• 자원환경지질
• /
• 제36권1호
• /
• pp.27-38
• /
• 2003

금은광산의 광미에는 유비철석이 포함되어 있으며 이의 산화로 주변 지구화학적 환경에서 비소오염 양상이 주로 나타나고 있다. 풍화된 광미의 경우 황화광물의 산화과정으로 철 수산화물 및 수산화황산염이 풍부하게 생성되고 여기에 비소가 결합되어 있을 것으로 예상된다. 이 연구에서는 국내 일부 금은광산 지역의 풍화된 광미를 대상으로 SEW/EDS 분석과 연속추출분석을 실시하여 고상 비소의 광물학적, 화학적 특성을 파악하였다. 또한 pH/Eh 환경변화에 따른 고상 비소의 안정도와 용출 가능성을 평가하였다. 광미시료들은 총 황 몰농도와 비소 및 중금속원소들의 함량을 비교해 볼 때 풍화로 인해 황화광물의 산화가 많이 진행된 것으로 나타났다. XRD 분석에서 덕음, 동일, 다덕 광산 광미에서 철수산화황산염 광물로서 자로사이트가 나타났으며 비소의 총함량이 가장 높게 나타난(4.36%) 다덕광산 광미에서 결정질 비소 함유상으로 스코로다이트가 확인되었다. 이외 SEM/EDS 분석을 통해 보이단타이트와 유사한 조성을 가지는 상자 일부 Pb-비산염 형태도 구분되었으며 상대적으로 광미의 풍화정도가 낮은 삼광 및 구봉 지역에서는 유비철석이 인지되기도 하지만 광미내 비소는 주로 철수산화물 및 수산화황산염에 결합된 것으로 나타났다. 화학적 형태 분석에서도 동일, 다덕, 명봉 광산 광미에서 철수산화물과 공침전된 형태가 72∼99%로 나타났으며 삼광 및 구봉에서는 황화물 형태가 58%, 철수산화물 결합형태가 40% 내외로 나타나 이를 뒷받침한다. 광미에 대한 비소 용출실험에서 덕음 광미가 가장 낮은 pH(2.7)를 의이며 직접적인 철수산화황산염의 용해반응으로 비소가 용출되며 삼광 및 구봉에서는 알칼리성 환경(8.1-8.5)에서 탈착반응으로 상대적으로 많은 양의 비소가 용출될 수 있음을 보여주었다. 또한 산성환경에서 용존 비소의 +3가 비율이 높게 차지하여 환경적 영향이 크게 나타날 수 있다. 이와 같은 풍화 광미에 대해 환경복구 기법의 적용으로 인한 pH/Eh 환경의 변화와 미생물의 작용이 비소를 함유하는 상의 안정도에 영향을 줄 수 있으며 비소의 용출 정도는 증가할 수 있다.

• 자원환경지질
• /
• 제25권4호
• /
• pp.397-416
• /
• 1992

본 논문에서는 해남지역의 점토광상인 성산, 옥매산 및 해남광상을 연구대상으로 하였다. 열수변질을 받은 각 점토광상은 중심으로부터 주변부로 감에 따라 변질대를 형성하고 있는데, 성산광상의 경우 카올린대, 카올린-석영대, 견운모대 및 녹니석대의 변질대가, 옥매산광상의 경우 석영대, 명반석대, 카올린대, 견운모대 및 녹니석대의 변질대가, 그리고 해남광상의 경우 석영대, 납석대, 견운모대 및 녹니석대의 변질대가 각각 나타나고 있다. 이같은 변질대들은 두 종류의 변질작용으로 구분될 수 있는데, 하나는 납석대, 명반석대, 석영대, 카올린대 및 카올린-석영대와 같은 산변질작용 (acidic alteration)이고, 다른 하나는 녹니석대와 일부 견운모대와 같은 프로필리틱 (prophylitic alteration) 이다. 모든 점토광상은 high sulfidation (acidic-sulfate) 계에 속한다. 산변질작용의 암석은 납석, 명반석, 카올린광물, 견운모, 석영 및 황철석 등으로 구성되어 있다. 전암화학분석의 결과 $SiO_2$, $TiO_2$, $Fe_2O_3$, MgO, CaO, $K_2O$ 및 $Na_2O$와 같은 원소들은 원암의 조성과 상당한 차이를 보여주고 있는데, 이같은 주원소들의 유동성은 각 변질대의 광물조합과 관련되어 이들에 영향을 주고 있다. 견운모의 폴리타잎(polytype) 은 X-선 회절분석결과, $2M_1$ 및 1M 형으로 밝혀졌다. 성산광상의 경우 $2M_1$ 및 1M 형이 거의 같은 비율로 나타나고, 옥매산광상의 경우 1M 형이 우세한 반면, 해남광상의 경우 $2M_1$ 형이 우세하게 나타나고 있다. 이같은 현상은 견운모의 형성온도를 반영하는 것으로, 해남광상이 가장 고온에서, 성산광상은 중간온도에서, 그리고 옥매산광상이 가장 저온에서 형성되었음을 지시해 준다. 전자현미 분석결과, 면반석의 Na/(K+Na)의 비율이 옥매산광상의 것이 성산광상의 명반석이 성산광상의 것보다 높은 것으로 나타났는데, 이는 옥매산광상의 것보다 상대적으로 고온에서 높은 Na/(K+Na) 값과 낮은 pH 값을 갖는 용액에서 형성되었음을 시사해 준다. 모든 분석결과를 종합하여 볼 때, 명반석은 hypogene 기원이며, steam-heated 환경에서 hydrogen sulfide의 산화작용에 의하여, 그리고 오늘날의 열수계에서 관찰할 수 있는 solfataric alteration의 결과로 형성되었음을 알 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제16권12호
• /
• pp.8665-8672
• /
• 2015

