This study focused on evaluating the phytoextraction of heavy metals (Co, Pb, and Zn) induced by bioaugmentation of button mushroom compost (BMC) in Helianthus annuus (sunflower). When the potential ability of BMC to solubilize heavy metals was assessed in a batch experiment, the inoculation with BMC could increase more the concentrations of water-soluble Co, Pb, and Cd by 35, 25, and 45% respectively, compared to those of non-inoculated soils. BMC-assisted growth promotion and metal uptake in H. annuus was also evaluated in a pot experiment. In comparison with non-inoculated seedlings, the inoculation led to an increase in the growth of H. annuus by 27, 25, and 28% in Co-, Pb-, and Zn-contaminated soils, respectively. Moreover, enhanced accumulation of Co, Pb, and Zn in the shoot and root systems was observed in inoculated plants, where metal the translocation from root to the above-ground tissues was also found to be enhanced by the BMC. Evidently, these results suggest that the BMC could be effectively employed in enhancing the phytoextraction of Co, Pb, and Zn from contaminated soils.
Mining activity in the Gubong gold mine started in 1908 and lasted up to recent days. Heavy metals derived from the activity may be porentially toxic to human life and envirinment of this area. Because metal toxicity depends on chemical associations into five operationally defined groups: exchangeable, carbonate, reducible, oxidizable, and residual fractions, and the Most of heavy metals have significant little significance (alomost<1%). And Cu is mainly associated with the oxidizable from. Total concentration of heavy metals, pH, and mineralogy affect the chemical forms of the metals. Heavy metal concentrations. Significant amounts of metal elements (5∼65.1% in Pb, 6.2∼39.7% in Zn, 8.7∼54.7% in Cd, and 3.6∼24.7% in Cu) were present in carbonate form from mine wastes, contaminated soils and sediments. High pH value and cerussite (Pb bearing carbonate mineral) in mine wastes, contaminated soils and sediments. High pH value and cerussite (Pb beraring varbonate mineral) in mine waste support this result. Areas with high corbonate bound from would have higher potentoal conamination, however, because elements of carbonate bound forms are easily mobilized under lower pH conditions in the surface envionments due to acid to rain soil acidification.
Arsenic (As) usually is bound to amorphous iron oxides in the soils, and it can be removed via dissolution of iron oxides. Inorganic acid and chelating agent are widely used to extract As in the soil washing. However, the overall performance is highly dependent on the state of As fractionation. In this study, oxalic acid and inorganic acids (HCl, $H_2SO_4$, and $H_3PO_4$) were applied to enhance the dissolution of iron oxides for remediation of As-contaminated soils. Oxalic acid was most effective to extract As from soils and removal of As was two times greater than other inorganic acids. Additionally, 75% of As bound to amorphous iron oxides was removed by 0.2 M oxalic acid. Arsenic removal by oxalic acid was directly proportional to the sum of labile fractions of As instead of the total concentration of As. Therefore, the oxalic acid could extract most As bound to amorphous iron oxides.
The effectiveness of fly ash-, quicklime-, and quicklime-fly ash-based stabilization/solidification(S/S) in chromium(Cr) contaminated soils was investigated using modified semi-dynamic leaching tests. Artificial soil samples composed of kaolinite or montmorillonite contaminated with chromium nitrate(4000 mg $Cr^{3+}\;kg^{-1}$ of solid) were prepared and then subjected to S/S treatment using quicklime, fly ash, or quick lime-fly ash. The effectiveness of the treatment was evaluated by assessing the cumulative fraction of leached $Cr^{3+}$ as well as, by computing the effective diffusivity ($D_e$) and the leachability index (LX) of the treated samples. The reduction in $Cr^{3+}$ release for the untreated samples was more pronounced in the presence of montmorillonite, which was attributed to sorption. Treatment with quicklime, fly ash, or quick lime-fly ash was significantly effective in reducing $Cr^{3+}$ release most probably due to the formation of pozzolanic reaction products and $Cr(OH)_3$ precipitation. The most effective treatment was observed in montmorillonite-sand soil samples treated with quicklime-fly ash (99.8% removal). The mean $D_e$ decreased significantly and the mean LX was greater than 9 for all treated samples, indicating that the treated soils were acceptable for "controlled utilization". The mechanism controlling $Cr^{3+}$ leaching from all treated samples during the first 5 days appeared to be diffusion.
The environments in the vicinity of the Dalseong mine has been much contaminated by heavy metals related to CuW ore deposit, which is of hydrothermal pipe type mineralized by quartz monzonite in the andesitic rocks. Chalcopyrite and wolframite are major ore minerals and sphalerite, galena and others are associated. To investigate the contamination of heavy metals in plants, samples of plants and soils were analysed by ICP for Fe, Mn, Cu, Pb, Zn, Ni, Co, Cd and Cr. Most of ore-related heavy metals are anomalously high in plants and soils, which were contaminated by the development of Taehan Tungsten Mining Company. The mine produced 48,704 tons (M/T) of 4 wt.% Cu and 1,620 tons (S/T) of 70 wt.% of $WO_3$ during active mining activity from 1961 to 1971 but was closed in 1975. Wild plants growing at the mine area may be used to remove heavy metals form soils, which cause contaminations of plants, stream waters and groundwaters in the vicinity of the mine.
