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초청강연 4 : 중금속 오염토양의 위해성 평가 및 복원
양재의,김원일,이진수,김성철 한국환경농학회 2013 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2013 No.-
토양-물-작물 연속체에서 중금속에 관한 연구는 다양한 방면에서 진행되고 있다. 우리나라에 서는 중금속의 오염원, 모니터링, 유효도 평가 및 흡착 등에 관한 연구가 주를 이루고 있는 실정이었으나 최근 분석기술과 융합기술의 향상으로 인해 중금속의 연구 범위가 넓어지고 있다. 그러나 중금속의 위해성평가와 실용적인 복원 및 안전성에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 본 발표에서는 중금속으로 오염된 토양에서 위해성평가 도구를 활용하여 중금속이 생태계와 인체건강에 미치는 영향을 파악하고, 이를 복원 정책에 활용하는 방안을 검토하고자 한다. 우리나라에서 중금속으로 오염된 토양을 복원하는 기준은 토양 중에 존재하는 중금속의 농도에 기준하여 시행되어 왔다. 현재 토양중금속의 농도는 왕수를 이용한 총 함량 분석법에 의해 결정된 다. 이는 토양오염의 지표를 제공해 주고 향후 토양의 질과 위해성을 평가하는 유용한 수단이 될 수 있으나 중금속의 생물 유효도나 안전성을 평가하는 데는 미흡하다. 따라서 중금속 농도에 근거 한 토양복원의 결정은 비용적인 측면과 기술적인 측면에서 비효율적인 경우가 많다. 왜냐하면 토양오염은 단일 중금속에 의해 오염된 것이 아니라 복합적으로 오염되며, 중금속의 종류에 따라 적용되는 복원기법도 달라질 수 있기 때문이다. 아울러 중금속이 영향을 가장 많이 주는 지역과 영 향을 적게 주는 지역이 있으므로 이를 고려한 복원방법의 적용이 필요하다. 복원을 위한 Hot Spot 의 제공이 필요한데 현재로서는 위해성평가 결과를 통해 이에 관한 정보를 제공받을 수 있다. 중금속으로 오염된 농경지의 경우는 도시, 산업지역과 달리 복원기법의 적용도 달라질 수 있다. 제한된 농경지를 복원하여 작물을 생산하고 토양이 질을 회복하여 생태학적 서비스 기능을 제공할 수 있어야 한다. 이를 위해 경제적이며 실용적인 기법의 개발과 적용이 필요하며 위해성평가에 근 거한 복원전략이 필요한 실정이다. 최근 환경부에서도 위해성평가 개념을 도입하여 중금속 등으로 인해 오염된 토양의 복원에 활용 하는 정책적 근거를 마련하고 있다. 위해성 평가는 토양이 오염물질로 오염될 경우 악영향이 발생 될 수 있는 확률과 악영향의 정도를 평가하는 과정으로 생태적 위해성평가와 인체 건강위해성 평 가로 구분할 수 있다. 2가지 위해성 평가 도구는 평가과정에서 약간 상이하나 유사한 결과를 제공 하여 중금속의 기준 설정, 안정성 제시, 복원 시기 및 방법 제시 등 정책 반영에 유용한 결과를 제 공해 준다. 본 발표를 통해 중금속의 일반적인 특성, 중금속의 유효도와 안전성에 관여되는 결과를 검토하 고, 생태적 위해성평가와 인체위해성 평가 절차 및 복원 적용 사례 연구결과를 제시하며 향후 중 금속의 연구방향에 관해 고찰해 보고자 한다.
