• 지질공학
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• 제18권4호
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• pp.471-482
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• 2008

이 연구는 충남 연기군 원성리에 소재하고 있는 안티몬공장에서 산업폐기물로 발생된 안티몬 폐기물을 매립지의 토양수, 인접하천수, 인근마을 지하수에서 안티몬을 포함한 일부 중금속에 의한 오염특성을 밝히고자 수행되었다. 하지만 현재 매립지는 수년전에 폐기물은 수거하여 다른 지역으로 옮긴 후 복토된 상태이다. 본 연구를 위하여 조사지역에서 지하수, 하천수, 토양수 총 35점을 채취하였고 대조마을에서 2점의 지하수를 채취하였다. 연구결과 매립지 농지의 토양수에는 안티몬의 농도가 대조마을 지하수보다 훨씬 높은 $48.75{\sim}74.81\;ppb$의 범위를 보여, 이는 주요 선진국 음용수 수질 기준치를 최고 수 십 배 상회한다. 매립지와 접한 하천수 3지점, 마을지하수의 1곳, 안티몬공장내 지하수 1점에서도 안티몬의 농도가 비교적 높게 검출되었다. 철, 망간 등의 중금속이 토양수 및 하천수에서 최고 6.5 ppm, 7.3 ppm으로 매우 높은 값을 보인다. 그러나 그 외 중금속은 일부 토양수, 하천수, 지하수에서 대조마을 지하수보다 높은 값을 보이지만 수질기준치에 비해 상당히 낮은 같을 보인다. 모든 물 시료의 화학적 유형은 Ca-$HCO_3$ 유형에서 Ca-($Cl+SO_4+NO_3$) 유형까지 넓게 분포한다. 토양수가 Ca - $SO_4$의 유형을 보이는 것은 안티몬이 매립되었던 폐기물의 환산화물의 함유에 기인하는 것으로 보인다. 일부지하수는 칼륨과 질산염 성분의 높은 값을 보여 비료와 생활오염물질에 의한 오염을 보인다. 결론적으로 폐기물을 매립지의 복토층 아래 토양내 아직도 상당량 안티몬 등 중금속이 존재하며, 이들이 인근 하천 및 지하수를 오염시키고 농작물까지 영향을 미칠 수 있으므로 적절한 방재 대책을 세워야 할 것이다. 본 연구는 국내 안티몬 폐기물에 의한 수질오염사례에 대한 최초의 연구결과로 환경부에서도 국가적 수질관리 차원에서 안티몬에 대한 대책을 세워야 할 것이다.

• 자원환경지질
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• 제37권1호
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• pp.73-86
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• 2004

본 연구에서는 폐금속광산인 도곡 Au-Ag-Cu 광산과 화천 Au-Ag-Pb-Zn 광산을 대상으로 광산주변 광미, 토양, 자연수 및 농작물 시료를 채취하여 독성 중금속원소들의 오염수준을 규명하고, 토양에 대한 SBET분석을 통해 인체의 위에서 흡수되는 중금속들의 흡수비를 평가하고자 하였다. 또한 이들 지역 주민에 대한 인체 노출경로를 파악하여 독성 중금속들에 노출된 주민들의 건강에 미치는 악영향(독성 및 발암성)을 정량적으로 산출하는 위해성평가를 수행하고자 하였다. 도곡광산의 광미내 중금속의 평균함량은 218 As mg/kg, 90.2 Cd mg/kg, 3,053 Cu mg/kg, 9,473 Pb mg/kg, 14,500 Zn mg/kg 으로 매우 높은 함량을 나타내었다. 화천광산의 광미의 경우, 그 평균함량은 72 As mg/kg, 12.4 Cd mg/kg, 34 Cu mg/kg, 578 Pb mg/kg, 1,304 Zn mg/kg 으로 나타나, Cu를 제외한 원소들이 높은 함량을 나타내고 있다. 따라서 As 및 중금속을 다량 함유하고 있는 이들 광산의 광미들이 강우나 바람에 의해 하류로 유실됨으로써 주변 토양과 수계를 오염시키고 있다. SBET분석결과에 의하면, 화천광산의 논토양내 As, Cd, Zn의 인체흡수도는 각각 55.4%, 20.8%, 26.4%로 나타났으며, 도곡광산의 밭토양의 경우는 각각 40.8%, 37.6%, 33.0%로 나타나 As의 인체흡수도가 가장 높은 것으로 판단된다. 독성(비발암성)위해도 평가 결과, 화친광산에서는 As의 HI 지수가 5.38로, 도곡광산에서는 Cd처 Hl 지수가 3.257.1 이상으로 나타나 이 지역에 거주하는 주민들이 지속적으로 오염된 농작물(쌀알), 지하수, 토양을 섭취한다면 As 및 Cd에 대한 독성위해도가 발생할 가능성이 큼을 시사하고 있다. 발암위해도 평가 결과, 화천광산 지역의 쌀알 및 지하수(식수) 섭취를 통한 As의 초과 발암위해도가 각각 만명중의 8명 및 1명으로 높게 나타났다. 이는 US-EPA에서 제시한 허용발암위해도보다도 크므로 이 지역 주민들이 As에 의해 오염된 쌀알이나 지하수를 식수로 계속적으로 장기간 섭취하게 된다면 As의 발암성 확률이 크다고 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권1호
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• pp.69-78
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• 2010

