and compliance with regulations of wastewater discharges. These violations can be a direct and potential risk factor to the water pollution in the public water system, further the public health. In terms of the management system of developed countries, management of new chemical substances such as heavy metal discharge and micro pollutant are throughly discussed and regulated when establishing environmental policy for public sewage treatment facilities. Furthermore, it is a trend indicating the advancement of water quality standards of discharged water by selecting a list of unregulated materials and prioritizing concentration target. This study investigated the behavior of contaminants released into public waters due to the lack of appropriate management standards after entering the public sewage facilities. In particular, we surveyed the current status of public sewage treatment facilities and pollutant sources flowing into public water system. In order to confirm the contamination status of public water quality, pollution status of heavy metals was surveyed through a sludge analysis at the public sewage treatment facilities. Through the “Guideline for the Linkage of Public Sewage Treatment Facilities of Industrial Wastewater”, the public sewage treatment facilities were allowed to be indirectly discharged, thereby preventing the overlap of financial resources on investment. However, the application of permissible low emission limits to induce cost savings for industry has caused the yearly increases in pollutant loads in the public sewage treatment facilities. This study analyzed the institutional limitations and carried out a study on the institutional adaptation and improvement as a balanced perspective of strengthening regulation of public water quality. The major contents of this report are as follows. In Chapter 2 of the report, the status and system of public sewage treatment facilities for improving the quality of water in the public waters were examined and implications were discussed. In Chapter 3, we have conducted the study on, the current status and limitation of public sewage management policies through the legal framework. We examined in detail of the “Sewage Law (act 14839, 2017)”, “The Law on Water Quality and Aquatic Ecosystems (act 14490, 2016)”, and the “Emission Standards (regulation 688, 2017)”in order to reinforce the guidelines for linkage to public sewage treatment facilities, and to investigate the pollution of the public waters system. In addition, the pollution due to the exclusion of criteria for heavy metals and specified substance harmful to the quality of water has been covered in detail by “The Application of the Emission Allowance Standard ‘Na’, presented in the linkage guidelines. In Chapter 4, we analyzed the characteristics of the pollutants that pollute of the public water quality, and analyzed the status of the area and the treatment scale that are connected to the industrial wastewater treatment facilities as the main results of the study. In addition, we analyzed 17,325 of the 55,711 industrial facilities in the nationwide industrial pollution sources by 2015, and analyzed the industries that exceeded the criteria for containing heavy metals and emission limit ‘Na’. Heavy metal discharge status of the discharge facility is shown. Heavy metals and certain harmful substances entered into the public sewage treatment plant are concentrated in the sludge generated in the sewage treatment process or discharged to the river to cause contamination of the river sediment. In order to cope with these risks, the occurrence and treatment status of sewage sluge by treatment type is shown. This study has implications for establishing a tangible policy to examine and monitor of the cause sources of pollution. In order to improve the systematic limitation, this study proposed revision of guidelines for the linkage of industrial wastewater. In addition, this study proposed revision of guidelines for the linkage of industrial wastewater to improve institutional limitations, and summarized the regulation trends of developed countries on heavy metals and unregulated new substances. Based on this, it suggested the direction of the improvement of the domestic system so that it can be used as a pro-active policy tool to estimate and regulate new substances for the future regulation of water quality standards of discharged water pollution.

국내 토양 중금속 오염농도 평가 및 GIS 지도 작성

이종철 ( Jong Cheol Lee ),강민우 ( Min Woo Kang ),이훈호 ( Hun Ho Lee ),( Linzhi Li ),신동환 ( Dong Hwan Shin ),( Yunai Hu ),이상수 ( Sang Soo Lee ) 한국환경농학회 2023 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2023 No.0