본 연구에서는 하수처리장의 소화슬러지(digest sludge)를 대상으로 악취제거 및 유기물제거에 대한 타당성을 검토하고자 BIO-CLOD를 넣은 반응조와 넣지 않은 반응조에 대하여 24시간, 48시간, 72시간 후 ammonia, methyl mercaptan(MMC) 및 $H_2S$에 대해서 측정하였다. BIO-CLOD를 침적시킨 반응조(BIO-CLOD)에서 24시간 내에 ammonia는 48%인 것에 비해 $H_2S$와 MMC는 98%이상의 높은 제거율을 보인 반면에 BIO-CLOD를 침적시키지 않은 반응조(Non BIO-CLOD)에서는 24시간 내에 ammonia가 45%, $H_2S$는 71%, MMC는 84%로서 악취제거 가능성을 보였다. 암모니아 농도는 시간이 지남에 따라 감소하면서 질산성질소농도는 증가하는 질산화 현상을 보였으며, 소화슬러지내의 유황계 악취성분들이 호기성 미생물들에 의해 산화 분해되어 용액 중의 황산염농도를 증가시키는 데는 BIO-CLOD효과가 있었음을 알 수 있었으며, 황산염농도증가와 대기중의 $H_2S$ 제거율간에는 상관관계가 있음을 알수 있었다. 반응조 유출수에서 유기물의 감소는 짧은 시간 내에서는 BIO-CLOD가 영향을 주지 않았으며, HRT 12시간과 HRT 24시간으로 운전하였을 때 경제적인 면에서 HRT 12시간을 고려해야 할 것으로 판단되었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
• /
• 제11권1호
• /
• pp.23-36
• /
• 2006

이번 연구는 광미시료를 대상으로 반응시간(1, 2, 4, 7, 14, 21 및 30일)과 반응용액의 pH(1, 3 및 5)를 달리하여 실내 용출실험을 실시하였다. pH 5와 pH 3의 반응용액과의 용출실험에서는 반응 2일 후 최종 pH가 4.6-6.1 혹은 2.8-3.5로 안정화되었으며, 반응시간이 지남에 따라 점진적으로 낮아졌다. 황산염 농도와 산도는 7일 이후 증가하는 것이 관찰되었는데, 이는 황화광물의 산화작용때문인 것으로 판단된다 pH 5와 pH 3에서 용출된 Pb 함량은 반응기 간(1-30일) 동안 뚜렷한 변화가 보이지 않은 반면에 Zn, Cd 및 Cu는 시간이 지남에 따라 용출함량이 증가하는 경향을 보였다. 반응용액 pH 1에서의 용출특성은 Zn 형태(Zn, Cd, 및 Cu)와 Pb 형태(Pb)로 구분되었다. Zn 형태는 시간에 따라 용출함량이 증가되었고, 이는 지속적인 용해작용에 의한 것이다. Pb 형태는 시간에 따라 용출농도가 감소하였으며, 이는 황산염의 용출함량이 높아짐에 따라 용해된 Pb가 앵글레사이트(anglesit)로 침전됨을 지시한다. 높은 황산염 농도는 Fe, Zn, 및 Cd의 높은 용출함량과 밀접한 관련이 있다. 이들 용출실험 결과 Zn과 Cd의 용출과 산도는 광산주변 환경의 지표수와 지하수 수질에 악영향을 주는 요인이 될 수 있다. 용출반응에서 kinetics 문제는 광미가 빗물과 반응하여 유출수에서의 중금속 농도를 증가시킬 수 있는 중요한 요인이 된다.