일반주택의 먼지오염실태를 연구하기 위하여 2009년 1월부터 2월까지 대구지역내의 도시지역(24곳) 및 농촌지역(24곳)의 일반주택 48가구를 대상으로 진공청소기에 포집된 먼지를 수거한 뒤 100 ${\mu}m$ 이하로 체거름하고 산추출한 후에 발암물질로 알려진 Cd과 Ni을 포함한 모두 14개 원소(Al, Ca, Cd, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, Ni, Pb, V, Zn)를 ICP로 분석하였다. 농축계수를 이용한 발생원을 평가한 결과, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, V 성분은 암석풍화, 토양의 재비산 등과 관련된 자연적인 발생원의 영향을 받았고, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn 성분은 연료의 연소, 폐기물소각 등과 관련된 인위적인 발생원의 영향을 받고 있는 것으로 추정되었다. 미량원소성분의 농도는 자연적인 발생원성분에서 유래되는 성분이 높았고, 인위적인 발생원에서 유래되는 성분이 낮았다. 인위적인 발생원의 기여도는 도시지역(2.5%)의 먼지가 농촌지역(2.0%)의 먼지에 비해 높았다. 오염지수를 이용한 중금속성분의 오염도를 평가한 결과, 도시지역이 농촌지역에 비해 1.8배정도 높게 오염된 것으로 추정되었다. 지역별 미량원소성분간의 상관성을 분석한 결과, 농촌지역과 도시지역이 공통적으로 자연적-자연적 발생원 성분간(Al-Mg, Al-Mn, Fe-Mn), 자연적-인위적 성분간(Al-V, Fe-Cr, V-Mn)이 유의하게 양호하였다. 그리고 농촌지역이 도시지역보다 유의한 상관성이 많았다. 또한 유해 중금속성분과 영향인자간의 상관성을 분석한 결과, 난방연료로 기름을 사용하는곳이 가스나 전기를 사용하는 곳보다, 어린이가 있는 곳이 없는 곳보다, 주택과 대도로 사이가 10 m 미만인 곳이 이상인 곳보다, 주택연수가 10년 이상인 곳이 미만인 곳보다 상대적으로 중금속을 많이 함유하고 있었다.

• 한국산림과학회지
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• 제90권4호
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• pp.495-504
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• 2001

본 연구는 포플러 4개 수종의 체내 부위별 Cd과 Pb 축적 특성을 이해하고, 균근 형성이 중금속 흡수에 미치는 영향을 밝히고자 수행하였다. 외생균근균인 모래밭버섯균(Pisolithus tinctorius)을 현사시나무(Populus alba${\times}$glandulosa), 수원포플러(P. koreana${\times}$nigra var. italica), 양황철(P. nigra${\times}$maximowiczii), 이태리포플러(P. euramericana)의 삽수에 접종하여 화분에서 생장시켰다. 화분은 균근균 접종구와 비접종구로 구분하였으며, Cd은 토양에 0, 30, 80ppm으로, 그리고 Pb은 0, 50, 300ppm으로 처리하였다. 가을까지 야외에서 생육시킨 다음, 수확 후 총 생체량, Shoot/Root율, Cd과 Pb의 농도를 부위별로 측정하였다. 모래밭버섯균을 접종한 이태리포플러는 Cd과 Pb 처리 모두에서 비접종구보다 총 생체량이 증가하였으나, 나머지 세 수종에서는 접종 효과가 없었다. 균근균 접종으로 수원포플러와 이태리포플러의 S/R율은 증가하였다. 현사시나무는 포플러 4개 수종 중 Cd을 가장 높은 농도로 축적하였으며, 균근균 접종은 Cd 축적 농도를 4배정도 증가시켰다. 현사시나무는 잎, 줄기, 뿌리 중에서 잎에 가장 높은 농도로 Cd을 축적한 반면 다른 세 수종은 뿌리에 가장 높은 농도로 축적하였다. 그러나 Pb 축적 농도는 4개 수종 중에서 현사시나무가 가장 낮았다. Pb의 축적은 포플러 4개 수종모두뿌리에서 가장 높았으나 수원포플러는 잎에도 뿌리만큼 축적하였다. 균근균을 접종하지 않은 경우 Pb의 축적은 이태리포플러에서 가장 높았으나, 균근균을 접종할 경우 수원포플러에서 Pb 축적이 2배 이상 증가하였다. 결론적으로 현사시나무는 토양으로부터 Cd을 흡수하는데 효과적인 수종이며 이태리포플러는 Pb을 효과적으로 흡수한다. 균근균을 접종하면 현사시나무의 경우 Cd을 4배, 수원포플러의 경우 Pb을 2배 이상 더 흡수할 수 있고, 이 두 수종은 잎에 중금속을 축적하므로, 낙엽을 수거한다면 중금속 오염 토양의 생물 정화용으로 이용이 가능하다고 결론 짓는다.

