휴$\cdot$폐광에 따른 토양오염현상은 폐광의 광미사등에 축적된 중금속이나 화학처리제 등의 오염인자들이 용출수나 지하수, 강수 및 비산분진등에 의해 광범위한 지역으로 확산되는 것으로 알려져 있다. 특히 광산의 갱이나 광미사의 퇴적장으로부터 유출되는 유해 중금속들로 인한 토양오염은 주변하천의 농업용수를 오염시켜 농작물에 피해를 주게 되므로 작물의 생육에 지장을 가져올 뿐만 아니라 수확량이 감소되고 또 오염된 농작물을 섭취한 인간이나 동물들에게 만성적인 장해를 일으키기도 한다. (중략)
현재까지 폐석 및 광미의 환경적 영향에 대한 많은 연구들은 중금속원소 등의 총 농도 분석 및 화학용매를 이용한 부분추출을 통해 중금속의 존재형태를 규명하는데 중점을 두었다. 하지만 대부분 지표환경에 제한되어 중금속 원소들의 오염원으로서의 잠재성, 즉 심도별 중감속원소 함유 광물의 pH 및 산화ㆍ환원 조건변화에 따른 용해도 특성과 이동성 등에 대한 정보를 제공하기에는 미흡하다. (중략)
한반도에 자생하는 해산현화식물인 거머리말속 (Zostera, 잘피)의 거머리말 (Zostsra marina), 애기거머리말 (Z. japonica), 수거머리말(Z. caulescens)과 포기거머리말 (Z. caespitosa)들은 연안의 사질과 사니질에 생육하며 생태계에 중요한 역할을 담당한다. 이들 식물의 군집들은 조간대와 조하대에 침수 또는 노출되어 생육하면서 영양염과 중금속 순환에 중요한 역할을 수행한다. 식물체는 유기쇄설물을 먹이연쇄에 공급하는 기능을 하며, 중금속을 고등 영양단계로 수송하는 역할을 한다. (중략)
입에서 금속성 입맛을 동반하여 심한 위장관계 증상(예, 혈변, 복통, 오심, 구토)과 상부위장관출혈이 있으면 중금속 중독이 있음을 시사한다. 중금속은 유기형태와 무기형태 모두 유독함을 기역해야 한다. 혈액, 소변, 그리고 특히 모발내의 레벨이 급인성 중독을 정확하게 반영하지 않은 경우가 종종 있다. 중금속 중독이 된 많은 환자들이 킬레이션 치료(chelation therapy)에 효과가 있다.
제올라이트를 사용하여 폐수로부터 중금속 원소들을 제거하기 위하여 조건을 변화시키며 흡착 특성을 조사하였다. 시험한 원소는 독성이 강하여 중금속 오염과 관련이 많은 Cd, Cr, Cu, Pb의 네 가지 중금속 원소들을 선택하였다. 흡착에 영향을 주는 요소로서 제올라이트의 양, 흡착 시간 그리고 pH를 변화시키며 흡착에 의한 제거 효율을 측정하였다. 중금속 용액 50 mL에 대하여 투입된 제올라이트는 2 g 정도가 경제적인 분량이며, 흡착 시간은 30분 정도 반응시키면 최대 흡착을 얻을 수 있었다. Cr과 Cu는 전반적으로 높은 흡착율을 나타내며 낮은 pH 영역에서는 흡착효율이 보다 증가하였다. Cd와 Pb는 95% 내외의 약간 낮은 흡착율을 보이며, Cd는 pH가 낮으면 흡착율이 감소하는 특이한 경향을 보였다.
중금속으로 오염된 폐수를 처리하기 위하여 다양한 처리 방법들이 제시되고 있으나, 최근에는 미생물을 이용한 중금속 처리 방법에 대한 관심이 높아지고 있다. 따라서 중금속으로 오염된 토양에서 중금속에 대하여 강한 내성과 우수한 생물흡착능력을 동시에 가지고 있는 미생물 CPB를 분리하여 중금속에 대한 내성, 흡착 능력 및 흡착의 최적조건을 조사하였다. 중금속에 대한 내성은 전체적으로 $400mg{\ell}^{-1}$ 이상의 농도에서도 높은 내성을 보였으며, 생장 저해도는 단일 중금속 보다 중금속이 복합으로 존재 할 경우 더 크게 나타났다. 중금속 흡착 능력은 Pb>Cd>Cu>Zn의 순으로 흡착 능력이 나타났다. 외형적 흡착형태는 중금속의 종류에 따라 세포 표면 및 세포 막 부근에 electron dense particles들이 형성되었으며, 이는 EDS 분석을 통하여 중금속 화합물인 것으로 확인되었다. 중금속을 흡착하는데 있어 전반적인 최적 pH는 $5{\sim}7$범위였고, 최적 온도는 $25{\sim}35^{\circ}C$이다.