• 자원리싸이클링
• /
• 제17권2호
• /
• pp.3-15
• /
• 2008

다양한 독성 폐기물이 주변 환경에 배출되면 궁극적으로 모든 생명체의 생존에 위협이 된다. 박테리아 및 곰팡이종의 반응을 이용한 미생물침출 및 미생물복원을 포함하는 바이오 습식제련은 환경문제를 극복하는데 적합한 경제성이 있는 잠재기술이다. 미생물침출은 Thiobacillus ferrooxidans, Thiobacillus thiooxidans, Laptospirillum ferrooxidans와 같이 금속과 반응을 일으키는 박테리아를 이용하여 다양한 광물 및 폐기물로부터 금속 성분을 용해하는 것을 말한다. 일반적으로 미생물 침출반응은 직접 및 간접반응으로 나누어진다. 직접반응에서 박테리아는 성장 및 물질대사를 위하여 침출 기질로부터 전자를 받아 황산을 생산하므로써 황화광물을 산화시킨다. 반면 간접반응에서는 철산화 박테리아에 의해 생성된 $Fe^{3+}$가 황화광물을 산화시킨다. 이러한 침출기구를 통하여 저품위 광물 및 정광, 슬러지, 광미, 플라이 애쉬, 슬래그, 전자 스크랩, 폐밧데리 및 폐촉매 등으로부터 금속을 회수할 수 있다. 생물학적 방법은 폐기물의 매립을 극복할 수 있는 대체기술로서 건강하고 깨끗한 환경 보존에 기여할 수 있다.

• 자원환경지질
• /
• 제19권1호
• /
• pp.1-18
• /
• 1986

A group of 16 $Zn+Pb{\pm}Ag$ deposits distributed in the Pyeongchang-Jucheon area, Kangwon-do, South Korea, were semi-regionally investigated. These deposits are contact metasomatic and/or hydrothermal replacement types hosted in the carbonate-dominated Cambrian Machari Formation and Ordovician Ibtanri Formation, and also in the carbonate interbeds of the Precambrian argillic metasediments. Comparing some key aspects of the individual deposits, it is found that the ore deposits hosted in the Machari and Ibtanri Formations are mostly of steeply-dipping chimneys with or without skarn minerals and are rich in Ag and Pb>Zn in metal grade whereas those occuring in the carbonate interbeds of the Precambrian argillic metasediments are gently-dipping conformable lenticular orebodies mostly with skarn minerals and are generally poor in Ag and Zn>Pb. The skarn mineralization in the area appears to have occurred during the lower Cretaceous (118.7Ma) to mid-Cretaceous (107.8Ma) time assumed from the K-Ar dates of the Dowon and Pyeongchang granites which are closely associated with the skarn ore deposits. The Rb/Ba/Sr ratios of these granites indicate that they are of strongly differentiated anomalous granites, and the Nb vs. Y and Rb vs. Y+Nb plots fall on the field of volcanic arc setting. The contact aureoles are zoned, giving the sequence in order of increasing distance from igneous contact: garnet-wollastonite, granet-wollastonite-clinopyroxene and garnet-clinopyroxene in such as the Pyeongchang and Yeonwol 114 areas. Electron microprobe analyses reveal that garnets and clinopyroxenes are generally low in Fe and Mn. Garnets are grossular to intermediate grandite except for those from the Ogryong exoskarn which are richer in andradite, pyrope and spessartine fractions. This indicates that the oxidation state of skarn-forming environment at Ogryong was higher than at the other deposits. Clinopyroxenes are mostly salitic except for those from the Ogryong exoskarn which involve considerable amounts of hedenbergite and johansenite fractions. The ${\delta}^{18}O$ value of Jurassic biotite granite at Ogryong is higher (+10.21‰) than that of Cretaceous one at Chodun (+8.41‰). The ${\delta}^{13}C$ values of carbonate rocks range from -0.89‰ to 0.68‰ and the ${\delta}^{18}O$ values range from +11.91‰ to + 19.34‰ indicating that these carbonate rocks are of marine origin. However, the ${\delta}^{13}C$ values of skarn calcite and vein calcite are -4.80‰ and -12.92‰, and the ${\delta}^{18}O$ values are +5.56‰ and +10.32‰, respectively, indicating that these calcites are of hydrothermal origin. The ${\delta}^{34}S$ values of sulfide minerals range from +4.4‰ to +8.7‰ suggesting that the sulfurs are of magmatic origin.

