• 제목/요약/키워드: Heavy metal stabilization

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중금속 오염토양에 대한 안정화 및 식물상 정화공법의 동시 적용연구 (Feasibility Test for Phytoremediation of Heavy Metals-Contaminated Soils using Various Stabilizers)

  • 전종원;배범한;김영훈
    • 한국지반환경공학회 논문집
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    • 제13권3호
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    • pp.59-70
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    • 2012
  • 본 연구에서는 중금속오염 토양에 대하여 소량의 다양한 안정화제를 이용한 안정화공법과 식물정화증진공법을 동시에 적용하여 식물상 정화공법의 보조단계로 최적의 효과를 가진 안정화제를 알아보고자 하였다. 국내의 비교적 큰 규모의 중금속 오염토양인 제련소 오염토양을 대상으로 zeolite, Mn dioxide, slag, Ca oxide, 및 magnetite를 안정화제로 처리한 후 고사리과 식물을 이용한 식물상 정화증진공법 실험을 진행하였다. 안정화제 사용여부 및 종류에 따른 토양의 중금속 추출율을 확인하였으며, 식물시료의 성장 특성과 중금속 흡수율을 확인하였다. 안정화제 적용 시 토양의 용출율은 감소되었으며 중금속의 안정화가 이루어졌으며, magnetite, calcium oxide등의 안정화제가 좋은 효과를 보였다. 식물시료의 분석결과 Pb, Cu, Zn, 그리고 Ni등의 중금속은 식물의 뿌리 부분에 높은 농도로 농집 되는 것을 확인하였고, As의 경우 잎에 높게 농집 되는 것을 확인하였다. 안정화제를 투입한 결과 식물의 성장이 촉진되어 바이오매스생산량이 증대되었다. 안정화제는 식물상 정화공법이 적용되는 비교적 장기간 동안 토양 내의 중금속의 용출을 막아주며 식물의 성장을 촉진시켜 식물상 정화공법만을 사용할 경우 염려되는 오염의 유출 등의 식물상 정화공법의 단점을 보완해줄 것으로 판단된다.

매립지 복토재로의 활용을 위한 하수슬러지 내 중금속의 고형화/안정화 (Solidification/Stabilization of Heavy Metals in Sewage Sludge Prior to Use as a Landfill Cover Material)

  • 박연진;신원식;최상준;이훈하
    • 대한환경공학회지
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    • 제32권7호
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    • pp.665-675
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    • 2010
  • 본 연구에서는 하수슬러지를 매립지 복토재로 재활용하기 위해 래들슬래그, 시멘트, 인회석, 소석회를 첨가하여 하수 슬러지 내 중금속(Cd, Cu, Ni, Pb, Zn)의 용출을 평가하였다. 하수슬러지의 용출 평가는 EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) 추출법과 TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Procedure)를 통해 이루어졌으며, 중금속 결합 기작은 연속추출(sequential extraction)을 통해 평가하였다. EDTA 용출 결과 하수슬러지에 래들슬래그/시멘트/소석회의 투입량이 증가할수록 하수슬러지 내 중금속의 용출이 감소하였다. 그러나 인회석을 투입했을 때는 중금속 용출의 감소 효과가 거의 나타나지 않았으며, 이는 EDTA가 인회석에 의한 중금속 고정화를 방해하였기 때문이다. TCLP 용출 결과 하수슬러지 내 슬래그, 시멘트 또는 소석회의 투입량이 증가하여 용출액의 pH가 7 이상일 때는 Cu의 용출 농도가 원하수슬러지의 용출농도보다 증가하는 것으로 나타났다. 그러나 인회석은 투입량이 증가할수록 중금속의 용출 농도가 감소하는 것으로 나타났다. 혼합 고화제를 투입한 하수슬러지의 중금속 용출 결과, 하수슬러지의 중량비 100%를 기준으로 래들슬래그 20%와 소석회 10%를 투입한 혼합물이 최적의 고화 혼합 비율이며, 이 때 EDTA 추출법과 TCLP로 용출한 중금속의 농도가 가장 낮게 나타났다. 이러한 결과는 하수슬러지 내 중금속 결합이 약한 결합인 exchangeable fraction과 carbonate fraction에서 강한 결합인 organic fraction으로 이동하였음을 연속추출(SM&T, formaly BCR)을 통해 확인할 수 있었다. 하수슬러지와 고화제를 최적의 비율로 혼합한 혼합물을 폐기물공정시험법으로 중금속 용출을 평가한 결과 Cu가 기준농도 이상으로 검출되었다. 그러나 TCLP에 따른 하수슬러지의 용출시험 결과 Ba, Cd, Cr, Pb의 항목에서 미국 환경보호청의 용출 기준을 만족하였다.

