• 제목/요약/키워드: Metal contamination

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Investigation and Risk Assessment of Heavy Metals Contamination around an Abandoned Metal Mine in Korea

  • Lee, Jong-Wha;Kwak, Soon-Sun;Hong, Sung-Chul;Park, Sang-Il;Jang, Bong-Ki
    • 한국환경보건학회지
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    • 제36권6호
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    • pp.456-464
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    • 2010
  • Recently, heavy metals contamination of the agricultural soil and crops surrounding mining areas has been identified as one of the most serious environmental problems in South Korea. The Ministry of the Environment in Korea conducted a Preliminary National Environmental Health Survey (PNEHS) in abandoned metal mines in 2007. The priority for a subsequent detailed examination was ranked from the results of PNEHS. The studied mine which was ranked as being of the highest priority is located in the midwestern part of Korea and was operated from 1911 to 1985. In this study, the contamination levels of the heavy metals in the abandoned metal mine were investigated. From the results, the average daily dose (ADD), target hazard quotient (THQ) and target cancer risk of the heavy metals were evaluated. The concentration of arsenic (As) in all of the tailings from the mine was higher than its countermeasure standard of Korea. In particular, the highest concentration of As, 330 mg/kg, was up to 15 times higher than its countermeasure standard. The average concentration of As in agricultural soils was higher than the warning standard of Korea, and higher than its countermeasure standard at six sites. The average concentrations of the analyzed heavy metals in agricultural soil were below the warning standard, but concentrations of cadmium (Cd) and lead (Pb) at 4 sites were higher than its warning standard. The average concentration of As in surface water exceeded the warning standard of Korea. The value of the THQ of As for the tailings was higher than the health protection standard 1. The value of THQ of As for the farmlands was lower than the standard, while the hazard index (HI) of As was higher than the standard. The value of target cancer risk (TCR) of As, $6.44{\times}10^{-4}$, were higher than the health protection standard of a lifetime risk for TCR at $1{\times}10^{-6}$. This suggests that the residents around the metal mines are exposed to As pollution with a carcinogenic risk.

강원도 폐금속광산지역의 광미와 주변토양의 중금속 오염현황 및 오염도 평가 (Assessment of Pollution Level and Contamination Status on Mine Tailings and Soil in the Vicinity of Disused Metal Mines in Kangwon Province)

  • 김정대
    • 대한환경공학회지
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    • 제27권6호
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    • pp.626-634
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    • 2005
  • 본 연구에서는 강원도내 4개의 폐금속광산에서 발생되는 광미와 주변 토양의 중금속 오염현황 및 오염도를 평가하였다. 광미와 주변 토양의 오염정도는 총 중금속농도 기준으로 원동>제2연화>신예미${\fallingdotseq}$상동 순이었으며, 이들 광미는 배경토양 및 Kloke 값보다 각각 $1.2{\sim}78.2$$1.1{\sim}80.6$배가 높은 농도로서 주변 토양을 오염시키고 있었다. 광미내 대다수 중금속의 화합물형태는 잔류성이 대부분이었다. 비잔류형태 화합물에서는 상당부분이 환원성과 산화성이어서 장기간에 걸쳐 산화환경조건에 따라 중금속이 유출될 것으로 보이며 특히, 제2연화의 Cd은 교환성과 탄산염 화합물이 쉽게 유출되어 단기간에 주변 환경을 오염시킬 가능성이 클 것으로 판단된다. 우리나라 토양오염기준치의 초과여부 검토결과 많은 시료에서 토양환경보전법의 우려기준 및 대책기준 이상인 것으로 나타나 이에 대한 처리대책이 필요하였다. PI에 의한 오염도평가에서는 4개의 광산지역 모두 1.0 이상보다 훨씬 높아 오염정도가 심각하였으며 복원시 최우선 광산은 원동이었다. 또한, DI에 의한 복원수준정도 평가결과에서 원동광산은 단기간에 유출 가능한 교환성부터, 나머지 광산은 중 장기간에 걸쳐 유출되는 환원성부터 우선적으로 제거해야 할 것으로 나타났다.

지구통계 기법을 이용한 토양오염 분포 예측 오차 최적화 및 머신러닝 알고리즘 기반의 영향인자 해석 (Optimization of Soil Contamination Distribution Prediction Error using Geostatistical Technique and Interpretation of Contributory Factor Based on Machine Learning Algorithm)

