휴폐광산 지역에서 폐석의 중금속 존재 형태와 지화학적농축계수 평가

김휘중,박병길,공성호,이재영,옥용식,전상호,Kim Hee-Joung,Park Byung-Kil,Kong Sung-Ho,Lee Jai-Young,Ok Yong-Sik,Jun Sang-Ho 한국지하수토양환경학회 2005 지하수토양환경 Vol.10 No.6

남한강 상류지역의 금속광산인 거도, 만정, 조일광산은 1988년 석탄광산합리화 사업과 더불어 폐광되었으며, 휴$\cdot$폐광된 이후 다량의 광산 폐기물을 방치하여 주변환경을 오염시키고 있는 실정이다. 그러나 광미, 폐석 등의 이동에 의한 주변의 토양오염에 대한 정량적 평가가 없기 때문에 이들 광산폐기물에 의한 오염정도를 확인하기 어렵다. 따라서 폐광된 거도, 만정, 조일 광산의 광산 폐석에 의한 수질 오염 가능성 평가를 위해 각 광산에서 폐석 시료를 채취하였으며, HCl 처리 농도에 따라 지화학적 농축 계수(Index of geoaccumulation), 중금속 존재 형태와 이동성에 관하여 조사하였다. 카드뮴, 납, 아연, 구리, 니켈 그리고 크롬의 지화학적 농축 계수는 각각 6, $4\~6,\;0\~6,\;4\~5$, 2, 0을 나타냈다. 광산 폐석에서 카드미뮴, 납, 아연, 구리의 지화학적 농축계수 분석을 통하여 이러한 지역이 상당한 오염 가능성을 알 수 있었다. 광산 폐석에서 중금속의 존재 형태는 구리의 경우 유기물 형태, 납은 탄산염 형태, 니켈과 아연은 잔류상 형태로 나타났다. Several metalliferous including Guedo mine, Manjung mine and Joil mine located at the upper watershed of Namhan river, were abandoned or closed since 1988 due to the mining industry promotion policy and thus disposed an enormous amount of mining wastes without a proper treatment facilities, resulting in soil pollution. In this research, total and fractional concentrations of heavy metals in mining wastes were analyzed and accordingly the degree of soil pollutions in the abandoned mine area were quantitatively assessed employing the several pollution indices. The mining waste samples from Guedo mine, Manjung mine and Joil mine recently abandoned were collected for the evaluation of the potential of water pollution by mining activities. Index of geoaccumulation fractional composition and removal efficiency of some heavy metals by different concentration of HCl treatment were analyzed. Index of geoaccumulation of Cd, Pb, Zn, Cu, Ni and Cr are 6, $4\~6,\;0\~6,\;4\~5$, 2 and 0 respectively. The index of geoaccumulation of Cd, Pb, Zn and Cu reveals the mining wastes has high pollution potential in the area. According to sequential extraction of metals in the mine wastes organic fraction of Cu, reducible fraction of Pb, residual fraction of Ni and Zn were the most abundant fraction of heavy metals in mining wastes.

폐광산 지역 옥동천 퇴적물내에 포함된 중금속의 존재형태 및 이동성

김휘중,양재의,이재영,전상호,Kim Hee-Joung,Yang Jae-E,Lee Jai-Young,Jun Sang-Ho 한국지하수토양환경학회 2005 지하수토양환경 Vol.10 No.2

옥동천 퇴적물을 대상으로 중금속의 존재형태 및 이동성에 관하여 조사하였다. 퇴적물내의 중금속의 존재형태는 adsorbed fraction, carbonate fraction, reducible fraction, organic fraction, and residual fraction 다섯 가지 형태로 분류하였으며, 존재형태 중 제일 많은 부분을 차지하는 부분은 reducible fraction이며 다음으로 organic fraction라 residual fraction으로 나타났다. Adsorbed fraction은 중금속의 존재형태 미미한 부분으로 나타났다. 옥동천 퇴적물내 의 총 카드뮴 중 수체로 이동 가능한 부분은 $19.8{\sim}56.7%$이며, 구리, 납의 경우 대부분이 organic fraction으로 나타났다. 구리와 납의 경우 이동 가능한 형태는 납의 경우 총 납의 농도 중 $2.6{\sim}48.1%$, 구리는 $0.2{\sim}36.9%$로 나타났으며, 아연은 $0.5{\sim}48.5%$로 나타났다. 카드뮴, 아연, 구리의 경우 이동 가능한 부분 중 대부분이 reducible fraction이며, 납과 니켈의 경우 adsorbed fraction으로 나타났다. 구리와 아연의 이동이 기능한 경우는 수중의 산소의 유무에 의해 결정되며, 납이나 니켈의 경우 수중에서의 물리적 영향, 수소이온의 농도가 증가, 산소의 고갈 등에 의해 수층으로 이동할 가능성이 높다. Fractional composition and mobility of some heavy metals in sediments from Okdong stream are investigated. The fractional scheme for heavy metals in the sediment was established for five chemically defined heavy metal forms as adsorbed fraction, carbonate fraction, reducible fraction, organic fraction, and residual fraction. The most abundant fraction heavy metals in the sediments is reducible and secondly abundant is organic fraction. Adsorbed fraction is minor part of the total heavy metals. Mobilization of heavy metals in the sediments from Okdong stream occur $19.8{\sim}56.7%$ of total cadmium concentrate. The most abundant fraction of the sediment metal is organic fraction in Cu, Pb metals investigated. Labile fraction of sediment metals are $0.5{\sim}48.5%$ of total Zn, $2.6{\sim}48.1%$ of total Pb, and $0.2{\sim}36.9%$ of total Cu, respectively. Most of labile fraction consists of reducible fraction for Cd, Zn, adsorbed fraction for Pb, reducible fraction for Cu, adsorbed fraction for Ni. The Mobilization of Zn and Cu is most likely to occur when oxygen depletes and that of Pb and Ni occurs when physical impact, oxygen depletion and pH reduction.

