제강슬래그와 CaO를 이용한 폐광산 주변 중금속 오염 농경지 토양의 안정화 처리 연구 = Stabilization of Heavy Metal Contaminated Paddy Soils near Abandoned Mine with Steel Slag and CaO

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Applicability of CaO and steel slag as stabilizers in the treatment of field and paddy soils near Pungjeong mine
contaminated with arsenic and cationic heavy metals was investigated from batch and column experiments.
Immobilization of heavy metals was evaluated by TCLP dissolution test. Immobility of heavy metal ions was less than
15% when steel slag alone was used. This result suggests that Fe2O3 and SiO2, known as the major component of steel
slag, have little effect for the immobilization of heavy metal ions due to acidity of TCLP solution. Immobilization of
cationic heavy metals was little affected by the ratio of CaO and steel slag while arsenic removal was increased as the ratio
of steel slag to CaO increased. In the column test, concentrations of both arsenic and cationic heavy metals in effluents
were below the water discharge guideline over the entire reaction period. This result can be explained by the
immobilization of cationic heavy metals from the increased pH in soil solution as well as by the formation of insoluble
Ca3(AsO4)2. From this work, it is possible to suggest that arsenic and cationic heavy metals can be concurrently stabilized
by application of both CaO and steel slag.

국문 초록 (Abstract)

비소 및 여러 양이온 중금속으로 오염된 풍정광산 주변 밭토양 및 논토양의 안정화처리를 위해 CaO 및 제강슬래그
를 여러 혼합비로 사용하였을 때의 적용성을 회분식 및 컬럼반응기를 이용하여 연구하였다. TCLP 용출시험법을 이
용하여 안정화제 처리 전후의 중금속 고정화도 변화를 평가하였다. 안정화제로 제강슬래그만 사용한 경우에는 비소
및 양이온 중금속 모두에서 고정화도가 15% 이하로서 높지 않았다. 이러한 것은 제강슬래그 주요 성분인 Fe2O3와
SiO2에 의한 중금속들의 안정화효과가 크지 않은 것과 제강슬래그 자체에 함유된 CaO에 의한 토양 pH 상승효과가
용출실험에 사용한 TCLP 용액의 산성도에 의해 상쇄된 것에 기인하여 나타난 것으로 여겨진다. CaO와 제강슬래그
를 함께 사용한 경우에는 주입비율의 차이에 따른 양이온 중금속 제거율은 큰 변화가 없었으나 제강슬래그의 비를
높여 줄수록 비소의 제거율의 증가를 가져왔다. 컬럼실험에서도 CaO와 제강슬래그를 함께 주입한 경우 비소 및 양
이온 중금속들의 용출농도는 처리기간 동안 수질배출허용 기준이하로 나왔다. 이것은 양이온 중금속의 경우 CaO 사
용에 따른 pH 증가함에 따른 중금속의 고정화, 비소의 경우는 CaO에서 유리된 Ca2+와 AsO4
3-와의 반응에 의해서 생성되는 난용성의 Ca3(AsO4)2가 생성되는 것에 기인한 결과로 판단된다. 비소 및 양이온 중금속이 함께 오염된 토양
의 안정화에 CaO와 제강슬래그를 함께 주입할 경우 복합오염물질을 효과적으로 안정화처리가 가능함을 알 수 있었다.

참고문헌 (Reference)

1 서영진, "폐광산 인근 논토양과 수도의 비소함량 조사" 한국응용생명화학회 45 (45): 152-156, 2002

2 김은이, "폐광산 비소 오염 토양의 특성 및 고형화/안정화" 한국폐기물자원순환학회 22 (22): 363-371, 2005

3 이민효, "토양지하수환경" 동화기술 294-, 2006

4 정명채, "토양중의 중금속 연속추출방법과 사례연구" 27 (27): 469-477, 1994

5 양재규, "중금속 제거용 흡착제로서의 철광사 적용(051019-051123)" 대한환경공학회 27 (27): 1180-1185, 2005

6 양재규, "비소용출에 대한 토양의 물리화학적 특성 영향" 대한환경공학회 28 (28): 731-737, 2006

7 김수삼, "동전기 오염지반 정화 기술" 구미서관 197-, 2003

8 정명채, "국내 휴/폐광 금속광산 주변의 중금속 환경오염 평가" 대한자원환경지질학회 37 (37): 21-33, 2004

9 김정대, "강원도 폐금속광산지역의 광미와 주변토양의 중금속 오염현황 및 오염도 평가" 대한환경공학회 27 (27): 626-634, 2005

10 "US EPA Method 9081, Cation Exchange Capacity of Soils, US EPA Method 1311, Toxicity Characteristic Leaching Procedure, US EPA Method 1312, Synthetic Precipitation Leaching Procedure"

11 Jurate, K., "Stabilization of As, Cr, Cu, Pb and Zn in soil using amemdments-A review" 28 : 215-225, 2008

12 Tessier, A, "Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals" 51 : 884-851, 1979

13 Federal Remediation Technology Roundtable (FRTR), "Remediation Technologies Screenin Matrix and Reference Guide, Version 4.0"