삼광광산 주변 비소 오염 토양에 대한 안정화 공법 적용성 평가

Feasibility Study of the Stabilization for the Arsenic Contaminated Farmland Soil by Using Amendments at Samkwang Abandoned Mine

폐금속 광산인 삼광광산 주변 비소로 오염된 농경지 토양 복원을 위하여 5 종류의 안정화를 이용한 토양안정화 배치실험과 대형칼럼실험을 통하여 안정화제에 의한 토양 내 비소(As) 안정화 효율을 규명하고자 하였다. 오염 토양으로부터 주 오염원인 비소 용출을 최소화하여 수계로의 오염을 막기 위해, 안정화제로 석회, 석회석, 인회석, 황토, RMB(red mud bauxite)를 입상(2 ~ 5 mm)과 분말상으로 구별하여 용출배치실험에 사용하였으며, 오염토양 내 안정화제의 비율은 0, 0.1, 0.5, 1, 2, 5, 10 wt%로 설정하여 실험하였다 오염토양과 수용액의 비율을 1:10 으로 혼합한 실험의 경우, 2, 5 wt% 입상 석회 첨가에 의해 비소 용출이 각각 86, 95% 감소하였고, 5와 10 wt% 석회석 첨가의 경우에는 비소의 용출이 각각 82, 95% 감소하였다. 배치실험 결과로부터 비소 용출 저감 효과가 뛰어난 입상석회와 pH 증가가 적었던 입상석회석을 안정화제로 연속칼럼실험(지름 15 cm, 높이 100 cm인 아크릴칼럼 사용)을 실시하였다. 칼럼실험을 위해 오염토양 대비 첨가한 안정화제의 질량비는 석회의 경우 1 wt%와 2 wt%, 석회석의 경우 2 wt%와 5 wt%, 석회 1 wt%와 석회석 2 wt%를 사용하였고, 마지막으로 안정화제를 첨가하지 않은 오염토양만을 이용한 칼럼(총 6개 칼럼)을 반복 실험하였다. 칼럼실험결과 1 wt%와 2 wt% 석회를 첨가한 경우와 5% 석회석을 첨가한 경우 오염토양으로부터 비소 용출은 97% 감소하였으며, 1 wt% 석회와 2 wt% 석회석을 혼합하여 첨가한 경우에서도 97% 감소하였다. 배치실험 및 칼럼실험 결과, 비소로 오염된 삼광광산주변 농경지 토양을 대상으로 석회 및 석회석을 이용한 안정화 공법의 비소 저감 효율이 매우 높은 것으로 나타났다. 석회를 안정화제로 이용한 경우, 비소 안정화에는 높은 효율을 나타내었으나 용출액의 pH가 10이상으로 높게 나타나 식물의 생장 및 높은 pH에 따른 비소의 재용출을 야기할 가능성이 있는 것으로 나타났다. 반면 석회석을 안정화제로 이용한 경우 용출액의 pH는 8이하로 토양에 영향을 미치지 않았고, 석회와 비슷한 비소 저감 효율을 나타내어, 농작물 재배를 고려하는 농경지의 경우 비소로 오염된 토양의 안정화에는 석회보다 석회석이 더 뛰어날 것으로 판단되었다.

The feasibility study for the stabilization process using 5 amendments was performed to quantify As-immobilization efficiency in farmland soils around Samkwang abandoned mine, Korea. For the batch experiments, with 2% and 3% of granular lime(2-5 mm in diameter), leaching concentration of As from the soil decreased by 86% and 95% respectively, compared to that without the amendment. When 5% and 10% of granular limestone was added in the soil, As concentration decreased by 82% and 95%, showing that lime and limestone has a great capability to immobilize As in the soil. From the results of batch experiments, continuous column(15 cm in dimeter and 100 cm in length) tests using granular lime and limestone as amendments was performed. Without the amendment, As concentration from the effluent of the column ranged from 167 ${\mu}g$/L to 845 ${\mu}g$/L, which were higher than Korea Drinking Water Limit(50 ${\mu}g$/L). However, only with 1% and 2% of lime, As concentration from the column dramatically decreased by 97% for 9 years rainfall and maintained below 50 ${\mu}g$/L. With 5% of limestone and the mixed amendment(1% of lime + 2% of limestone), more than 95% diminution of As leaching from the column occurred within I year rainfall and maintained below 20 ${\mu}g$/L, suggesting that the capability of limestone to immobilize As in the farmland soil was outstanding and similar to that of lime. Results of experiments suggested that As stabilization process using limestone could be more available to immobilize As from the soil than using lime because of low pH increase and thus less harmful side effect.