중금속 오염 농경지 토양의 토양질 평가에 관한 연구 (Determining Soil Quality of Heavy Metal Contaminated Agricultural Field in Korea)

  • 김주희;정덕영;오세진;김록영;양재의;박관인;이진수;김성철
    • 한국토양비료학회지
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    • 제45권6호
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    • pp.1237-1241
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    • 2012
  • Heavy metal pollution in agricultural field has been a critical issue in worldwide. For this reason, remediation technologies for heavy metal polluted soil are applied especially near at the abandoned metal mine. Soil quality analysis is also an important factor for proper management in heavy metal polluted agricultural field. In this study, scoring function was utilized to evaluate soil quality in heavy metal polluted agricultural field. Among other soil properties, bulk density, soil pH, EC, $NH_4$-N, $NO_3$-N, and cation exchange capacity (CEC) were determined for minimum data set (MDS) with principal component analysis. Result showed that both upland and paddy soil contaminated with heavy metal were not suitable for crop growth except scoring of soil pH for paddy soil and CEC for upland soil. This result might indicate that chemical stabilization technology with chemical amendment could be adapted for remediation method for heavy metal polluted agiclutural field not only for heavy metal immobilization but also enhancement of soil condition for crop growth.

제강슬래그를 이용한 해양오염퇴적물 내 혼합 중금속 안정화 (Stabilization of mixed heavy metals in contaminated marine sediment using steel slag)

  • 신우석;김영기
    • 한국항해항만학회지
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    • 제38권3호
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    • pp.269-275
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    • 2014
  • 본 연구에서는 제강슬래그를 이용하여 수용액상에서 혼합 중금속의 흡착능을 평가하였다. 게다가, 제강슬래그를 안정화제로 활용하여 해양오염퇴적물 내 Ni, Zn, Cu, Pb 및 Cd에 대하여 중금속 안정화 실험을 수행하였다. 중금속 흡착 특성은 Freundlich 및 Langmuir 방정식을 이용하여 해석하였으며, 평형흡착 실험결과는 Langmuir 모델에 잘 부합되었고 $Pb^{2+}$ > $Cd^{2+}$ > $Cu^{2+}$ > $Zn^{2+}$ > $Ni^{2+}$순으로 평형흡착량이 많았다. 안정화 방법은 오염퇴적물에 제강슬래그 첨가 후 150일간 습윤 양생 하였다. 연속추출 실험결과로부터, 미처리 오염퇴적물과 비교해서 Ni, Zn, Cu, Pb 및 Cd의 이온교환, 탄산염, 산화물 형태는 제강슬래그에 의해 각각 13%, 6.0%, 1.3%, 17% 및 50% 감소하였다.

오염연안저질에 함유된 PAH와 중금속의 생물정화를 위한 생물활성촉진제의 현장적용 (Bioremediation of Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and Heavy metals in contaminated marine sediments at filed scale study using biostimulant ball)

  • 우정희;;송영채
    • 한국항해항만학회:학술대회논문집
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    • 한국항해항만학회 2016년도 춘계학술대회
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    • pp.132-134
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    • 2016
  • The Study mainly focused on bioremediation of 16 types PAHs and heavy metals in contaminated marine sediments at filed scale study using slow release biostimulant ball (BSB) was investigated. In our experiment, filed scale study ($1m{\times}1m$) was performed and the effect of BSB on PAHs and heavy metals were analysed. BSB size and distance were determined and optimum size and distance were 3cm and 5.5cm respectively. BSB containing nutrients of acetate, nitrate and sulphate which can enhance the activity of microorganism to increase degrading capacity of PAHs and enhance the heavy metals stabilization also to decrease bioavailability. PAHs containing 16 types of 2, 3, 4, 5 and 6 rings compound PAHs were found and to degrade upto 100% in 2, 3 rings, upto 90 to 94% in 4 and 5 rings and 6 ring compound was degrade up to 70%. For heavy metals stabilization percentage was increased using BSB sediment and exchangeable portion was decreased and residual portion was increased in all analysed heavy metals. BSB enhance the PAHs degradation and stabilization of heavy metals percentages. BSB is a promising method for remediation of PAHs and heavy metals in contaminated marine sediments.

