Sequential Fractionation of Heavy metals from Mine Tailings and Two Series of Agricultural Soils

광미장과 두개의 농업토양통 토양으로 부터의 중금속의 연속 분획

In order to investigate the contamination characteristics of the heavy metals in the mine tailings of abandoned gold mine and its surrounding agricultural soils, a sequential extraction procedure of increasing reactivity in the dissolution processes of the heavy metals(Cd, Cu, and Pb) which were associated with solid and/or solution phase in soils was attempted to partition into six particulate fractions : exchangeable, bound to carbonate, bound to Fe-Mn oxides, bound to organic matter, residual, and soluble. Among indigenous heavy metals in the mine tailings, Pb was the most abundant and Cu and Cd were followed by. Fractionation result of Pb obtained from the triplicate samples of the mine tailings were in the order of Fe-Mn oxide> Carbonate> Residual> Organic> Exchangeable> Soluble, while Wolgok series were Exchangeable > Fe-Mn oxide > Carbonate> Organic> Residual> Soluable. However the other heavy metals studied were not followed this trend. The fractionation results of mine tailing and agricultural soils demonstrated that different geochemical fractions were operationally defined by an extraction sequence that generally followed the order of decreasing solubility. Therefore potential mobility and bioavailability of heavy metals as toxic pollution sources can be evaluated when studying the pollution levels of heavy metals in soils.

본 연구는 폐 금속광산으로부터 발생한 중금속이 주변 환경으로 오염 확산되는 특성과 이를 중금속으로 오염된 토양의 효과적인 복원 방안을 모색하기 위하여 토양내 중금속의 거동 특성을 바탕으로 한 반응 특성을 조사하였다. 토양내 중금속의 이동성과 생물에 의한 흡수에 영향을 미치는 화학적 존재 형태를 중금속이 다량 함유되어 있는 충남 청양의 구봉 폐 금광의 광미와 인위적으로 중금속을 오염시킨 농경지 토양에서 중금속의 토양과의 화학적 결합 형태를 연속 축출법에 의해 분리하였으며, 그 순서에 따라 토양 내에서 다음과 같이 용해도와 이동성이 감소한다: Soluble fraction> exchangeable>carbonate>Fe-Mn oxide>organic>residual fraction. 광미중에 결합 부위에 가장 높은 친화력을 보인 Pb는 대부분 Fe-Mn Oxide와 Carbonate fraction에 존재하였고 이 두 Fraction에 각각 48.3%와 26.8% 나타났다. Cu와 Cd는 각각 organic과 carbonate fraction이 71.8% 42.9%로 가장 높게 나타났다. 이들 fraction은 비교적 이동성이 강한 fraction으로 중금 속의 오염 조사시 반드시 평가되어야 하며, 복원방안 결정시 반드시 고려되어야 할 것이다. 중금속을 인위적으로 흡착시킨 토양에 있어서 중금속은 대부분 Exchangeable, carbonate 그리고 Fe-Mn oxide fraction 흡착되어 있는 것으로 나타났다. 예산통에 있어서 흡착된 Pb는 이들 fraction에 91%가 존재하였고, Cu는 Fe-Mn Fraction에 30.4% 그리고 Cd는 exchangeable fraction에 67.9% 가 존재하였다. 월곡통에 있어서는 흡착된 Cd는 Exchangeable fraction에 93.2%가 존재하였고, Pb와 Cu는 대부분 exchangeable, carbonate와 Fe-Mn Oxide에 흡착되어 있었다. 따라서 토양내 이들 중금속이 가해질 경우 대부분 독성이 강한 오염원으로서 잠재적인 이동성과 생물학적 흡수가능성을 갖는 것으로 나타났다.