보은제일폐탄광 주변 하천수의 지구화학적 특징

Geochemistry of Stream Water around the Abandoned Boeun Coal Mine, Hoenam Area

보은광산지역 하천수의 pH는 $6.8{\sim}8.2$로 약산성에서 약 알카리성에 걸친 수질변화를 보여주며, 건기보다는 우기의 하천수가 산성우의 영향으로 인해 다소 pH가 낮게 나타났다. 방치된 폐석 등의 영향으로 Mg, Ca, $HCO_3$, $SO_4$, Al, Fe, Zn, Ni, Co, Cr, Cd, Sr, U 이 하천수내에 부화되어 나타나며, Na, K, As, Cu, $NO_3$, Cl 등은 낮은 농도함량을 보여 이들 원소에 대해 폐광석으로부터의 영향이 거의 없는 것으로 보인다. 주요 양이온 농도는 Mg>Ca>Na>K의 순서로 함량변화를 보이며, 음이온의 함량변화는 $SO_4>HCO_3>Cl>NO_3$의 순서로 나타나 본 하천수는 $Mg-SO_4$ 타입을 보인다. 하천수의 우기와 건기의 이온의 농도변화는 ${\pm}30$ % 이내에서 나타나며, Na, K, $HCO_3$, U, Sr, Cr은 우기 중에 낮은 농도를 보여 우수에 의해 희석되어졌을 가능성이 크다. 우기중에 높은 농도를 보이는 Ca, Mg, $NO_3$, Cd, Co는 약산성의 우수에 의해 기반암이나 폐석으로부터 쉽게 용출되는 원소들이라 판단되었다. TDS, EC 및 Ca, Na, Mg, $HCO_3$, $SO_4$, Fe, Ni, Sr, U등의 원소는 광산으로부터 멀어질수록 하류를 향해 농도가 감소하는 경향을 보여, 이들 원소에 대해서 광폐석이 특히 주요한 오염원으로 작용하고 있으며, 이들 원소의 농도를 컨트롤하는 인자는 희석작용이나 흡착작용 등이 복합적으로 관여하고 있을 것으로 생각된다. 본 광산지역의 하천수내에 일어나는 화학적 현상은 크게 두 가지로 얘기할 수 있다. 철을 함유한 황화광물(황철석 등)의 산화로 인한 Fe과 $SO_4$의 하천수내에 부화현상과 풍화된 기반암에서 탄산의 용출이나 이온교환작용에 의한 중화작용으로 하천은 산성을 띠기보다 오히려 약 알카리성을 띠는 특징을 보인다. 기반암의 영향으로 하천의 지나친 산성화는 일어나지 않을 것으로 보이나 하천내의 이온함량은 비오염수에 비해 극히 높은 값을 보여 방치된 폐석이 잠재적인 위험성을 내포하고 있음을 시사한다. 또한 알카리상태에서 부화된 철은 철수산화물의 형태로 침전되어 하천의 적화현상을 일으키는 주원인 물질로 작용한다. 이들 철산화물은 침전되면서 동시에 하천내의 용존 중금속을 흡착이나 공침에 의해 동시에 침전시키는 역할을 하는 것으로 방치될 경우 2차적 오염원으로 작용할 우려가 있어, 이들 철산화물에 대한 보다 상세한 연구가 필요하다고 사려된다.

Stream water chemistry in the abandoned Boeun Jeil coal mine area was studied for a period of 3 months, including rainy and dry season. The stream waters were a nearly neutral and slightly alkali condition, and $Mg-SO_4$ type with Mg>Ca>Na>K and $SO_4>HCO_3>Cl>NO_3$. Chemical composition of the stream water was quite irregular during the experimental period. Concentrations of Na, K, $HCO_3$, U, Sr, and Cr decreased by $10{\sim}30%$ during rainy season, caused by dilution effects with rain. The concentration of Ca, Mg, $NO_3$, Cd, and Co increased during the rainy season, caused by more easily dissolved from bedrocks or mine drainage with slightly acidic condition than dry season. The stream water was enriched in Mg, Ca, $HCO_3$, $SO_4$, Al, Fe, Zn, Ni, Co, Cr, Cd, Sr and U. Concentrations of Na, Mg, Ca, $SO_4$, $HCO_3$, Fe, Zn, Ni, Sr, and U decreased linearly with distance from the mine adit. These elements were strongly controlled by dilution of unpolluted water influx and/or adsorption on the clay minerals and iron oxyhydroxide precipitates. This mine area exhibited two main weathering processes ; 1) oxidation with acidification derived from Fe sulphides, and 2) pH buffering due to Ca and Mg carbonate dissolution. This weathering processes were followed by adsorption of metals on iron oxyhydroxides and precipitation.