• 한국광물학회지
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• 제16권3호
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• pp.201-213
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• 2003

각종 산업폐수에서 심각한 환경문제를 야기시킬 수 있는 중금속(Ag, Pb, Cr, Cu, Zn, Mn) 이온들에 대한 국내산 주요 제올라이트의 흡착 성향 및 능력을 광물 조성 및 특성 분석과 일련의 흡착실험을 통해서 광석 단위로 평가해 보았다. 국내산 제올라이트 광석의 중금속 흡착 반응은 기본적으로는 양이온 교환방식에 의존되지만, 높은 CEC 값이 반드시 보다 많은 중금속 흡착능력을 의미하는 것은 아닌 것으로 나타난다. 제올라이트 광석의 중금속 흡착성향은 광종별로 다소 차이를 보이지만, 일반적으로 흡착선호도에 있어서 $Ag\geq$Pb>Cr, $Cu\geq$Zn>Mn와 같은 흡착 서열을 이루는 것으로 밝혀졌다. 휼란다이트는 Cr을 보다 더 선호하는 성향을 보이는 반면에, 클리놉틸로라이트는 Cu를 더 선호하는 경향을 나타낸다. 일반적으로 제올라이트의 광종에 관계없이 Ag와 Pb는 상대적으로 월등한 흡착선호도를 나타낸다. 특히 Ag는 Na에 의한 재용출 과정에서 전혀 유리되지 않을 정도로 제올라이트에 대한 높은 흡착성향을 보인다. 제올라이트 광석의 중금속 흡착능력은 광종별로 현격한 차이를 보인다: 페리어라이트>클리놉틸로라이트>휼란다이트. 이에 비해서 모오데나이트는 CEC 성향으로 보아 클리놉틸로라이트와 비슷한 수준인 것으로 해석된다. 제올라이트의 암모늄 이온에 대한 CEC 값과 중금속 이온 흡착능력은 엄밀히 잘 부합되지 않는 것으로 나타난다. 또한 제올라이트 광석들의 중금속 흡착능력은 대개 제올라이트의 함량, 즉 광석의 품위에 의존되는 경향을 보이지만, 광석에 따라 그 일반적 추이에서 크게 벗어난 흡착 양상을 보이기도 한다. 이는 제올라이트의 선택적 흡착특성, 중합단층의 존재와 같은 구조적 결함이나 천연상 교환성 양이온의 조성(특히 흡착선호도가 높은 K의 함유도)에 의한 효과로 추정된다. 국내산 제올라이트를 중금속 흡착제거용으로 응용하는 데에는 부존자원의 활용성, 경제성 및 성능을 고려하여 클리놉틸로라이트 계열의 광석을 사용하는 것이 합리적일 것으로 판단된다.

• 한국광물학회지
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• 제26권3호
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• pp.151-160
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• 2013

유기탄소와 Cr(VI)와의 반응을 연구하여 위하여 컬럼 실험을 실시하였다. 컬럼 실험은 거름토의 유기탄소와 수용액 속의 Cr(VI)와의 반응 후 시간별로 채취한 컬럼의 유출수와 반응 후 컬럼에 남은 고체물질에 대하여 화학분석과 SEM 관찰을 실시하였다. 컬럼에 공급된 Cr(VI)은 초기 유출수에서는 검출되지 않다가 약 8 PV (pore volume) 후 급격한 농도 증가를 보이며 공급수의 농도(20 mg/kg)까지 높아져 본 실험 조건에서 초기에 유기탄소와 Cr(VI)과의 반응에 의하여 일정 기간 동안 제거됨을 보인다. 전반적으로 유출수에서 측정된 양이온과 음이온의 농도는 $PO_4$를 제외하고 초기에 증가하였다가 시간이 지나면서 감소하는 경향을 보인다. 대부분의 이온들이 공급수에는 검출되진 않았거나 매우 낮은 농도임을 감안하면 이 이온들은 주로 유기탄소에서 유출된 것으로 판단된다. SEM 관찰결과 Cr은 유기탄소 표면에 Fe와 함께 공침되었음을 보이고 일부 침전물에 Mn, Ni, Co 등과 같은 금속들이 함께 함유되어있음을 보여준다. 이는 유기탄소 표면의 환원환경에서 Cr(VI)가 환원이 되어 $Cr(OH)_3$로 침전되면서 $Fe(OH)_3$와 같이 공침하였음을 보여주며 Fe의 존재가 Cr의 침전에 있어서 매우 중요함을 지시한다. 추후 용해성 Fe와 Mn과 같은 원소들이 더 이상 용출되지 않으면 Cr(VI)는 더 이상 침전 반응으로 제거되지 않는다. 다른 이온들과 달리 $PO_4$의 경우 초기 유출수에서 감소를 보이고 추후에 농도가 증가하는데 이는 유기탄소에 포함되어 있던 $PO_4$가 유출된 후에 Cr과 Fe의 침전물에 효과적으로 흡착이 되고 침전물이 더 이상 생성되지 않게 되면 원래 유기탄소로부터 용해되어 나온 $PO_4$의 농도로 회귀되어 일정한 값을 보이는 것으로 생각된다.