  • 한호상;서장원;최요순
    • 자원환경지질
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    • 제56권3호
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    • pp.331-341
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    • 2023
  • 지구통계 기법을 기반으로 토양오염지도를 작성하는 경우 예측 오차가 발생하며 이에 영향을 미치는 다양한 원인이 존재한다. 본 연구에서는 정규 크리깅을 활용하여 폐광산지역의 토양 내 중금속 농도 샘플링 데이터로부터 격자형 기반의 토양오염지도를 작성하였다. 해당 지도의 예측 오차에 영향을 미친다고 판단된 5개 인자를 선정하고, Leave-one-out 기법을 기반으로 인자의 옵션과 설정값의 변화에 따른 예측값과 실측값 간의 평균제곱근오차(root mean square error, RMSE) 변화를 분석하였다. 이후 머신러닝 알고리즘을 이용하여 RMSE에 영향을 미치는 상위 3개 인자를 도출하였다. 그 결과, Standard interpolation에서는 Variogram Model, Minimum Neighbors, Anisotropy 인자가 RMSE에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 베리오그램 모델에서는 Spherical 모델이 가장 낮은 RMSE를 보였으며, Minimum Neighbors는 3에서 최젓값을 보인 후 값이 증가함에 따라 증가하였다. Anisotropy의 경우 이방성을 고려하지 않는 것이 더 적합한 것으로 나타났다. 본 연구에서는 지구통계와 머신러닝의 복합 활용을 통해 지역 규모에서 높은 신뢰성을 갖는 토양오염지도를 작성할 수 있었고, 적은 수의 토양 샘플링 데이터의 보간 작업 시 어떠한 요인들이 큰 영향을 미치는지 파악할 수 있었다.

강원도 오십천 수계에 분포하는 백색침전물, 적갈색침전물 및 혼합침전물의 중금속 오염, 광물조성 및 분광학적 특성의 비교분석 (Comparative Analysis of Heavy Metal Contamination, Mineral Composition and Spectral Characteristics of White, Reddish Brown and Mixed Precipitates Occurring at Osip Stream Drainage, Gangwondo, South Korea)

  • 임정화;유재형;신지혜;고상모
    • 자원환경지질
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    • 제52권1호
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    • pp.13-28
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    • 2019
  • 본 연구는 강원도 오십천 수계에 형성된 백색, 적갈색 그리고 두 침전물이 혼합된 침전물을 대상으로 침전환경을 파악하고, 중금속 오염도 및 광물학적 분석을 수행하였다. 또한, 분광학적 분석을 통해 수계침전물의 중금속 오염도와 광물조성에 따른 분광특성을 고찰하였다. 백색침전물, 적갈색침전물 및 혼합침전물이 형성된 하천수의 pH 범위는 각각 4.43-6.91, 7.74-7.94와 7.59-7.9로 나타났다. X선 형광분석 결과, 이들 침전물은 니켈, 구리, 아연 및 비소에 대해 오염도가 높은 것으로 확인되었다. 백색침전물은 적갈색침전물 내 알루미늄의 농도에 비해 약 3.3배 높았으며, 적갈색침전물은 백색침전물 내 철의 농도보다 약 15배 부화되었다. X선 회절분석 결과 백색침전물은 알루미노코큠바이트, 깁사이트, 석영, 사포나이트, 일라이트의 광물로 구성되며, 적갈색침전물은 알루미늄 이소프로폭사이드, 고령토, 침철석, 돌로마이트, 엽랍석, 자철석, 석영, 방해석, 홍석류석으로 이루어졌으며, 혼합침전물은 석영, 조장석, 방해석의 광물로 구성된다. 백색침전물은 깁사이트, 사포나이트, 일라이트에 의해, 적갈색침전물은 침철석, 고령토, 엽랍석에 의해, 혼합침전물은 조장석에 의해 분광학적 특성이 발현되는 것으로 판단된다. 중금속 오염도가 높아짐에 따라 분광반사도가 낮아지는 경향을 보였으며, 흡광깊이를 분석한 결과, 백색침전물 및 적갈색침전물에서 검출된 중금속은 각각 사포나이트와 일라이트, 침철석과 자철석에 흡착된 결과로 예상된다.

중금속으로 오염된 점성토의 동전기영동에 의한 침강 거동에 관한 연구 (Electrophoretic Particle Movement in Suspension Considering the Gravitational Settling and Sedimentation of Clayey Soil)

  • 이명호
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제12권3호
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    • pp.44-52
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    • 2007
  • 다공질매체를 통한 미세 입자의 이동은 고함수비 오염준설토의 탈수 및 오염물질의 제거와 같은 지반의 안정화 처리 및 토양의 정화에 있어서 중요한 메커니즘이 되고 있다. 일반적으로 음전하를 갖는 미세 입자들은 동전기영동의 영향으로 양극(+)방향으로 이동하게 된다. 그러나 중금속과 같은 양전하를 띈 오염물질로 흡착된 미세 입자의 경우 중금속의 종류 및 오염도에 따라 동전기영동에 의한 움직임은 제약을 받을 수 있다. 본 연구에서는 자연상태의 미세토립자의 침강거동 및 직류전류의 영향 하에서 발생되는 동전기영동에 의한 침강 거동에 대하여 조사하였다.

