In this study, we evaluated effect of particle size on arsenic solid-state speciation and bioaccessibility in soils highly contaminated with arsenic from smelting and mining. Soils were partitioned into six particle size fractions ($2000-500{\mu}m$, $500-250{\mu}m$, $250-150{\mu}m$, $150-75{\mu}m$, $75-38{\mu}m$, <$38{\mu}m$), and arsenic solid-state speciation and bioaccessibility were characterized in each particle size fraction. Arsenic solid-state speciation was characterized via sequential extraction and XRD analysis, and arsenic bioaccessibility was evaluated by SBRC (Solubility Bioaccessibility Research Consortium) method. In smelter site soil, arsenic was mainly present as arsenic bound to amorphous iron oxides. Fine particle size fractions showed higher arsenic concentration, but lower arsenic bioaccessibility. On the other hand, arsenic in mine site soil showed highest concentration in largest particle size fraction ($2000-500{\mu}m$), while higher bioaccessibility was observed in smaller particle size fractions. Arsenic in mine site soil was mainly present as arsenolite ($As_2O_3$) phase, which seemed to affect the distribution of arsenic and arsenic bioaccessibility in different particle size fractions of the mine soil.
Melt-quenching of steels leads to various metallographic effects such as refinement of grain size, extension of the solid solubility of carbon and alloying elements, and is expected to improve the mechanical properties of conventional steels. Furthermore, this technique is a useful method for producing sheet directly from liquid state. And it will lend itself to development as a continuous cast process which offers significant savings in energy and product costs. The purpose of this study is to present the microstructures of melt-quenched austenitic stainless steels. As the results of this study, the morphology of melt-quenched microstructure show that the roll contact area is columnar structure, and the free surface area is dendrite structure. As the line speed increases, the ratio of $d_{colunnar}/d_{total}$ increases from 0.12 to 0.60, but the ribbon thickness decreases from $150{\mu}m$ to $30{\mu}m$.
본 연구에서는 비소 오염 토양의 비소 처리를 위해 고형화/안정화 공법을 적용하였으며, 4가지 종류의 바인더(시멘트, 영가철(Zero Valent iron, ZVI), monosulfate와 ettringite(시멘트계 합성물질))를 이용하였다. 1 N HCl 용출법을 통해 비교한 결과 바인더 함유량 20%에서, 시멘트(71.41%) > monosulfate(47.45%) > ettringite(46.36%) > 영가철(33.08%)의 비소가 용출되었다. 또한, 시멘트에 첨가제(monosulfate, ettringite, calcium sulfoaluminate, CSA)를 혼합하여 바인더를 제작하여 비소 저감 능력을 평가하였다. 1N HCl 용출법을 통해 비교한 결과 3가지 혼합바인더 모두 혼합비 4:1에서 최대의 비소농도 저감효과를 나타냈으며, CSA(86.27%) > monosulfate(84.78%) > ettringite(84.71%) > 시멘트(71.41%)의 비소를 안정화하여 기존의 시멘트만 단독으로 사용했을 경우보다 더 높은 비소(As(V)) 저감 능력을 가지고 있는 것으로 평가된다.
지구외핵은 순수한 철원소 이외에, 철보다 원자량이 낮은 원소가 상당량 포함되어 있다. 수소도 외핵내에 존재할 가능성이 있는 성분 중의 하나로 인식되고 있다. 따라서, 철수화물에 대한 압력에 따른 수소의 용해도에 대한 연구와 병행하여, 기타 금속수화물에 대한 연구의 확대 또한 중요하다. 수소는 또한 석유의 대체물질로써 그 가능성이 매우 높으며, 금속수화물상태로 수소를 보다 효율적으로 저장할 수 있는 설정구조에 대한 연구 역시 요구된다. 이러한 두가지 이류로, $TiH_2$를 철수화물의 결정구조적 유사물로 선택하여, 고온-고압하에서 특성화 현상을 연구하였다. 결정질 $TiH_2$ 분말시료에 대하여 두가지 다른 온도-압력 조건하에서 고온-고압실험이 시해되었다. 이러한 실험 중 하나는 소형 고온 발생장치가 부착된 피스톤-실린더 다이아몬드 앤질기기를 이용하여 압력은 최고 15 GPa 까지, 온도는 500${\circ}$에 고정시킨 상태에서 처리한 시료를 상온-상압상태로 변환시켜 X-선 회절실험을 하였다. 이러한 실험에서, 11.3 GPa 압력 이상에서 고온-고압처리한 시료로 부터 사방정계 결정구조를 보이는 비가역성의 새로운 광물상을 발견하였는데 이는 Ti수화물이 고압하에서 안정한 결정 격자구조를 보이는 새로운 것이다. 이 상변이에 따른 몰부피의 변화는 약 10%이다.
