삼산제일광산 광미 내 유해 미량원소의 오염 및 이동도

연규훈(Kyu-Hun Yeon),이평구(Pyeong-Koo Lee):염승준(Seung-Jun Youm),최상훈(Sang-Hoon Cho) 대한자원환경지질학회 2005 자원환경지질 Vol.38 No.4

경상남도 고성군 삼산제일 동광산 주변 지역에 방치되어 있는 약 28 만 톤의 광미를 포함한 광산폐기물에 의한 주변 환경의 오염정도를 평가하기 위하여 광미, 폐광석, 주변토양을 대상으로 화학분석(전함량분석, 토양오염공정시험법, 연속추출)을 통하여 유해 미량원소의 함량 및 이동도를 알아보았다. 광미 내 유해 미량원소의 전함량을 배경토양과 비교 했을 때, 부화도가 높은 순서는 Cu(14.0 배)≫As(3.6배)>Co(3.1배)>Zn(2.1배)=Pb(2.1배)>Cd(1.6배) 순이다. 광미 내유해 미량원소의 존재형태(fraction I+fraction II) 를 알아본 결과, 이동이 가능한 존재형태가 많은 순서는 Zn(29.0%) > Cu(12.3%) >Pb(9.6%)>Cd(3.0%)>As=Co(0.0%) 순으로 나타난다. 광미, 폐광석, 주변토양 내 유해 미량원소의 함량및 존재형태를 고려해 볼 때, 주변 환경을 오염시킬 가능성이 있는 유해 미량원소는 구리(Cu)와 아연(Zn)인 것으로 판단된다. 한편, 광미 내 유해 미량원소의 함량을 네덜란드의 기준과 비교한 결과, Cu 를 제외한 나머지 원소가 환경에 미치는 영향은 없을 것으로 추정되었다. In order to examine the extent of environmental contamination at abandoned Samsanjeil Cu mines in Kosungkun, Kyeongsangnam-do, we have investigated the contaminations and mobility of toxic trace elements from mine wastes including about 280,000 tonnages of tailings by chemical experiments (total extraction, partial extraction by 0.1N HCl and sequential extraction procedure). Total concentrations of trace elements showed that Cu, As, Co, Zn, Pb, and Cd concentrations in tailings were 14.0, 3.6, 3.1, 2.1, 2.1 and 1.6 times greater than those in background soil, respectively. From the proportion of metals bound to the exchangeable and carbonate fractions, the comparative mobility of metals decrease in order of Zn(29.0%)>Cu(12.3%)>Pb(9.6%)>Cd(3.0%)>As=Co(0.0%). Based on the concentrations, chemical speciations of tailings, waste rock and nearby soil, it was revealed that Cu and Zn were the most possible elements to contaminate the surrounding environment in Samsanjeil mine area. In addition, the tailings had total trace metal concentrations below Dutch guideline values except Cu, and they might not affect adverse impact on environment.

주암댐 호저 퇴적물에서의 수직적 중금속 분산과 $^{210}Pb$를 이용한 퇴적속도산정

이평구,염승준,연규훈,지세정,김지욱,오창환,김선옥,Lee Pyeong-Koo,Youm Seung-Jun,Yeon Gyu Hun,Chi Se-Jung,Kim Ji-Wook,Oh Chang-Whan,Kim Sun-Ok 한국지하수토양환경학회 2005 지하수토양환경 Vol.10 No.1

