충주호 상류, 상곡광산 수계에 분포하는 토양과 하상퇴적물의 중금속 오염

Heavy Metal Contamination of Soils and Stream Sediments at the Sanggok Mine Drainage, Upper Chungju Lake, Korea

  • 발행 : 1998.03.01

초록

상곡광상은 캄브로-오르도비스기의 석회질암내에 발달된 열극을 교대한 다금속광상이다. 광산부근에는 상당량의 폐석과 광미가 방치되어 있으며, 폐갱도에서 유출되는 갱내수는 여과없이 하천을 따라 이동되어 상수원 및 농경지로 유입되고 있다. 토양과 퇴적물의 주성분 원소는 시료에 따라 조성 차이가 심하나 Fe, Mn, Ca 및 Na이 부화되어 있고, 특히 광미야적장 토양에서는 Fe (평균 18.58 wt.%)와 Mn (4.18 wt.%)의 함량이 아주 높다. 광미야적장 토양에서 검출된 중금속의 평균함량은 Ag=10, As=2278, Cd=7, Cu=206, Pb=1372, Sb=14 및 Zn=2231 ppm이며, 광산수계의 퇴적물에는 Ag=1, As=146, Cd=1, Cu=39, Pb=146, Sb=2, Zn=259 ppm이 함유되어 있는 것으로 보아, 독성원소들은 적어도 수 km 하류까지 이동되었을 것으로 보인다. 비광산수계 퇴적물의 조성으로 표준화한 주원소의 부화지수는 광산수계 퇴적물=1.54, 광미야적장 토양=6.84로서 높은 이상치를 갖는다. 희토류원소의 부화지수는 광산수계 퇴적물=0.92, 광미야적장 토양=0.52이다 환경적 독성원소 (As, Cd, Cu, Pb, Sb, Zn)를 비광산수계 퇴적물의 조성으로 표준화한 부화지수는 광산수계 퇴적물=2.42, 광미야적장 토양=25.47 이다. EPA의 환경오염 기준치로 표준화된 부화지수는 비광산수계 퇴적물=0.53, 광산수계의 퇴적물=1.84, 광미야적장 토양=23.71 이다. 퇴적물과 토양의 X-선 회절분석 결과, 구성광물의 함량비는 다소 차이가 있으나 모든 시료에서 동일한 광물조성(방해석, 돌로마이트, 마그네사이트, 석영, 운모, 녹니석 및 점토광물)을 갖는다. 중금속 오염이 심한 토양과 퇴적물을 비중분리하여 반사현미경으로 관찰하면 황철석, 유비철석, 섬아연석, 방연석, 침철석 및 수산화 광물들이 많이 관찰되는 것으로 보아, 이 광물들이 오염원으로 작용하고 있음을 보인다.

Heavy metal contamination in subsurface soils and stream sediments at the Suggok mine area were investigated on the basis of major, trace and rare earth elements geochemistry and mineralogy. The Sanggok mine area is mainly composed of Cambro-Ordovician carbonate rocks. The mine had been mined for Pb-Zn-Fe and Au- Ag, but already closed in past. For major elements, especially Fe (mean value=18.58 wt.%) and Mn (mean value=4. 18 wt.%) are enriched in soils, and the average enrichment indices of soils and sediments are 6.84 and 1.54, respectively. The average enrichment index of rare earth elements are 0.92 of mining drainage sediments and 0.52 of subsurface soils on the tailing dam. Concentrations of minor and/or environmental toxic elements in those samples range from 29 to 3400 for As,1 to 11 for Cd, 35 to 292 for Cu, 50 to 1827 for Pb, 1 to 22 for Sb and 112 to 2644 for Zn. Extremely high concentrations (mean values) are found in subsurface soils on the tailing dam (As=2278, Cd=7, Cu=206, Pb=1372, Sb=14 and Zn=2231 ppm, respectively). Average enrichment index normalized by composition of non-mining drainage sediments is 2.42 in mining drainage sediments and 25.47 in subsurface soils on the tailing dam. Based on EPA value, enrichment index of toxic elements is 0.53 in non-mining drainage sediments, 1.84 in mining drainage sediments and 23.71 in subsurface soils on the tailing dam. As a results from X-ray powder diffraction method, mineral composition of soils and sediments near the mine area varied in part, and are calcite, dolomite, magnesite, quartz, mica, chlorite and clay minerals. With the separation of heavy minerals, soils and sediments of highly concentrated toxic elements included some pyrite, arsenopyrite, sphalerite, galena, goethite and hydroxide minerals on the polished sections.

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