• 제목/요약/키워드: Arsenic-contaminated soil

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제련소 주변 오염토양의 중금속 안정화를 위한 다양한 안정화제의 적용성 연구 (Applicability Test of Various Stabilizers for Heavy Metals Contaminated Soil from Smelter Area)

  • 전종원;배범한;김영훈
    • 한국지반환경공학회 논문집
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    • 제11권11호
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    • pp.63-75
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    • 2010
  • 중금속으로 오염된 부지는 다양한 공법으로 복원이 가능하나 오염부지가 비교적 넓은 경우 중금속을 부지로부터 제거하는 적극적 공법은 기술적 어려움과 비용의 문제로 쉽게 사용할 수 없다. 그러므로 토양에서 중금속의 용출을 차단 및 지연하는 안정화 공법이 보다 현실적이라 할 수 있다. 본 연구에서는 국내의 비교적 큰 규모의 중금속 오염토양인 제련소 오염토양을 대상으로 magnetite, hematite, zeolite-A, zeolite-X, zeolite-Y, zinc oxide, calcium oxide, carbon trioxide, manganese oxide, manganese dioxide, fish bone, sodium phosphate 등의 다양한 안정화제의 적용성실험을 수행하였다. 비소, 납, 구리, 니켈, 아연 등의 다중 중금속으로 오염된 토양의 경우 1종의 안정화제로 안정화가 어려우며 기존 연구에서 보고된 특정 중금속의 안정화에 우수한 성능을 갖는 안정화제의 경우에도 다른 중금속의 안정화에 기여하지 못하거나 용출을 촉진하는 경향을 보였다. 시간이 경과함에 따라 안정화 효율이 증가하였다. 니켈과 납의 경우 calcium oxide, carbon trioxide, manganese oxide 등의 안정화제가 효과가 있으며 특히 연속추출에서 물에 의한 추출부분에서 안정화 효율이 높았다. 구리의 경우 manganese oxide, zeolite 등이 효과가 크며 연속추출에서 exchangeable 추출부분에서 안정화 효율이 높았다. 비소의 경우 magnetite에 의한 안정화 효과를 보이며 대부분의 metal oxide와 phosphate 에 의해 용출이 촉진되는 부작용을 보였다. 그러므로 다양한 중금속으로 오염된 토양의 경우 2종 이상의 안정화제를 사용하여야 하며 역효과를 일으키는 안정화제의 사용을 배제하고 중금속의 농도에 따라 사용량 및 안정화 기간을 달리하여야 할 것으로 판단된다.

논토양 배수조건에 따른 비소 및 중금속의 용출 및 벼 전이특성 (Transfer of Arsenic and Heavy Metals from Soils to Rice Plant under Different Drainage Conditions)

  • 고일하;김정은;김지숙;지원현
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제22권6호
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    • pp.12-21
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    • 2017
  • A pot experiment was conducted to investigate the transfer of As and cationic heavy metals (Fe, Mn, Zn, Cd and Pb) from soil to rice plant in soil condition with submerged and drained. During the ninety-day monitoring period for soil solution, solubility of reducible elements such as As, Fe and Mn in submerged condition were higher than that of Zn. On the contrary, concentration of Zn in drained condition was higher than that of reducible elements. The concentration of As, Cd, Pb and Zn in rice plant (root, stem, leaf and grain) showed similar pattern with soil solution. The As concentration in each part of rice plant, which cultivated in drained condition, measured 56%~94% lower than those in submerged condition. However, the contents of cationic heavy metals (Cd, Pb and Zn) were represented the opposite result with As. These results are due to mobility of As and cationic heavy metals under different soil drainage conditions which represent oxidation and reduction. Thus soil drainage control can be used as acceptable passive treatment methods to reduce transfer of inorganic contaminants from soil to rice plant. However more detailed examination on soil condition conversion is needed, because yield of rice was decreased when it cultivated in drained condition only. It also needed when soil is contaminated by As and cationic heavy metal because single drainage condition cannot reduce transfer of both kinds of contaminants all.

