초록
이 논문은 온산공업단지 내 화강암의 풍화 및 토양화 과정, 그리고 토양 내 중금속 오염과 토양 광물간의 관계에 관한 연구이다. 프로화일 연구를 위해 각 깊이별로 토양시료를 채취하여 각 샘플에 대한 실험분석을 실시하였다. X선 회절분석 결과 주 구성 점토광물은 캐올린 광물과 버미큘라이트, 그리고 미량의 일라이트이다. 포름아마이드 처리를 통해 프로화일 내 토양 중의 캐올린 광물의 종류에 대해 분석한 결과 프로화일 하부에 존재하는 캐올린 광물은 대부분 할로이사이트 임이 밝혀졌으며, 지표면으로 갈수록 상대적으로 캐올리나이트에 대한 할로이사이트의 양이 감소하는 경향을 보이는데, 이는 상부로 갈수록 할로이사이트에서 캐올리나이트로의 전환이 이루어지고 있음을 의미한다. $110^{\circ}C,\;300^{\circ}C,\;550^{\circ}C$ 열처리를 한 결과 X선회절분석 그래프 상의 $10\;{\AA}에서\;14\;{\AA}$ 사이의 피크가 분화된 형태를 보여주는 것이 관찰된다. 이는 시료상에 수산화알루미늄 혼합층 버미큘라이트가 존재함을 지시한다. 이것은 구연산나트륨 처리실험을 통해 버미큘라이트 층간 불순 알루미늄 이온을 추출하여 원형상으로 전환시킴으로써 열처리시 $14\;{\AA}$피크가 다시 $10\;{\AA}$으로 변화하는 것을 관찰함으로써 재확인하였다. 토양의 수소이온농도 분포 양상이 하부에서 3.9, 상부에서 3.6으로 상부로 갈수록 산성화경향이 심해지는 경향을 보여주는데, 이는 산성화된 토양에서 안정적으로 나타나는 수산화알루미늄 혼합층 버미큘라이트의 존재를 뒷받침하고 있다. 토양 내 중금속 이온의 존재양상에 대한 연구를 위해 연속추출실험을 실시하였다. 그 결과 상대적으로 많은 양의 중금속 이온이 프로화일의 상부의 철/망간 산화물과 유기물에 흡착되어 있으며 점토광물에는 적은 양만이 흡착되어 있는 것으로 밝혀졌다. 이러한 결과는 대부분의 중금속 오염물들이 상부 토양에 농집되어 있고 점토광물에는 낮은 중금속 함량을 보여주는 것은 산성화된 토양을 이루고 있는 주 점토광물인 캐올린광물과 수산화알루미늄 혼합층 버미큘라이트가 낮은 흡착능력을 가지고 있기 때문인 것으로 판단한다.
The present study is focused on the granite weathering and soil formation, and the heavy metal contamination in soils in the Onsan industrial area. For profile study, soil sampling was conducted on each depth and experimental analyses have been conducted on those samples. X-ray diffraction analyses show that clay minerals consist mainly of kaolin minerals, vermiculite, and minor illite. Most of kaolin minerals in the lower kiwi of the profile consist of halloysite as confirmed by formamide intercalation, but the content of halloysite decreases gradually toward the surface since it has been transformed to kaolinite in the upper part of the profile. Thermal treatment by heating at $110^{\circ}C,\;300^{\circ}C,\;and\;550^{\circ}C$ shows a diffuse and broad peak the between 10 and $14\;{\AA}$ region in X-ray diffractograms. This suggests the possible existence of the hydroxy-Al interlayerecl vermiculite. Na-citrate extraction method reaconfirms this result showing transition of $14\;{\AA}$ peak to $10\;{\AA}$ In by removing the interlayer materials and restoring the vermiculite to its original state. The occurrence of hydroxy-Al interlayered vermiculite is also supported by soil pH distribution room 3.9 In the lower part to 3.6 in the upper part of the profile. Sequential extraction experiment was conducted to investigate the states of heavy metals in soils. The experiment shows that relatively high amounts of heavy metals are concentrated in the upper part of the profile and that most of them are bound to Fe/Mn oxides and organic matters while less concentration in clay minerals. The result indicates that most of heavy metal pollutants are concentrated in the surface soil and that the low concentrations of heavy metals in clays are mainly due to the low adsorption capacities of clay minerals such as kaolin minerals and hydroxy-Al interlayered vermiculite in acidified soil condition.