• 한국환경과학회지
• /
• 제13권12호
• /
• pp.1089-1102
• /
• 2004

Seasonal variation of biogeochemical characteristics was determined in Lake Shihwa from October 2002 to August 2003. When the lake was artificially constructed for the freshwater reservoir in 1988, the development of the strong haline density stratification resulted in two-layered system in water column and hypoxic/anoxic environment prevailed in the bottom layer due to oxidation of accumulated organic matters in the lake. Recently, seawater flux to the lake through the sluice has been increased to improve water quality in the lake since 2000, but seasonal stratification and hypoxic bottom layer of the lake still developed in the summer due to the nature of artificially enclosed lake system. As the lake is still receiving tremendous amount of organic matters and other pollutants from neighboring streams during the rainy summer season, limited seawater flux sluicing into the lake may not be enough for the physical and biogeochemical mass balance especially in the summer. The excess of accumulated organic matters in the bottom layer apparently exhausted dissolved oxygen and affected biogeochemical distributions and processes of organic and inorganic compounds in the stratified two-layered environment in the summer. During the summer, ammonia and dissolved organic carbon remarkably increased in the bottom layer due to the hypoxic/anoxic condition in the bottom layer. Phosphate also increased as the result of benthic flux from the bottom sediment. Meanwhile, dissolved organic carbon showed the highest value at the upstream area and decreased along the salinity gradient in the lake. In addition to the sources from the upstream, autochthonous origin of particulate organic carbon from algal bloom in the lake might be more important for sustaining aggravated water quality and development of deteriorated bottom environment in the summer. The removal of trace metals could be attributed to scavenging by strong insoluble metal-sulfide compounds in the hypoxic/anoxic bottom layer in the summer.

• 대한환경공학회지
• /
• 제27권2호
• /
• pp.151-157
• /
• 2005

본 연구에서는 퇴적물에서 일어나는 유기물 분해과정 중 이용된 전자 수용체와 분해과정에서 생산된 환원 물질의 농도 변화를 적절히 파악하고 정량화하기 위한 수치모델을 개발하였다. 퇴적물에 서식하는 미생물이 전자 수용체를 이용하여 유기물을 분해하는 반응들은 전자 수용체의 종류에 따라서 다음과 같이 6가지 형태로 구분 할 수 있다: (1) 호기성 분해(Aerobic Respiration), (2) 탈질(Denitrification), (3) 망간 환원(Manganese Reduction), (4) 철 환원(Iron Reduction), (5) 황산염 환원(Sulfate Reduction), (6) 메탄 환원(Methanogenesis). 이와 같은 6가지 반응은 양론(Stoichiometry)적으로 표현되어지며, 여기에 관여하는 3개의 고형물질(침전성 유기물질, manganese oxides, iron oxides)과 8개의 용존물질 (oxygen, nitrate, sulfate, ammonia, dissolved manganese, dissolved iron, sulfide, methane)의 움직임은 1차원 물질수지 방정식으로 모델에서 재현되어졌다. 퇴적물에서 미생물에 의한 유기물 분해 반응은 Monod 반응식을 이용하여 간단히 표현되어졌다. 퇴적물에 포함된 물질들에 대한 물질수지 방정식들은 Monod 반응식에 포함된 비선형성을 제거하기 위해서 다단계의 반복적인 수치해석법에 의해 안정적인 해를 구할 수 있었다. 모델의 타당성을 검토하기 위하여 Sweert et al.(1991a)이 Netherland의 Veluwe 호수의 퇴적물에서 조사한 자료에 모델결과를 비교하였고, 결과로써 산출된 전자 수용체와 환원 물질의 수직적 분포형태는 관측간과 비교적 잘 부합하였다. 그러나 모델을 통하여 예측된 $NH_4^+$의 농도는 측정된 농도보다 훨씬 낮은 것이 관찰이 되었는데, 이는 모델에서 유기물질을 표현할 때 사용한 Redfield의 유기물식이 본 연구에 적용된 퇴적물에서의 높은 질소 함유율을 적절히 표현하지 못한 결과로 해석되어 질 수 있다. 퇴적물 깊이에 따른 전자 수용체와 환원된 물질의 분포변화는 중금속의 재용출과 생물이용도를 조절하는 주요인이 되기 때문에, 이 연구에서 개발된 수치모델은 퇴적물에서 일어나는 미량 오염 물질의 거동을 파악하기 위해 유용하게 사용되어질 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제21권5호
• /
• pp.83-92
• /
• 2005