금속광산지역 오염 토양/지하수의 복원기술 동향 (Emerging Remediation Technologies for the Contaminated Soil/Groundwater in the Metal Mining Areas)

  • 김경웅
    • 자원환경지질
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    • 제37권1호
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    • pp.99-106
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    • 2004
  • 환경오염저감 및 제어기술은 환경/방재 기술분야로 포스트 반도체 주력산업의 고도화분야에 해당되며, 그 중 오염토양 및 지하수 복원기술은 앞으로 많은 수요가 예상되는 핵심기술이라 할 것이다. 국내의 경우 폐금속광산이 다수 존재하며 이로 인한 중금속 및 비소오염문제가 심각해지고 있는 시점에서 이를 복원하기 위한 최신기술의 동향을 알아보는 것이 필요할 것이다. 현재 이 분야의 선진국인 미국 및 유럽각국에서의 기술개발은 2차적인 오염을 유발하지 않을 청정기술의 개발과 개발기술의 현장적용에 초점이 맞추어 지고 있는 추세이다. 여기에 최근에 개발되어진 신기술중에 이러한 장점으로 인해 주목받고 있는 기술인 전기동력학 기술, 투수성 반응벽체기술, 고형화/안정화기술, 박테리아를 이용한 생체흡착기술, 박테리아를 이용한 용출기술, 식물정화기술을 소개하고자 한다.

Novel assessment method of heavy metal pollution in surface water: A case study of Yangping River in Lingbao City, China

  • Liu, Yingran;Yu, Hongming;Sun, Yu;Chen, Juan
    • Environmental Engineering Research
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    • 제22권1호
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    • pp.31-39
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    • 2017
  • The primary purpose of this research is to understand those elements that define heavy metals contamination and to propose a novel assessment method based on principal component analysis (PCA) in the Yangping River region of Lingbao City, China. This paper makes detailed calculations regarding such factors the single-factor assessment ($P_i$) and Nemerow's multi-factor index ($P_N$) of heavy metals found in the surface water of the Yangping River. The maximum values of $P_i$ (Cd) and $P_i$ (Pb) were determined to be 892.000 and 113.800 respectively. The maximum value of $P_N$ was calculated to be 639.836. The results of Pearson's correlation analysis, hierarchical cluster analysis, and PCA indicated heavy metal groupings as follows: Cu, Pb, Zn and As, Hg, Cd. The PCA-based pollution index ($P_{an}$) of samplings was subsequently calculated. The relative coefficient square was valued at 0.996 between $P_{an}$ and $P_N$, which indicated that $P_{an}$ is able to serve as a new heavy metal pollution index; not only this index able to eliminate the influence of the maximum value of $P_i$, but further, this index contains the principal component elements needed to evaluate heavy metal pollution levels.

Assessment of Selected Heavy Metal Concentrations in Agricultural Soils around Industrial Complexes in Southwestern Areas of Korea

  • Kim, Dong-Jin;Park, Jung-Hwon;Lee, Jin-Ho
    • 한국토양비료학회지
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    • 제49권5호
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    • pp.524-530
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    • 2016
  • Agricultural soils near or around industrial complexes can contain a certain amount of heavy metals that readily enter the food chain and negatively affect human health. Therefore, we conducted the study to investigate the distribution of selected heavy metals, including arsenic (As), cadmium (Cd), chromium (Cr), nickel (Ni), lead (Pb), mercury (Hg), and zinc (Zn), in farm-land soils around fifteen industrial complexes in the southwestern provinces, Korea. The concentrations of heavy metals in the soil samples were determined by the pseudo-total aqua regia (3 HCl : $1HNO_3$) digestion procedure. The heavy metal concentrations in most soils examined did not exceed the levels of Soil Contamination Warning Standard (SCWS) for agricultural lands (Region 1) presented in Soil Environment Conservation Law (SECL) established by Ministry of Environment (MOE), Korea. However, only one sampling site showed higher As amount ($27.1mg\;kg^{-1}$) than the SCWS level of As ($25mg\;kg^{-1}$). Pollution index (PI) for heavy metals did not exceed 1.0. The PI values were significantly positively correlated (p < 0.01) with the heavy metal concentrations. In particular, the values of correlation coefficient between the Cd and Pb concentrations and the PI values were higher than those estimated from other combinations, and thus the amounts of Cd and Pb in the agricultural soils highly affected the PI values for the heavy metals.

폐금속광산 지역의 비소오염토양 처리를 위한 선별 기술 적용 (Application of a Soil Separation System for the Remediation of Arsenic Contaminated Soil in a Metal Mining Area)

  • 박찬오;김종원;박준형;이영재;양인재;이재영
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제18권5호
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    • pp.56-64
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    • 2013
  • After the law has been enacted for the prevention and recovery of mining damage in 2005, efforts of remediation have been started to recover heavy metal contaminated soils in agricultural land near mining sites. As part of an effort, the upper part of cultivation layer has been treated through covering up with clean soil, but the heavy metal contamination could be still spreaded to the surrounding areas because heavy metals may be remained in the lower part of cultivation layers. In this study, the most frequently occurring arsenic (As) contamination was selected to study in agricultural land nearby an abandoned metal mining site. We applied separation technologies considering the differences in the physical characteristics of soil particles (particle size, density, magnetic properties, hydrophobicity, etc.). Based on physical and chemical properties of arsenic (As) containing particles in agricultural lands nearby mining sites, we applied sieve separation, specific gravity separation, magnetic separation, and flotation separation to remove arsenic (As)-containing particles in the contaminated soil. Results of this study show that the removal efficiency of arsenic (As) were higher in the order of the magnetic separation, flotation separation, specific gravity separation and sieve separation.