Feasibility of Present Soil Remediation Technologies in KOREA for the Control of Contaminated Marine Sediment: Heavy Metals

우리나라 현존 토양정화 기술의 해양오염퇴적물 정화사업 적용 가능성 검토: 중금속

  • Received : 2010.09.10
  • Accepted : 2010.12.17
  • Published : 2010.12.31

Abstract

Soil remediation technologies were experimented to evaluate whether the technologies could be used to apply remediation of contaminated marine sediment. In this research, marine sediments were sampled at "Ulsan" and "Jinhae" where remediation projects are considered, and then the possibility of heavy metal removal was evaluated throughout the technologies. Heavy metal concentration of silt and clay fraction was higher than that of sand fraction at "Ulsan". Heavy metal removal of the silt and clay fraction was arsenic (As) 81.5%, mercury (Hg) 93.8% by particle separation, cadmium (Cd) 72.2%, mercury (Hg) 93.8% by soil washing technology, cadmium (Cd) 70.8%, lead (Pb) 65.6% by another soil washing technology. Based on experimental results, tested particle separation and soil washing technologies could be used to remove heavy metals of sand fraction and silt and clay fraction. Heavy metal removal by soil washing technology which was composed of separation, washing and physical or chemical reaction by additives such as acid, organic solvents was more effective comparing to that of particle separation. Since heavy metal concentration of all treated samples was suitable for national soil standards, all the tested technologies were could be used not only to remove heavy metals of marine contaminated sediment but also to reuse treated samples in land.

해양오염퇴적물 정화기술의 조속한 국내 정착을 위하여, 육상 토양오염 정화공법들이 해양퇴적물에도 적용될 수 있는지를 해양오염퇴적물 정화사업이 고려되는 울산 방어진과 진해 행암만의 퇴적물을 대상으로 해양오염퇴적물에 활용 가능한 설비를 갖춘 입자분리 및 세척의 세 공법을 사용하여 중금속 제거 가능성을 위주로 평가하였다. 모래에 비하여 중금속 농도가 높은 울산 방어진의 니질 및 점토질에서 각 공법별 중금속 제거 정도는 입자분리의 경우, 비소(As) 81.5%, 수은(Hg) 93.8%이고, 세척의 경우, 카드뮴(Cd) 72.2%, 수은(Hg) 87.1%이며, 같은 분야의 다른 세척의 경우, 카드뮴(Cd) 70.8%, 납(Pb) 65.6%로 나타났다. 실증실험 결과로부터 사용한 입자분리 및 세척 공법은 모래뿐만 아니라 니질과 점토질 크기의 미세입자에 함유된 중금속까지 효과적으로 처리할 수 있다는 것을 확인하였다. 또한 입자분리보다 입경별 분리, 공정수에 의한 세척, 산 또는 유기용매 등 첨가제에 의한 물리적, 화학적 반응 등 처리공정으로 구성된 세척공법에 의한 중금속 제거가 보다 효과적인 것으로 나타났다. 한편 모든 조건에서 처리한 산물의 중금속 농도는 토양오염우려기준 중 3지역 기준에 적합하므로, 중금속 처리뿐만 아니라 처리한 산물을 육상에서 매립지용 복토재, 토목, 건설용 재생토사 등으로 재이용하기위한 처리기술로서 적합한 것으로 판단된다.