• 한국광물학회지
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• 제21권4호
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• pp.341-347
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• 2008

포항지역 널리 분포하고 있는 규질이암으로부터 상업화를 위한 50리터 bench scale 수열장치를 사용하여 Na-A형 제올라이트의 합성을 성공적으로 수행하였고 또한 이 제올라이트를 이용하여 환경 개선재로 활용하는 연구를 수행하였다. 초기물질로 사용된 규질이암은 제올라이트의 주요 성분인 $SiO_2$ 및 $Al_2O_3$가 각각 70.7% 및 10.0% 함유되어 제올라이트의 합성에 유리한 조성을 가지고 있다. 이전의 실험실적 규모에서 수행된 동일한 조건인 $Na_2O/SiO_2\;=\;0.6$, $SiO_2/Al_2O_3\;=\;2.0$, $H_2O/Na_2O\;=\;98.6$의 조성비로 $80^{\circ}C$에서 18시간 동안 합성한 결과, Na-A형 제올라이트의 결정도 및 결정형태는 실험실적 규모와 유사하였고, 회수율 및 양이온 교환능은 각각 95% 및 215 cmol/kg으로 실험실적 규모에서 보다 약간 우수한 결과를 나타냈다. 합성된 Na-A형 제올라이트를 이용하여 모사폐액(Pb, Cd, Cu, Zn 및 Mn)에 중금속 제거율을 조사한 결과, 중금속 제거율은 Pb > Cd > Cu = Zn > Mn의 순서이었다. Mn을 제외한 다른 중금속들은 1500 mg/L에서 99% 이상의 제거율을 보였고, Mn의 경우도 98%의 제거율을 보여 합성된 Na-A형 제올라이트는 중금속 흡착제로서 우수한 특성을 나타냈다.

• 광물과 암석
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• 제33권4호
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• pp.391-405
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• 2020

본 연구에서는 안동댐 퇴적물의 일반항목과 중금속의 용출 특성에 대해 조사하였다. 용출 실험은 카드뮴, 구리, 납, 크롬, 아연, 수은, 비소, 철, 망간 등 중금속 9개 및 pH, 총인, 총질소등 일반 3개 항목에 대해 혐기성과 호기성 조건에서 60일간 실험을 수행하였다. 총질소와 총인은 호기성 조건에 비해 혐기성 조건의 용출이 높게 나타났으며, 일부 시료에서 높은 농도가 검출되었다. 대부분의 중금속의 용출율은 아주 낮았으며, 퇴적물에서 함유량이 높은 비소와 카드뮴도 최대 용출량이 각각 0.028 mg/L, 0.003 mg/L로 낮은 값을 나타낸다. 5단계 연속추출연구에서는 쉽게 용출될 수 있는 이온교환형태나 흡착한 형태의 분율이 전체 함유량의 10% 미만으로 낮게 나타났다. 대부분의 중금속은 왕수에 용해되는 잔류(residual)형태로 존재하고 있으며, 특히 독성이 높고 오염도가 높은 비소와 카드뮴의 경우 잔류형태로 존재하는 비율이 각각 80%와 95%로 오염도에 비해 짧은 시간에 용출되어 유해성을 일으킬 가능성은 낮은 것으로 판단된다.

• 광물과 암석
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• 제34권3호
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• pp.177-191
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• 2021

