• 제목/요약/키워드: Heavy metal fraction

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매립지 복토재로의 활용을 위한 하수슬러지 내 중금속의 고형화/안정화 (Solidification/Stabilization of Heavy Metals in Sewage Sludge Prior to Use as a Landfill Cover Material)

  • 박연진;신원식;최상준;이훈하
    • 대한환경공학회지
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    • 제32권7호
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    • pp.665-675
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    • 2010
  • 본 연구에서는 하수슬러지를 매립지 복토재로 재활용하기 위해 래들슬래그, 시멘트, 인회석, 소석회를 첨가하여 하수 슬러지 내 중금속(Cd, Cu, Ni, Pb, Zn)의 용출을 평가하였다. 하수슬러지의 용출 평가는 EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) 추출법과 TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Procedure)를 통해 이루어졌으며, 중금속 결합 기작은 연속추출(sequential extraction)을 통해 평가하였다. EDTA 용출 결과 하수슬러지에 래들슬래그/시멘트/소석회의 투입량이 증가할수록 하수슬러지 내 중금속의 용출이 감소하였다. 그러나 인회석을 투입했을 때는 중금속 용출의 감소 효과가 거의 나타나지 않았으며, 이는 EDTA가 인회석에 의한 중금속 고정화를 방해하였기 때문이다. TCLP 용출 결과 하수슬러지 내 슬래그, 시멘트 또는 소석회의 투입량이 증가하여 용출액의 pH가 7 이상일 때는 Cu의 용출 농도가 원하수슬러지의 용출농도보다 증가하는 것으로 나타났다. 그러나 인회석은 투입량이 증가할수록 중금속의 용출 농도가 감소하는 것으로 나타났다. 혼합 고화제를 투입한 하수슬러지의 중금속 용출 결과, 하수슬러지의 중량비 100%를 기준으로 래들슬래그 20%와 소석회 10%를 투입한 혼합물이 최적의 고화 혼합 비율이며, 이 때 EDTA 추출법과 TCLP로 용출한 중금속의 농도가 가장 낮게 나타났다. 이러한 결과는 하수슬러지 내 중금속 결합이 약한 결합인 exchangeable fraction과 carbonate fraction에서 강한 결합인 organic fraction으로 이동하였음을 연속추출(SM&T, formaly BCR)을 통해 확인할 수 있었다. 하수슬러지와 고화제를 최적의 비율로 혼합한 혼합물을 폐기물공정시험법으로 중금속 용출을 평가한 결과 Cu가 기준농도 이상으로 검출되었다. 그러나 TCLP에 따른 하수슬러지의 용출시험 결과 Ba, Cd, Cr, Pb의 항목에서 미국 환경보호청의 용출 기준을 만족하였다.

중금속류 오염 토양 처리를 위한 복합 고화제(lime, DAP, 래들 슬래그) 성능 평가 (Evaluation of the Performance of Multi-binders (lime, DAP and ladle slag) in Treating Metal(loid)s-contaminated Soils)

  • 최지연;신원식
    • 한국환경과학회지
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    • 제26권8호
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    • pp.955-966
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    • 2017
  • Amendment of multi-binders was employed for the immobilization of metal(loid)s in field-contaminated soils to reduce the leaching potential. The effect of different types of multi-binders (lime/diammonium phosphate, diammonium phosphate/ladle slag and lime/ladle slag) on the solidification/stabilization of metal(loid)s (Pb, Zn, Cu and As) from the smelter soil and mine tailing soil were investigated. The amended soils were evaluated by measuring Toxicity Characterization Leaching Procedure (TCLP) leaching concentration of metal(loid)s. The results show that the leaching concentration of metal(loid)s decreased with the immobilization using multi-binders. In terms of TCLP extraction, the mixed binder was effective in the order of lime/ladle slag > diammonium phosphate/ladle slag > lime/diammonium phosphate. When the mixed binder amendment (0.15 g lime+0.15 g ladle slag for 1g smelter soil and 0.05 g lime+0.1 g ladle slag for 1 g mine tailing soil, respectively) was used, the leaching concentration of metal(loid)s decreased by 90%. However, As leaching concentration increased with diammonium phosphate/lime and diammonium phosphate/ladle slag amendment competitive anion exchange between arsenic ion and phosphate ion from diammonium phosphate. The Standard, Measurements and Testing programme (SM&T) analysis indicated that fraction 1 (F1, exchangeable fraction) decreased, while fraction 4 (F4, residual fraction) increased. The increased immobilization efficiency was attributed to the increase in the F4 of the SM&T extraction. From this work, it was possible to suggest that both arsenic and heavy metals can be simultaneously immobilized by the amendment of multi-binder such as lime/ladle slag.