Keywords

References

  1. 김순오, 정영일, 조현구, "삼산제일․삼봉 동광산 주변 수계의 중금속 오염도 평가," 한국광물학회지, 19(3), 171-187 (2006).
  2. 이준기, 김석구, 송재홍, 이태윤, "부산시 하천퇴적물의 유기 오염도 평가," 대한환경공학회지, 31(11), 975-982(2009).
  3. 이미경, 배우근, 엄인권, 정회수, "영일만 해역 표층퇴적물의 금속 분포 특성," 대한환경공학회지, 26(5), 543-551 (2004).
  4. 주현수, 박종천, 김진, 이우범, 이성우, "광양만의 퇴적물에 대한 이화학적 조성 및 중금속 함량," 한국육수학회지, 33(1), 31-37(2000).
  5. Alan, G. Stevenson, "Metal concentrations in marine sediments around scotland: a baseline for environmental studies," Continental Shelf Research, 21, 879-897(2001). https://doi.org/10.1016/S0278-4343(00)00117-5
  6. 이찬원, 전홍표, 하경애, "마산만 오염 준설토사의 생태회복," 한국환경과학회지, 17(1), 29-36(2008).
  7. 나춘기, "목포연안 갯벌 및 서식생물에서의 중금속 함량," 자원환경지질, 37(3), 335-345(2004).
  8. Takaski Yorifuji, Toshihide Tsuda, Saori Kashima, Soshi Takao and Masazumi Harada, "Long-term exposure to methylmercury and its effcets on hypertension in Minamata," Environ. Res., 110, 40-46(2010). https://doi.org/10.1016/j.envres.2009.10.011
  9. 환경부, "오염토양 정화방법 가이드라인," p. 213(2007).
  10. Seija Sinkkonen and Jaakko Paasivirta, "Degradation halflife times of PCDDs, PCDFs and PCBs for environmental fate modeling," Chemosphere, 40, 943-949(2000). https://doi.org/10.1016/S0045-6535(99)00337-9
  11. U.S. EPA., "EPA's contaminated sediment management strategy," p. 105(1998).
  12. Dermont, G., Bergeron, M., Mercier, G. and Richer- Lafleche, M., "Soil washing for metal: A review of physical/ chemical technologies and field applications," J. Harzad. Mater, 152(1), 1-31(2008). https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2007.10.043
  13. Catherine N. Mulligan, Raymond N. Yong and Bernard F. Gibbs, "An evaluation of technologies for the heavy metal remediation of dredged sediments," J. Harzad. Mater., 85(1-2), 145-163(2001). https://doi.org/10.1016/S0304-3894(01)00226-6
  14. U.S. EPA., "Selecting remediation techniques for contaminated sediment," EPA 823/B93/001(1993).
  15. 국토해양부, "해양오염퇴적물 처리방안 및 기술개발(II)," pp. 440(2009).
  16. 이성재, 배범한, 박규홍, 강성원, 황규대, 지재성, "준설퇴적물 분류 및 오염물질의 물리화학적 전처리," 대한환경공학회지, 25(1), 55-63(2003).
  17. 진해시, 행암만 오염해역 준설사업 실시설계용역 보고서, p. 566(2007).
  18. 울산광역시, 오염해역(방어진항)준설사업 실시설계용역 보고서. p. 386(2004).
  19. Zagula, S. J. and Beltinger, E. W., "Developing a remediation strategy for contaminated sediments: selecting, removal, treatment, disposal and re-use alternatives," Proceedings of the 48th Purdue Industrial Waste Conference, Lewis Publishers, Chelsea, MI, USA, pp. 199-213(1993).
  20. US Army Engineer Buffalo District, "Pilot-scale Desorption for the Treatment of Buffalo River Sediments, Assessment and Remediation of Contaminated Sediments (ARCS) Program," Great Lakes National Program Office, EPA 905-R94-21, EPA, Chicago(1994).
  21. Amiran, M. C., Wilde, C. L., Haltmeier, R. L., Pauling, J. D. and Sontag, Jr. J. G., "Advanced sediments washing for decontamination of New York/New Jersey Harbor dredged materials," Proceedings of the 19th Western Dredging Association (WEDA XIX) and 31st Texas A&M University Dredging Seminar, Louisville, KY, USA(1999).
  22. U.S. EPA., Method 8100 Polynuclear aromatic hydrocarbons.
  23. U.S. EPA., Method 8082 Polychlorinated biphenyls by GAS chromatography.
  24. Smith, R.G., "Determination of mercury in environmental samples by isotope dilution/ICPMS," Anal. Chem., 65, 2485-2488(1993). https://doi.org/10.1021/ac00066a014
  25. 김경태, 김은수, 조성록, 박준건, 심원준, 김남숙, "진해만 주변해역의 진주담치 중의 중금속 농도 분포," 한국해양환경공학회 추계학술대회 논문집, pp. 311-317(2007).
  26. Andrew Turner, "Marine pollution from antifouling paint particles," Mar. Pollut. Bull., 60, 159-171(2010). https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2009.12.004
  27. Rudnick, R. L. and Gao, S., "Composition of the continental crust," The Crust, 3, 1-64(2004).
  28. Taylor, S. R. and Mclennan, S. M., "The continental crust: its composition and evolution," Blackwell scientific, Oxford, p. 312(1985).
  29. Wedepohl, K. H., "Handbook of zgeochemistry," Springger- Verlag, p. 442(1969-1978).
  30. 국토해양부, "해양환경관리법 시행규칙 별표8 해양배출처리기준"(2008).
  31. Hong, G. H., Park, Y. A. and Lee, K. W., "Partitioning of heavymetals in sediments from Jinhae bay, Korea," J. Ocean. Soc. Korea, 15(2), 180-184(1983).
  32. 황선숙, 박성수, 남궁환, "토양세척기법을 이용한 중금속 오염토양 처리의 동역학적 해석," 대한환경공학회지, 26(11), 1181-1190(2004).
  33. 김정대, 남궁완, "토양세척용매의 종류 및 농도에 따른 페금속광산 폐기물내 중금속의 추출특성," 대한환경공학회지, 27(8), 787-798(2005).
  34. Anupam Singhal, V. K. Tewari and Satya Prakash, "Characterization of stainless steel pickling bath sludge and its solidification/stabilization," Building and Environ., 43, 1010-1015(2008). https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2007.02.003
  35. Muhammad. Faisal, Armando. T. Quitain, Shin-ya. Urano, Hiroyuki. Daimon and Koichi. Fujie, "Metal elution from Ni- and Fe-based alloy reactors under hydrothermal conditions," J. Harzad. Mater., B108, 213-216(2004).
  36. 황선숙, 이노섭, 남궁완, "토양세척기법을 이용한 중금속 오염토양 처리에서 중금속 추출특성," 대한환경공학회지, 27(10), 1072-1080(2005).
  37. 정병길, 노기현, 성낙창, "초음파세척을 이용한 오염토양내 TPHs 및 중금속 제거특성," 한국환경과학회지, 18(4), 473-478(2009).