There are growing public concerns over crop and food safeties due to the elevated levels of heavy metals grown in contaminated soil. Heavy metals are classified as the chemical harmful risks for crop and food safety. With implementation of GAP, crop safety is controlled by many regulatory options for soil, irrigation water and fertilizers. Any attempt to retard the metal uptake by crops may be the best protocol to secure crop and food safety. This article reviews the management strategies for heavy metals in view of crop safety in Korea and demonstrates results from the field experiments to retard metal translocation from soil to crops by using chemical amendments and soil layer management methods. Major source of soil pollution by heavy metals has been related with mining activities. Risk assessment revealed that rice consumption and groundwater ingestion in the abandoned mining areas were the major exposure pathways for metals to human and the heavy metal showed the toxic effects on human health. Chemical amendments such as lime and slag retarded Cd uptake by rice (Oryza sativa L.) by increasing soil pH, lowering the phytoavailable Cd concentration in soil solution, immobilizing Cd in soil and converting the available Cd fractions into non-available fractions. The soil layer management methods decreased the Cd uptake by 76% and Pb by 60%. Either reversing the surface layer with subsurface layer or immobilization of metals with layer mixing with lime was considered to be the practical option for the in-situ remediation of the contaminated paddy soils. Combination of chemical soil amendments and layer management methods was efficient to retard the metal bioavailability and thus to secure crop safety for heavy metals. This protocol seems to be cheap, relatively easy to practice and practical in the agricultural fields. However, a long term monitoring work should be followed to verify the efficiency of this protocol.
Environmental problems typically occurring in abandoned mine lands (AML) include: contaminated and acidic surface water and groundwater; stockpiled waste rock and mill tailings; and ground subsidences due to mining operations. This study examines the effectiveness of various geophysical techniques for mapping potential hazard and contaminated zones. Four AML sites with sedimentation contamination problems, acid mine drainage (AMD) channels, ground subsidence, manmade liner leakage, and buried mine tailings, were selected to examine the applicability of various geophysical methods to the identification of the different types of mine hazards. Geophysical results were correlated to borehole data (core samples, well logs, tomographic profiles, etc.) and water sample data (pH, electrical conductivity (EC), and heavy metal contents). Zones of low electrical resistivity (ER) corresponded to areas contaminated by heavy metals, especially contamination by Cu, Pb, and Zn. The main pathways of AMD leachate were successfully mapped using ER methods (low anomaly peaks), self-potential (SP) curves (negative peaks), and ground penetrating radar (GPR) at shallow penetration depths. Mine cavities were well located based on composite interpretations of ER, seismic tomography, and well-log records; mine cavity locations were also observed in drill core data and using borehole image processing systems (BIPS). Damaged zones in buried manmade liners (used to block descending leachate) were precisely detected by ER mapping, and buried rock waste and tailings piles were characterized by low-velocity zones in seismic refraction data and high-resistivity zones in the ER data.
Pollution reduction and/or control technology becomes one of the pressing post-semiconductor research field to lead an advanced industrial structure. Soil/groundwater remediation techniques may act as a core technology which will create many demands on pollution reduction areas. A plenty numbers of abandoned metal mines were left without any remediation action in Korea, and it may be potential sources of heavy metal and As contamination in the ecosystem. In order to bring this soil contamination to a settlement, the emerging soil/groundwater remediation techniques should be introduced. Main research topics in the United States and Europe move towards the clean remediation technology without any secondary impact and the feasible application of developing technique into the field scale study. With these advantages, several soil/groundwater techniques such as electrokinetic soil processing, permeable reactive barrier, stabilization/solidification, biosorption, soil flushing with biosurfactant, bioleaching and phytoremediation will be summarized in this paper.