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Treatment of abandoned coal mine discharged waters using lime wastes
양재의,Hee Joung Kim,옥용식,이재영,박준홍 한국지질과학협의회 2007 Geosciences Journal Vol.11 No.2
We evaluated the feasibility using waste lime for reclaiming abandoned coal mines. For this evaluation, lime wastes were reused in neutralizing coal wastes in a field experiment. In runoff and leachate, pH and heavy metals were monitored for approximately 4 months to evaluate ecotoxicity at the remediation site. When the amount of added lime cake was equivalent to the 100% lime requirement for neutralization, stable neutralization was obtained during the entire experimental period. Because of pH neutralization, ecotoxic heavy metals were efficiently contained in the coal waste pile. When smaller amounts of lime cake were applied, although heavy metal releases did not increase, the pH in runoff/leachate fluctuated depending on the amount of precipitation and the history of field treatment. This suggests that field specific environmental factors have to be considered in determining the amount of lime cake required for stable neutralization. These findings from the field study demostrated the potential use of lime waste from soda ash production for reclaming abandoned coal mines.
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수용액 중 영가 철 (Zerovalent Iron)의 특성에 따른 Cr(Ⅵ)의 환원효율 비교
양재의,옥용식,유경열,김종성 한국환경농학회 2005 한국환경농학회지 Vol.24 No.3
Objective of this research was to assess the effectiveness of the different sources of the zero-valent irons (ZVIs) on the reduction of the toxic Cr(VI) to the nonhazardous Cr(III) in an aqueous solution. The physical and chemical properties of the six ZVIs were determined. Particle size and specific surface area of the ZVIs were in the ranges of 85.55~196.46 μm and 0.055~0.091 m2/g, respectively. Most of the ZVIs contained Fe greater than 98% except for J (93%) and PU (88%). Reduction efficiencies of the ZVI for Cr(VI) reduction were varied with kinds of ZVIs. The J and PU ZVIs reduced 100% and 98% of Cr(VI) in the aqueous solution, respectively, within 3 hrs of reaction. However, PA, F, S and J1 reduced 74, 65, 29 and 11% of Cr(VI), respectively, after 48 hrs. The pH of the reacting solution was rapidly increased from 3 to 4.34~9.04 within 3 hrs. The oxidation-reduction potential (Eh) of the reacting solution was dropped from 600 to 319 mV within 3 hrs following addition of ZVIs to the Cr(VI) contaminated water. The capability of ZVIs for Cr(VI) reduction was the orders of PU > J > PA > F > S > J1, which coincided with the capacities to increase the pH and decrease the redox potentials. Results suggested that the reduction of Cr(VI) to Cr(III) was derived from the oxidation of the ZVI in the aqueous solution. 실험에 사용된 영가 철의 평균 입도는 85.55~196.46 μm의 범위를 나타내었고 비표면적은 0.055~0.091 m2/g으로 나타났다. 영가 철 중 J(93%) 및 PU(88%)를 제외한 PA, F, S, J1는 철을 98% 이상 함유하는 것으로 평가되었다. 영가 철에 의한 Cr(VI)의 환원은 영가 철의 종류에 따라 달랐으며, J 및 PU의 경우 3시간 이내에 98% 이상의 Cr(VI)을 제거하였다. 그러나 PA, F, S, J1의 경우 반응 48시간 동안 각각 74, 65, 29, 11%의 Cr(VI) 만을 제거하였으며 이때 환원효율은 J > PU > PA > F > S > J1 순으로 나타났다. 영가 철에 의한 Cr(VI)의 환원 과정에서 용액의 pH는 반응초기 3시간 동안 급격히 증가하였으며 이후 안정화되는 경향을 나타내었다. 영가 철의 종류에 따른 pH의 변화는 PU > J > PA > F > S > J1 순으로 나타났으며 Cr(VI)의 환원효율이 큰 영가 철에서 pH의 상승 폭도 크게 나타나는 것으로 평가되었다. 영가 철의 종류에 따른 산화환원전위 Eh의 변화는 pH와는 반대의 경향을 나타내었으며 Cr(VI)의 환원율이 클수록 Eh의 감소율은 증가하였다. 유기화합물의 경우 반응효율이 영가 철의 물리적 특성에 의해 주로 지배되는 것으로 알려져 있으나 Cr(VI)의 경우 화학적 특성이 반응효율을 지배하는 것으로 판단되었다. 본 실험에 사용된 6종류의 상용 영가 철 중에는 J와 PU가 Cr(VI)의 환원에 가장 효과적인 것으로 조사되었다.
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