최근 주한미군기지 이전에 따른 토양오염도 조사결과, 유류저장시설에서의 누출 및 사격장내 중금속에 의한 오염이 심각한 것으로 보고되었으며 오염토양 정화에 대한 관심이 증대되고 있다. 다단연속탈착기법과 교반탈착기법을 적용한 현장규모의 유류오염토양 세척공정 성능향상에 관한 연구를 위해서 각각 다른 세지역의 정화대상부지 오염토양 중 미세토사가 29.3, 16.6, 7.8% 함유된 토양을 사용하였으며, 초기 오염농도는 각각 5,183, 2,560, 4,860 mg/kg이였다. 세척실험에 사용한 세척제로는 물을 이용하였으며 세척수를 6개월 이상 100% 재활용하여 세척공정을 운영하였다. 현장규모 세척 실험 결과 각기 다른지역의 오염토양 중 3.0 mm 이상의 오염토양은 세척수 분사압력 3.0 kg/$cm^2$의 고압분사를 통한 습식분리 후 TPH 농도는 280, 50, 356 mg/kg으로 초기농도 대비 각각 85.2, 98.2, 89.9%의 TPH 제거율을 보였다. 3.0${\sim}$0.075 mm의 모래입경에 대하여 1차 물리적 탈착 후 TPH 농도 [초기 입경별 오염부하량 대비]는 834, 1,110, 1,460 mg/kg 이었으며, 추가적인 세척공정의 2차 연속 물리적 탈착인 다단연속탈착기법을 통한 TPH 농도는 각각 330, 385, 245 mg/kg으로 초기농도 대비 각각 92.4, 90.6, 90.1%의 세척효율을 보였다. 미세모래 입경(0.075${\sim}$0.053 mm)에 대한 다단연속세척 후 TPH 농도는 791, 885, 1,560 mg/kg으로 나타났으며, 추가적인 교반 탈착 후 TPH 농도는 각각 428, 440, 358 mg/kg으로 초기농도 대비 92.0, 93.9, 92.9%의 제거율을 보였다. 이와 같은 결과를 바탕으로, 토양세척기법은 TPH 법적기준을 맞출 수 있는 전략적 복합공정을 통해 다양한 오염토양에 폭넓게 적용할 수 있을 것으로 판단된다.
고농도 비소 오염토양에 대한 fold규모 연속 토양세척공정의 적용 가능성을 평가하기 위해 경상남도 D광산 광미 혼합토양에 대하여 적용하였다. 초기 비소오염 농도는 $321\pm32 mg/kg$ dry soil 이었으며 pilot규모 실험에서 도출된 기본 운전조건을 적용한 결과, 세척된 토양의 잔류 비소농도는 2.03 mg/kg dry soil로서 $99\%$의 높은 제거효율을 나타내었다. 경제성 및 효율성을 개선하기 위하여 세척제의 농도, cut-off size, 진탕비를 조절하며 운전한 결과, 토양세척 공정 운전시 원활한 운전관리와 처리단가 등을 고려한 최적의 운전조건은 1) 각 단계의 세척제 농도 0.2M HCl-1.0M HCl-1.0M NaOH, 2) cut-off size 0.15mm(sieve $\sharp$100), 3) 진탕비 1:3으로 처리한 결과 세척된 토양의 잔류 비소농도는 2.03mg/kg이었으며 세척유출수 처리에서는 형성된 Hoc의 과포화로 인한 침전방해가 발생하지 않는 pH 6이 (33 ppb) 최적의 처리조건으로 판단되었다. 최종 배출된 청정자갈 및 토양, 티ter cake에 대하여 TCLP법을 적용한 용출실험 결과, 각각 1.04, ND, 0.07 mg/L 모두 용출비소 농도기준(5 mg/L)을 만족하며, 탈수슬러지의 함수율$(48\%)$도 폐기물관리법의 슬러지 수분함량 기준$(85\%)$을 만족하여 매립처리가 가능함을 알 수 있었다. 따라서 본 연구의 field 규모 연속 토양세척공정은 고농도 비소 오염부지의 정화를 위한 기술로 적용 가능함을 확인할 수 있었다.
식물 비생육지 토양의 깊이별 중금속 함량은 S1지점의 경우 1996년 오염토양 개선사업으로 S1지점 바로 위에다 남은 광미를 복토함으로써 광미 중금속이 강우에 의해 용탈되어 토양에 축적되기 때문에 오염되고 있는 것으로 판단되었고 S2지점은 오염토양 개선사업의 효과로서 표토에서 Zn과 Pb가 토양오염 우려기준을 초과하지 않았으며 Pb의 경우 $30\∼50cm$에서 토양오염 우려기준을 초과한 것은 광맥의 영향 때문이며 구리의 경우는 광산의 채광물로서 오염 정도가 심각하였다. 생육지 토양의 중금속 함량은 같은 표고상에 위치한 광산 위 지점(SP1, SP2, SP3)에서 볼 때 SP1지점에서는 Zn의 함량이 537.5 mg/kg로 가장 높았고, SP3지점에서는 Cu와 Pb의 함량이 가장 높았는데 이는 폐광산에 복토 사업을 했더라도 아직 토양 복원이 완전히 이루어지지 않아 강우와 풍화에 의한 광미의 영향 때문인 것으로 생각되며 SP2지점은 다른 지점보다 지대가 높아 광미의 영향을 적게 받는 것으로 생각된다. 식물체내의 중금속 함량은 차즈기>쑥>억새>살갈퀴 순으로 조사되었고 식물에 의한 연간 중금속 제거율 역시 차즈기가 가장 좋은 것으로 조사되었다. 특히 차즈기는 다량의 중금속이 축적되어 있고 중금속 오염 지역에 내성이 있는 지표종으로 생각될 수 있으며 본 식물의 중금속 축적 능력에 대한 더 많은 연구가 진행되어야 할 것으로 생각된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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