• 한국토양환경학회지
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• 제4권1호
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• pp.3-11
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• 1999

4종류의 서로 다른 납 처리시설 주변토양과 인위적으로 납을 오염시킨 토양에서 토양 내에 존재하는 주요 양이온과 토양 질량 대 EDTA 용액부피 비 및 납과 EDTA의 정량비(stoichiometric ratio)가 EDTA를 사용한 납 추출에 미치는 영향을 연구하였다. 납 오염토양으로부터의 납 추출은 EDTA용액 부피 대 토양 질량 비를 3$m\ell$/g까지 감소시켜도 영향을 받지 않았으며 단지 용액 내에 존재하는 EDTA의 몰수에 의존하는 것으로 밝혀졌다. 본 연구결과에 의하면 각각의 토양에 대한 납 추출효과는 서로 다른 독립적인 경향을 보였으며 납 광산시설 주변토양을 제외하고는 다량의 EDTA가 유입되면 모든 납이 추출되었다. 이러한 결과는 Fe, Cu. Zn, Al과 같은 토양 내에 존재하는 주요 양이온이 EDTA 의 ligand site에 반응하기 위하여 Pb와 경쟁하기 때문인 것으로 추정되어진다. 납 추출을 위한 EDTA의 도입은 여러 음이온 용해도의 증가를 동반하여 토양내 금속의 용해도를 증가하는 결과를 나타내었으며 용해되어진 금속의 양은 유입된 EDTA 몰수에 최대 20배에 이루는 것으로 나타났다. 납오염된 토양에서의 EDTA를 이용한 납 추출은 토양내의 주요 양이온, 납의 종류(species)및 납의 결합 형태와 위치에 의하여 영향을 받는 것으로 나타났으며 이러한 영향이 복합적으로 작용할 때에는 EDTA의 납 추출효과가 현저히 감소하는 것으로 밝혀졌다.

• 한국광물학회지
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• 제29권4호
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• pp.239-254
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• 2016

황토굴은 울릉도 태하리 해안에 위치하고 있는 해식동굴로서, 벽면은 적색 응회암층으로 이루어져 있고 상부는 조면암으로 덮여있다. 적색 응회암에 대한 주화학성분은 $SiO_2$ 49.81-63.63%, $Al_2O_3$ 13.05-24.91%, $Fe_2O_3$ 2.67-5.82%, $Na_2O$ 2.87-6.92%, $K_2O$ 2.37-3.85% $TiO_2$ 0.55-0.81%, MnO 0-0.53%, MgO 0.39-1.75%, CaO 0.60-1.40%이며, 토질의 pH는 4.5-8의 범위를 나타내고, 광물성분은 아노르소클레이스(anorthoclase) 23.7-39.4%, 새니딘(sanidine) 16.9-33.3% 일라이트(illite) 15.8-26.1%, 적철석(hematite) 5.1-9.0%, 침철석(goethite) 0-3.7%, 산화티탄(titanium oxide) 6.9-9.9%, 소금(halite) 0.9-9.5%의 범위를 보인다. 하지만 현무암질 응회암층 기질의 내에 존재하는 대부분의 비정질 물질은 XRD회 절선이 나타나지 않으므로 아노르소클레이스, 새니딘, 일라이트가 적색층의 주성분이라고는 할 수 없다. 조면암 용암의 열은 하부의 응회암에 영향을 주어 기질을 쉽게 변질시키는데 이로 인해 적색의 비정질 집합체 팔라고나이트(palagonite)를 형성하고 철 성분을 산화시켜 주변을 채색한 것으로 보인다. 이렇게 이차적으로 형성된 철 산화물은 팔라고나이트 내부에 부화되거나, 극미립 또는 비정질의 철산화물의 형태로 존재하고 있다. 따라서 적색층은 조면암 분출 직후와 관련된 열적 산화작용과 응회암 기질의 팔라고나이트화, 적색층 내에 존재하는 함철광물의 산화작용에 의하여 복합적으로 형성된 것으로 판단된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제48권5호
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• pp.332-339
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• 2015

