In this study, the combined electrokinetic and ultrasonic remediation technique, ultrasonically enhanced electrokinetic technique, was studied for the removal of heavy metal and organic substance in contaminated soils. The electrokinetic technique has been applied to remove mainly the heavy metal and the ultrasonic technique has been to remove mainly organic substance in contaminated soil. The laboratory soil flushing tests combined electrokinetic and ultrasonic technique were conducted using specially designed and fabricated devices to determine the effect of these both techniques. A series of laboratory experiments involving the simple, electrokinetic, ultrasonic, and electrokinetic & ultrasonic flushing test were carried out. A soil admixed with sand and kaolin was used as a test specimen, and Pb and ethylene glycol were used as contaminants of heavy metal and organic substance. An increase in out flow, permeability and contaminant removal rate was observed in electrokinetic and ultrasonic flushing tests. Some practical implications of these results are discussed in terms of technical feasibility of in situ implementation of electrokinetic ultrasonic remediation technique.
도시 내 중금속 오염지에 대한 정화방법의 하나인 식물정화재배(phytoremediation)의 효용성을 검증하기 위해 자생 지피식물인 비비추를 대상으로 실험을 수행하였다. 카드뮴(Cd), 납(Pb), 아연(Zn)의 중금속을 중심으로 각각 네가지 농도로(0, 100, 250, $500mg{\cdot}kg^{-1}$) 처리한 무배수용기에 비비추를 식재한 후 7개월간 식물과 토양 내 중금속 변화량을 살펴보았다. 비비추 지상부에서의 카드뮴(Cd)과 납(Pb)은 처리농도가 증가할수록 검출량도 증가하였으나, 아연(Zn)은 감소되었다. 지하부에서는 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 납(Pb)처리가 고농도일수록 검출량도 높아지는 경향을 보였다. 식물체 지상부와 지하부간의 축적률인 TF(transportation factor)의 경우, 대부분 중금속 처리에서 80% 이상을 지하부에서 축적하는 것으로 나타났다. 토양 내 중금속의 제거량은 세 가지 중금속 모두 처리농도가 높을수록 비례적으로 증가하였다. 식물체와 토양 내 중금속 농도비인 BF(bioaccumulation factor)의 경우 아연(Zn)이 낮은 반면, 카드뮴(Cd), 납(Pb)의 경우 토양에서 식물체에 의한 축적률이 30% 이상인 것으로 나타났다. 이러한 반응은 오염된 토양에서 식물은 생육이 가능한 한계까지만 활성화할 수 있는 낮은 농도의 중금속을 선택적으로 축적하려는 것으로 판단되며, 지속적인 정화효과를 위해서는 생육과 축적이 가능한 저농도 중금속 오염지를 정화방법으로 적용될 수 있으리라 본다.
본 연구에서는 6 종류의 안정화제의 중금속 안정화 효율을 평가하기 위해 생물학적 평가 방법을 이용하였다. 12 종의 식물을 대상으로 한 스크린 실험에서 청경채를 선발하여 이를 안정화제 평가에 사용하였다. 식물 독성실험 결과 농용석회와 제강슬래그는 청경채의 뿌리 신장에, 백운석은 지상부 신장에 각각 악영향을 주었다. 화학적 평가 방법뿐만 아니라 생물학적 평가 방법을 고려하였을 때에는 AMD 슬러지가 가장 추천되어질 만한 것으로 판단된다. 그러나 토양 환경과 청경채의 특수성 때문에 위 결과를 일반화 하는 것은 어려우며 명확한 결과 도출을 위해서 재배기간의 조정과 추가적인 화학 침출 평가 방법 등이 필요해 보인다.
중금속으로 오염된 폐수를 처리하기 위하여 다양한 처리 방법들이 제시되고 있으나, 최근에는 미생물을 이용한 중금속 처리 방법에 대한 관심이 높아지고 있다. 따라서 중금속으로 오염된 토양에서 중금속에 대하여 강한 내성과 우수한 생물흡착능력을 동시에 가지고 있는 미생물 CPB를 분리하여 중금속에 대한 내성, 흡착 능력 및 흡착의 최적조건을 조사하였다. 중금속에 대한 내성은 전체적으로 $400mg{\ell}^{-1}$ 이상의 농도에서도 높은 내성을 보였으며, 생장 저해도는 단일 중금속 보다 중금속이 복합으로 존재 할 경우 더 크게 나타났다. 중금속 흡착 능력은 Pb>Cd>Cu>Zn의 순으로 흡착 능력이 나타났다. 외형적 흡착형태는 중금속의 종류에 따라 세포 표면 및 세포 막 부근에 electron dense particles들이 형성되었으며, 이는 EDS 분석을 통하여 중금속 화합물인 것으로 확인되었다. 중금속을 흡착하는데 있어 전반적인 최적 pH는 $5{\sim}7$범위였고, 최적 온도는 $25{\sim}35^{\circ}C$이다.