만경강 퇴적물의 중금속 함량 및 분포 (Heavy Metals in Fine-Grained Bed Sediments of the Mangyeong River, Korea)

  • 조영길
    • 한국환경과학회지
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    • 제16권5호
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    • pp.657-664
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    • 2007
  • The content and distribution of some heavy metals (Fe, Mn, Cr, Co, Cu, Ni, Zn and Pb) were investigated in the <$63{\mu}m$ bed sediments of the Mangyeong river to recognize the extent of contamination. Results showed that a wide range of concentrations was apparent for every metal. These variations were particularly significant at the confluence of tributaries. High levels of metals occur mainly in the confluence of tributaries. Geoaccumulation indexes have been calculated to assess whether the concentration observed represent background or contaminated levels. It is proved that the Mangyeong River is moderately to strongly polluted for Mn, Cr, Cu, Zn and Pb. The spatial extent of pollution was examined, and it was found that the most polluted area is located in the confluence of Iksan and Jeonju tributaries.

Evaluation of Electrokinetic Removal of Heavy Metals from Tailing Soils

  • Kim, Soon-Oh;Kim, Kyoung-Woong;Yun, Seong-Taek
    • 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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    • 한국지하수토양환경학회 2002년도 추계학술발표회
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    • pp.40-43
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    • 2002
  • Electrokinetic remediation was studied for the removal of toxic heavy metals from tailing soils. This study emphasized the dependency of removal efficiency upon heavy metal speciation, as demonstrated by different extraction methods (sequential extraction, total digestion, and 0.1 N HC1 extraction). The tailing soils examined showed different physicochemical characteristics, in view of initial pH, particle size distribution, and major mineral constituents, and contained high concentrations of target metal contaminants in various forms. The electrokinetic removal efficiency of heavy metals was significantly influenced by their partitioning prior to treatment, and by the pHs of the tailing soils. The mobile and weakly bound fractions of heavy metals, such as exchangeable fraction, were easily removed by electrokinetic treatment (more than 90% in removal efficiency), whereas immobile and strongly bound fractions, such as organically bound and residual fractions, were not effectively removed (less than 20% in removal efficiency).

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석회석과 제강슬래그를 이용하여 안정화한 담수된 논토양의 비소 및 중금속의 거동변화 (The Fate of As and Heavy Metals in the Flooded Paddy Soil Stabilized by Limestone and Steelmaking Slag)

  • 고일하;김의영;지원현;윤대근;장윤영
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제20권1호
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    • pp.7-18
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    • 2015
  • The characteristics of As and heavy metals depend on the oxidation/reduction condition of the soil environment. The most heavy metals are immobilized by the reduction condition whereas As, Fe and Mn become more soluble. Therefore this study estimated the stabilization efficiency of the agricultural paddy soil in the vicinity of the abandoned mine using a flooded column test including analysis of the soil solution, contaminants fractionation and rice grain. Limestone and steelmaking slag were used as amendments for stabilization of the contaminated soil. In an analysis of the soil solution, the mobile characteristics of Fe and Mn, which were used as electron acceptors of the microorganisms, were controlled by increasing the pH by adding alkali amendments. This means that the contaminants combined with Fe and Mn can be stable under flooded reduction condition. However, the concentrations of cationic heavy metals (Cd, Pb, and Zn) were also decreased without amendments because the carbonates produced from microbial respiration increased the pH of the soil solution. In the amended soil, the specific sorbed fraction of As and carbonates fraction of heavy metals were increased when compared to the control soil at the end of the column test. Especially in heavy metals, the increase of carbonates fraction seems to be influenced by alkali amendments rather than microbial respiration. Because of the stabilization effect in the flooded paddy soil, the contents of As and Zn in rice grain from amended soil were lower than that of the control soil. But additional research is needed because of the relatively higher Pb content identified in the rice grain from the amended.

