• 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.

• 한국토양비료학회지
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• 제43권5호
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• pp.596-601
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• 2010

고염도 간척지 토양에서 석고시용에 따른 토양의 제염특성을 알아보고자 석고의 혼합비율별 토주를 제작하여 이온의 용출과 토양 중 이온 분포 특성을 조사하였다. 석고의 혼합비율별로 토주의 $K_{sat}$값을 측정한 결과, 석고 혼합 0%에서는 최종적으로 투수가 정지하여 $K_{sat}$ 0 cm $hr^{-1}$을 나타내었고, 석고 0.2% 혼합에서는 0.01 cm $hr^{-1}$를 나타내었으며, 석고 0.4% 이상의 혼합에서는 투수성이 크게 증가하여 0.3 cm $hr^{-1}$ 이상의 $K_{sat}$ 값을 나타내었다. 석고의 혼합비율별 용출액의 EC는 초기 104.2~164.8 dS $m^{-1}$에서부터 141시간 용출 후 크게 감소하여 석고 혼합비율에 따라 0.1~0.6 dS $m^{-1}$을 나타내었다. 석고 혼합비율별 토주 토양내 양이온 함량에 대한 용출된 각 양이온의 비율은 석고 혼합비율이 증가됨에 따라 모든 이온에서 증가하여 석고 혼합비 0.8% > 0.6% > 0.4% > 0.2% 순을 나타내었다. 또한 모든 석고 혼합비율에서 토양내 양이온 함량에 대한 용출 양이온의 비율은 $Na^+>Mg^{2+}>K^+>Ca^{2+}$ 순으로 높았다. 석고혼합토주의 용출 시험 후 토주내 토양의 EC는 시험 전 33.9 dS $m^{-1}$에 비해 98.8% 이상 저하되었다. 토양의 치환성 $Ca^{2+}$는 크게 증가하여 석고 혼합비에 따라 1.7~3.1 $cmol_c\;kg^{-1}$의 함량을 나타낸 반면, 치환성 $Na^+$, $Mg^{2+}$, $K^+$이온은 각각 1.1, 1.3, 0.6 $cmol_c\;kg^{-1}$ 이하의 함량을 나타내었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제34권1호
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• pp.26-32
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• 2001

본 연구는 다층구조 토양의 토양표면에서 수두를 5cm로 유지하면서 미세입자로 분쇄된 건조 생우분(FRCM)의 혼합 비율에 따른 $NO_3{^-}$-N의 이동특성을 조사한 것이다. 토양의 상층부는 월곡통 토양을 그리고 하층부는 청원통 토양을 용적밀도 $1.25g\;cm^{-1}$으로 조절하여 사용하였으며 FRCM은 0%부터 10.4 %까지 6단계로 나누어 상층부에 균일하게 혼합한 후 약 65일간 지속적으로 관개를 실시하면서 토주의 하부에서 용탈돼 나오는 용출수를 조사하였다. 조사 결과 포화 수리전도도는 유기물함량이 0% 에서 10.4%로 증가함에 따라 $1.7{\times}10^{-3}cm/min$에서 $8{\times}10^{-4}cm/min$으로 감소하는 경향을 보여주었으며 안정된 상태의 수리전도도를 얻기까지 약 7일에서 64일정도 소요됨을 알 수 있었다. 그리고 토양내와 유기물로부터 전환된 $NO_3{^-}$-N와 $NH_4{^+}$-N의 용탈 특성은 혼합된 유기물 함량이 10.4%에서 0%로 감소함에 따라 최고 $14.8mmolc\;kg^{-1}$ to $0.58mmolc\;kg^{-1}$의 변이를 보여주고 있으며 용탈된 $NO_3{^-}$-N의 함량은 $NH_4{^+}$-N와 비교시 약 4배 정도임을 알수 있었다. 따라서 $NO_3{^-}$-N의 전환율은 담수상태에서도 활발히 진행됨을 알 수 있었고 토양내에서 질소의 공급은 토양내 수리전도도와 결부하여 조사할 수 있을 것으로 추정한다.

• 광물과 암석
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• 제37권2호
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• pp.47-57
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• 2024

자로사이트는 pH가 낮은 다양한 환경에서 발견되는 알루나이트 계열의 광물로 양이온이나 산화음이온이 공침 또는 치환된 형태로 구조 내 존재할 수 있다. 자로사이트는 pH 변화에 민감하여 pH 증가와 같은 지구화학적 변화 시 쉽게 침철석으로 상변화를 거치며 이러한 과정 중 자로사이트 내의 유해 이온들이 방출되어 추가적인 환경적 피해를 유발 할 수 있다. 자로사이트의 양이온 자리에 K 뿐만 아니라 Na와 NH₄가 대신 존재할 수 있으며 다른 양이온을 포함하는 자로사이트의 생성은 산성광산배수 뿐만 아니라 특히 제련산업에 있어서 중요하다. 본 연구는 서로 다른 양이온을 함유하고 있는 세 종류의 자로사이트를 합성한 후 pH 변화에 따른 각 자로사이트의 침철석으로의 상변화 과정을 비교 연구하였다. 모든 자로사이트들은 pH의 변화에 민감하여 pH 4에서 보다 pH 8에서 훨씬 높은 상변화율을 보였다. 상대적으로 낮은 pH 4에서는 구조적으로 가장 안정한 K-자로사이트의 침철석으로의 상변화가 가장 느리게 일어났다. 다른 두 자로사이트의 경우 함유된 양이온이 K 이온보다 반경이 작거나 커서 구조적 안정성에 차이가 있고 이로 인하여 침철석으로의 전환이 더 빨리 일어났다. 그러나 pH 8에서는 K-자로 사이트가 다른 자로사이트에 비하여 훨씬 더 빠른 침철석으로의 변화를 보였으며 이는 수용액 속의 K 이온의 급격한 증가에서도 확인될 수 있었다. 높은 pH에서 K-자로사이트의 상변화 양상은 낮은 pH에서 보여주는 것과 확연하게 다르며 침철석으로의 변화 기작이 pH 4에서 와는 다르다는 것을 지시한다. 이에 대하여는 추후 추가의 연구가 필요하다. 본 연구 결과는 산성광산배수나 제련소 폐기물의 처분 등에서 자로사이트의 상변화가 중금속의 거동에 중요한 영향을 미칠 수 있음을 지시하며 제련 산업 폐기물 처리에 있어서 중금속의 거동을 예측하는데 중요한 정보를 제공할 수 있을 것으로 생각된다.