전국 폐광지역(48곳) 평야지역(8곳) 농산물(280건), 토양(280건), 농경수(48건)를 채취하여 수은 함량은 Mercury analyzer로, 납, 카드뮴, 비소 등 중금속은 습식분해후 ICP, AAS등으로 분석하였다. 본 연구결과, 평야지역에 비해 폐광산지역의 토양에 있어 크롬을 제외한 수은, 납 등 중금속 함량이 더 높았으며 농경수에 있어서는 수은을 제외한 다른 중금속함량이 더 높았다. 폐광산지역의 농산물중 납, 카드뮴 등 중금속 함량은 평야지역에 비해 대체로 높은 편이었으나 구리 함량은 평야지역의 농산물이 다소 높았다. 토양과 농산물중 납 등 중금속함량간의 유의적인 상관관계는 관찰되지 않았다(p>0.05). 앞으로도 식품의 안전성 확보 및 국민건강증진차원에서 폐광산지역의 토양, 농산물중 중금속 함량에 대한 모니터링 사업이 지속적으로 수행되어야 할 것으로 사료된다.
연구의 목적은 옥동천 유역 토양의 중금속의 존재형태와 존재형태에 따른 중금속의 오염지수를 산정하는데 있다. 토양채취는 경작지 토양을 대상으로 하였고 토양은 물리적 특성과 이화학적 특성을 분석하였다. 그 결과 경작지 토양의 pH는 5.2에서 7.6을, 총질소 함량과 loss on ignition은 각각 0.6∼2.5%, 1.9∼12.9%를 나타냈다. 경작지 토양의 중금속 농도는 폐광된 탄광지역의 논토양에서 높게 나타났으며, 총 중금속의 농도는 Zn > Pb > Ni > Cu > Cd 순으로 나타났다. 이러한 결과는 토양환경기준치와 비오염 경작지 토양의 중금속 농도 보다 높게 나타나는 경향을 보였으며, 총 중금속 중 일부분이 이동 가능성이 있는 부분으로 나타났다. 토양오염 평가지수(SPAI)는 조사지 토양에서 Non polluted와 Moderately polluted를 나타냈으며, 이러한 결과는 비 이동성 형태보다는 이동성 형태의 값이 났게 나타났다. 경작지 토양에서 중금속 존재형태와 SPAI 값은 중금속에 의한 오염과 식물체에 미치는 잠재적인 유해한 결과를 얻을수 있다. 따라서 결과에서 보여진 폐탄광지역의 토양을 복원하기 위해서 신속한 대책이 필요하다.
토양오염기준은 토지이용별 또는 오염노출경로별 오염토양의 조사, 평가 및 복구를 위한 유용한 지침으로 이용될 수 있다. 이 연구에서는 한국을 포함한 몇몇 국가의 토양오염기준을 특히 중금속에 주안점을 두고 검토하였다. 또한 국내 일부 폐광산 지역의 환경오염 조사결과를 토양오염기준과 비교하며 평가하였다. 영국, 네덜란드, 독일, 캐나다, 일본 등의 국가에서는 복구우선순위 선정과 인체건강 및 생태계 보전을 위한 오염토양의 선별수단으로 토양오염기준을 개발하여 왔다. 국내에서는 1996년 토양환경보전법(시행규칙)의 시행에 따라 토양 오염기준 설정과 특정토양오염유발시설의 관리, 정기적 토양오염도 조사를 실시하고 있으며 이후 2001년 보완 개정되어 토양오염물질의 확대적용과 토양오염 조사, 관리 및 복원 방법의 보완이 이루어진 바 있다. 그럼에도 불구하고 현 중금속(Cd, Cu 및 Pb)의 오염기준을 적용할때 폐광산 지역의 폐기물과 이에 오염된 토양의 경우 다량의 중금속을 함유하고 있지만 오염지역으로 규정되지 않을 수도 있다. 이 연구 결과, 0.1N 염산용출법은 중금속의 토양 내 화학적 형태 중 일부 교환성 및 환원성 형태만을 추출하며 황화물 형태를 충분히 용출하지 못하고 있는 것으로 나타났다. 또한 장기적인 환경조건 변화에 따른 토양 내 중금속의 용출성 변화를 평가하기 위해서는 강산추출법이 요구되어진다. 따라서 폐광산지 역의 중금속에 의한 토양오염의 타당한 환경평가 결정을 위해 현 분석기법 외에 총함량 분석방법의 병행적용과 이에 따른 새로운 오염기준 설정 등이 필요한 것으로 제시되었다.