젠지고우 연-아연 광상은 중국 동북지역에선 가장 규모가 큰 연-아연 광상 중의 하나로 지체구조상 Jiao Liao Ji belt내 Qingchengzi mineral field에 위치한다. 이 광상의 주변지질은 시생대의 그래뉼라이트(granulite)와 이를 관입한 고원생대의 미그마타이트질 화강암과 고-중원생대의 소딕(sodic) 화강암을 부정합으로 피복한 고원생대의 Liaohe 층군 및 이들을 관입한 중생대의 섬록암과 몬조나이틱 화강암으로 구성된다. 이 광상은 고원생대의 Liaohe 층군내 Langzishan 층 및 Dashiqiao 층내에서 층상 광체 및 맥상 광체로 산출되며 층준규제 퇴적분기형 또는 퇴적분기형 광상에 해당된다. 이 광상에서 산출되는 돌로마이트들은 산출 광물조합 및 정출순서를 기초로 1)모암인 돌로마이트(D₀), 2)녹색편암상의 변성작용에 의한 층상 광체내 돌로마이트(백색운모, 석영, 칼리장석, 섬아연석, 방연석, 황철석, 유비철석)(D₁) 및 3)석영맥과 함께 산출되는 맥상 광체내 돌로마이트(석영, 인회석, 황철석)(D₂)로 산출된다. 이들 돌로마이트의 화학조성은 각각 Ca_1.00-1.03Mg_0.94-0.98Fe_0.00-0.06 As_0.00-0.01(CO₃)₂(D₀), Ca_0.97-1.16Mg_0.32-0.83Fe_0.10-0.50Mn_0.01-0.12Zn_0.00-0.01Pb_0.00-0.03As_0.00-0.01(CO₃)₂(D₁), Ca_1.00-1.01Mg_0.85-0.92Fe_0.06-0.11Mn_0.01-0.03As_0.01(CO₃)₂(D₂)로써 이론적인 돌로마이트의 화학조성보다 미량원소들의 함량이 높다. 특히, 이들 돌로마이트내 FeO 및 MnO 함량은 각각 0.05-2.06 wt.%, 0.00-0.08 wt.%(D₀), 3.53-17.22 wt.%, 0.49-3.71 wt.%(D₁) 및 2.32-3.91 wt.%, 0.43-0.95 wt.%(D₂)로써 층상 광체에서 산출되는 돌로마이트(D₁)에서 높은 함량을 갖는다. 또한 다른 미량원소들은 ZnO, As₂O₅, PbO, Sb₂O₅ 및 HfO₂ 원소들이 소량 함유되며 단지층상 광체에서 산출되는 돌로마이트(D₁)에서 ZnO 및 PbO 원소들의 함량이 다소 높게 나타난다. 젠지고우 연-아연 광상의 D_o 및 D₂는 Ferroan 돌로마이트에 해당되며 D₁는 철백운석(ankerite)과 Ferroan 돌로마이트에 해당된다. 따라서 1)모암에서 산출되는 돌로마이트(D₀)는 고원생대의 Jiao Liao Ji 분지내 해양증발석호(marine evaporative lagoon) 환경에서 퇴적된 Ferroan 돌로마이트, 2)층상 광체내 돌로마이트(D₁)는 고원생대의 화성활동 및 녹색편암상의 변성작용에 의한 열수교대작용으로 의한 돌로마이트화작용에 의해 형성된 철백운석(ankerite) 및 Ferroan 돌로마이트 및 3)맥상 광체내 돌로마이트(D₂)는 중생대의 화성활동에 수반된 열수용액에 의해 형성된 Ferroan 돌로마이트이다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제36권2호
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• pp.498-506
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• 2019

이 연구는 경상북도 봉화지역에서 매장된 천연 광물을 이용하여 화장료용의 분체로써 활용가치를 부여한 코팅 방법에 관한 것이다. 이 광물의 이름은 부석이라고 칭하며, 미립자 파우더를 개발하여 이 파우더의 성능을 평가하고 화장품의 효능적 가치가 있는 가에 대하여 연구한 결과를 보고한다. 이 파우더의 표면에 오일을 코팅하기 위하여 미립자 표면에 알루미늄하이드록사이드를 1차 코팅한 후에 여기에 알킬실란으로 코팅하였다. 또한, 식물성 오일로 코팅하여 파우더의 응집을 막고, 오일상에서의 분산성을 높일 수 있도록 하였다. 첫째; 부석파우더의 입자는 $10{\sim}50{\mu}m$의 입자를 가지고 있었으며, 입자의 표면에 다공성의 구멍이 있었다. 둘째; 이 파우더의 구성성분은 $SiO_2$, $Al_2O_3$, $Fe_2O_3$, MgO, CaO, $K_2O_2$, $Na_2O$, $TiO_2$, $TiO_2$, MnO, $Cr_2O_3$, $V_2O_5$ 등을 함유하였다. 셋째: 이 파우더의 입자는 판상형 구조를 가지며, 다공성으로 적갈색을 가지고 있음을 SEM과 TEM 분석을 통하여 알 수 있었다. 넷째; 이부석 파우더의 원적외선 방사율은 $0.924{\mu}m$이었으며, 방사에너지는 $3.72{\times}10^W/m^2{\cdot}{\mu}m$ 이었다. 또한 음이온 방출량은 128 ION/cc를 방출하는 것으로써, 코팅을 하더라도 변하지 않고 그대로 그 성능이 유지되는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과를 바탕으로 화장품의 응용분야로써 비비크림, 쿠션파운데이션, 파우더펙트 등의 색조화장품, 선블록크림, 워시오프 마사지팩 등의 기초 화장료에 폭넓게 응용이 가능할 것으로 기대한다.