주암댐에 유입된 호저퇴적물의 입도(2mm-200{\mu}m,\;200-100{\mu}m,\;100-50{\mu}m,\;50-20{\mu}m,\;<20{\mu}m)별 중금속(As, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn)의 이동과 퇴적 후 중금속의 수직적 분산 특성을 규명하기 위하여 12개 지점의 호저퇴적물과 3개 지점의 코아시료를 채취하였으며, 코아시료는 2-5 cm 간격으로 절단하여 깊이별 간극수와 퇴적물의 중금속 함량을 측정하였다. 호저퇴적물의 퇴적속도를 측정하기 위하여 코아시료에 대한 $^{210}Pb$ 동위원소 연구를 수행하였다. 주암댐 호저 퇴적물의 중금속 및 미량원소의 함량은 퇴적위치와 상관없이 거의 일정한 함량을 보이며.,평균 함량은 $As\;14.9\;{\mu}g/g,\;Cd\;0.81\;{\mu}g/g,\;Cu\;30.7\;\;{\mu}g/g,\;Ni\;34.7\;{\mu}g/g,\;Pb\;63.3\;{\mu}g/g,\;Zn\;87.9\;{\mu}g/g$이다. Cu, Pb, Zn, Ni 및 Cd의 함량은 $20\;{\mu}m$ 이하 입도의 퇴적물에서 가장 높은 반면, As는 $2mm-200{\mu}m$ 혹은 $200-100\;{\mu}m$ 입도의 퇴적물에서 가장 높다. 간극수에 용해된 원소 중에서 가장 함량이 높은 것은 Fe와 Mn 이었으며, 코아시료의 상부로부터 심부로 갈수록 함량이 증가하는 수직적 분산특성을 나타낸다. 반면에 용존 Zn과 Cu함량은 코아시료의 최상부에서 가장 높게 나타나며, 이는 산화:환원 전위차에 따른 유기물질 및 산화광물의 용해작용과 관련이 있다. 코아시료의 퇴적물 내 Cu, Ni, Pb 및 Zn 함량은 0-4 cm구간에서 가장 높은 표면집적 현상이 관찰되며, Pb와 Cu 함량이 현저하게 높은 데, 이는 인위적인 오염에 기인하는 것으로 해석된다. $'unsupponed\;^{210}Pb'$을 이용하여 계산된 호저퇴적물의 퇴적 속도는 $\omega=0.91\;cm\;year^{-1}$ 이며, 이를 적용하면 주암댐이 완공된 이후 약 10 cm의 퇴적물이 평균적으로 퇴적된 것으로 추정된다. 이러한 자료는 주암댐 호수 바닥에 퇴적된 퇴적물의 관리방안을 마련하는 데 중요한 정보로 사용될 수 있을 것이다. Twelve bottom sediments and three cores were collected in Juam reservoir for a study on transportation, which was controlled by particle grain size (2mm-200{\mu}m,\;200-100{\mu}m,\;100-50{\mu}m,\;50-20{\mu}m,\;<20{\mu}m), and vertical distribution of heavy metals. Sediment cores were sliced into 2 to 5 cm intervals to measure heavy metal concentrations in interstitial water and sediments with depth. Pb isotopic compositions of core samples were determined to calculate sedimentation rate. Regardless of sampling sites, levels of heavy metals and trace elements in bottom sediments are nearly constant with mean values of $14.9\;{\mu}g/g\;for\;As,\;0.81{\mu}g/g\;for\;Cd,\;30.7{\mu}g/g\;for\;Cu,\;34.7{\mu}g/g\;for\;Ni,\;63.3{\mu}g/g\;for\;Pb\;and\;87.9{\mu}g/g\;for\;Zn$. In general, Cu, Pb, Zn, Wi, and Cr in fraction of $<20{\mu}m$ exhibit the highest concentration, but content of As is the highest in grain size of $2\;mm-200\;{\mu}m$ and $200-100\;{\mu}m$. Fe and Mn occur as the dissolved compositions of the highest concentrations in interstitial waters and increase in their concentrations toward lower part of cores. On the contrary, concentrations of Zn and Cu show the highest value in the uppermost part in cores, suggesting these elements are released from reductive dissolution of hydroxides and oxidation of organic matters under different redox conditions. The highest accumulations of Cu, Ni, Pb, and Zn contents in the sediment cores are observed at 0-4 cm layers, and concentrations of Cu and Pb are especially high, implying these heavy metals are originated from anthropogenic sources. The apparent sedimentation rate estimated using unsupported $^{210}Pb$ is 0.91 cm $year^{-1}$, corresponding about 10 cm sedimentation in total depth since construction of Juam dam. These results will provide available information for management of bottom sediment in Juam reservoir.

몽골 버러지역 토양의 중금속 오염 현황 조사

박주현,박제현,김탁현,연규훈,Park, Juhyun,Park, Jayhyun,Kim, Takhyun,Yeon, Gyuhun 한국지하수토양환경학회 2018 지하수토양환경 Vol.23 No.5

The Boroo area in Mongolia is known to have been contaminated with heavy metals due to irregular gold mining activities and the release of mercury from gold extraction process. Soil and mine tailings were collected to analyze contamination patterns of heavy metals in the Boroo area. Analyses revealed that mercury, arsenic and cadmium concentrations exceeded the regulatory standard of the nation (Mongolia National Standard). In case of mercury, about 80% of the survey area was over the limit and the concentration distribution heavily influenced by influx of mercury through water transport. Soil contamination by arsenic was most severe that the concentration exceeded the regulatory limit in almost entire survey area, showing peak concentrations at nearby streams and river along with ore processing facilities. For cadmium, about 20% of the survey area was over the limit with the concentration distribution similar to that of arsenic.