하수오니를 첨기한 토양에서 Orchardgrass 유식물체의 생육과 토양의 이화학적 성질의 변화에 미치는 영향을 조사하였고, 식물체 부위에 집적된 중금속의 농도와 토양 잔류 중금속 농도를 분석하여 유기질 비료자원으로서 하수오니의 이용가능성을 검토하였다. Orchardgrass 유식물체의 생물학적 수량은 하수오니의 혼합비율이 높아짐에 따라서 증가되었고, 하수오니의 혼합비율이 높아짐에 따라서 토양의 이화학적 성질이 크게 개선되었다. Orchardgrass 유식물체는 개체당 경수와 1경중의 증가에 의하여 지상부 건물중이 증가되었고, 지상부 건물중의 증가에 의하여 생물학적 수량이 많아졌다. 식물체내의 전질소량과 생물학적 수량과는 2차곡선적인 증가경향을 나타내어, 하수오니중의 전질소량이 식물체의 생육에 미치는 영향이 컸다. 중금속의 종류에 따라서 식물체내에 집적되는 부위가 달라졌으며, 토양 잔류 중금속중에서 납(Pb)은 하수오니 60% 이상의 혼합비율에서 허용규제치(50ppm) 이상의 높은 농도를 나타내었다.
진곡광산의 광미와 주변 밭과 논의 토양에서의 중금속과 시안의 오염도에 대해 조사하였다. 광미 중의 As, Cd, Cu, Hg, Pb, Zn및 CN ̄의 평균농도는 각각 3.94$\times$$10^3$, 14.3, 266, 6,13, 4.07$\times$$10^3$, 2.51$\times$$10^3$, 1.19mg/kg이었고 Kloke가 제안한 허용기준치를 이용한 오염지수는 32~58 이었으며 pH 는 약산성이었다. 토양오염공정시험법에 의한 중금속 농도는 광미와 인접한 일부 토양만을 제외하고는 토양환경보전법의 농경지 우려기준이하였다.
국내에서는 심각한 환경문제를 유발하는 폐광산으로부터의 중금속오염도 모니터링사업을 위해 토양 중의 중금속 함양 분석을 실시하고 있다. 그러나 중금속의 오염도 수준은 토양 중의 농도 뿐 만 아니라 이들의 용출 및 이동에 의한 오염도 확산에 의한 평가를 간과해서는 안 된다. 따라서 본 연구에서는 중금속 오염이 심한 폐광산 인근의 토양과 광미를 대상으로 용출시험을 실시하여 8개 중금속의 용출 수준을 파악하였다. 2개 지점에서의 시료를 대상으로 한 결과, Pb, Cd 및 Mn의 용출거동이 유사하였고, Cu와 As의 용출거동이 유사하였다. Zn의 경우에는 다른 중금속과 달리 45일간의 시험기간 동안 지속적으로 용출이 발생하였으며, 높은 농도(40 mg/kg)로 검출되었다. 이것은 아연의 총함유량이 많은 것과 토양중에서 이온상태로 쉽게 용출되는 ORP의 조건으로 설명할 수 있다. 따라서 이들 중금속의 용출에는 pH 뿐 만 아니라 산화환원전위도 많은 영향을 미치므로, 폐광산 관리에 있어서는 중금속의 함유 농도 뿐 만 아니라 이들의 산화환원전위도 함께 조사하여야 할 것으로 판단된다. 이러한 물리적 특성을 기초로 화학형태를 예측할 수 있으므로 용출정도를 판단할 수 있으며, 이를 통해 폐광산 유래의 중금속으로부터의 리스크를 저감할 수 있다.
동명광산을 경유하는 수계의 pH는 5.9∼7.1의 변화를 보여 약산성 내지는 중성의 환경을 보인다. 하천수 중 중금속 원소함량의 분포는 자원소의 지구화학적 특성에 따라 다양한 분포 양상을 보이나 전반적으로 폐광산 주변에서 증가하는 경향을 보인다. 동명광산 지역의 광미, 폐석적치장토양, 농경지토양에 대한 성분분석 결과 농경지토양에는 중금속의 총 농토가 광미나 폐석적치장의 토양보다 훨씬 낮았을 뿐 아니라 총 중금속 농도 중 adsorbed, carbonate, reducible fraction들이 차지하는 비율이 낮아 이들이 농작물이나 주변 수계에 큰 영향을 미치지 못할 것으로 생각된다. 그러나 하천수중 중금속 원소함량 분포가 전반적으로 광산지역에서 증가하는 경향을 보이며, 광미나 폐석적치장 토양에서도 중금속의 총 농도가 매우 높았을 뿐 아니라 adsorbed, carbonate, reducible fractions들이 차지하는 비율이 농경지 보다 상대적으로 높았기 때문에 이들이 유실되거나 또는 산성우, 산성인 광산폐수의 유입 등으로 인해 화학적 환경변화가 발생할 경우 중금속 오염의 확산이 우려되므로 이에 대한 오염방지대책이 필요하다고 생각된다.
중금속의 용해도에 미치는 지배요인 중에서 금속의 지화학적 phases, 용액의 pH 및 반응 시간 등이 중금속 원소의 용해에 미치는 영향을 규명하고자 하였다. 실험결과, 청양광산의 과거 광산사무실에 있었던 장소의 광미들은 탄산염광물을 함유하는 것으로 보이고 하천 둑에 땋여있는 광미들보다 산화작용이 더 많이 진행되어 있는 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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