Human Risk Assessment of Toxic Heavy Metals Around Abandoned Metal Mine Sites

In order to estimate the post-ingestion bioavailability of heavy metals and to assess the risk of adverse health effects on human exposure to toxic heavy metals, environmental geochemical surveys were undertaken around the Dogok Au-Ag-Cu and the Hwacheon Au-Ag-Pb-Zn mine sites. Human risk assessment of toxic heavy metals was performed with the results of the SBET(simple bioavailability extraction test) analysis for soil and chemical analytical data for crop plant and water. Arsenic and other heavy metals were highly elevated in tailings from the Dogok(218 As mg/kg, 90.2 Cd mg/kg, 3,053 Cu mg/kg, 9,473 Pb mg/kg, 14,500 Zn mg/kg) and the Hwacheon(72 As mg/kg, 12.4 Cd mg/kg. 578 Pb mg/kg, 1,304 Zn mg/kg) mines. These significant concentrations can impact on soils and waters around the tailing dumps. The quantities of As, Cd and Zn extracted from paddy soils in the Hwacheon mine using the SBET analysis were 55.4%, 20.8% and 26.4% bioavailability, respectively, and for farmland soils in the Dogok mine, 40.8%, 37.6% and 33.0% bioavailability, respectively. From the results of human risk assessment, HI(Hazard Index) value exceeded 1.0 for As in the Hwacheon mine and for Cd in the Dogok mine. Thus, toxic risks for As and Cd exist via exposure(ingestion) of contaminated soil, water and rice grain in these mine sites. The cancer risk for As by the consumption of rice and groundwater in the Hwacheon mine area was 8E-4 and 1E-4, respectively. This risk level exceeds the acceptable risk(1 in 100,000) for regulatory purpose. Therefore, regular ingestion of locally grown rice and ground-water by the local population can pose a potential health threat due to long-term arsenic exposure.

금속광산지역 독성 중금속원소들의 인체 위해성 평가

본 연구에서는 폐금속광산인 도곡 Au-Ag-Cu 광산과 화천 Au-Ag-Pb-Zn 광산을 대상으로 광산주변 광미, 토양, 자연수 및 농작물 시료를 채취하여 독성 중금속원소들의 오염수준을 규명하고, 토양에 대한 SBET분석을 통해 인체의 위에서 흡수되는 중금속들의 흡수비를 평가하고자 하였다. 또한 이들 지역 주민에 대한 인체 노출경로를 파악하여 독성 중금속들에 노출된 주민들의 건강에 미치는 악영향(독성 및 발암성)을 정량적으로 산출하는 위해성평가를 수행하고자 하였다. 도곡광산의 광미내 중금속의 평균함량은 218 As mg/kg, 90.2 Cd mg/kg, 3,053 Cu mg/kg, 9,473 Pb mg/kg, 14,500 Zn mg/kg 으로 매우 높은 함량을 나타내었다. 화천광산의 광미의 경우, 그 평균함량은 72 As mg/kg, 12.4 Cd mg/kg, 34 Cu mg/kg, 578 Pb mg/kg, 1,304 Zn mg/kg 으로 나타나, Cu를 제외한 원소들이 높은 함량을 나타내고 있다. 따라서 As 및 중금속을 다량 함유하고 있는 이들 광산의 광미들이 강우나 바람에 의해 하류로 유실됨으로써 주변 토양과 수계를 오염시키고 있다. SBET분석결과에 의하면, 화천광산의 논토양내 As, Cd, Zn의 인체흡수도는 각각 55.4%, 20.8%, 26.4%로 나타났으며, 도곡광산의 밭토양의 경우는 각각 40.8%, 37.6%, 33.0%로 나타나 As의 인체흡수도가 가장 높은 것으로 판단된다. 독성(비발암성)위해도 평가 결과, 화친광산에서는 As의 HI 지수가 5.38로, 도곡광산에서는 Cd처 Hl 지수가 3.257.1 이상으로 나타나 이 지역에 거주하는 주민들이 지속적으로 오염된 농작물(쌀알), 지하수, 토양을 섭취한다면 As 및 Cd에 대한 독성위해도가 발생할 가능성이 큼을 시사하고 있다. 발암위해도 평가 결과, 화천광산 지역의 쌀알 및 지하수(식수) 섭취를 통한 As의 초과 발암위해도가 각각 만명중의 8명 및 1명으로 높게 나타났다. 이는 US-EPA에서 제시한 허용발암위해도보다도 크므로 이 지역 주민들이 As에 의해 오염된 쌀알이나 지하수를 식수로 계속적으로 장기간 섭취하게 된다면 As의 발암성 확률이 크다고 판단된다.