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중금속 오염 농경지 토양의 복원을 위한 토량개량법의 효과 비교 (A Comparison on the Effect of Soil Improvement Methods for the Remediation of Heavy Metal Contaminated Farm Land Soil)

  • 윤성욱;진혜근;강신일;최승진;임영철;유찬
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제26권7호
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    • pp.59-70
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    • 2010
  • 대상지역 내 중금속 오염농경지 복원을 위해 설계된 안정화 공법에 대한 현장 적용성을 검토하기 위해 현장실증시험을 수행하였다. 대상오염 농경지에 처리구들을 설치하여 오염토양만을 채운 무처리구를 제외한 각 처리구에 중금속 안정화 재료로 선정된 석회석과 산업부산물인 제강슬래그를 각각의 혼합비로 채운 후, 관측기간동안 처리구 내 토양을 채취하여 이화학특성, 중금속농도(Cu, Cd, Pb, Zn, As) 그리고 중금속 분획특성 등을 분석하여 그 특성을 비교하였으며, 그 결과를 수록하였다.

Bacterial community analysis of stabilized soils in proximity to an exhausted mine

  • Park, Jae Eun;Lee, Byung-Tae;Kim, Byung-Yong;Son, Ahjeong
    • Environmental Engineering Research
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    • 제23권4호
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    • pp.420-429
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    • 2018
  • Soil stabilization is a soil remediation technique that reduces the mobility of heavy metals in soils. Although it is a well-established technique, it is nonetheless essential to perform a follow-up chemical assessment via a leaching test to evaluate the immobilization of heavy metals in the soil matrix. Unfortunately, a standard chemical assessment is not sufficient for evaluation of the biological functional state of stabilized soils slated for agricultural use. Therefore, it is useful to employ a pyrosequencing-based microbial community analysis for the purpose. In this study, a recently stabilized site in the proximity of an exhausted mine was analyzed for bacterial diversity, richness, and relative abundance as well as the effect of environmental factors. Based on the Shannon and Chao1 indices and rarefaction curves, the results showed that the stabilized layer exhibited lower bacterial diversity than control soils. The prevalence of dominant bacterial populations was examined in a hierarchical manner. Relatively high abundances of Proteobacteria and Methylobacter tundripaludum were observed in the stabilized soil. In particular, there was substantial abundance of the Methylobacter genus, which is known for its association with heavy metal contamination. The study demonstrated the efficacy of (micro)biological assessment for aiding in the understanding and post-management of stabilized soils.

산업폐기물의 가속 탄산화법을 이용한 CO2 고용화 및 중금속 안정화 특성 연구 (Stabilization of Heavy Metal and CO2 Sequestration in Industrial Solid Waste Incineration Ash by Accelerated Carbonation)

  • 정성명;남성영;엄남일;서주범;유광석;엄태인;안지환
    • 광물과산업
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    • 제26권
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    • pp.1-12
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    • 2013
  • In this study, an accelerated carbonation process was applied to stabilize hazardous heavy metals of industrial solid waste incineration (ISWI) bottom ash and fly ash, and to reduce $CO_2$ emissions. The most commonly used method to stabilize heavy metals is accelerated carbonation using a high water-to-solid ratio including oxidation and carbonation reactions as well as neutralization of the pH, dissolution, and precipitation and sorption. This process has been recognized as having a significant effect on the leaching of heavy metals in alkaline materials such as ISWI ash. The accelerated carbonation process with $CO_2$ absorption was investigated to confirm the leaching behavior of heavy metals contained in ISWI ash including fly and bottom ash. Only the temperature of the chamber at atmospheric pressure was varied and the $CO_2$ concentration was kept constant at 99% while the water-to-solid ratio (L/S) was set at 0.3 and $3.0dm^3/kg$. In the result, the concentration of leached heavy metals and pH value decreased with increasing carbonation reaction time whereas the bottom ash showed no effect. The mechanism of heavy metal-stabilization is supported by two findings during the carbonation reaction. First, the carbonation reaction is sufficient to decrease the pH and to form an insoluble heavy metal-material that contributes to a reduction of the leaching. Second, the adsorbent compound in the bottom ash controls the leaching of heavy metals; the calcite formed by the carbonation reaction has high affinity of heavy metals. In addition, approximately 5 kg/ton and 27 kg/ton $CO_2$ were sequestrated in ISWI bottom ash and fly ash after the carbonation reaction, respectively.