미생물학적 황산염 환원은 황산염을 전자수용체로 이용하는 황산염 환원 박테리아에 의해 황산염이 황화이온으로 변환되는 과정이다. 형성된 황화이온은 주변의 용존 금속 이온과 결합하여 용해도가 낮은 금속 황화물로 침전된다. 이 연구에서는 비소와 중금속으로 오염된 송천 금은광산 일대 토양을 대상으로 하여 토착 박테리아에 의한 황산염 환원을 유도함으로써 독성 원소의 원위치 고정화 기술의 효율성을 평가하였다. 왕수 분해 결과, 대상 토양 내 비소, 구리, 납의 함량은 각각 1,311 mg/kg, 146 mg/kg, 294 mg/kg 등으로 나타나 특히 비소의 오염이 심각한 상태였다. 회분식 실험 결과, 미생물학적 황산염 환원에 의하여 pH 증가, 산화환원전위 감소, 황산염 함량 감소, 비소와 구리 함량 감소 등이 관찰되었다. 이 때 가장 높은 중금속 침전 효율을 유도하는 탄소원과 황산염의 농도 범위는 각각 0.2~0.5%, 100~200 mg/L로 나타났다. 미생물학적 또는 화학적으로 황화물 침전을 유도하게 고안된 컬럼 실험 수행 결과, 비소와 구리는 두 컬럼에서 모두 98% 이상 제거되었다. 그러나 산소를 다량 포함한 용액을 주입한 후, 화학적으로 황화물 침전을 유도한 컬럼에서는 즉각적인 비소와 구리의 재용출 현상이 나타났으나, 미생물학적 황산염 환원을 유도한 컬럼에서는 침전물이 30일 이상 장기간 안정성을 보였다. 미생물학적 컬럼 내에 형성된 검은색 침전물을 분석한 결과 FeS와 CuS로 나타났으며 비소는 대부분 철 황화물에 흡착되어 있는 것으로 확인되었다.
강원도 태백산국립공원 구역에 인접한 동해폐탄광으로부터 발생하는 산성광산배수(AMD)에 대하여 수질오염과 하상퇴적물 내 Fe, Al의 거동특성을 화학분석, XRD, 적외선분광분석(IR), 핵자기공명분석(27Al NMR)을 이용하여 연구하였다. 산성광산배수의 수질은 pH와 용존이온의 침전에 따라서 변화하며, 포화지수 계산에 따르면 대부분 다양한 철, 알루미늄 수산화광물종에 과포화되어 있다. 하상의 적갈색 침전물은 슈베르트마나이트, 페리하이드라이트와 침철석으로 구성된다. 백색침전물은 대부분 알루미늄광물인 배스알루미나이트로 구성되는데, 이것의 결정도는 매우 낮다. 배스알루미나이트에서는 Al-중합체 Al13-Tridecamer가 소량으로 함유되어 있다. 동해폐탄광의 산성광산배수를 저감하기 위해서는 단순한 저류조 운영보다는 적극적인 제거법을 적용하여 철, 알루미늄 광물의 침전과 용해도를 조절할 필요가 있다.