부산 신항만 준설퇴적물로부터 중금속의 연속추출에 관한 연구 (A Study on Sequential Extraction of Heavy Metals from Marine Dredged Sediment at Busan New Port)

  • 김명진;장미정
    • 대한환경공학회지
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    • 제33권2호
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    • pp.93-102
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    • 2011
  • 본 연구에서는 부산신항만 준설퇴적물에 포함된 중금속의 총농도, 이동성, 생체이용률, 독성을 알아보기 위하여 총함량분석과 연속추출실험을 실시하였다. 준설퇴적물의 중금속 총농도는 다음과 같이 비교적 낮았다: Al (2.36~2.96 wt.%), As (1.6~3.3 mg/kg), Ba (30.0~33.8 mg/kg), Cd (0.12~0.18 mg/kg), Cr (27.5~35.0 mg/kg), Cu (11.3~15.0 mg/kg), Fe (2.91~3.51 wt.%), Mn (324~408 mg/kg), Ni (18.8~23.8 mg/kg), Pb (23.8~31.3 mg/kg), Zn (70.0~86.3 mg/kg). 또한 대부분의 중금속이 residual fraction으로 존재하였는데, 이는 오염원이 자연발생적일 가능성이 높음을 의미한다: Al (87.5~95.9%), As (74.1~93.8%), Ba (71.8~77.6%), Cr (69.5~94.3%), Cu (50.0~78.7%), Fe (70.8~87.6%), Ni (64.5~75.3%), Pb (53.4~64.3%), Zn (62.5~81.7%). 반면에 Cd과 Mn은 주로 non-residual fraction으로 존재했다. 준설퇴적물의 유해중금속 농도가 낮고 residual fraction 비율이 높기 때문에, 이를 벽돌, 도로포장재료 등으로 재활용하는 것이 가능하다고 사료된다.

폐광산지역 경작지 토양의 중금속 존재형태와 토양오염평가 (Fraction and Soil Pollution Assesment Index of heavy metals in cultivated land soils near the abandoned mine)

  • 김휘중;양재의;이재영;최상일;전상호
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제8권4호
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    • pp.53-63
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    • 2003
  • 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.

총알고둥에서 카드뮴과 아연의 축적과 제거 (Accumulation and Elimination of Cadmium and Zinc in Littorina brevicula)

  • 한수정;이인숙
    • The Korean Journal of Ecology
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    • 제24권1호
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    • pp.35-43
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    • 2001
  • 카드뮴과 아연에 각각 그리고 동시에 노출한 총알고둥(Littorina brevicula)에서 중금속의 생체내 축적, 제거 및 세포내 분포 양상을 조사하였다. 총알고둥을 카드뮴 400 $\mu\textrm{g}$/L 또는 아연 3000 $\mu\textrm{g}$/L에 각각 90일간 노출하였을 경우, 각 중금속의 축적량은 노출기간에 따라 증가하였으며, 70일 이후에는 더 이상 축적량이 증가하지 않았다. 카드뮴과 아연을 동시에 노출하였을 경우에는 각각의 중금속에 노출하였을 경우에 비해 아연의 축적량은 증가하였으나, 카드뮴의 축적량은 감소하였다. 노출실험에 이어 수행한 42일간의 청장실험 결과, 카드뮴은 체외로 제거되지 않았으나, 아연은 제거되었다. 특히 카드뮴과 아연에 동시 노출한 총알고둥의 경우에 아연은 더 신속히 제거되었다. 총알고둥을 카드뮴과 아연에 각각 70일 동안 노출한 후, 체내로 흡수된 카드뮴의 약 60%가 soluble fraction에 분포하고 있었으며, 아연의 75%는 insoluble fraction에 분포하고 있었다. 이러한 경향은 카드뮴과 아연의 동시 노출시에도 유사하게 나타났다. 카드뮴과 아연은 soluble part내의 리간드(ligand) 와의 결합 양상에서도 차이를 나타냈는데, 카드뮴은 90% 이상이 약 6.5 kDa크기의 MBP-1(Metal-Binding Protein-1)과 결합하고 있었으나, 아연은 HMW(High molecular weight fraction, >60 kDa), MBP-1, MBP-2, LMW(Low molecular weight fraction <1 kDa)에 고루 분포하는 것으로 나타났다.

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