국내 토양 중금속 오염은 주로 광산, 산업단지, 제련소, 군사격장 등에서 발생하는 카드뮴(Cd), 구리(Cu), 비소(As), 수은(Hg), 납(Pb) 및 6가크롬(Cr⁶⁺) 등에 의해 발생하고 있다. 주 오염원인 광산은 1980년대 이후 광업 활동이 위축되면서 많은 광산이 휴·폐광되었지만 이후 환경 보호조치가 미흡한 상태로 방치되고 있으며, 방치된 채광의 광산 폐기물은 강풍이나 집중 강우에 의해 광산 하부로 분산되어 인근 지역의 토양 및 수계에 중금속 오염을 발생시키고 있다. 우리나라 휴·폐 및 가행 광산은 5,000개 이상으로 광범위하게 분포되어 있으며, 광산에서 다량 발생하는 폐석(mine debris), 광미(mine tailings), 산성광산배수(acid mine drainage)등에 의해 토양의 기능이 심각하게 훼손되고 있어 국내 중금속 오염농도 분포 파악에 대한 연구가 시급한 실정이다. 본 연구에서는 중금속 8종(Cd, Cu, As, Hg, Pb, Cr⁶⁺, Zn, 및 Ni) 및 불소에 의한 지역별 오염 표토 분포를 파악하기 위해 국가통계포털(KOSIS) 자료를 기초로 하여 우리나라 17개 시도지역의 표토 중금속 및 불소 오염농도 데이터 2,512개를 사용하였다. 토양 중금속 및 불소 농도는 토양환경보전법 상의 1지역 기준과 비교하여 오염수준을 결정하였다. 총 2,512개 지점의 3,471개 표토 시료에서 중금속 및 불소에 대한 농도를 분석한 결과 R6지역의 불소 농도가 419.52 mg/kg으로 토양오염우려기준 ‘1지역’ 기준치(400 mg/kg)를 초과하였고, 다른 중금속의 평균 오염농도는 모두 기준치보다 낮은 수준으로 나타났다. 지역별 상이한 중금속 및 불소 오염 농도를 보인 이유는 산업단지, 폐광산, 군사시설, 자연 함유량 등과 같이 지역 특이성에 기인한 것으로 판단된다. 또한 시각적 효과 및 지리학적 도출을 위해 지리정보시스템(Geographic Information System; GIS)을 이용하여 오염물질의 공간 분포 및 오염원을 파악하였다. 본 연구 결과를 바탕으로 토양 오염원 및 오염 취약 지역 중금속 농도 현황 파악을 위해 지속적인 모니터링과 평가가 필요하다.

중금속 오염도 평가지표를 이용한 이어도 과학기지 인근 퇴적토의 오염도 평가

이준호(Junho Lee),한경수(Kyungsoo Han),김동명(Dongmyung Kim),이태윤(Taeyoon Lee) 대한환경공학회 2020 대한환경공학회지 Vol.42 No.3