담수된 논토양의 환원 환경에서 비소 및 중금속의 용출특성과 석회석 및 제강슬래그의 안정화 효과 검토 (Leaching Characteristics of Arsenic and Heavy Metals and Stabilization Effects of Limestone and Steel Refining Slag in a Reducing Environment of Flooded Paddy Soil)

  • 윤성욱;강신일;진혜근;김하진;유찬
    • 농업생명과학연구
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    • 제45권6호
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    • pp.251-263
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    • 2011
  • 본 연구에서는 폐금속 광산 주변 비소와 중금속으로 오염된 논토양을 효과적으로 복원하기 위한 안정화제로써 석회석과 제강슬래그의 처리효과와 그 적용성을 검토하기 위해 담수답의 환원 환경을 적용한 컬럼 실험을 실시하였다. 실험결과 담수된 논토양의 환원 환경에서는 철과 망간 성분이 환원되어 급격하게 용출되는 시점에 중금속 성분도 급격하게 용출되는 경향이 나타났으며, 대조구(무처리)의 경우 침출수에서 오염기준을 초과한 시료가 나타났다. 그러나 석회석 5%와 제강슬래그 5%로 각각 처리한 토양은 모두 오염기준 이하로 대조구보다 중금속 농도가 매우 낮게 검출되었다. 석회석과 제강슬래그 모두 담수답의 환원 환경에서 좋은 처리효과를 나타내어 효과적인 안정화제로 판단되었으며, 특히 제강슬래그는 담수답 환경에서 지속적으로 증가하는 비소 성분에 대해서 좋은 처리효과를 나타내었다.

요소분해효소 기반 식물추출액을 이용한 광산폐기물 내 중금속 오염 저감 (Bioremediation of Heavy Metal Contaminated Mine Wastes using Urease Based Plant Extract)

  • 노승범;박민정;전철민;김재곤;송호철;윤민호;남인현
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제20권1호
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    • pp.56-64
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    • 2015
  • Acid mine drainage occurrence is a serious environmental problem by mining industry, it usually contains high levels of metal ions, such as iron, copper, zinc, aluminum, and manganese, as well as metalloids of which arsenic is generally of the greatest concern. An indigenous plant extract was used to produce calcium carbonate from Canavalia ensiformis as effective biomaterial, and its ability to form the calcium carbonate under stable conditions was compared to that of purified urease. X-ray diffraction and scanning electron microscopy were employed to elucidate the mechanism of calcium carbonate formation from the crude plant extracts. The results revealed that urease in the plant extracts catalyzed the hydrolysis of urea in liquid state cultures and decreased heavy metal amounts in the contaminated soil. The heavy metal amounts were decreased in the leachate from the treated mine soil; 31.7% of As, 65.8% of Mn, 50.6% of Zn, 51.6% of Pb, 45.1% of Cr, and 49.7% of Cu, respectively. The procedure described herein is a simple and beneficial method of calcium carbonate biomineralization without cultivation of microorganisms or further purification of crude extracts. This study suggests that crude plant extracts of Canavalia ensiformis have the potential to be used in place of purified forms of the enzyme during remediation of heavy metal contaminated soil.

국내 비오염 논토양에서 재배한 현미와 백미 중 비소화학종 함량 (Arsenic species in husked and polished rice grains grown at the non-contaminated paddy soils in Korea)