Chromium exposure can be in the forms of environmental pollution and occupational exposure. The harmful effects of chromium on the body greatly differ depending on its valence or solubility. Accordingly, the recommended permissible exposure limit for each chromium compound is different. This study investigated the increase or decrease of distribution and excretion of total chromium exposed simultaneously the soluble Cr+6 and Cr+3 compounds. There were no difference of total chromium concentration in plasma, red bloods cells, urine, organs between simultaneously injected and individually injected soluble Cr+6 and Cr+3 compound. The chromium clearances in urine also showed that there were two phases in the two groups. In the first phase, biological half lives of the total chromium of the two groups have been similar within 24 hr., but in the second phase, biological half life of the group injected simultaneously was 62.7 hr. and was less than that of the other group's 188.3 hr. The average concentration of total chromium in plasma was same with the control, and that of RBCs was $0.218nmol/m{\ell}$ and was slightly increased in comparison with $0.121nmol/m{\ell}$ of the control, which was not statistically significant. As a result, there were no differences of distribution and excretion of chromium between the group exposed simultaneously and the other group exposed separately the soluble Cr+6 and Cr+3 compounds. The biological half life of chromium of the former group in urine was less than that of the other group.
유리질산 및 불산이 제거된 산세폐액으로부터 Ni을 회수하기 위하여 컬럼식 연속추출장치에 의한 연속실험을 수행하였다. 먼저 Ni 회수 실험에 앞서 폐액중 다량 함유되어 있는 Fe나 Cr을 효과적으로 침전 제거하기 위해서는 중화제로 $CaCO_3$가 적절하며 이대 Ni은 전혀 침전되지 않는다. 한편 컬럼식 연속추출장치에 의한 No의 추출특성을 살펴보면 pulse velosity(Amplitude$\times$Frequency)가 증가함에 따라 수상과 유기상의 혼합효과가 증대되어 Ni의 추출율이 높아지고 이에 딸 HETS도 감소하고 있으나, pulse velosity가 임계치 이상으로 증가하게 되면 수상과 유기상의 강력한 혼합에 의해 원판과 원판사이에 분리층이 형성되지 못하고 컬럼 전체가 완전한 혼합 형태로 되어 추출율이 낮아지고 HETS도 길어지게 된다. 유기상에 추출된 Ni은 탈거시 탈거액으로 2M ${H}_{2}{SO}_{4}$액을 사용하면 효과적으로 농축 회수할 수 있다. 그리고 ${H}_{2}{SO}_{4}$용액중 $NiSO_4$의 용해도는 ${H}_{2}{SO}_{4}$ 농도가 증가함에 따라 감소하여 2M ${H}_{2}{SO}_{4}$ 용액에서는 55 gr/$\ell$ 정도로 나타나고 있으며, 이같은 $NiSO_4$의 과포화특성을 이용하면 탈거액의 증발과정을 거치지 않고 $NiSO_4$결정을 얻을 수 있다.
In order to clarify the thermal and hygroscopic properties of indoor particulate matter (PM) in a semiclosed subway space, which is critically important for understanding of the distinctive particle formation processes as well as the assessment of their health effects, the size-resolved PMs (i.e., $PM_{2.5}$ and $PM_{10-2.5}$) were intensively collected on the platform of Miasageori station on the Seoul Subway Line-4. The elemental concentrations in soluble and insoluble fractions were determined by PIXE from the bulkily pretreated $PM_{2.5}$. The thermal and hygroscopic characteristics of individual particles were investigated via a combination of the unique pretreatment techniques (i.e., the high-temperature rapid thermal process and the water dialysis) and SEM-EDX analysis. Iron and calcium were unequaled in insoluble and soluble $PM_{2.5}$ fractions, respectively, with overwhelming concentration. The SEM-EDX's elemental net-counts for the pre- and post-pyrolyzed PMs newly suggest that magnesium and several elements (i.e., silica, aluminum, and calcium) may be readily involved in the newly generated subway fine PM by a high-temperature thermal processing when trains are breaking and starting. Through the water dialysis technique, it turned out that calcium has meaningful amount of water soluble fraction. Furthermore, the concentrations of the counter-ions associated with the calcium in subway $PM_{10-2.5}$ were theoretically estimated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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