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- 저자 : 김영규 ( Yeong Kyoo Kim ) (검색결과 26 건)
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김영규,남은경,Kim, Yeong-Kyoo,Nam, Eun-Kyung 대한자원환경지질학회 2009 자원환경지질 Vol.42 No.6
금호강의 하천수는 상류의 화산암 지대와 하류의 퇴적암 지대를 지나며 낙동강과 합류하기 전 대구의 염색공단과 같은 산업시설을 유하하여 지구화학적으로 다양한 영향을 받는다. 금호강 하천수는 상류에서 하류로 갈수록 풍화와 오염물질의 유입에 의해 전반적인 용존 이온의 증가를 보여주고 있다. 하천수에 용해된 양이온은 Ca>Na>Mg>K 순으로, 그리고 음이온은 $HCO_3$>$SO_4$>Cl>$NO_3$ 순으로 높게 나타났다. 이는 방해석과 같은 탄산염암을 함유하고 있는 사암과 셰일의 풍화에 의하여 Ca와 $HCO_3$가 다른 원소들보다 우세하게 나타난 것으로 보인다. 그러나 하류지역에서는 공단 폐수와 생활 하수의 영향으로 Na와 $SO_4$가 Ca와 $HCO_3$보다 높게 나타났다. 또한 상류 시료 채취점 네 곳에서는 Si의 함량이 상대적으로 높게 나타났는데 이는 화산암 내의 규산염광물의 풍화의 의한 것으로 해석된다. 하천수의 화학적 유형을 알기 위하여 파이퍼도에 도시해본 결과 금호강은 상류에서 하류로 흘러감에 따라 Ca-$HCO_3$, Ca-Cl/Ca-$SO_4$, Na-Cl/Na-$SO_4$ 유형 순으로 나타났다. 5월 갈수기와 비교하였을 경우 7월 우기시 용존 이온의 농도가 전반적으로 감소하였는데, 이는 강우에 의한 희석의 영향을 받은 것으로 해석된다. 그러나 7월의 경우 Ca 함량이 상대적으로 증가하였는데, 이는 토양내 Ca과 비료에서 유래된 Ca가 빗물에 의하여 강물에 섞인 결과로 해석된다. 금호강 하천수의 물은 주로 강수에서 직접 기인하며 용존 이온들은 탄산염 광물의 풍화와 생활 하수, 공장 폐수와 같은 오염물질에 의해서 공급되는 것으로 보인다. 산소와 수소 동위원소의 조성은 7월의 경우 5월에 비하여 일반적으로 높게 나타났는데 이것은 아마도 상류에 있는 영천댐의 영향일 것으로 생각된다. 질소 동위원소의 경우 전제적으로 7월의 값들이 5월에 비하여 낮은 것으로 나타났다. 이는 7월의 다량의 강수에 의하여 토양내의 질산염이나 경작지의 질산염 비료 등이 혼입되어서 나타난 결과로 해석된다. 전체적으로 하류로 가면서 질소 동위원소의 값은 증가함을 보여 오수와 가축분뇨 등의 영향이 하류에서 증가함을 보인다. The Kumho River flows through volcanic and sedimentary rocks at upstream and downstream regions and also through industrial district including dyeing complex before it meets the Nakdong River, and as a result, many factors can influence the geochemistry of river water. The concentrations of dissolved ions generally increased as it flows downstream. The concentrations of cations are in the order of Ca>Na>Mg>K, and those of anions are $HCO_3$>$SO_4$>Cl>$NO_3$. These results show that the weathering of sandstone and shale containing carbonate including calcite caused the enrichment of Ca and $HCO_3$. At first 4 sampling sites, Si contents are relatively high mainly due to the weathering of silicate minerals of volcanic rocks. However, Na and $SO_4$ contents are higher at downstream sites due to the industrial and municipal sewage. Piper diagram also shows that the geochemical patterns changed from Ca-$HCO_3$ to Ca-Cl/Ca-$SO_4$ and Na-Cl/Na-$SO_4$ type. When comparing the samples collected in May and July, the concentrations of dissolved ions in July are generally lower than those in May, which indicates that dilution by precipitation played an important role. In July the relative concentration of Ca increased, indicating that Ca in soils probably from fertilizer were mixed into the river water by precipitation. The river waters are mainly from precipitation. The dissolved ions are mainly from weathering of carbonate minerals and pollutants from municipal sewage and discharged water from industrial complex. The composition of oxygen and deutrium isotope in July showed higher values, which is contrary to the amount effect, maybe due to Youngchon Dam. The nitrogen isotope showed lower values in July than those in May, which can be interpreted to indicate mixing of nitrate from soils and fertilizer in the cultivated land by the heavy rain. The isotope composition of nitrate increased downstream, indicating that the influence of sewage and animal manure also increased downstream.