Seo, Kyung-Won;Kim, Rae-Hyun;Koo, Jin-Woo;Noh, Nam-Jin;Kyung, Ji-Hyun;Kim, Jeong-Gyu;Son, Yo-Whan
Korean Journal of Environmental Agriculture
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v.25
no.1
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pp.47-57
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2006
This study was carried out to select the Eco-tree for successful phytoremediation of abandoned metalliferous mines. We examined vegetation and heavy metal concentrations of woody plants in abandoned mining areas, and also conducted seed germination and seedling growth experiment on contaminated soils from Gahak and Geumjeong mines. Pinus densiflora, Robinia pseudoacacia, Lespedeza bicolor and Alnus japonica showed high frequency in the survey areas and had high heavy metal concentrations compared to other species. Heavy metal concentrations were higher in roots than in leaves and stems. The seed germination rate was in the order of P. densiflora, L. bicolor, R. pseudoacacia, and Alnus japonica from the incubactor and greenhouse experiment. In the incubator experiment germination rate was highest in the control soil for P. densiflora and A. japonica. Germination rate of P. densiflora was highest on the 100% contaminated soil for Gahak mine while germination rate decreased with increased percentage of contaminated soil for Geumjeong mine. In the greenhouse experiment germination rate was lowest on the 40% contaminated soil for Gahak mine while germination rate was lowest on the 20% contaminated soil for Geumjeong mine and increased with increased percentage of contaminated soil. Shoot growth was highest for L. bicolor while root growth was highest for R. pseudoacacia except for 20% contaminated soil in Geumjeong mine.
We examined the contamination of stream water and stream sediments by heavy metal elements with respect to distance from the abandoned Backun Au-Ag-Cu mine. High contents of heavy metals (Pb, Zn, Cu, Cd, Mn, and Fe) and aluminum in the waters connected with mining and associated deposits (dumps, tailings) reduce water quality. In the mining area, Ca and SO$_4$ are predominant cation and anion. The mining water is Ca-SO$_4$ type and is enriched in heavy metals resulted from the weathering of sulfide minerals. This mine drainage water is weakly acid or neutral (pH; 6.5-7.1) because of neutralizing effect by other alkali and alkaline earth elements. The effluent from the mine adit is also weakly acid or neutral, and contains elevated concentrations of most elements due to reactions with ore and gangue minerals in the deposit. The concentration of ions in the Backun mining water is high in the mine adit drainage water and steeply decreased award to down stream. Buffering process can be reasonably considered as a partial natural control of pollution, since the ion concentration becomes lower and the pH value becomes neutralized. In order to evaluate mobility and bioavailability of metals, sequential extraction was used for stream sediments into five operationally defined groups: exchangeable, bound to carbonates, bound to FeMn oxide, bound to organic matter, and residual. The residual fraction was the most abundant pool for Cu(2l-92%), Zn(28-89%) and Pb(23-94%). Almost sediments are low concentrated with Cd(2.7-52.8 mg/kg) than any other elements. But Cd dominate with non stable fraction (68-97%). Upper stream sediments are contaminated with Pb, and down area sediments are enriched with Zn. It is indicate high mobility of Zn and Cd.
Hyun-Bae Park;Seong-Woo Moon;Sejeong Ju;Jeungeum Lee;Yong-Seok Seo
The Journal of Engineering Geology
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v.34
no.1
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pp.1-12
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2024
South Korea's mining industry was actively developed until 1980, but subsequent declining profitability forced many mines to close. Most of the abandoned mines are susceptible to persistent subsidence because of the length of time since mining ceased. Accurate prediction of the locations and times of subsidence is difficult; therefore, this study aims to apply continuum analysis to past cases of subsidence to establish a method of predicting the location and magnitude of future subsidence. The study area is an area of ○○ mining located between the Yangsan fault zone and the Moryang fault zone, in which three subsidence events occurred between 2005 and 2009. Drilling surveys and electrical resistivity surveys were performed at subsidence sites determined the distribution of strata, and through laboratory tests obtained the physico-mechanical properties of the rock. Numerical analysis of the results found that the plastic status area includes the areas of actual subsidence and that continuum analysis can also be used to predict the location and magnitude of subsidence caused by mine goaf.