In the South Korea, 47% of abandoned mines are suffering from the mining hazards such as the mine drainage (MD), the mine tailings and the waste rocks. Among them the mine drainage which has a low pH and the high concentration of heavy metals can directly contaminate rivers or soil and cause serious damages to human health. The natural/artificial treatment facilities by using neutralizers and coagulants for the mine drainage have been operated in domestic and most of heavy metals in mind drainage are precipitated and removed in the form of metal hydroxide, alumino-silicate or carbonate, generating a large amount of mine drainage treated sludge ('MDS' hereafter) by-product. The MDS has a large surface area and many functional groups, showing high efficiency on the fixation of heavy metals. The purpose of this study is to develop a ingenious heavy metal stabilizer that can effectively stabilize arsenic (As) and heavy metals in soil by recycling the MDS (two types of MDS: the acid mine drainage treated sludge (MMDS) and the coal mine drainage treated sludge (CMDS)). Various analyses, toxicity evaluations, and leaching reduction batch experiments were performed to identify the characteristics of MDS as the stabilizer for soils contaminated with As and heavy metals. As a result of batch experiments, the Pb stabilization efficiency of both of MDSs for soil A was higher than 90% and their Zn stabilization efficiencies were higher than 70%. In the case of soil B and C, which were contaminated with As, their As stabilization efficiencies were higher than 80%. Experimental results suggested that both of MDSs could be successfully applied for the As and heavy metal contaminated soil as the soil stabilizer, because of their low unit price and high stabilization efficiency for As and hevry metals.
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.
해양오염퇴적물 정화기술의 조속한 국내 정착을 위하여, 육상 토양오염 정화공법들이 해양퇴적물에도 적용될 수 있는지를 해양오염퇴적물 정화사업이 고려되는 울산 방어진과 진해 행암만의 퇴적물을 대상으로 해양오염퇴적물에 활용 가능한 설비를 갖춘 입자분리 및 세척의 세 공법을 사용하여 중금속 제거 가능성을 위주로 평가하였다. 모래에 비하여 중금속 농도가 높은 울산 방어진의 니질 및 점토질에서 각 공법별 중금속 제거 정도는 입자분리의 경우, 비소(As) 81.5%, 수은(Hg) 93.8%이고, 세척의 경우, 카드뮴(Cd) 72.2%, 수은(Hg) 87.1%이며, 같은 분야의 다른 세척의 경우, 카드뮴(Cd) 70.8%, 납(Pb) 65.6%로 나타났다. 실증실험 결과로부터 사용한 입자분리 및 세척 공법은 모래뿐만 아니라 니질과 점토질 크기의 미세입자에 함유된 중금속까지 효과적으로 처리할 수 있다는 것을 확인하였다. 또한 입자분리보다 입경별 분리, 공정수에 의한 세척, 산 또는 유기용매 등 첨가제에 의한 물리적, 화학적 반응 등 처리공정으로 구성된 세척공법에 의한 중금속 제거가 보다 효과적인 것으로 나타났다. 한편 모든 조건에서 처리한 산물의 중금속 농도는 토양오염우려기준 중 3지역 기준에 적합하므로, 중금속 처리뿐만 아니라 처리한 산물을 육상에서 매립지용 복토재, 토목, 건설용 재생토사 등으로 재이용하기위한 처리기술로서 적합한 것으로 판단된다.
This research was performed to check the transport characteristics of heavy metals in contaminated soil, that is, the influence of humic acid and phosphate on transport characteristics of heavy metals was studied. From the results of column mode experiments about heavy metal behavior, the order time to reach breakthrough and equilibrium was soil + humic acid( 20g ) > soil + humic acid ( 5 g ) > soil without Humic acid addition > soil+humic acid( 50g ). It is because the dissolved organic carbon content increased as the soil organic matter content increased. As the phosphate increased, so did the time to reach breakthrough and equilibrium. The order of time was soil + phosphate( 50 mg ) > soil + phosphate( 20 mg ) > soil . phosphate( 10 mg ) > soil without phosphate addition. It is because the phosphate ion worked as alkalinity donor and the calcium ion co-injected worked as the accelerator of coprecipitation of heavy metals.
This paper investigated remediation options for contaminated sediments with heavy metals. Twenty three sediment samples were taken from three different depths of 0.5m, 1.5m and 2.5m. The concentration of Heavy metals Cu, Pb, and Hg were measured. The concentration of copper far exceeded the Sediment Quality Guideline in U.S.A and Interim Sediment Quality Guidelines in Canada. Therefore, remediation of the sediments is requried to protect the benthos. Two remediation options were suggested : dredging of the organic sediments as deep as about 85cm followed by surface covers with clean soil, and in-situ stabilization of tile sediments using lime or cement followed by surface cover with clean soil.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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