• 한국환경농학회지
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• 제19권3호
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• pp.213-217
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• 2000

중금속 오염토양에 대한 식물복원법(phytoremediation)중 phytoextraction을 적합한 식물종의 탐색을 위하여 비식용식물인 섬유류 3종, 화훼류 3종 및 수목류 5종을 대상으로 Cd과 Pb을 각각 15, $100\;mg\;kg^{-1}$ 으로 조절하여 처리한 토양에서 pot 재배한 후 식물중에 흡수된 함량 및 그 흡수량을 조사하였다. 식물의 건물생산량은 양황철, 물푸레나무, 사철나무 등 수목류가 섬유류 및 화훼류보다 높게 나타났다. 식물의 부위별 Cd 및 Pb함량은 줄기와 잎보다 뿌리에서 높았고, 식물별 Cd 함량은 채송화, 메리골드, 목화, 아마 순으로 높았으며 Pb 함량은 대마 및 아마에서 높게 나타났다. 식물의 Cd 및 Pb 총 흡수량은 양황철, 사철나무, 물푸레나무, 영산홍 순으로 높게 나타났다. 식물의 Cd 및 Pb 총 흡수량은 시험후 토양에 잔류한 Cd, Pb 함량과 고도의 부의 상관을 보였다. 식물의 건물생산량 및 흡수량을 볼 때 양황철, 사철나무, 물푸레나무 및 영산홍 등이 토양정화식물로의 가치가 있다고 생각된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제47권6호
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• pp.525-532
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• 2014

Since mine wastes were merely dumped in the mine waste dump, they have produced acid mine drainage (AMD). Therefore, main objective of this study was to evaluate the effect of coal combustion products (CCPs) on heavy metal stabilization and detoxification for mine wastes. Total six treatments for incubation test were conducted depending on mixing method (completely mixing and layered). Also, lysimeter experiment was conducted to examine efficiency of polyacrylamide (PAM) on reduction of mine wastes erosion. Result of incubation test showed that concentrations of soluble aluminium (Al) and iron (Fe) in leachate decreased compared to control. The lowest soluble Al and Fe in leachate was observed in 50% mixed treatment (14.2 and $1.03mg\;kg^{-1}$ for Al and Fe respectively) compared to control treatment (253.0 for Al and $52.6mg\;kg^{-1}$ for Fe). The pH of mine wastes (MW) and leachate increased compared to control after mixing with CCPs and ordered as control (MW 6.4, leachate 6.3) < 10% (MW 7.7, leachate 7.1) < 20% (MW 9.0, leachate 7.8) < 30% (MW 9.5, leachate 8.3) < 40% (MW 9.9, leachate 8.5) < 50% (MW 10.5, leachate 8.6). Application of PAM, both in liquid and granular type, dramatically decreased the suspended solid (SS) concentration of CCPs treatments. Reduction of SS loss was ordered as MW70CR30L ($24.4mg\;L^{-1}$) > MW70CR30LPL ($6.7mg\;L^{-1}$) > NT ($3.1mg\;L^{-1}$) > MW70CR30M ($1.6mg\;L^{-1}$) > MW70CR30MPL ($1.1mg\;L^{-1}$) > MW70CR30PGM ($0.7mg\;L^{-1}$) > MW70CR30LPG ($0.5mg\;L^{-1}$) > MW70CR30MPG ($0.4mg\;L^{-1}$). Overall, application of CCPs can be environmental friendly and cost-effective way to remediate coal mine wastes contaminated with heavy metals. In addition, use of PAM could help to prevent the erosion coal mine wastes in mine waste disposal area.