The objective of this study was to evaluate the effectiveness of different biochars on the removal of heavy metals from aqueous media. The experiment was carried out in aqueous solutions containing $200mg\;CdL^{-1}$ or $200mg\;PbL^{-1}$ using two different biochars derived from soybean stover and orange peel (20 mg Cd or $Pbg^{-1}$ biochar). After shaking for 24 hours, biochars were filtered out, and Cd and Pb in the filtrate were analyzed by flame atomic absorption spectrophotometer (FAAS). In order to provide information regarding metal binding strength on biochars, sequential extraction was performed by modified SM&T (formerly BCR). The results showed that 70~100% of initially added Cd and Pb was adsorbed on biochars and removed from aqueous solution. The removal rate of Pb (95%, 100%) was higher than that of Cd (70%, 91%). In the case of Cd, orange peel derived biochar (91%) showed higher adsorption rate than soybean stover derived biochar (70%). Cd was adsorbed on the biochar mainly in exchangeable and carbonates fraction (1st phase). In contrast, Pb was adsorbed on it mainly in the form of Fe-Mn oxides and residual fraction (2nd and 4th phase). The existence of Cd and Pb as a form of surface-precipitated complex was also observed on the surfaces of biochars detected by field emission scanning electron microscope (FESEM) and energy dispersive X-ray spectrometer (EDAX).

• 지질공학
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• 제23권4호
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• pp.363-373
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• 2013

본 연구에서는 폐광된 전남 광양 본정광산의 토양, 산성광산배수 및 수계에 형성된 하상퇴적물에 대해서 거리에 따른 Au 및 중금속의 분포 및 거동특성을 파악하고자 하였다. AMD와 하상퇴적물로부터 Au의 화학적 존재형태 및 지구화학적 특성을 확인하기 위해 왕수분해, 연속추출, XRD 및 이화학 분석을 실시하였다. 폐석적치장 토양과 하상퇴적물에 대한 XRD분석을 실시한 결과 토양에서는 석영, 고령석, 하상퇴적물에서는 석영, 침철석이 관찰되었다. 거리에 따른 산성광산배수의 물리화학분석을 실시한 결과 수계의 pH와 Eh 범위는 각각 3.00에서 3.19, 396에서 450 mV를 나타나고 있다. 산성광산배수의 Au 함량은 0.68~0.97 mg/L 범위로 상류에서 하류로 갈수록 감소하는 경향을 보이며, 하류에서는 불검출로 나타났다. 이는 수계의 Au 함량이 환경적 영향(pH, 산화환원전위, 침전, 흡착)을 받기 때문이다. 거리에 따른 하상퇴적물의 Au 함량은 13.76~22.85 mg/kg의 범위를 보인다. 연속추출을 통한 하상퇴적물의 Au 존재형태는 이온교환성 형태 10.84%, 탄산염 결합형태 11.09%, 철-망간 수산화물 형태 25.53%, 유기물-황 결합형태 26.62% 및 잔류성 형태 24.61%로 나타난다.

• 한국수산과학회지
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• 제33권3호
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• pp.250-256
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• 2000

조성이 다른 3곳 갯벌과 적조구제를 위해 사용되는 2곳의 황토를 이용해 금속 (Cu, Cd 및 Pb)의 흡착 kinetic을 밝히고, nonlinear regression model을 이용하여 구한 흡착속도와 갯벌의 조성과의 관계를 평가해 보았다. 중금속흡착에 영향을 주는 갯벌이나 황토의 조성 중에서 강열 감량 (I.L.), 산화철${\cdot}$망간${\cdot}$알루미늄의 함량은 황토가 갯벌보다 $1.5{\~}6$배 높았다. 하지만 니질의 함량은 어은리 갯벌이 다른 시료보다 $4{\~}50$배 많았다. 중금속흡착은 초기 30분 동안에 매우 빠르게 일어났다. 이때 흡착량은 Cu, Cd과 Pb이 각각 $4.1{\~}14.7\;{\mu}g/g,\;42.8{\~}16.7\;{\mu}g/g$ 그리고 $43.3{\~}101.7 {\mu}g/g$으로 3시간 실험 후 총 누적흡착량의 $8{\~}70{\%},\;18{\~}31{\%}$ 그리고 $19{\~}52{\%}$이었다. 흡착실험시 초기 금속농도를 동일 (약$ 0.5{\times}10^(-5)M$)하게 하여 운전한 결과 흡착량은 Pb>Cu>Cd 순으로 많았다. 중금속의 흡착 kinetic은 one-site kinetic model로 표현할 수 있었다. 특히 구리의 경우 non-linear model로 계산된 흡착속도 (Ka)와 3개 갯벌의 I.L., 산화알루미늄 및 니질 함량 사이에는 $R^2=-0.88{\~}-0.99$의 역 상관관계를 나타내었다.