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봉화군 일대 낙동강변에 퇴적된 광미의 풍화에 따른 광물학적 변화
김민정 ( Min Jung Kim ),김영규 ( Yeong Kyoo Kim ),박경심 ( Kyoung Sim Park ),전상호 ( Sang Ho Jeon ) 한국광물학회 2008 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.21 No.4
경상북도 봉화군 일대 낙동강 상류에는 과거 십여 년전에 홍수로 이동되어 강변에 퇴적, 풍화된 광미퇴적층이 일부 장소에서 발견된다. 본 논문에서는 하천에서 심하게 풍화되어진 광미퇴적물에 대하여 광물학적 분석을 통하여 이차광물의 형성 및 특징, 그리고 이들과 연관된 중금속 유출특성에 대하여 연구하였다. XRD를 통하여 일차광물로는 석영, 장석, 운모류, 녹니석, 각섬석류, 활석, 휘석(요한세나이트), 황철석, 방해석이 동정되었다. 규산염 광물인 캐올리나이트의 경우 광미가 풍화되면서 추가로 생성될 수도 있지만 퇴적된 기간을 고려하면 원래 광미에 있던 것이나 토양에 있던 것이 이동된 것으로 추정된다. 또한 광미가 풍화되면서 생성된 광물인 이차광물로 침철석, 석고, 바사나이트, 자로사이트가 XRD를 통하여 동정되었다. 이차광물의 형성은 일차광물의 종류 및 pH 환경 등에 주로 영향을 받으며 황철석의 풍화에 의하여 황산염인 석고, 바사나이트, 자로사이트가 형성이 되었으며 또한 침철석의 경우도 황철석의 풍화와 밀접한 연관이 있다. Mn 산화물의 경우 SEM에 의하여 동정이 되었는데 침철석과 함께 석영 등 일차광물의 표면을 코팅하고 있는 것으로 나타났다. Mn 산화물의 경우 비정질에 가까우며 Mn을 함유하고 있는 요한세나이트의 풍화에 의하여 형성된 것으로 사료된다. 이 두 산화물들은 각각 검은색, 갈색 또는 붉은색의 광미 풍화물 색깔을 나타내는 주원인 광물로 추정된다. EDS 연구결과 침철석과 같은 Fe 산화물과, Mn 산화물의 경우 높은 농도의 Pb, Zn, As를 함유하고 있는데 이는 이들 산화물에 풍화에 의하여 유출된 중금속이 공침되거나 흡착된 결과로 실제 하천에서 이들의 형성은 중금속의 거동을 어느 정도 제어하여 하천으로의 유출을 막을 수 있음을 보여준다. In the upstream of Nakdong river in Bonghwa-gun, Gyeongsangbuk-do, certain areas of riverside were found to be covered by weathered mine tailings which were assumed to be migrated and deposited by flood. This study was conducted to investigate the formation and characteristics of the secondary minerals from tailings and related leaching behavior of heavy metals in the severely weathered tailing deposits by river waters. Quartz, feldspar, micas, chlorite, hornblende, talc, pyroxene (johannsenite), pyrite, and calcite were identified as primary minerals by XRD. Kaolinite can be formed by the weathering of tailings, but considering the short period of weathering time, kaolinite in the deposits is considered to be from unweathered tailings or moved from soils. The secondary minerals such as goethite, gypsum, basanite, and jarosite were also identified. The formation of the secondary minerals was affected by the species of primary minerals and pH conditions. The weathering of pyrite produced sulfate minerals such as gypsum, basanite, jarosite, and also goethite. Mn oxide was also identified by SEM, coated on the primary minerals such as quartz. This Mn oxide was poorly crystalline and thought to be the weathering product of johannsenite(Mn-pyroxene). The Fe and Mn oxides are the main minerals determining the brown/red and black colors of weathered tailings. EDS results showed that those oxides contain high concentrations of Pb, Zn, and As, indicating that, in the river, the formation of Fe and Mn oxides can control the behavior and leaching of heavy metals by co-precipitation or adsorption.