휴폐광산 지역에서 유출되는 하천수의 오염도 평가

김휘중,양재의,옥용식,이재영,박병길,공성호,전상호,Kim Hee-Joung,Yang Jay-E.,Ok Yong-Sik,Lee Jai-Young,Park Byung-Kil,Kong Sung-Ho,Jun Sang-Ho 한국지하수토양환경학회 2005 지하수토양환경 Vol.10 No.5

옥동천 유역의 상류에 위치한 명진탄광, 서진탄광, 옥동탄광 등이 1988년 이후 석탄합리화 사업으로 인하여 휴폐광 되었다. 따라서 많은 양의 광산 폐재가 적당한 처리시설이 없이 그대로 유입되어 하류지역의 수질오염을 야기 시킨다. 폐탄광으로부터 유출되는 침출수와 산성광산배수는 pH $2.7\sim4.5$의 강한 산성을 나타내며, 총용존물질은 $1,030\sim1,947mg/L$로 높은 범위를 나타낸다. 또한 Fe, Cu, Cd 같은 중금속의 농도와 음이온인 황산이온 등도 매우 높은 농도를 보인다. 옥동천내에 포함된 중금속의 농도는 Fe>Al>Mn>Zn>Cu>Pb>Cd 순으로 나타났으며, 철의 경우 산성광산배수와 침출수로 부터 옥동천 하류의 수질과 토양의 질을 나타내는 지표가 된다. 구리농도는 풍수기에 공재댐 배출수에서 높은 농도를 나타냈다. 표층수의 수질오염지표는 폐탄광의 산성광산배수가 유입되는 옥동천 본류 상류에서 $16.3\sim47.1$을 나타냈다. 반면에 구광재댐과 신광재댐 및 폐탄광의 배출수가 유입되는 중류에서 $10.6\sim19.5$를, 하류에서는 평균값인 $10.6\sim14.9$를 보여, 상류지역의 폐탄광의 산성광산배수가 옥동천의 주 오염원인 것으로 나타났다. Several metalliferous and coal mines, including Myungjin, Seojin and Okdong located at the upper watershed of Okdong stream, were abandoned or closed since 1988 due to the mining industry promotion policy. Thus these disposed an enormous amount of mining wastes without a proper treatment facilities, resulting in water pollution in the downstream areas. Acid mine drainage (AMD) and waste water effluents from the closed coal mines were very strongly acidic showing pH ranges of 2.7 to 4.5 and had a high level of Total Dissolved Solids (TDS) showing the ranges of 1,030 to 1,947 mg/L. Also heavy metal concentrations in these samples such as Fe, Cu, Cd and anion such as sulfate were very high. Concentrations of water soluble heavy metals in the Okdong streams were in the orders of Fe>Al>Mn>Zn>Cu>Pb>Cd, indicating Fe from the AMD and waste water effluents contributed greatly to the quality of water and soil in the lower watershed of Okdong stream. Copper concentrations in the effluents from the tile drainage of mine tailings dams were highest during the raining season. Water Pollution Index (WPI) of the surface water at the upper stream of Okdong river where AMD of the abandoned coal mines was flowed into main stream were in the ranges of 16.3 to 47.1. On the other hand, those at the mid stream where effluents from tailings dams and coal mines flowed into main stream were in the WPI ranges of 10.6 to 19.5. However, those at the lower stream were ranged from 10.6 to 14.9. These results indicated that mining wastes such as AMD and effluents from the closed mines were the major source to water pollution at the Okdong stream areas.