• 자원환경지질
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• 제29권1호
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• pp.45-55
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• 1996

Although the Dongjin Au-Ag-Cu mine had been abandoned since about forty years ago, the results of this study on the dispersion patterns and contamination level of heavy metals in the hydrologic system flowing via the waste rump show that the environmental impacts from the mine wastes are still significant. The stream water in the vicinity of the waste rump is severely acidified (pH 3.8 to 4.4) and highly enriched in various dissolved heavy metals. The heavy metal contents of the stream water and stream sediments are systematically attenuated with increasing distance from the mine area. However, it is worth to note that continuous attenuation of heavy metal contents in both media were reenriched in downstream area more than 800 m apart from the mine because it can be acted as a secondary source of heavy metal pollution. The heavy metals, especially Cd, Cu and Zn of polluted downstream sediments mainly occur in Fe-Mn oxides and organic materials, which indicates that these elements are the main pollutants from the waste rump of the Dongjin mine. The heavy metal contents of crops, such as sesame, perilla, red Pepper and brown rice, collected from the polluted farm land in the downstream area are lower than those of land plants from stream sides, but significantly higher in Cd, Cr, Cu and Zn than those from the unpolluted farm land. Especially, almost all of the crops in polluted farm land have been severly contaminated by Cd (>0.4 ppm). On the other hand, the heavy metal contents of the crops collected from refreshed farm land by means of a soil addition method shows significantly lowered level comparing with those of polluted area, which indicates that a soil addition method was effective for the refreshment of polluted farm land by toxic metallic pollutants. Wormwoods from this area showed very high contents in a11 the heavy metals even in unpolluted area (Cd > 1 ppm, Cr > 1 ppm, Cu > 11 ppm, Pb> 4 ppm, Zn > 55 ppm), indicating that a special caution must be payed when one takes ingest them.

• 자원환경지질
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• 제19권2호
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• pp.109-122
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• 1986

장군(將軍) 연(鉛) 아연(亞鉛) 망간 광상(鑛床)은 캠브로-오도뷔스기(紀)의 장군석회암(將軍石灰岩)과 춘양화강암(春陽花岡岩)과의 접촉부에 발달(發達)하는 접촉교대광상(接觸交代鑛床)이다. 광체(鑛體)는 맥상(脈狀) 및 광통형광체로 상부에는 산화(酸化)망간 및 탄산(炭酸)망간석을 주로 하는 망간광물이 우세하고 하부에는 섬아연석(閃亞鉛石)-방연석(方鉛石)-황철석(黃鐵石)-유비철석(탄산망간석)등의 황화광물(黃化鑛物)이 우세하게 발달하고 있다. 그중 망간광상의 성인에 대하여 열수교대(熱水交代)와 동시퇴적기원(同時堆積起源)으로 그 해석을 달리하고 있으며 탄산(炭酸)망간석(rhodochrosite)이 동시 퇴적기원이란 근거에서 장미암(rhodochrostone)으로 명명된 퇴적암(堆積岩)이 제안되었다(김, 1975). 본 연구에서는 탄산망간석의 기원을 규명하고 이들 광물(鑛物)의 침전환경을 추정하기 위하여 모암인 탄산염암류와 탄산망간석, 산화망간, 방해석 등의 탄소안정동위원소(炭素安定同位元素)(${\delta}^{13}C$)와 산소(酸素)동위원소(${\delta}^{18}O$)를 분석하고 이에 수반되는 황화광물(黃化廣)의 황동위원소(黃同位元素)(${\delta}^{34}S$)를 분석검토하였다. 모암인 석회암 및 돌로마이트질석회암은 ${\delta}^{13}C$=-2.6~+0.1‰ (평균 -1.5‰), ${\delta}^{18}O$=+10.9~+21.9‰ (평균 +17.5‰)이고 탄산망간석은 ${\delta}^{13}C$=-4.2~-6.3‰(평균 -5.3‰), ${\delta}^{18}O$=+7.6~+12.9‰(평균 +10.7‰)로 이들 사이에는 현저한 동위원소값의 차이를 나타내고 있다. 이는 광화용액(鑛化溶液)의 탄소(炭素) 및 산소(酸素)가 모암(母岩)인 탄산염암(炭山鹽岩)의 것과는 동일기원(同一起源)이 아님을 가르킨다. 황동위원소(黃同位元素)(${\delta}^{34}S$)의 값도 +2.0~+5‰로 좁은 범위를 나타내며 화성기원(火成起源)의 황(黃)으로 해석된다. 황동위원소지질온도계(黃同位元素地質溫度計)에 의해 추정된 광상생성온도(鑛床生成溫度)는 $288{\sim}343^{\circ}C$이다. 탄산(炭酸)망간석을 침전시킨 광화용액(鑛化溶液)의 ${\delta}^{18}O_{H_2O}$=+6.6~+10.6‰, ${\delta}^{13}C_{CO_2}$=-4.0~-5.1‰로 심부기원(深部起源)(화성기원(火成起源))으로 해석된다. 따라서 탄산(炭酸)망간석은 마그마성 열수기원에서 침전된것이다. 그러나 망간산화물은 모두 지하수면(地下水面) 상부에서 탄산망간석의 산화(酸化)에 의해 2차적(二次的)으로 형성된 표성산화(表成酸化)망간이며 산화망간광물의 산소는 순환수의 산소보다 석회암(石灰岩)의 산소와 동위원소교환(同位元素交換)이 우세하게 일어난 것으로 해석된다.