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폐금속 광산 주변 농경지 토양에서 석회석 처리에 의한 중금속의 식물유효도 변화 및 작물의 중금속 축적 (Changes in Phytoavailability of Heavy Metals by Application of Limestone in the Farmland Soil nearby Abandoned Metal Mine and the Accumulation of Heavy Metals in Crops)

  • 윤성욱;유찬
    • 한국농공학회논문집
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    • 제54권3호
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    • pp.1-9
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    • 2012
  • As topographic characteristics of Korea where 64 % of the national land area is forest and only 17 % is being used as farmland, remediation of farmland contaminated by heavy metals is a considerably important issue. In this study, as an alternative of practically and effectively remediating farmland which was abandoned as its crop plants exceeded maximum residue limit of heavy metals due to mining impact, applicability of stabilization method was examined through the pilot-scale field experiment. Three plots ($L{\times}W{\times}D=3m{\times}2m{\times}0.3m$) were installed at the selected farmland and in plot 1, only soil of the selected farmland was applied, in pilot 2, soil of the selected farmland plus 3 % limestone (w/w) was applied and in pilot 3, soil of the selected farmland plus 3 % limestone was applied and then uncontaminated soil was covered thereon (0.3 m). After that, seeds of radish, Korean cabbage and soybean of which characteristics of edible portions are different were sowed on each plot and cultivated. Afterwards, at a proper harvesting time (app. 80 days later), crop plants and soil were collected and phytoavailability (0.11 M HOAc extractable) of heavy metals in soil and accumulated concentration of heavy metal in edible portion of crop plants were examined. As a result, it was revealed that phytoavailability of heavy metals in soil added with limestone (plot 2) was clearly reduced compared with plot 1 (untreated) and owing to this treatment, accumulated concentration of heavy metals in edible portion of crops was also clearly reduced compared with plot 1. While radish cultivated in plot 1 had exceeded maximum residue limit of agricultural products, in particular, plot 2 using limestone had shown concentration lower than maximum residue limit and this plot had shown little difference with 3 plot where crop was cultivated in uncontaminated soil cover. Therefore, it was considered that for abandoned farmland like the selected farmland, reducing mobility and phytoavailability of heavy metals and reducing crop uptake through stabilization method would be an effective and practical alternative for producing safe agricultural products on a sustained basis.

점토계소지내에서 전기로 더스트 중금속의 소성 온도별 안정화거동 (Stabilization Behavior of Heavy Metals in the EAF Dust-clay Body Mixtures at Various Sintering Conditions)

  • 권용준;김유택;이기강;김영진;강승구;김정환
    • 한국세라믹학회지
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    • 제39권8호
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    • pp.728-734
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    • 2002
  • 전기로 더스트를 점토 또는 백토와 혼합하여 소성온도에 따른 전기로 더스트 내에 존재하는 Cr, Cd, Cu, Pb, Fe, Zn 중금속들의 거동을 조사하였다. 전기로 더스트를 점토와 백토에 각각 0∼50 wt%씩 첨가하였고, 소성은 $200^{\circ}C$ 간격으로 $200∼1200^{\circ}C$ 범위 내에서 수행하였다. 소성된 시편은 TCLP법에 의한 용출실험을 거친 후 ICP-AES로 분석하였다. 중금속표준용액을 이용한 양이온 교환능 실험결과 점토와 백토가 기존의 중금속 흡착제인 제올라이트와 비슷한 중금속 양이온 교환능을 보였으며, Cr에 대해서는 더 우수한 교환능이 관찰되었다. TCLP법에 의한 용출실험 결과 Cr과 Fe는 모든 시편에서 거의 용출되지 않았으며, Cd과 Zn은 소성온도가 증가하고 전기로 더스트의 함량이 적을수록 용출량이 감소하였다. 점토 또는 백토와 전기로 더스트를 혼합 소성 시 일차적으로 양이온 교환능에 의해 중금속이 준안정화되고 이차적으로 공융반응에 의하여 중금속들이 완전하게 고정화되어 중금속 용출을 억제하는 것으로 추정된다. 본 연구에서 백토가 점토 보다는 전기로 더스트 중금속의 안정화에 더 효과적이었다.