목적 : 본 연구에서는 제주도 서남방에 위치한 이어도 해양과학기지 주변의 퇴적토에 포함된 중금속을 분석하여 중금속 오염도를 평가하고자 하였다. 방법 : 이어도 해양과학기지 주변에서 16개의 퇴적토 시료를 채취하였고 비교시료로 이어도 서남방 및 이어도와 제주도 사이의 지역을 선정하여 각각 2개와 3개의 퇴적토 시료를 채취하였다. 이들 시료는 해양오염공정시험법에 따라 중금속 함량 분석에 사용되었으며, 도출된 중금속 농도를 이용하여 퇴적토 오염도 산정을 하였다. 결과 및 토의 : Ni을 제외한 모든 중금속 농도는 비오염으로 평가되었고, Ni의 경우 오염도가 높은 것으로 파악되었다. 미국 환경청 기준에 의하면 6번, 9번, 15번, 22번 시료의 경우 심각한 오염으로 분류되었고, geoaccumulation index에 의하면 15번, 22번 시료는 Ni에 대해 약간 오염으로 분류되었다. Enrichment factor 값으로 분류하면 15번과 22번 시료의 경우 Ni 오염은 외부요인을 상당히 심각하게 받음으로 분류되었다. Potential ecological risk factor 값을 이용하면 모든 지역에 대해 대상 중금속들의 생태학적 위해성은 낮음으로 분류되었다. 6개 중금속 모두를 같이 고려한 mean PEL quotient 값은 최대 0.60으로 모든 지역에서 중금속이 독성을 유발할 확률이 21%인 것으로 판명되었다. 결론 : Cd, Cu, Cu, Pb, Zn에 의한 오염은 없는 것으로 확인되었으나, Ni에 의한 오염은 심각한 수준인 것으로 파악되었다. 기존 해양퇴적토 연구결과와 비교하면 이어도 지역의 Ni 농도가 높은 것으로 파악되었고 이는 해양과학기지 혹은 중국 양자강 유출수의 유입으로 오염이 발생하였을 가능성이 있다고 판단된다. Objectives : The purpose of this study was to evaluate the heavy metal contamination level by analyzing heavy metals in sediments near Ieodo ocean research station located in southwestern Jeju Island. Methods : Sixteen sediments samples were collected from Ieodo ocean research station, and two and three sediment samples were collected from the southwestern region and between Ieodo and Jeju Island. These samples were used for heavy metal content analysis according to the marine pollution process test method, and contamination level of sediments was calculated using the measured heavy metal concentration. Results and Discussion : All heavy metals except Ni were evaluated as non-contamination level, and Ni was found to have high pollution level. According to the US Environmental Protection Agency guideline, samples 6, 9, 15, and 22 were classified as severe contamination, and according to the geoaccumulation index, samples 15 and 22 were classified as slightly contaminated for Ni. When classified by the Enrichment factor value, Ni contamination was categorized as moderately severe enrichment for samples 15 and 22. Using the potential ecological risk factor value, the ecological risks of the heavy metals in all samples were classified as low risk. The mean PEL quotient value for all six heavy metals in samples was a maximum of 0.60, indicating a 21% probability of toxicity for heavy metals in all samples. Conclusions : It was confirmed that there was no contamination by Cd, Cr, Cu, Pb, and Zn, but contamination by Ni was found to be a serious level. Compared with previous studies, the concentration of Ni in the Ieodo was found to be high, which may be due to the inflow of ocean research station or the Yangzu river runoff in China.