• 자원환경지질
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• 제45권2호
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• pp.121-135
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• 2012

본 연구에서는 자력선별 토양정화기술 공정에 적합한 토양의 최적 분산 조건을 도출하기 위하여 토성이 다른 중금속 오염토양 2종의 시료(US, JIK)를 대상으로 분산특성 및 중금속 용출 특성을 파악하였다. 분산제로는 인산염(pyrophosphate, hexametaphosphate, orthophosphate), 계면활성제(sodium dodecyl sulfate, SDS)가 사용되었으며, pH = 9~12와 농도변화(1~200 mM)에 따른 토양입단의 분산특성 및 중금속 함량을 파악하고, 효율적인 분산조건을 도출하였다. 분산용액의 pH변화에 따른 토양분산 특성은 입도변화 결과를 통하여 파악할 수 있는데, 분산용액의 pH가 12에 가까워질수록 현탁액의 점토함량이 증가하였다. 이는 pH가 상승함에 따라 PZC(point of zero charge)이상의 pH가 유지되면서 점토입자들이 분산된 상태로 유지된 것으로 여겨진다. 농도변화에 따른 토양분산 실험 결과, 농도가 증가함에 따라서 높은 점토함량을 나타내었는데, 이는 산화철, 산화망간의 PZC보다 높은 분산용액의 pH조건과 분산제의 흡착에 기인한 것으로 판단된다. 토양입자의 분산에 따른 중금속 용출은 pyrophosphate, hexametaphosphate, orthophosphate는 50 mM 이상의 농도에서, SDS의 경우 100 mM이상의 농도에서 비소 용출량이 일정하게 나타났다. 또한, 분산용액의 pH가 증가함에 따라 비소 용출량도 증가하였다. 인산염은 비소와 유사한 화학구조를 지니고 있어 토양입자표면에서 흡착경쟁을 하여 비소의 탈착을 유발하고, 계면활성제는 토양입자표면에 흡착하여 비소가 탈착되는 것으로 파악된다. 분산용액에 따른 분산효과는 pyrophosphate > hexametaphosphate > SDS > orthophosphate의 순으로 나타났다. 결과적으로 분산효율 및 비소용출량을 고려한 최적의 토양분산용액 조건은 pH 11, 10 mM pyrophosphate로 판단된다. 이러한 결과들은 고구배 자력선별 기술을 이용한 토양정화 공정을 최적화하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 자원환경지질
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• 제37권1호
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• pp.61-72
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• 2004