• 한국산림과학회지
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• 제86권3호
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• pp.324-333
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• 1997

충남(忠南) 금사군(錦山郡) 복수면(福壽面) 폐탄광지역(廢炭鑛地城) 토양(土壤)의 이화학적(理化學的) 특성(特性)과 폐탄광(廢炭鑛) 및 폐광석(廢鑛石)더미에서 유출되는 산성(酸性) 광산폐수(鑛山廢水)의 유입으로 인한 하상퇴적물(河床堆積物) 및 토양수(土壤水)의 오염실태(汚染實態)를 조사하였다. 폐탄(廢炭)으로 덮혀 있는 지역은 토양층위(土壤層位)가 발달하지 않았으며, 용적밀도(容積密度)가 $1.83g/m^3$로 매우 높았다. 토양산도(土壤酸度)는 탄질(炭質)에 의해 오염(汚染)을 받은 지역(地域)이 pH 4.01-4.11로 산성(酸性)을 나타냈으며 비오염지역(非汚染地域)은 pH 5.03-5.13으로 나타났다. 토양(土壤)과 하상퇴적물(河床堆積物)의 중금속(重金屬)들중 As. Cr, Ni, Mo, Ba 등은 폐탄(廢炭)의 영향을 받은 오염지역(汚染地域)이 폐탄(廢炭)의 영향을 받지 않은 비오염지역(非汚染地域)(낙엽송(落葉松) 식재지(植栽地))에 비하여 공히 높은 함량(含量)을 나타냈으며 특히 As와 Mo가 높았다. 토양(土壤) 및 하상퇴적물(河床堆積物)의 주원소(主元素) 및 미량원소(微量元素)의 구성별(構成別) 상대적(相對的)인 비(比)에서 $K_2O/Na_2O$에는 탄질물(炭質物)을 많이 함유(含有)하고 있는 토양(土壤) 및 오염지역(汚染地域)의 하상퇴적물(河床堆積物)내에서 높았고, $MgO+Fe_2O_3+TiO_2/CaO+K_2O$는 오염지역(汚染地域)에서 상대적(相對的)인 비(比)가 낮았다. 토양수(土壤水)의 pH는 오염지역(汚染地域)이 3.4-4.2로 강산성(强酸性)이었으며, 토양(土壤)의 산성화(酸性化)로 $Na^+$, $K^+$, $Mg^{+2}$ 등 양(陽)이온의 용탈(溶脫)이 촉진되어 토양(土壤)의 완충능력(緩衝能力)이 낮았다.

• 자원환경지질
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• 제45권3호
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• pp.255-264
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• 2012

제강슬래그와 석회석을 이용하여 구리와 납으로 오염된 농경지를 대상으로 안정화 배치 및 칼럼실험을 실시하였으며, 파일럿 규모의 현장 시험구(testing ground: 가로 2 m ${\times}$ 세로 2 m ${\times}$ 깊이 0.5 m)를 4 개 제작하여 실증시험을 실시하였다. 안정화제 종류별 구리와 납의 용출 저감 효과를 규명하기위한 배치실험 결과, 석회석 3% + 제강슬래그 2%를 혼합한 경우, 구리와 납 모두 85% 이상의 높은 용출 저감 효과를 나타내었다. 오염 토양의 장기적 안정화를 예측하고자 인공강우에 의한 연속 용출 칼럼실험을 실시하였다. 배수시스템이 설치된 직경 15 cm, 높이 100 cm의 대형 아크릴 칼럼을 제작하였으며, 배치실험 결과로부터 중금속 용출 저감 효과가 뛰어난 석회석 3% + 제강슬래그 2%를 안정화제로 사용하였다. 안정화제를 첨가하지 않은 경우 칼럼 용출수의 납농도는 시간에 따른 저감이 발생하지 않아 지하수 생활용수 기준치(0.1 mg/L)를 초과하였으나, 안정화제를 첨가한 경우 실험진행 1년부터 0.04 mg/L 이하를 유지하여 용출 저감 효과가 뚜렷하게 나타났다. 안정화제를 첨가하지 않은 시험구의 경우, 60 일 이후에도 토양수의 납 농도는 지하수 생활용수 기준치보다 높은 0.38 mg/L이었으며, 구리의 농도는 0.69 mg/L를 나타내어 오염토양으로부터 지속적인 중금속 용출이 일어나고 있었다. 안정화제를 첨가한 3 개의 시험구 중, 석회석 3% + 제강슬래그 2%를 안정화제로 사용한 시험구의 용출 저감효과가 가장 뛰어나 20 일 이후부터는 구리와 납 모두 용출되지 않았다. 시험구에 벼를 재배하여 부위별 중금속 농도를 분석한 결과, 벼의 성장에 따른 토양으로부터 구리와 납의 식물전이는 뿌리가 가장 높았고, 잎(줄기포함), 쌀알 순이었다. 안정화제를 첨가한 시험구의 경우, 무처리 시험구보다 단위중량당 구리, 납의 식물전이량이 75% 이상 감소하였다. 연구 결과 석회석과 제강슬래그를 혼합한 안정화제 첨가에 의해 오염토양으로부터 구리, 납의 용출이 감소할 뿐 아니라, 재배하는 식물로의 전이량도 대폭 저감하는 것으로 나타났다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제58권1호
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• pp.39-50
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• 2015