시화호 중금속 오염원 연구: 도시지역 도로먼지 중금속 오염 특성과 해양환경 영향 고찰

정혜령,최진영,나공태 한국해양환경·에너지학회 2020 한국해양환경·에너지학회지 Vol.23 No.2

In this study, the characteristics and the degrees of heavy metals in the size-fractionated road dust as a source of metal pollution in Shihwa Lake were evaluated from residential and commercial areas of urban city. By quantifying the amount of heavy metals accumulated per unit area of the road surface, we investigated the possible impact of metals on the marine environment from urban road dust. Heavy metals in road dust tended to increase with decreasing particle size. However, some metals showed relatively high concentration in relatively large particles, and it was found that large-sized metal particle generated by traffic activities accumulated on the road surface. In addition, it was found that the heavy metals of road dust in the commercial area was higher than that in the residential area, indicating that the metals derived from vehicles were more polluted due to increased traffic and traffic congestion. The Igeo values for Li, Be, V, Mn, Co, Ni, As, Cr, As indicated unpolluted environments whereas those for Cu, Zn, Mo, Sn, Cd, Pb indicated moderately to strongly polluted. Especially, Sb of all particle sizes in road dust exhibited strongly to extremely polluted due to vehicle traffic related the abrasion of brake system. The accumulation amount of heavy metals was found to be 64% of the particle size less than 125 μm that could be transported to the surrounding environments by rainfall runoff. Considering the impervious area of urban area and the high metal concentrations in road dust, there is a huge accumulation of heavy metals in the urban area. During raining, heavy metals associated with road dust are transported directly to Shihwa Lake as a non-point sources, which requires various study on the metal pollution sources around Shihwa Lake. 본 연구에서는 시화호 금속오염원으로서 육상 도시유역의 주거 및 상업지역 내 존재하는 입자크기별 도로먼지 내 중금속 오염특성 파악과 오염도를 평가하였다. 아울러 도로노면 단위면적당 축적된 중금속의 양을 정량화하여 도시지역 도로먼지 내 중금속이 주변 해양환경에 미칠 영향에 대한 고찰을 실시하였다. 대부분의 도로먼지 내 중금속 농도는 입자크기가 작아질수록 농도가 증가하는 경향을 보였다. 그러나 일부 금속 원소는 큰 입자에서 상대적으로 높은 농도를 보여, 교통활동에 발생한 크기가 큰 금속 입자가 도로노면에 축적되어 있는 것을 알 수 있었다. 또한 상업지역 도로먼지 내 중금속 농도가 거주지역에 비해 높아 차량기인의 오염물질이 더 유출된 것을 알 수 있었다. Li, Be, V, Mn, Co, Ni, As, Cr, As에 대한 Igeo값은 오염되지 않은 것으로 나타났으며, Cu, Zn, Mo, Sn, Cd, Pb는 moderately에서 strongly에 해당되는 오염등급으로 나타났다. 특히 Sb는 대부분의 정점과 모든 입자크기에서 extremely 오염상태를 보여 브레이크 패드 마모와 관련된 교통활동에 심하게 오염되어 있음을 알 수 있었다. 강우유출수에 의해 수환경으로 이동가능한 125 μm 이하의 입자크기에서 금속의 축적량은 전체의 64%로 나타났다. 도시지역의 불투수면적과 도로먼지의 높은 중금속 농도를 고려하면 도시유역에는 막대한 양의 중금속이 축적되어 있는 것을 알 수 있었다. 강우시 도로먼지에 포함된 중금속은 비점오염원으로서 처리과정 없이 시화호로 유출되므로, 다양한 금속 오염원과 도시지역 강우유출수에 대한 금속 유출 부하량 등 다양한 조사가 필요하다.