덕음광산 광미야적장과 인접한 논토양의 토양수를 채취하여 토양분석결과와 함께 오염영향을 조사하였다. 시료는 광미야적장을 기준으로 거리별로 채취하였으며 동일지점에서는 깊이별(0, 30, 50cm)로도 채취하였다. 광미야적장과 거리에 따른 원소농도변화는 토양보다 토양수에서 더 뚜렷이 나타나 토양보다 토양수에서의 반응이 더 빠름을 시사한다. 대부분의 토양시료에서 Cd, Pb, Zn, Cu등은 자연배경농도에 비하여 부화되었으나 As과 Ni은 자연농도한계를 넘지 않았다. 국내 토양환경보전법의 기준에 의하면 Pb만이 농경지 오염정화 기준을 초과하였으나 전체용출방법을 채택한 네덜란드 기준과 비교할 때 일부시료에 대해 Cd, Pb 및 Zn의 경우 intervention value를 Cu의 경우 target value를 초과하여 실제 오염영향이 더 클 수 있을 것으로 평가되었다. 토양과 토양수 모두 광미야적장 가까운 곳의 시료들에서 중금속의 농도가 높으며, 연속추출결과 중금속 농도가 높은 토양의 경우 교환 가능한 형태의 비율이 더 높아 광미에서 토양으로 인입된 오염물질들이 주로 교환가능 또는 산화가능과 같이 쉽게 재 용출될 수 있는 형태로 많이 존재함을 알 수 있었다. Cd, Cu, Pb 및 Ni 등의 중금속 원소들이 토양에서 자연농도에 비해 부화되어 있음에도 불구하고 토앙수내 농도는 일반적으로 매우 낮은 농도를 보인다. 이는 산화/환원 상태의 변화에 따라 중금속의 좋은 흡착제인 환원철 황화물 또는 산화철 등이 형성되어 토양수에 존재하는 미량원소들을 제거하기 때문인 것으로 생각된다. 토양수 중금속은 토양표면에 흡착되거나 교환 가능한 형태 등으로 제거되며 pH, Eh와 같은 지구화학조정인자들의 변화에 따라 다시 토양수로 방출되어 식물체에 흡수될 것으로 예상된다. 지구화학모델링 결과, Pb와 Cu에 대해 농도를 조정하는 고형물질이 존재하는 것으로 예측되며, 반면 Zn와 Cd은 흡/탈착에 의해 농도가 조정될 것으로 예상된다. 따라서 토양수를 통한 오염물의 이동은 표면 흡착과 침전등과 같은 반응으로 제한되어 확산범위는 상대적으로 적을 것으로 생각된다. 그러나 중금속들이 토양과 토양수 사이를 반복적으로 거치면서 주변 생태에 미치는 영향이 지속적인 면은 고려되어야 한다.

• 한국광물학회지
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• 제15권1호
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• pp.1-10
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• 2002

이 논문은 온산공업단지 내 화강암의 풍화 및 토양화 과정, 그리고 토양 내 중금속 오염과 토양 광물간의 관계에 관한 연구이다. 프로화일 연구를 위해 각 깊이별로 토양시료를 채취하여 각 샘플에 대한 실험분석을 실시하였다. X선 회절분석 결과 주 구성 점토광물은 캐올린 광물과 버미큘라이트, 그리고 미량의 일라이트이다. 포름아마이드 처리를 통해 프로화일 내 토양 중의 캐올린 광물의 종류에 대해 분석한 결과 프로화일 하부에 존재하는 캐올린 광물은 대부분 할로이사이트 임이 밝혀졌으며, 지표면으로 갈수록 상대적으로 캐올리나이트에 대한 할로이사이트의 양이 감소하는 경향을 보이는데, 이는 상부로 갈수록 할로이사이트에서 캐올리나이트로의 전환이 이루어지고 있음을 의미한다. $110^{\circ}C,\;300^{\circ}C,\;550^{\circ}C$ 열처리를 한 결과 X선회절분석 그래프 상의 $10\;{\AA}에서\;14\;{\AA}$ 사이의 피크가 분화된 형태를 보여주는 것이 관찰된다. 이는 시료상에 수산화알루미늄 혼합층 버미큘라이트가 존재함을 지시한다. 이것은 구연산나트륨 처리실험을 통해 버미큘라이트 층간 불순 알루미늄 이온을 추출하여 원형상으로 전환시킴으로써 열처리시 $14\;{\AA}$피크가 다시 $10\;{\AA}$으로 변화하는 것을 관찰함으로써 재확인하였다. 토양의 수소이온농도 분포 양상이 하부에서 3.9, 상부에서 3.6으로 상부로 갈수록 산성화경향이 심해지는 경향을 보여주는데, 이는 산성화된 토양에서 안정적으로 나타나는 수산화알루미늄 혼합층 버미큘라이트의 존재를 뒷받침하고 있다. 토양 내 중금속 이온의 존재양상에 대한 연구를 위해 연속추출실험을 실시하였다. 그 결과 상대적으로 많은 양의 중금속 이온이 프로화일의 상부의 철/망간 산화물과 유기물에 흡착되어 있으며 점토광물에는 적은 양만이 흡착되어 있는 것으로 밝혀졌다. 이러한 결과는 대부분의 중금속 오염물들이 상부 토양에 농집되어 있고 점토광물에는 낮은 중금속 함량을 보여주는 것은 산성화된 토양을 이루고 있는 주 점토광물인 캐올린광물과 수산화알루미늄 혼합층 버미큘라이트가 낮은 흡착능력을 가지고 있기 때문인 것으로 판단한다.