Effect of Calcium Chloride and Sodium Chloride on the Leaching Behavior of Heavy Metals in Roadside Sediments

Deicer operations provide traffic safety during winter driving conditions in urban areas. Using large quantities of de-icing chemicals (i.e., $CaCl_2$ and NaCl) can cause serious environmental problems and may change behaviors of heavy metals in roadside sediments, resulting in an increase in mobilization of heavy metals due to complexation of heavy metals with chloride ions. To examine effect of de-icing salt concentration on the leaching behaviors and mobility of heavy metals (cadmium, zinc, copper, lead, arsenic, nickel, chromium, cobalt, manganese, and iron), leaching experiments were conducted on roadside sediments collected from Seoul city using de-icing salt solutions having various concentrations (0.01-5.0M). Results indicate that zinc, copper, and manganese in roadside sediments were easily mobilized, whereas chromium and cobalt remain strongly fixed. The zinc, copper and manganese concentrations measured in the leaching experiments were relatively high. De-icing salts can cause a decrease in partitioning between adsorbed (or precipitated) and dissolved metals, resulting in an increase in concentrations of dissolved metals in salt laden snowmelt. As a result, run-off water quality can be degraded. The de-icing salt applied on the road surface also lead to infiltration and contamination of heavy metal to groundwater.

염화칼슘과 소금이 도로변 퇴적물의 중금속 용출에 미치는 영향

제설제를 살포하는 것은 도시지역에서 자동차가 겨울철에 운행하는 동안 안전한 운전을 가능하게 한다. 하지만 많은 양의 제설제 (염화칼슘과 소금)를 사용하는 것은 심각한 환경문제를 발생시키고 도로변 퇴적물에 함유된 중금속의 거동을 변화시키게 되며, 결과적으로 염소이온과의 착이온형성에 기인된 중금속의 이동성을 증가시키게 될 것이다. 제설제의 농도가 중금속 (카드뮴, 아연, 구리, 납, 비소, 니켈, 크롬, 코발트, 망간 및 철)의 용출특성과 이동성에 미치는 영향을 연구하기 위하여, 서울시 주요 도로변에서 채취한 퇴적물을 대상으로 제설제의 농도 (0.01-5.0M)를 변화시켜 용출실험을 수행하였다. 연구결과, 도로변 퇴적물에 함유된 아연, 구리 및 망간은 쉽게 용해되어 이동되는 반면, 크롬과 코발트는 도로변 퇴적물에 강하게 고정되어 있음을 관찰하였다. 이번 용출실험에서 검출된 아연 (최대 $118.6{\mu}g/g$). 구리 (최대 $44.9{\mu}g/g$) 및 망간 (최대 $42.2{\mu}g/g$)의 함량은 상대적으로 높은 함량이었다. 제설제는 흡착 (또는 침전)된 금속과 용해된 금속 사이의 분배를 감소시키며, 이는 제설제가 용해된 눈 녹은 물에 용존 중금속 함량을 증가시키게 되어 결과적으로 지표수의 수질을 악화시키게 된다. 또한, 도로에 제설제를 살포하는 것에 의해 중금속이 지하수까지 침투되어 지하수를 오염시키게 될 것이다.