Mineralogy and the Behavior of Heavy Metals at Different Depths in Tailing Impoundment of the Samsanjeil mine

In Gosung, the symptoms similar to itai-itai disease from neighboring residents of the Samsanjeil mine have been social issues. Therefore, various researches on the behavior of heavy metals of the tailings impoundment of 280,000 ton in the Samsanjeil mine are required. In this paper, mineralogical and geochemical studies on the tailings at different depths in the Samsanjeil mine were investigated and the factors on the behavior of heavy metals were also studied. At two sampling sites (NN and SN), samples were collected at different depths down to 1 m. At NN sites, pH values decreased with depth, while those at SN sites did not show significant changes. XRD analysis showed that the main minerals in the tailings were quartz, microcline, muscovite, and chlorite with minor amount of gypsum. There were no noticeable changes in the mineral composition with depth. At NN sites, the amount of calcite was negligible, and jarosite, which usually occurs at acid soil or acid mine drainage at pH lower than 4, was identified. However, the samples at SN site contained relatively high contents of calcite with pyrite. Therefore, calcite seemed to buffer the acid and control pH at SN site. The contents of heavy metals in tailings were in the order of Cu > As > Zn > Pb > Co > Cr > Ni > Cd. The heavy metal concentrations in the tailings were closely related with pH changes. The concentrations of Cd and Co were much lower at NN site at which pH values are low than those at SN sites. Contrary to that, Cr and As which exist as oxyanions showed higher concentrations at SN sites. This result showed that the behaviors of heavy metals in our study area were controlled by pH which is influenced by the contents of calcite.

삼산제일광산 광미 매립지의 매립 심도에 따른 광물 변화 및 중금속의 거동

경남 고성군에 위치한 삼산제일 광산은 28만 톤으로 추정되는 광미로부터 기인된 것으로 판단되는 인근 주민들의 이타이이타이 증세가 사회적으로 문제가 된 바 있으며 이에 대한 다양한 연구가 필요한 실정이다. 본 논문에서는 광미 매립지의 두 장소에서 매립 심도별로 채취된 광미시료에 대하여 광물학적 분석 및 지구화학적 분석을 통하여 이들이 중금속 거동에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. NN과 SN 두 지점에서 약 1 m 정도의 심도로 깊이별로 시료를 채취하였으며 NN 지점은 깊이가 깊어질수록 pH가 감소되는 양상을 보여주었다. SN 지점의 경우 깊이에 따라 pH의 변화가 거의 없었다. XRD 분석 결과 본 광미 시료의 주 구성광물은 석영, 미사장석, 백운모, 녹니석으로 거의 비슷한 산출 상태를 보였으며, 부수적으로 석고가 동정되었다. 분석한 4개의 시료에서 동정된 구성광물들은 거의 유사하나 NN 지점의 경우 방해석이 거의 동정되지 않았고, pH 4 이하의 산성토양 혹은 산성광산배수에 서 형성되는 자로사이트가 부수적으로 동정되었다. SN 지점은 상대적으로 방해석 함량이 많음이 관찰되었고 황철석도 동정되었다. 따라서 이러한 pH 변화에 영향을 주는 것은 방해석의 존재 및 이의 용해에 의한 완충작용으로 판단된다. 광미에 포함되어 있는 중금속의 함량은 전반적으로 Cu > As > Zn > Pb > Co > Cr > Ni > Cd의 순으로 나타났다. 두 지점의 중금속 함량은 pH의 변화에 밀접한 관련이 있은 것으로 나타나며 특히 양이온으로 존재하는 Cd와 Co의 경우 pH가 낮은 NN 지점에서 상대적으로 많은 함유량을 보이며 산화음이온으로 존재하는 Cr과 As의 경우 상대적으로 pH가 높은 SN 지점에서 함유량이 많은 것으로 나타났다. 따라서 본 연구지역의 중금속의 거동은 광미에 포함되어 있던 방해석에 의한 pH 완충작용에 주로 영향을 받고 있음을 보여준다.