시화산업단지 도로축적퇴적물의 입도분포 및 중금속 오염영향 평가

이지현,정혜령,나공태,최진영 한국환경영향평가학회 2020 환경영향평가 Vol.29 No.1

Industrialization has increased the production of road-deposited sediments (RDS) and the level of heavy metals in those RDS, which can have a significant impact on the surrounding aquatic environments through non-point pollution. Although the relationship between contamination characteristics and particle size of RDS is important for pollution control, there is very little information on this. In this study, we investigated the characteristics of grain size distribution and heavy metal concentrations in the road-deposited sediments (RDS) collected from 25 stations in Shihwa Industrial Complex. The environmental impact of RDS with particle size is also studied. Igeo, the contamination assessment index of each metal concentration, represents the RDS from Shihwa Industrial Complex are very highly polluted with Cu, Zn, Pb and Sb, and the levels of those metals were 633~3605, 130~1483, 120~1997, 5.5~50 mg/kg, respectively. The concentrations of heavy metals in RDS increased with the decrease in particle size. The particle size fraction below 250 μm was very dominant with mass and contamination loads, 78.6 and 70.4%, respectively. Particles less than 125 μm of RDS were highly contaminated and toxic to benthic organisms in rivers. RDS particles larger than 250 μm and smaller than 250 μm were contaminated by the surrounding industrial facility and vehicle activities, respectively. As a result of this study, the clean-up of fine particles of RDS, smaller than 125-250 μm, is very important for the control and reduction of nonpoint pollution to nearby water in Shihwa Industrial Complex. 산업화는 도로축적퇴적물(road-deposited sediment, RDS)의 발생과 중금속 오염을 증가시켰고, 이는 비점오염을 통해 주변 수환경에 심각한 영향을 끼칠 수 있다. RDS의 오염과 입자 크기와의 관계는 오 염관리를 위해 중요하나, 이에 대한 정보는 매우 부족하다. 본 연구에서는 시화호 및 주변 하천의 주요한 비점오염원으로 판단되는 시화산업단지 내 25개 정점에서 수거된 RDS 시료의 입도에 따른 중금속 분포특 성과 환경영향에 대한 연구를 수행하였다. 농집지수(Igeo)는 RDS가 주로 Zn, Cu, Pb, Sb에 의해 오염되었 음을 보여주었고, 이들의 농도범위는 Zn, Cu, Pb, Sb이 각각 633-3605, 130-1483, 120-1997, 5.5-50 mg/kg이었다. 이는 국내외 다른 도시에 비해 매우 높은 수준이었다. 대부분의 중금속은 농도와 입도와의 높은 음의 상관관계를 보였다. 250 μm 이하의 분율은 전체에 대한 질량 부하와, 오염 기여율이 각각 평균 78.6, 70.4%로 매우 지배적이었다. 강우 유출을 통해 인근 하천으로 유입될 확률이 높을 것으로 간주되는 125 μm 이하의 입자 분율에 대한 오염평가 결과, 이는 저서생물에 독성을 나타낼 수 있는 매우 오염된 수 준이었다. 입자 크기별로 나누어 RDS의 금속원소에 대한 주성분 및 요인분석을 실시한 결과, 250 μm 보 다 큰 RDS는 주변의 산업시설이, 250 μm 보다 작은 RDS는 차량운행이 중금속오염의 주요 요인일 것으 로 나타났다. 본 연구 결과, 시화산업단지 내 RDS의 중금속오염 및 인근 수역으로의 비점오염의 효율적인 저감을 위해서는 125에서 250 μm 이하의 미세한 RDS 입자의 제어가 매우 중요한 것으로 나타났다.

자연적 원인에 의한 중금속 오염 농경지의 합리적 관리방안 마련

황상일 ( Sangil Hwang ),명수정 ( Soojeong Myeong ),한양수 ( Yangsoo Han ) 한국환경연구원 2017 수시연구보고서 Vol.2017 No.-