산성암반배수가 발생되는 지역을 중심으로 사면구조물의 피해현황과 환경오염 실태를 파악한 결과를 하면 다음과 같다. 첫째, 산성암반배수가 발생하는 절취사면은 대부분 숏크리트공법으로 처리하고 있으며, 산성암반배수가 사면구조물의 안정성에 악영향을 미치고 있다. 둘째, 숏크리트는 산성암반배수에 의해서 현저하게 열화되어 가고 있으며, 용수발생량이 많은 곳은 배면공동이 발견되는 경우도 있다. 셋째, 절취사면에서 산성암반배수가 발생되는 곳은 국부적으로 불안정하고, 이를 보강하기 위하여 앵커와 록볼트를 사용하고 있으나 강산성암반배수에 의해 부식될 우려가 크다. 넷째, 식생공의 경우 산성암반배수가 잔디 씨앗의 발아 및 성장에 악영향을 미치고 있어 일부 지역에서는 생석회를 사용하여 산성암반배수를 중화시키고 있으나 근본적인 대책은 되지 못하고 있다. 다섯째, 황철석의 풍화로 발생한 산에 의해 배수가 낮은 pH를 유지하면서 중금속들을 용출시켜 지속적으로 배출하여 부근 토양, 지하수와 하천수를 오염시킬 개연성이 매우 크다. 산성암반배수의 발생 가능성을 암석유형별로 평가한 결과 편마암, 화강암의 경우 산성배수 발생 가능성이 낮은 군으루 열수변질을 받근 화산암, 응회암, 탄질셰일, 금속광산 폐석시료는 산성배수 발생 가능성이 높은 군으로 분류되었다. 따라서 토목건설공사과정에서 빈번히 발생될 것으로 예상되는 사면절취에 의한 암반산성배수에 대비하여 발생개연성이 있는 지역에 대한 지반정보의 확보 및 대책기술의 개발이 요구되고있다.

• 한국환경과학회지
• /
• 제7권2호
• /
• pp.149-156
• /
• 1998

Enoronmental problems caused by certain geologic conditions Include pollution of soil by heavy metal, acidization of souls , acid mine drainage, Pound-water pollution, and natural radioactivity, as well as zoo-logical hazards such as landslide and subsidence. The acrid mine drainage contains large amount of heavy metals nO, therefore. cause serious pollution onto the nearby drainage systems and soils. In spite of this prospective environmental danger, few studies have been done on the acid mine drainage derived from non-metallic ore deposits such as pyrophyllitefNapseok) deposits. The sudo-bearing pyrophyllite ores, alteration zones, and mine talllngs of pyrophylllte deposits produce acrid mine drainage by the okidation of weathering. Compared to the fresh host rocks, the ores and altered rocks of pyrophyllite deposits produce acidic solution which contain higher amount of heavy metals because of OeP lower buffering capacity to acrid solution. The pus of urine water and nearby stream water of pyrophyllite deposits are 2.1~3.7, which are strong- ly acidic and much lower than that (6.2~7.2) of upstream water and than that (6.8~7.6) of the stream water derived from the non-mineralized area. This study reveals that this acrid mine drainage can affect the downstream area which is 8km far from the pyrophyllite deposits, even though the drain Is diluted with abundant non-contaminated river water This suggmists that not only acid mine drainage but also the sulfide-bearing sediments originated from the pyrophyllite deposits move downstream and form acidic water through continuous oxidation reaction. The heavy metals such as Pb, Zn, Cu, Cd, Nl, Mn and Fe are enriched In the mine water of low pH, and their contents decrease as the pH of mine water Increases because of the Influx of fresh stream wainer. SoUs of the Pyrophyulte deposits are characterized by high contents of heavy metals. The stream sediments containing the yellowish brown precipitates formed by neutralization of acid mine drainage occur in all parts of the stream derived from the pyrophyllite deposits, and the sediments also contain high amounts of heavy metals. In summary, the acid mine drainage of the pyrophyllite deposits is located in the upstream part of Hoidong water reservoir in Pusan contains large amounts of heavy metals and flows into the Holdong water reservoir without any purification process. To protect the water of Holdong reservoir, the acid mine drainage should be treated with a proper purification process.