  • 김다영;김지영;김계훈;김권래;김혁수;김정규;김원일
    • Journal of Applied Biological Chemistry
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    • 제61권4호
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    • pp.391-395
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    • 2018
  • 논토양과 쌀의 비소 오염은 식품의 안전성과 관련하여 관심이 증가하고 있다. 본 연구는 우리나라 비오염 논토양에서 생산된 현미와 백미 중 비소 총함량 및 무기비소 함량을 조사하였다. 쌀 중 비소화학종은 1% 질산($HNO_3$)을 사용하여 추출하였고 HPLC-ICP-MS로 분석하였다. 현미 및 백미 중 총비소 함량은 각각 0.18, $0.11mg\;kg^{-1}$이었고, 무기비소의 함량은 각각 0.11, $0.07mg\;kg^{-1}$ 이었다. 이들 함량은 코덱스 식품규격위원회 권장 기준인 현미 $0.35mg\;kg^{-1}$과 백미 $0.2mg\;kg^{-1}$을 초과하지 않았고 우리나라 백미 기준 이하로 안전한 수준이었다. 현미 및 백미 중 총비소 함량에 대한 무기비소의 평균 함량비은 각각 0.65과 0.67이고 범위는 0.08-1.0 수준이었다. 본 조사에서 수행한 백미 중 무기비소 모니터링 한 결과에 대한 발암 위해도는 평균과 범위가 $9.37{\times}10^{-5}$ ($2.38{\times}10^{5}-1.90{\times}10^{-4}$)로 허용 수준인 $10^{-6}-10^{-4}$을 고려할 때 장기간의 쌀 섭취를 통한 암발생 확률은 낮게 나타나 위해성이 낮은 것으로 판단된다.

비소.납 복합오염토양의 고정화제 적정비율 투입에 관한 연구 (A Study on Input Ratio of Immobilizing Agents in Arsenic and Lead Contaminated Soil)

  • 이의상;이경찬
    • 한국산학기술학회:학술대회논문집
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    • 한국산학기술학회 2006년도 춘계학술발표논문집
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    • pp.582-584
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    • 2006
  • 비소와 납으로 동시에 오염된 복합오염토양 내 중금속 고정화제(비소응집제, 인산염인)를 이용하여 불용화하고자 하였다. 고정화제를 무게비율로 각각 투입하였을 때, 비소응집제와 인산염인을 0.2wt%로 동시에 첨가한 결과가 가장 높은 고정화율을 보였다.

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비결정질철산화물 원위치 형성을 통한 비소오염토양 안정화 및 X선 분광분석법의 활용에 대한 연구 (Study on Stabilization of Arsenic in Soil through in situ Formation of Amorphous Fe Oxides and use of X-ray Absorption Spectroscopy)

  • 박진희;정현용;김상현;안진성;남경필
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제25권2호
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    • pp.9-15
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    • 2020
  • This study was conducted to investigate the in situ formation of amorphous Fe oxides as a stabilization technology in As-contaminated soil. After addition of ferric nitrate and the neutralizing agent, most of extractable fractions of As in soil (i.e., SO42- and PO43--extractable As) was converted into As bound to amorphous Fe oxides. In addition, results of solubility bioavailability research consortium (SBRC) test indicated that a significant amount of As in untreated soil changed to a non-bioaccessible form after stabilization. The reason was attributed to the newly formed amorphous Fe oxides in the stabilized soil, which was confirmed by linear combination of fitting (LCF) using X-ray absorption spectroscopy (XAS) analysis. Interestingly, after five months of aging of the stabilized soil, ferrihydrite and schwertmannite newly formed in the soil were transformed to crystalline Fe oxides such as goethite, and further decrease in SBRC extractable fraction of As was observed. The results suggest that co-precipitated As with amorphous Fe oxides can be further immobilized with time, due to the crystallization of amorphous Fe oxides.

폐광산 지역의 비소오염에 대한 복원목표 설정 - 미래 토지용도를 고려한 접근방법 - (Identification of soil Remedial Goal due to Arsenic in Soil near Abandoned Mine- Approach to Regarding Future Land Use -)

