Korean Journal of Environmental Agriculture (한국환경농학회지)

The Korean Society of Environmental Agriculture (한국환경농학회)
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Effect of Organic Matter and Moisture Content on Reduction of Cr(VI) in Soils by Zerovalent Iron

영가철에 의한 토양 Cr(VI) 환원에 미치는 유기물 및 수분함량 영향

  • Yang, Jae-E. (Department of Biological Environment, Kangwon National University) ;
  • Lee, Su-Jae (Department of Biological Environment, Kangwon National University) ;
  • Kim, Dong-Kuk (Department of Biological Environment, Kangwon National University) ;
  • Oh, Sang-Eun (Department of Biological Environment, Kangwon National University) ;
  • Yoon, Sung-Hwan (Department of Biological Environment, Kangwon National University) ;
  • Ok, Yong-Sik (Department of Biological Environment, Kangwon National University)
  • 양재의 (강원대학교 자원생물환경학과) ;
  • 이수재 (강원대학교 자원생물환경학과) ;
  • 김동국 (강원대학교 자원생물환경학과) ;
  • 오상은 (강원대학교 자원생물환경학과) ;
  • 윤성환 (강원대학교 자원생물환경학과) ;
  • 옥용식 (강원대학교 자원생물환경학과)
  • Published : 2008.03.31
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Abstract

Current soil remediation principles for toxic metals have some limitations even though they vary with different technologies. An alternative technology that transforms hazardous substances into nonhazardous ones would be environmentally beneficial. Objective of this research was to assess optimum conditions for Cr(VI) reduction in soils as influenced by ZVI(Zero-Valent Iron), organic matter and moisture content. The reduction ratio of Cr(VI) was increased from 37 to 40% as organic matter content increased from 1.07 to 1.75%. In addition, Cr(VI) concentration was reduced as soil moisture content increased, but the direct effect of soil moisture content on Cr(VI) reduction was less than 5% of the Cr(VI) reduction ratio. However, combined treatment of ZVI(5%), organic matter(1.75%) and soil moisture(30%) effectively reduced the initial Cr(VI) to over 95% within 5 days and nearly 100% after 30 days by increasing oxidation of ZVI and concurrent reduction of Cr(VI) to Cr(III). The overall results demonstrated that ZVI was effective in remediating Cr(VI) contaminated soils, and the efficiency was synergistic with the combined treatments of soil moisture and organic matter.

현재 개발되어 사용되고 있는 중금속 오염의 복원기술들은 방법에 따라 상이하기는 하지만 일반적으로 비용이 많이 들고 처리시 이차적인 오염이 발생되거나 시간이 많이 소요되고, 외부 투입 에너지에 크게 의존하므로 실제 현장에 적용하기는 많은 문제점이 있다. 이러한 실정에서 오염물질을 완전히 분해시키거나 더 이상 독성을 야기하지 않고 원래의 물리화학적 특성을 상실한 다른 물질로 변환시킬 수 있는 처리 기술의 확보는 매우 중요한 과제라 할 수 있다. 본 연구에서는 Cr(VI)으로 오염된 토양에서 간단한 산화-환원 반응의 원리를 이용한 영가철 복원방법에 영향을 미치는 다양한 환경요인을 구명하여 향후 현장적용시 기본 자료로 활용하고자 하였다. Cr(VI)으로 오염된 토양에 영가철 만을 처리한 결과 반응 30일 후 Cr(VI)의 환원 정도는 영가철의 처리량이 증가할수록 증가하였다. 또한 유기물 함량이 증가할수록 Cr(VI)의 환원정도는 증가하였으며 반응속도 또한 유기물 함량에 따라 증가하였다. 또한 Cr(VI)농도가 반응5일 동안 90% 이상 감소하는 것으로부터 유기물에 의한 Cr(VI)의 환원 반응은 초기 반응이 우세함을 알 수 있었다. 수분함량의 경우 수분에 의한 직접적인 효과는 Cr(VI) 감소량 대비 4% 수준인 것으로 평가되었다. 유기물 함량이 영가철의 Cr(VI) 환원에 미치는 영향을 조사한 결과 Cr(VI) 농도는 50% 이상 감소하였으나 유기물 함량이 영가철의 이온화나 활동도에 직접적인 영향을 미치지는 않는 것으로 판단되었다. 특히 수분함량을 $15{\sim}30%$로 처리한 경우 영가철의 Cr(VI) 환원에 있어 반응 30일 후 초기 Cr(VI) 농도의 90% 정도가 제거되었다. 따라서 토양 수분 함량은 영가철의 이온화 및 활동도에 직접적으로 영향을 미치는 중요한 인자로 판단되었다. 특히 영가철, 유기물, 수분함량을 개별적으로 처리하였을 경우에는 MCL 이하로 Cr(VI)의 농도를 저감시킬 수는 없었으나 이들을 동시에 처리하는 경우에는 MCL 이하로 Cr(VI)의 농도를 저감시킬 수 있었다.

Keywords

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