중금속 오염 농경지 내 토착 황산염환원 박테리아 활성화를 위한 황산염 주입 농도의 최적조건 도출 연구

김성훈,이종운,홍성조,허준석,최종연,이진수,연규훈 대한지질학회 2010 대한지질학회 학술대회 Vol.2010 No.

중금속 안정화제의 반응 매개변수 결정 및 중금속 안정화 효율성 평가

오세진(Se-Jin Oh),김성철(Sung-Chul Kim),김태희(Tae-Hee Kim),연규훈(Kyu-Hun Yeon),이진수(Jin-Soo Lee),양재의(Jae E. Yang) 한국토양비료학회 2011 한국토양비료학회지 Vol.44 No.6

본 연구는 수용액 내 존재하는 Cd, Pb을 다양한 화학적 안정화제를 이용하여 안정화 효율성을 평가하였다. 연구에 사용한 안정화제는 중금속 이온과의 반응특성 별로 석회물질, 광물질 등으로 구분하여 문헌조사를 바탕으로 5종을 선정하여 사용했다. 안정화 효율성 평가방법은 용액 내 중금속 함량을 단계적으로 제조하여 안정화 효율성, 반감기 및 반응속도 산정 및 반응 후 안정화제의 반응생성물 확인의 순으로 진행했다. 안정화 효율성 평가결과 석회물질 (CaCO₃)을 다량 함유하여 기본적으로 pH를 8이상으로 교정하는 안정화제의 경우 처리량에 상관없이 대부분 불용화되는 것으로 나타났으며, 낮은 산도교정 물질은 50% 수준의 효율성을 갖는 것으로 나타났다. 또한, 효율성이 크게 나타난 물질을 대상으로 반응속도상수 (K)를 산출한 결과 Cd의 경우 처리량에 따라 증가하였지만, Pb의 경우 초기에 반응속도가 빠르게 일어나 처리량에 따른 평가는 불가능 하였다. 다량의 중금속 이온과 반응시킨 안정화제의 표면관찰을 통한 생성물 검정 결과 SEM 사진으로 반응 전·후의 생성물 확인을 간접적으로 확인하였다. 또한, SEM-EDS 분석결과 반응 후 물질 표면에서 Cd과 Pb의 성분 검출을 확인하였다. 그리고 XRD 분석을 통해 효율성이 좋았던 물질에서 Cd과 Pb 성분의 검출이 확인되어 수용액 상에 이온형태로 존재하는 중금속의 복원에 안정화제를 이용한 저감은 효율적일 것으로 판단된다. In this study, total of 5 different chemical amendments were evaluated for determining kinetic parameters and stabilization efficiency of heavy metals in aqueous phase. Standard solution of Cd and Pb (100 mg L<SUP>-1</SUP>) was mixed with various ratio of amendments (1, 3, 5, 10%) and heavy metal stabilization efficiency was monitored for 24hrs. All examined amendments showed over 90% of removal efficiency for both Cd and Pb except zerovalent iron (ZVI) for Cd (43-63%). Based on result of heavy metal stabilization efficiency, it was ordered as CaCO₃ 〉 Dolomite 〉 Zeolite 〉 Steel slag 〉 ZVI for both Cd and Pb in aqueous phase. For kinetic study, first order kinetic model was adapted to calculate kinetic parameters. In terms of reaction rate constants (k), zeolite showed the fastest reaction rate (k value from 0.4882 for 1% to 2.0105 for 10%) for Cd and ZVI (k value from 0.2304 for 1% to 0.5575 for 10%) for Pb. Considering reaction rate constant and half life for heavy metal stabilization, it was ordered as Zeolite 〉 CaCO₃ 〉 Dolomite 〉 Steel slag 〉 ZVI for Cd and CaCO₃ 〉 Dolomite 〉 Steel slag 〉 Zeolite 〉 ZVI for Pb. Overall result in this study can be interpreted that lime containing materials are more beneficial to remove heavy metals with high efficiency and less time consuming than absorbent materials.