  • 이효민;윤은경;최시내;박송자;황경엽;조성용;김선태
    • 한국토양환경학회지
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    • 제3권2호
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    • pp.13-29
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    • 1998
  • 최근, 오염된 토양에 의한 유해영향들이 보고되면서 보건관리차원에서 토양복원에 대한 관심이 고조되고 있다. 본 연구에서는 영남지역에 위치하고 있는 5곳의 폐광산지역(다락광산, 다덕광산, 진곡광산, 달성광산, 일광광산)을 대상으로 광산입구와 주변지역의 토양중 비소오염도를 조사하였고, 위해성평가 방법론을 활용하여 오염된 토양에 의한 인체노출경로를 확인하고, 장기적인 노출시 만성일일노출량과 초과발암위해도를 계산하므로, 지역의 미래토지이용도를 고려한 복원목표를 설정하였다. 비소는 인체발암물질(Human Carcinogen, IRIS 1997)로 구분되는 유독물질로서 경구노출에 의해 피부암 유병율이 통계학적으로 유의하게 높은 것으로 알려지고 있다. 토양중 비소는 구강을 통한 직접섭취, 피부흡수, 토양비소가 식물로 전달된 식품의 섭취를 통해 인체에 노출될 수 있다. 광산별 비소오염도 수준은 다덕광산이 가장 높아, 평균값이 1950mg/kg 이었으며, 진곡광산도 1690mg/kg수준으로 높았고, 오염도 순위는 다덕광산, 진곡광산, 일광광산, 달성광산, 다락광산순이었다. 비소오염도에 근거한 토지용도별 위해도치 계산을 위하여 미래의 토지용도를 주거지역, 농경지역 상업지역, 공장지역으로 구분하고 각각의 노출시나리오(토양섭취, 피부흡수, 식품을 통한 노출)를 설정하여 지역별 만성일일노출량을 구하고, 발암력 $1.5(mg/kg/day)^{-1}$ (IRIS, 1997)을 환산함으로써 비소에 대한 피부암 초과발암위해도치를 구한 결과, 계산된 95th값 수준은 주거지역, 농경지역의 경우 모든 광산이 $10^{-4}$이상 수준이었고 상업지역의 경우는 다락광산이 6$\times$$10^{-8}$수준으로 가장 낮았으며, 공장지역의 경우는 3$\times$$10^{-8}$ 수준으로 다락광산이 가장 낮았다. 비소의 복원목표 설정을 위해 초과발암위해도 수준 $10^{-6}$을 허용수준으로 하였을 경우 현 상태에서 복원작업 없이도 토지활용이 가능한 광산으로 $10^{-8}$ 수준의 위해도치를 나타낸 다락광산의 경우 상업지역과 공장지역으로의 활용이 가능할 것으로 판단되었다 또한 허용위해도 수준을 $10^{-6}$ 수준으로 하고 토양의 비소오염도 수준을 역추적하므로 구한 복원목표치는 주거지역, 농경지역, 상업지역, 공장지역의 경우 각각 0.02mg/kg, 0.003mg/kg, 97.31mg/kg, 194.62mg/kg수준으로 추계되었다. 즉, 일광광산의 경우 공장지역으로 활용코자 한다면 지역의 비소오염도 수준을 194.62mg/kg이하 수준(복원목표수준)으로 낮춰야 한다.

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Characterization of Urease-Producing Bacteria Isolated from Heavy Metal Contaminated Mine Soil

  • Park, Min-Jeong;Yoon, Min-Ho;Nam, In-Hyun
    • 한국토양비료학회지
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    • 제47권6호
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    • pp.391-397
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    • 2014
  • Acid mine drainage occurrence is a serious environmental problem by mining industry; it usually contain high levels of metal ions, such as iron, copper, zinc, aluminum, and manganese, as well as metalloids of which arsenic is generally of greatest concern. It causes mine impacted soil pollution with mining and smelting activities, fossil fuel combustion, and waste disposal. In the present study, three bacterial strains capable of producing urease were isolated by selective enrichment of heavy metal contaminated soils from a minei-mpacted area. All isolated bacterial strains were identified Sporosarcina pasteurii with more than 98% of similarity, therefore they were named Sporosarcina sp. KM-01, KM-07, and KM-12. The heavy metals detected from the collected mine soils containing bacterial isolates as Mn ($170.50mg\;kg^{-1}$), As ($114.05mg\;kg^{-1}$), Zn ($92.07mg\;kg^{-1}$), Cu ($62.44mg\;kg^{-1}$), and Pb ($40.29mg\;kg^{-1}$). The KM-01, KM-07, and KM-12 strains were shown to be able to precipitate calcium carbonate using urea as a energy source that was amended with calcium chloride. SEM-EDS analyses showed that calcium carbonate was successfully produced and increased with time. To confirm the calcium carbonate precipitation ability, urease activity and precipitate weight were also measured and compared. These results demonstrate that all isolated bacterial strains could potentially be used in the bioremediation of acidic soil contaminated by heavy metals by mining activity.