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함황철석 안산암 내 단층 비지의 광물학적 및 지구화학적 연구
박승환 ( Seung Hwan Park ),김영규 ( Yeong Kyoo Kim ) 한국광물학회 2014 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.27 No.4
황철석이 다량 존재하는 지역에서 산성암석배수에 의한 중금속 거동과 관련된 단층비지의 역할을 알아보기 위해, 양산지역에 분포하는 함황철석 안산암의 모암과 단층비지에 대하여 XRD, pH, XRF, SEM-EDS, ICP 분석을 실시하였다. 연구결과 모암의 주 구성광물로 석영(quartz), 엽랍석(pyrophyllite), 황철석(pyrite), 일라이트(illite), 황옥(topaz)이 관찰되었고 짙은 갈색의 단층비지 시료의 경우 석영(quartz), 일라이트(illite), 녹니석(chlorite), 스멕타이트(smectite), 침철석(goethite), 카콕세나이트(cacoxenite)가 동정되었으며 침철석이 주 구성광물이었다. 모암에서 동정된 광물 종으로 보아 모암은 열수 변질 작용을 많이 받은 것으로 보인다. ICP분석 결과 각 시료의 중금속 농도는 모암의 경우Zn > As > Cu > Pb > Cr > Ni > Cd 순을 보였으며, 단층비지의 경우 As > Zn > Pb > Cr > Cu >Ni > Cd 순으로 나타났다. 두 시료를 비교해 보면 중금속의 총량은 전체적으로 단층비지에서 상대적으로 더 높은 값을 나타내며 특히 Pb, As, Cr은 2배 이상의 큰 차이를 보인다. 이러한 차이는 단층비지의 주 구성광물인 침철석의 높은 반응성과 넓은 표면적에 의해 Pb, As, Cr과 같은 중금속들이 공침혹은 흡착되어 특히 높은 농도를 나타내며 또한 황철석의 산화에 의한 낮은 pH에 의하여 이러한 효과가 더욱 증가되었다고 사료된다. 그리고 자연환경에 쉽게 영향을 줄 수 있는 labile (step 1)과 acid-soluble (step 2)을 합한 농도의 비율은 대부분의 중금속이 모암에서 더 높게 나타나는 것을 확인하였다. 결과적으로 연구지역에서 단층비지는 모암에 비하여 많은 양의 중금속을 함유하고 연속추출법 단계 중 상대적으로 자연에 쉽게 유출될 수 있는 단계의 비율이 낮은 것으로 나타나 산성암석배수에 의한 피해가 예상되는 지역에서 단층비지는 중금속이 쉽게 용출되지 않게 하는 저장소로 큰 역할을 하는 것으로 판단된다. To investigate the role of fault gauge in the behavior of heavy metals caused by the acid rock drainage in the area of pyrite-rich andesite, XRD, pH measurement, XRF, SEM-EDS, ICP, and sequential extraction method were used. Bed rock consists of quartz, pyrophyllite, pyrite, illite, and topaz, but the brown-colored fault gouge is composed of quartz, illite, chlorite, smectite, goethite, and cacoxenite. The mineral composition of bed rock suggests that it is heavily altered by hydrothermal activity. The concentrations of heavy metals in the bed rock are as follows, Zn > As > Cu > Pb > Cr > Ni > Cd, and those in fault gouge are As > Zn > Pb > Cr > Cu > Ni > Cd. The concentrations of the heavy metals in the fault gouge are generally higher than those in the bed rock, especially for Pb, As, and Cr, which were more than twice as those in the bed rock. It is believed that the difference in the amount of heavy metals between the bed rock and the fault gouge is mainly due to the existence of goethite which is the main mineral composition in the fault gouge and can play important role in sequestering these metals by coprecipitation and adsorption. The low pH, caused by oxidation of pyrite, also plays significant role in fixation of those metals. It is confirmed that the fractions of labile (step 1) and acid-soluble (step 2), which can be easily released into the environment, were higher in the bed rock. Those fractions were relatively low in fault gauge, suggesting that fault gauge can play important role as a sink of heavy metals to prevent those ones from being released in the area where the acid rock drainage can have an influence.