귀명광산 광미댐에서의 심도별 중금속 존재형태와 이동성

김휘중(Hee-Joung Kim),김선구(Son-Ku Kim),전상호(Sang-Ho Jun) 강원대학교 환경연구소 2007 Journal of the Environment Vol.4 No.-

비점오염원과리 ; 국내 폐광산 지역 하천의 산성광산배수지를 이용한 수질오염평가

김휘중 ( Hee Joung Kim ),김선구 ( Sun Gu Kim ),전상호 ( Sang Ho Jun ) 한국물환경학회 2009 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2009 No.-

폐금속광산 지역 하천 퇴적물 내에 함유된 중금속의 오염도 평가

김휘중(KIM, Hee Joung),김선구(Sun Gu Kim),전상호(Sang Ho JUN) 강원대학교 환경연구소 2008 Journal of the Environment Vol.5 No.-

Treatment of the Closed Coal Mine wastes Using Lime Cake from Soda Ash Production

김휘중(Hee Joung Kim),양재의(Jae Yang),옥용식(Yong Sik Ok),이재영(Jai Young Lee),전상호(Sang Ho Jun) 대한환경공학회 2006 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2006 No.12

Neutralization of the Abandoned Coal Mine Overburden Using Lime wastes

김휘중 ( Hee Joung Kim ),( Jae E. Yang ),( Joon Hong Park ),( Jai Young Lee ),( Sang Ho Jun ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2006 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2006 No.-

Effects of Drying and Heating on the Chemical Species of Phosphrus in Lake DaeChung Sediments

김휘중(Hee Joung Kim),문선정(Sun Jung Moon),송민경(Min Kyung Song),전상호(Sang Ho Jun) 대한환경공학회 2006 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2006 No.12

Fractionation and Pollution Index of Heavy Metals in the Sangdong Tungsten Mine Tailings

양재의,김휘중,전상호,Yang, Jae-E.,Kim, Hee-Joung,Jun, Sang-Ho 한국토양비료학회 2001 한국토양비료학회지 Vol.34 No.1

Enormous volumes of mining wastes from the abandoned and closed mines are disposed without a proper treatment in the upper Okdong River basin at Southeastern part of Kangwon Province. Erosion of these wastes contaminates soil, surface water, and sediments with heavy metals. Objectives of this research were to fractionate heavy metals in the mine tailing stored in the Sangdong Tungsten tailing dams and to assess the potential pollution index of each metal fraction. Tailing samples were collected from tailing dams at different depth and analyzed for physical and chemical properties. pH of tailings ranged from 7.3 to 7.9. Contents of total N and organic matter were in the ranges of 3.2~5.5%, and 1.3~9.1%, respectively. Heavy metals in the tailings were higher in the newly constructed tailing dam than those in the old dam. Total concentrations of metals in the tailings were in the orders of Zn > Cu > Pb > Ni > Cd, exceeded the corrective action level of the Soil Environment Conservation Law and higher than the natural abundance levels reported from uncontaminated soils. Relative distribution of heavy metal fractions was residual > organic > reducible > carbonate > adsorbed, reversing the degree of metal bioavailability. Mobile fractions of metals were relatively small compared to the total concentrations. Distribution of metals in the tailing dam profiles was metal specific. Concentrations of Cu at the surface of tailing dams were higher than those at the bottom. Pollution index (PI) values of each fraction of metals were ranged from 4.27 to 8.51 based on total concentrations. PI values of mobile fractions were lower than those of immobile fractions. Results on metal fractions and PI values of the tailing samples indicate that tailing samples were contaminated with heavy metals and had potential to cause a detrimental effects on soil and water environment in the lower part of the stream. A prompt countermeasure to prevent surface of tailings in the dams from water and wind erosions is urgently needed. 강원도 동남부에 위치한 옥동천 상류에는 많은 양의 휴폐광산 폐기물이 적절한 처리시설이 없는 상태로 방치되어 있고, 이들이 유실되어 하류의 토양, 물 및 저니토를 중금속으로 오염시키고 있는 실정이다. 본 연구의 목적은 광미댐에 적치된 광미중에 존재하는 중금속의 분획물을 조사하고, 각 분획물의 오염도 지수를 평가하는데 있다. 광미댐에서 광미를 깊이별로 채취하여 물리화학적 특성을 분석하였다. 광미의 pH는 7.3~7.9였고, 총 질소와 유기물 함량은 각각 3.2~5.5% 및 1.3~9.1%의 범위에 있었다. 신광재댐 광미의 중금속함량은 구광재댐 광미보다 높은 편이었다. 광미에 존재하는 중금속 별 총 함량은 Zn > Cu > Pb > Ni > Cd순(順) 이었으며, 이들의 농도는 토양환경보전법에서 지정한 산업지역의 대책기준을 상회하고 있었으며, 천연부존량보다 높았다. 중금속 분획물의 상대적분포는 residual > organic > reducible > carbonate > adsorbed순(順) 이었다. 총 농도에 비교하여 생물유효성 분획물의 농도는 매우 낮은 편이었다. 광재댐의 깊이별 중금속의 농도는 중금속의 종류에 따라 상이했다. 광재댐 표충의 Cu 농도는 심층의 농도보다 높았다. 총 농도를 기준으로 할 때 각 중금속 분획물의 오염도 지수는 4.27~8.51 범위에 있었다. 생물유효성 분획물의 오염도지수는 비유효성 분획물의 오염도 지수보다 낮았다. 광미에 존재하는 중금속 분획물의 농도와 오염도 지수에 관한 결과를 통해 광미는 중금속으로 인해 심각하게 오염된 상태이며, 유실될 경우 하류의 토양과 물 환경에 악영향을 미칠 잠재성을 지니고 있다고 판단되었다. 광미댐으로부터 광미의 유실을 방지할 수 있는 대책이 시급히 필요한 실정이다.