부산시 회동저수지 집수분지 내 주요 도로변 퇴적물의 중금속 오염 평가

염승준(Seung-Jun Youm),이평구(Pyeong-Koo Lee),연규훈(Kyu-Hun Yeon),강민주(Min-Ju Kang) 대한자원환경지질학회 2005 자원환경지질 Vol.38 No.3

회동저수지 집수분지 내 주요 도로변 퇴적물의 중금속 함량은 토양오염 우려기준보다 낮게 나타났다. 중금속함량이 높은 지역은 대부분 교통량이 많은 7번 국도이며, 특히, 커브지점, 우수관, 과속단속 지점, 횡단보도 등에서 높은 함량을 보인다. 도로변 퇴적물 내 입도별 중금속 함량은 세립 입도(63 µm 이하)일수록 높은 값을 보여주고 있으나, 총 함량은 조립 입도의 퇴적물(100 µm 이상)에 의해 결정된다. 이는 우기 시에 유출수에 의해 세립 퇴적물이 주변 수계로 이동된 결과로 해석되며 수영강 및 회동저수지의 수질에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서 교통량이 많은 7번 국도와 퇴적물이 쉽게 주변 수계로 유입될 수 있는 한물교와 같은 교량에서 퇴적물의 이동을 조절할 수 있는 적절한 처리시설이 요구된다. Extractable concentrations (0.1 N & 1.0 N HCl) of heavy metals in roadside sediments are lower than guidelines for soil recommended by Ministry of Environment. Heavy traffic areas (such as No. 7 national road) show high contents of heavy metals, especially, at curved areas, gully pot, crackdown areas on overspeed, pedestrian crossing etc. Fine fractions (<63 µm) of roadside sediments have the highest concentrations of heavy metals, but mass loadings of heavy metal are determined by coarse fractions (>100 µm), due to washing out of fine fraction sediment by runoff water. Proper treatment facilities are needed to control the inflow of fine roadside sediments from No. 7 national road and bridge such as Hanmul bridge.

화학적 안정화제를 이용한 중금속오염 농경지의 복원 효율성 평가

김태희(Tae-Hee Kim),오세진(Se-Jin Oh),김성철(Sung-Chul Kim),이진수(Jin-Su Lee),연규훈,양재의(Jae E. Yang) 한국토양비료학회 2010 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2010 No.10

석회처리에 따른 비소 오염토양의 안정화 메커니즘에 관한 연구

김태희(Tae-Hee Kim),박태호(Tae-Ho Park),오세진(Se-Jin Oh),김성철(Sung-Chul Kim),이진수(Jin-Su Lee),연규훈(Gyu-Hoon Youn),양재의(Jae E. Yang) 한국토양비료학회 2010 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2010 No.10

안정화제 처리에 따른 중금속 오염 농경지 복원의 효율성 평가

오세진(Se-Jin Oh),김성철(Sung-Chul Kim),윤현수(Hyun-Soo Yoon),김하나(Ha-Na Kim),김태환(Tae-Hwan Kim),연규훈(Kyu-Hun Yeon),이진수(Jin-Soo Lee),홍성조(Sung-Jo Hong),양재의(Jae E. Yang) 한국토양비료학회 2011 한국토양비료학회지 Vol.44 No.6

Residual of heavy metals originated from abandoned metal mines in agricultural field can cause adverse effect on ecosystem and eventually on human health. For this reason, remediation of heavy metal contaminated agriculture field is a critical issue. In this study, five different amendments, agriculture lime, dolomite, steel slag, zeolite, and compost, were evaluated for stabilization efficiency of heavy metals in agricultural field. Applied mixing ratio of amendments was varied (2% or 6%) depending on properties of amendments. Result showed that soil pH was increased compared to control (6.1-6.7) after mixing with amendments and ordered as dolomite (7.2~8.3) 〉 steel slag (6.7~8.1) 〉 agriculture lime (6.6~7.4) 〉 zeolite (6.2~6.9) 〉 compost (6.1~7.1). Among other amendments, agriculture lime, steel slag, and dolomite showed the highest stabilization efficiency of heavy metals in soil. For Cd, stabilization efficiency was 49~72%, 51~83%, and 0~36% for agriculture lime, steel slag, and dolomite respectively. In case of Pb, 43~64, 37~73%, and 51~73% of stabilization efficiency was observed for agriculture lime, steel slag, and dolomite respectively. However, minimal effect of heavy metal stabilization was observed for zeolite and compost. Based on result of this study, amendments that can increase the soil pH were the most efficient to stabilize heavy metal residuals and can be adapted for remediation purpose in agricultural field.

석회처리에 따른 비소 오염토양의 안정화 메커니즘에 관한 연구

김태희 ( Tae Hee Kim ),박태호 ( Tae Ho Park ),오세진 ( Se Jin Oh ),김성철 ( Sung Chul Kim ),이진수 ( Jin Su Lee ),연규훈 ( Gyu Hoon Youn ),양재의 ( Jae E. Yang ) 한국토양비료학회 2010 한국토양비료학회 학술발표회 Vol.2010 No.1