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김병기 ( Byungi Ki Kim ),김영규 ( Yeong Kyoo Kim ) 한국광물학회 2012 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.25 No.2
산성광산배수에 존재하는 AsO4는 슈베르트마나이트의 SO4를 치환하여 강하게 흡착되고 이로인하여 슈베르트마나이트가 쉽게 침철석으로 전이되지 않게 해준다. 이러한 슈베르트마나이트에 대하여 주요 중금속 흡착에 대한 연구는 일부 이루어져 있으나 실제 AsO4로 치환된 슈베르트마나이트에 대한 흡착 특성에 대해서는 기존에 연구된 바가 없다. 본 연구에서는 AsO4로 치환된 슈베르트마나이트에 대하여 Cu, Pb, Zn 등의 대표적인 중금속 세 종류에 대하여 각 중금속의 농도가 3, 10, 30, 100mg/L에 대하여 pH 4와 6의 두 범위에서 시간에 따른 흡착 실험을 실시하였다. 흡착 실험 결과 모든중금속에 대하여 pH 6인 경우 pH 4에 비하여 흡착량이 큰 범위로 증가하였다. 전체적인 흡착량에 있어서 두 pH 범위에서 모두 Pb가 가장 큰 흡착량은 보였으며 Cu와 Zn의 흡착량은 비슷하였다. 시간에 따른 흡착속도는 전체적으로 모든 농도에 대하여 시간이 증가하면서 흡착량은 증가하였으나 Zn의 경우 대부분의 흡착이 초기에 일어나 시간이 지나면서 뚜렷한 흡착의 증가는 일어나지 않았다. 이러한흡착량 증가는 특히 고농도의 용액인 100 mg/L에서 그 증가하는 양상이 뚜렷하였다. 다양한 흡착속도 모델을 적용한 결과 AsO4로 치환된 슈베르트마나이트에서 일어나는 중금속의 흡착속도는 아마도 확산에 의하여 주로 좌우되는 것으로 나타났다. 기존의 연구에서 순수한 슈베르트마나이트가 pH 6에서 세 중금속에 대하여 거의 비슷한 흡착량을 보이고 pH 4에서는 Cu와 Pb가 비슷하게 Zn보다 높은 흡착량을 보이는 것을 고려하면 본 연구 결과 AsO4 슈베르트마나이트는 확연하게 다른 흡착 경향을 보이고 이는 AsO4가 슈베르트마나이트의 SO4를 치환됨으로 인하여 슈베르트마나이트의 표면 및 흡착특성이 달라짐을 지시한다. 이는 산성광산배수에서 AsO4의 흡착이 슈베르트마나이트의 안정성뿐만 아니라 각 중금속의 거동에도 큰 영향을 줄 수 있음을 보여준다. The AsO4 ion in acid mine drainage has been known to substitute for SO4 in schwertmannite and prevent schwertmannite from being converted to goethite. There have been studies on the heavy metal sorption on schwertmannite, but no experimental results have been reported on the characteristics of heavy metal sorption on AsO4-substituted schwertmannite. In this study, we conducted sorption experiments of Cu, Pb, and Zn on the AsO4-substituted schwertmannite at pH 4 and 6 in the solution of 3, 10, 30, and 100 mg/L concentrations. For all heavy metals, the sorbed heavy metals significantly increase at pH 6 compared with at pH 4. At both pH 4 and 6, Pb shows the highest sorption capacity and those of Cu and Zn are similar. With increasing time, the sorbed heavy meal contents increase too. However, in the case of Zn, the most sorptions occur at the initial stage and no significant increase is observed with time. Among the concentration ranges in which we conducted the experiment, the increasing trend is clear in high concentrated solutions such as 100 mg/L. We applied several sorption kinetic model and it shows that the diffusion process may be the most important factor controlling the sorption kinetics of Cu, Pb, and Zn on AsO4-substituted schwertmannite. Considering the previous results that pure schwertmannite has similar sorption capacity for all three heavy metals at pH 6 and has higher sorption capacity for Cu and Pb than Zn at pH 4, our experiments indicates that substitution of AsO4 for SO4 on schwertmannite changes surface and sorption characteristics of schwertmannite. It also shows that AsO4 contributes not only to the stability of schwertmannite, but also to the mobility of heavy metals in acid mine drainage.
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