본 연구에서는 오염토양 내 중금속 안정화 효율 평가를 위해 계분(PM), $300^{\circ}C$에서 생산한 바이오차(PBC300), $700^{\circ}C$에서 생산한 바이오차(PBC700)를 2.5, 5.0, 10.0 wt% 수준으로 토양에 처리하고 21일 간 항온배양하였다. 항온배양 후 토양의 pH는 PM 10.0 wt%, PBC300 10.0 wt%, PBC700 10 wt% 처리구에서 각각 7.51, 7.24, 7.88로 나타나 무처리구(pH 6.94)에 비해 유의적으로 증가하였는데 이는 PM, PBC300, PBC700 자체의 알칼리성에 기인한 결과로 판단되었다. 중금속의 TCLP 용출시험 결과 PM 처리구의 경우 용출되는 납(142-408% 증가), 카드뮴(39-77% 증가), 아연(20-24% 증가), 구리(241-955% 증가)의 농도가 모두 증가하였으며, 이는 PM 처리 시 급격하게 증가된 토양 내 DOC와 관련된 것으로 판단되었다. 그러나 PBC700 처리구의 경우 납, 카드뮴, 아연, 구리의 농도가 모두 감소하여 안정화되었으며, 무처리구 대비 감소율은 각각 7-23, 11-38, 11-52, 19-36%으로 나타났다. MINTEQ을 이용한 열역학 모델링 결과 PBC700 10.0 wt% 처리구에서는 납과 구리 화학종의 경우 수산화물인 $Pb(OH)_2$, $Cu(OH)_2$의 침전이 예상되었다. 특히, 납의 경우 매우 낮은 용해도를 보유한 chloropyromorphite [$Pb_5(PO_4)_3Cl$], hydroxypyromorphite [$Pb_5(PO_4)_3OH$] 등의 침전이 예상되었다. 이와 함께 SEM-elemental dot mapping을 이용한 원소분포 조사 결과, 다른 처리구와 달리 PBC700 처리구의 경우 납과 인의 분포부분이 중첩되어 두 원소간의 연관성이 있는 것으로 판단되었다. 이를 종합할 때, PBC700 처리구의 납 용출 농도의 감소는 PBC700이 함유한 인과 오염토양에 존재하는 납이 매우 안정한 형태의 화학종인 chloropyromorphite, hydroxypyromorphite 등을 형성하면서 나타난 결과로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권2호
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• pp.136-142
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• 2012

본 연구에서는 중금속 오염물 생물 검정 수행에 영향을 미치는 조건들에 대해서 조사하였다. 오염 시료의 희석 최소화의 필요 조건인 낮은 균주와 시료의 비율(0.5 : 9.5)에서도 실험을 수행할 정도의 발광 활성이 관찰되었다. Sodium lactate와 $KNO_3$를 첨가한 조건에서 대조군에 대해 약 2.6~4.0배의 발광이 관찰되었다. 시료 희석(추출)용액으로는 발광 영향에 중요한 끼치지 않는 증류수와 MSM이 적절하였다. 본 방법은 중금속에 대해서는 매우 민감하였지만 유기오염물에 대해서는 민감하지 않은 것으로 나타났다. 11지역의 토양 시료추출액은 대조군의 29~111% 발광활성을 나타내었다. 각 시료별 총중금속 농도와 독성 영향 간의 상관성을 예측하기는 어려웠지만 시료의 중요 오염물(비소)에 기준한 두 그룹 간에 통계적 차이의 가능성이 있음을 확인하였다(높은 비소와 낮은 비소 그룹은 각 44%와 20%의 독성도).