울산지역은 1962년 공업 특구로 지정된 후 지난 30년 동안 우리나라의 기간 산업인 석유화학, 제련, 자동차, 조선공업 등 대단히 크고 많은 생산시설이 입주하여 운영 중에 있다. 특히 1974년부터 가동된 온산 국가공업단지에 많은 비철금속관련 업체들이 들어서면서 해양, 토양 뿐 아니라 대기중의 중금속 오염도를 가속 시켜 왔다. 최근 환경부 대기중의 중금속 측정망 분석 결과에 따르면 울산은 국내 여러 공단 도시에 비해 중금속의 오염정도가 매우 심각한 것으로 나타나고 있다. 특히, 온산공단의 대기나 토양의 카드뮴의 오염은 국내 최고치를 나타내고 있다. (중략)
폐광된 서보광산 주변의 주요 중금속 오염원으로는 폐광석과 과거에 선광을 하였던 시설 부근에 방치되어 있는 광미를 들 수 있다 과거 선광시설 주변에서 채취한 광미에는 황화광물이 다량으로 함유되어 있어 계속 방치되어 있을 경우에는 장마 기간동안 유실되어 하천 퇴적물을 크게 오염시키는 원인이 될 수 있다. 또한, 이 광미에 다량으로 함유되어 있는 황화광물이 산화작용을 받을 경우, 용해된 중금속 원소가 주변 토양 혹은 하천퇴적물 오염의 원인이 될 수 있다. (중략)
중금속을 처리하는 방법에는 일반적으로 화학적, 물리적 그리고 생물학적 처리방법 등이 있다. 이중 생물학적 처리방법은 미생물들의 자연 생체기작을 이용하는 방법으로, 생체축적 (biosorption & bioaccumulation), 산화환원반응 (oxidation & reduction), 메칠화 및 탈메칠화반응 (methylation & demethylation), 금속 유기물질 복합반응 (metal-organic complexation)과 비용해성 복합체형성 (insoluble complex formation) 등의 기작을 이용한 방법이다. 이런 중금속에 대한 생물학적 기작들은 중금속으로 오염된 환경을 복원시키는 데에 중요한 기술기반을 제공한다. 최근 금속의 종류와 미생물균주의 종류와 조건 그리고 오염환경에 따른 다양한 방법의 중금속 처리들이 제시되었고, 이는 주로 곰팡이, 박테리아, 조류(algae) 등을 이용한 방법들이다. 또한 분자생물학의 발전과 더불어 중금속 제거능력을 배가시킨 균주의 최근 개발시도는 기존의 생물학적 처리방법을 개량 발전시킬 수 있는 가능성을 제시하고 있다.
본 연구에서는 오염된 토양 속에 함유된 중금속과 페놀의 처리에 대하여 직류 전원과 펄스 전원을 적용하여 고찰하였다. 직류 전원을 사용하여 오염된 토양을 처리하였을 때 구리, 아연, 비소, 납의 제거 효율은 각각 70, 87, 12, 11%를 나타내었고, 페놀은 85% 이상이 제거되었다. 그리고 펄스 전원을 사용하였을 때 구리, 아연, 비소, 납의 제거효율이 각각 87, 91, 37, 38%이었으며, 페놀은 88% 제거되었다. 이러한 결과들은 펄스 전원을 오염된 토양에 적용하였을 때, 전기삼투 현상은 낮아졌지만 중금속들의 전류이동 속도가 증가함을 알 수 있었다. 또한 토양의 점토 성분에 의한 흡착 능력의 향상으로 인하여 비소와 납의 제거효율이 증가되었다. 따라서 이러한 직류 전원과 펄스 전원을 이용하는 동전기 실험 결과들은 여러 가지 중금속들과 페놀을 처리하는 복원 기술로 유용하게 활용될 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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