인위적 원인에 의한 농경지 토양의 중금속 오염과 달리 자연적 원인에 의한 농경지 토양의 중금속 오염은 적절한 관리체계 없이 방치되고 있으며, 점차 늘어나는 추세이다. 본 연구에서는 자연적 원인에 의한 중금속 오염 농경지 토양을 합리적이며 체계적으로 관리하기 위한 목적으로, 국내외 농경지 토양의 관리 현황을 살펴보고 관련 제도를 분석하여 자연적 원인에 의한 중금속 오염 농경지 토양의 관리체계 개선(안)을 제안함으로써 향후 농경지 토양의 중금속 오염 관리 및 대응에 기여하고자 한다. 우선, 인위적 혹은 자연적 원인에 의한 농경지 토양오염의 정의를 살펴보고, 국내외 주요자연적 원인에 의한 농경지 토양의 오염 사례를 위주로 현황을 조사하며 오염된 농경지 토양의 관리를 위한 법·제도 등을 분석하였다. 이와 함께 국내 관련 법·제도 중 자연적 원인에 의한 중금속 오염 농경지 토양을 관리하기 위한 현행 「토양환경보전법」, 「농지법」, 그리고 「광산피해방지법」 등의 문제점을 파악하고, 이를 보완하기 위한 개선방안을 마련하였다. 첫째, 자연적 원인에 의한 중금속 오염 농경지 토양 관리를 위한 법·제도 개선방안으로 1) 「토양환경보전법」상 적용제외 조항 삭제, 2) 자연적 원인 판단에 대한 지침 마련, 3)농경지 토양오염에 대한 위해관리체계 및 방법 추가, 4) 자연적 원인의 농경지 토양오염에 대한 정화책임 명시, 5) 자연적 원인에 의한 농경지 토양오염에 대한 재정지원, 그리고 6)자연적 원인에 의한 토양오염의 명확한 법적 정의 규정 등을 제안하고자 한다. 둘째, 일반적인 농경지 토양오염 관리를 위한 법·제도 개선방안으로 1) 「토양환경보전법」의 농경지와 「농지법」의 농지에 대한 규정 변경, 2) 「토양환경보전법」의 1지역 기준 적용의 적정성 여부 판단, 3) 농경지로의 오염물질 유입 방지 규정 신설, 4) 농경지 토양오염 상시 감시체계 구축 및 시행, 그리고 5) 농경지 토양오염 위해관리기술 개발 등을 제안하고자 한다. 상기 두 방향의 법·제도 개선 방안에 따라 자연적 원인에 의한 중금속 오염 농경지에 대한 체계적인 관리체계를 마련한다면, 먹거리 생산 토대 중 하나인 농경지 토양과 국토를 보전할 뿐만 아니라 나아가서 국민 건강 증진에 기여할 것으로 사료된다. Unlike the heavy-metal contaminated agricultural soils by anthropogenic source, the heavy-metal contaminated agricultural soils by natural causes are being neglected without a proper management system, and the trend is under increasing. In this study, we would like to contribute to the future management of heavy-metal contaminated agricultural soils by proposing an advanced management of contaminated agricultural soils after reviewing the current systems in both domestic and international cases in order to provide a systematic management of heavy metal contaminated agricultural land by natural causes. First of all, the definition of contaminated agricultural soils by anthropogenic or natural causes was reviewed, and the case studies were presented with the current status of contaminated agricultural soils by major natural causes in Korea and foreign countries, Moreover, laws and systems for the management of contaminated agricultural soils were further investigated. In addition, problems in the current law and regulations regarding the heavy-metal contaminated agricultural soils by natural causes such as 「Soil Environmental Conservation Act」, the 「Agricultural Land Act, and the 「 Law on Prevention and Their Restoration of Mining Damages」have been reviewed, and improvement efforts have been made. First, In order to improve the law and system for heavy-metal contaminated agricultural soils management by natural causes, we suggest 1) A removal of the application exemption under the 「Soil Environmental Conservation Act」, 2) A preparation of guidelines for the decision between the two causes (anthropogenic and natural), 3) An addition of risk management system and method for contamination of agricultural soils, 4) A clear statement of responsibility for the cleanup on heavy-metal contaminated agricultural soils by natural causes, 5) A financial support for heavy-metal contaminated agricultural soils by natural causes, 6) A clear regulatory definition of the heavy-metal contaminated soils by natural causes. Second, In order to improve the law and system for general agricultural soil contamination management, we suggest 1) A change of the existing regulation on the agricultural soil of the 「Soil Environmental Conservation Act」 and the agricultural land of the 「Agricultural Land Act」, 2) A determination of appropriateness of application of the region 1 on 「Soil Environmental Conservation Act」, 3) An establishment of a new regulation to prevent an inflow of contaminants into agricultural soils, 4) An establishment and enforcement of a real time monitoring system for contamination of agricultural soils, 5) A development of new techniques for the risk management system of agricultural soils. Based on the systematic management of heavy-metal contaminated agricultural soils by natural causes with the aforementioned two ways of both law and system improvement, it would be expected to contribute not only to the preservation of the land and agricultural soils, which is a resource base of food production, but also to the improvement of public health.