This study was conducted to assess the geochemical contamination degree of As, Cd, Cu, Pb, Sb, and Zn in the soil and water samples from an abandoned gold mine. Enrichment Factor (EF), Geoaccumulation Index (Igeo), and Pollution Load Index (PLI) were carried out to assess the geochemical contamination degree of the soil samples. Variations of sulfate and heavy metals concentration in water samples were determined to identify the geochemical distribution with respect to the distance from the mine tailing dam. Geochemical pollution indices indicated significant contaminated with As, Cd, Pb, and Zn in the soil samples that areas close to the mine tailing dam, while, Sb showed similar indices in all soil samples. These results indicated that the As, Cd, Pb, and Zn dispersion has occurred via anthropogenic sources, such as mining activities. In terms of water samples, anomalies in the concentrations of As, Cd, Zn, and SO42- was determined at specific area, in addition, the concentrations of the elements gradually decreased with distance. This result implies the heavy metals distribution in water has carried out by the weathering of sulfide minerals in the mine tailing and soil. The study area has been conducted the remediation of contaminated soil in the past, however, the geochemical dispersion of heavy metals was supposed to be occurred from the potential contamination source. Therefore, continuous monitoring of the soil and water is necessary after the completion of remediation.
Mine reclamation project is closely related to human's past mining activities and the current human's living environment. It is a reason for the national management. In order to efficiently carry out mine reclamation projects, a precise investigation and analysis of the underground space of the abandoned mine is required. Korea MINE RECLAMATION Corp. is developing a practical technology that is effective in investigating and actually measuring underground cavities. MIRECO EYE system is an exploration equipment for 3D digitization and figuration of underground cavities. As combining a laser, sonar and image acquisition technology, it enables access to information about inaccessible underground cavities and effective management of subsidence risk of mined area. and currently it is also utilized for various purposes in related areas such as investigating urban sinkholes. This article is precise numerical and geometric information analysis obtained through MIRECO EYE system.
Beryllium (Be), cobalt (Co), thallium (Tl) and vanadium (V) are candidates of 21 priority soil pollutants in Korea. The distribution of their concentration in soils from three contamination sources including industrial, roadside and mining areas was investigated. Concentrations of the metals were evaluated quantitatively using pollution indices and the fractionation of metals was conducted using modified SM&T (Standards Measurements and Testing programme) sequential extraction. Concentrations of the metals for all samples from industrial and roadside soils were within the range of natural background levels, while some of Be in soils from abandoned mines exceeded that the range. Enrichment Factor (EF) and Nemerow Integrated Pollution Index (NIPI) for Be, Co, Tl and V showed that there are effects or possibilities of anthropogenic activities. Pollution Load Index (PLI) analyses indicated all investigated sites needed further monitoring. The results of sequential extractions indicated mobile fractions (F1+F2) of Be, Tl and V were below 30% except some of Co in soil, which implies their low mobility to neighboring environment media. Variable tools like sequential extraction, comparison with background/actual concentration and pollution indices, as well as aqua regia extraction should be considered when evaluating Be, Co, Tl, V in soil.
BACKGROUND: The current study was conducted to examine the species specific accumulation of Cd and Pb in 11 crop species (Soybean, Sesame, Corn, Polished rice, Carrot, Potato, Garlic, Spring onion, Chinese leek, Red pepper, Eggplant), through cultivating them under the same condition with metal contaminated soils.METHODS AND RESULTS: Eleven crop species were cultivated in three different soils contaminated with Cd and Pb and harvested. Edible parts of each crop was pretreated and analyzed to determine Cd and Pb concentrations, and subsequently bioconcentration factors (BCFs) were calculated. In general, the crops of which seeds are used as food showed high concentrations of both Cd and Pb. For instance, Cd concentrations in crops cultivated in Soil A was in the order of soybean (0.432 mg kg-1) > sesame (0.385) > polished rice (0.176) > carrot (0.116) > corn (0.060) > red pepper > (0.047) > potato (0.044) > egg plant (0.025) > garlic (0.023) > spring onion (0.016) > Chinese leek (0.011). BCFs showed the same order.CONCLUSION: From this study, it can be conclude that seeds plants should not be cultivated in Cd and Pb contaminated soils to secure food safety from metal contaminated soils.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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