토양 세척법과 석회를 첨가한 토양 안정화 공법을 이용한 폐광산 주변 비소 오염 토양 및 하천 퇴적토 복원 (Remediation Design Using Soil Washing and Soil Improvement Method for As Contaminated Soils and Stream Deposits Around an Abandoned Mine)

  • 이민희;이정산;차종철;최정찬;이정민
    • 자원환경지질
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    • 제37권1호
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    • pp.121-131
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    • 2004
  • 비소로 오염된 고로폐광산 주변 농경지 토양과 하천 퇴적토에 대하여, 토양 정밀조사를 통하여 규명된 오염 면적과 오염 지도를 바탕으로 복원 공정 설계를 실시하였다. 실내 실험을 통하여 오염 농경지 토양에 대하여는 석회를 첨가한 토양 안정화 공법의 처리 효율을 검증하였으며, 오염 하천 퇴적토에 대하여는 토양 세척법의 처리 효율을 규명하였다. 비수몰지역의 오염 농경지 토양의 복원 효율을 규명하기 위하여, 비소 농도가 다른 폐광산 주변 농경지 오염 토양 4종류에 대하여 비소 용출률 배치 실험을 실시한 결과, 석회를 혼합한 토양의 비소 용출이 오염 토양을 그대로 이용한 경우보다 평균 5배 이하로 감소하였다. 댐 건설 후 수몰되는 지역에서 저수지 바닥으로부터 저수지 수계로 용출되어지는 비소의 용출률을 예측하고, 석회를 첨가한 복토를 실시한 경우 저수지 바닥에서 용출되는 비소의 용출률 감소를 규명하기 위하여 아크릴 칼럼(지름 18.9cm, 높이 30cm)을 이용하여 저수지 바닥에서의 비소 용출 모의 실험하였다. 실험 결과 복토를 실시하지 않은 오염 토양에서의 비소 용출률은 연간 약 3.05∼3.89%를 나타내었으며, 석회 1%를 혼합하여 복토한 경우 저수지 바닥으로부터 비소 용출률은 연간 0.11∼0.05%를 나타내어 석회를 혼합한 복토처리 시 저수지 바닥에서 수계로의 비소 용출은 약 40배 이상 감소 할 수 있는 것으로 나타나, 수몰된 농경지 복원에 매우 적절한 방법으로 사용될 수 있을 것으로 판단되었다. 토양 세척법을 이용하여 하천 퇴적토를 복원하는 경우, 세척 효율을 규명하기 위하여 하천 퇴적토 3종류에 대하여 초산, 구연산, 염산 각 0.01, 0.05, 0.1, 0.5, 1.0N 수용액과 증류수에 대하여 각각 토양 세척 효율 배치 실험을 실시하였다. 실험 결과 염산과 구연산 용액으로 세척하는 경우 0.05 N에서 한 시료를 제외하고는 비소에 대하여 99.9% 이상의 제거 효과를 나타내었다. 결론적으로 비소로 오염된 하천 퇴적토는 적절한 세정용액을 이용한 세척과정에 의해서 충분히 제거 될 수 있는 것으로 나타나, 기존 오염 퇴적토 내 비소의 90% 이상을 효과적으로 제거할 수 있는 것으로 나타났다. 오염 지도에 근거하여 산출된 복원 물량에 대하여 토양세척법을 이용하는 경우 복원 비용을 산출하였으며, 이와 같은 자료는 고로폐광산 주변 오염 토양에 대한 실제 복원 공정의 설계에 중요한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.