중금속 및 비소오염 토양질 평가를 위한 토양오염지표의 고안과 응용 가능성

박용하 한국지하수토양환경학회 1996 지하수토양환경 Vol.1 No.1

중금속으로 오염된 토양질을 평가할 수 있는 토양오염지표(SPI, Soil Pollution Indices)를 고안하였다. 토양오염지표는 토양을 농경지, 주거지, 공원 여가지, 공장 산업지역으로 분류하고, 토양의 이용 용도별 토양오염기준을 이용하여 토양의 다기능성을 고려하였다. 토양의 이용 용도별로 토양중 5종류의 중금속 및 비소의 농도가 생태계에 미치는 영향을 나타내는 수리적 수치를 가산한 토양오염 점수(SPS, Soil Pollution Score)를 산출하였다. 토양의 이용 용도별로 산출된 토양오염점수에 따라 토양을 4등급의 토양오염등급(SPC, Soil Pouution Class)으로 구분하였다. 1등급은 점수 <100, 2등급은 점수 100-200, 3등급은 점수 >200-300, 4등급은 점수 >300으로 설정하였다. 토양오염점수와 토양등급의 실용화 가능성을 타진하기 위하여 1994년 토양측정망의 운영결과로 도출된 5종류의 중금속 및 비소 농도를 이용하여 토양중의 중금속 농도를 토양오염점수, 토양등급으로 환산하였다. 토양 측정망 측정지역의 비소 및 중금속 농도를 토양오염기준과 비교할 때, 대상지역의 토양환경은 대부분이 건전한 상태로 판단되나, 토양측정 망 측정지 점 의 약 3.0∼4.0%는 토양오염이 우려되거나 오염된 지역으로 판단된다. 토양측정망 측정 지역의 평균 토양오염 점수는 66.2로 토양측정망 대부분이 지역이 건전한 상태를 유지하는 것으로 나타났다. 토양오염점수를 4등급으로 분류하였을 때, 전체 측정지역에서 1등급(토양질 건전지역) 87.0%, 2등급(토양질 검증지역 1) 9.4%, 3등급(토양질 검증지역2) 2.4%, 4등급(토양질의 오염우려지역) 1.2%로 산출되었다. 토양오염지표로 고안된 토양오염점수와 토양오염등급은 오염물질에 의한 토양의 오염상태를 종합적으로 판단할 수 있는 방법으로 평가되며, 토양오염지표를 개발한 방법은 5종류의 중금속 및 비소를 포함하여 유 무기 오염물질에 의한 토양오염의 판단에 적용할 수 있을 것으로 사료된다. Soil pollution indices (SPI) were designed for estimating quality of soil polluted with arsenic and heavy metals. Applying the quality reference value of soil based on its multifunctional purpose was a key step. For considereing multifunctions of soil, soil was classified into 4 groups-agricultural land, residential area, recreational area, factorial site. Then, each concentration of arsenic and each of five heavy metals (Cd, Cu, Hg, Pb, Zn) in soils grouped was transformed to a mathematical value based on the soil quality reference value which may stand for ecological impact. Soil pollution score (SPS) was the addition of the 6 values transformed, and the range of the SPS was divided into 4 Soil Pollution Classes (SPC). The SPC 1, 2, 3, and 4 were SPS <100, SPS 100-200, SPS >200-300, and SPS >300, repectively. SPS and SPC were evaluated with the results of the data from employing the Soil Network of 1994. Based on the soil quality reference values, SPS and SPC of the Soil Network's data were transformed and classified, respectively. Then, SPS and SPC were compared with arsenic and the 5 heavy metal contents of their reference values resulted from the Soil Network's. From this method, soil quality of most of the Soil Network area was estimated to be healthy. However, ca. 3.0~4.0% of the Soil Network area was determined in a range of slightly and heavily polluted. As the mean value of SPS of the Soil Network's was 66.2 which indicates most of soil evaluated was healthy. When the SPSs of the data were divided into 4 groups of SPC, Class 1 (Good quality of soil), Class 2 (Need to be checked area 1), Class 3 (Need to be checked area 2) and Class 4 (Polluted area) were 87.0, 9.4, 2.4, 1.2%, respectively. Using SPI were comparable to those of heavy metal contents in soils, and would be comprehenve to determine the status of soil qulity. Methodology of the developing SPI would be applicable to the other soil pollutants such as organic and inorganics than arsenic and 5 heavy metals used here.