• 자원환경지질
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• 제22권1호
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• pp.35-63
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• 1989

구룡산(九龍山)(또는 옥천(沃川)) 함(含)우라늄 흑연질점판암(黑鉛質粘板岩)은 옥천대(沃川帶) 서북부(西北部)에 따라 증상(層狀) 또는 부딘상(狀)으로 90km이상(以上) 연장(延長) 분포(分布)한다. 함(含)우라늄점판암(粘板岩)의 오토레디오그라프에 나타나는 퇴적(堆積), 속성(續成), 변성구조(變成構造)는 우라늄과 동시퇴적물(同時堆積物)로서 속성작용과정(續成作用過程)에서 전혀 이동(移動)하지 않고 황성변성(廣域變成) 초기(初期)에 제자리에서 미립(微粒)우라니나이트로 재결정(再結晶)하였음을 보여준다. 동시(同時)에 유기물(有機物)은 미세환장흑연(微細環狀黑鉛)으로 되었다. 라미나구조(構造)의 발달(發達)과 평균(平均) 19.64% C, 2.32% S의 함유(含有)는 함(含)우라늄흑니(黑泥) 퇴적(堆積)의 일반조건(一般條件)으로서의 극(極)히 낮은 퇴적화(堆積比), 고유기물함유(高有機物含有), 염기성황경등을 충족(充足)하였으며 Th/U가 0.07로서 해수원(海水源)임을 뜻한다. 지역별(地域別) CaO, $P_2O_5$의 평균치(平均値)가 매우좁은 범위(範圍)의 일정치(一定値)이며 높은 CaO 평균치(平均値)를 나타내어 전퇴적(全堆積)분지를 통(通)하여 동일(同一) pH(7.8-8.0)조건(條件)의 환경(環境)에서 퇴적(堆積)하였음을 나타낸다. 함(含)우라늄점판암(粘板岩)은 같은 성인(成因)의 타산장(他産狀)에 비(比)하여 미량원소(微量元素) 부화도(富化度)가 매우 높다. 고부화(高富化)의 중요(重要)한 원인(原因)으로서 미량원소(微量元素)의 소스(source)인 해수(海水)의 주기적(週期的) 교체(交替)가 요구(要求)되는데 사이크릭퇴적구조(堆積構造)는 그러한 현상(現象)을 뒷받침하여 준다. 흑니(黑泥)의 성인별(成因別) 구성광물(構成鑛物)과 원소(元素)의 수반관계(隨伴關係)에서 쇄설성광물(鑛物)에는 Si, Al, K, Na, Ti, Zr, Th, Be, B, Li, 유기물(有機物)후락숀에, U, Ni, Cu, Co, Zn, Ag, Mo, Pb, Sn, Cd, S, Fe, V, Cr, Y, 탄산염광물(炭酸鹽鑛物)에 Ca, Mg, Mn, P, Ba가 높은 상관(相關)을 나타낸다. 유기물(有機物)의 우라늄고정심전능력(固定沈澱能力)에 있어 사프로페릭(Sapropelic)형(型)보다 휴믹(Humic)형(型)에서 더 높다. 육성식물(陸性植物)의 분해물(分解物)인 휴무스(Humus)는 고대성(古生代) 중기(中期)에 출현(出現)한다. 우라늄 함유(含有) 흑니(黑泥)는 이 시대(時代)의 형성물(形成物)로서 이런 형(型)의 광상(鑛床)은 생물상(生物相)의 진화(進化)에 규제(規制)된 광화작용(鑛化作用)의 산물(産物)이다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권7호
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• pp.473-482
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• 2009

본 연구에서는 여러 몰비의 망간과 철을 함유한 용액을 사용하여 담체인 모래 표면에 이들 산화물들이 동시에 코팅된 산화철 및 산화망간 코팅사(IMCS)를 제조하였으며, X-선 회절분석을 통하여 제조한 IMCS 표면의 광물종 규명과 이들에 의한 As(III) 산화 및 As(V) 흡착능을 평가하였다. 망간과 철을 동시에 코팅한 IMCS들에서의 철 및 망간의 총량은 단일금속용액으로 코팅시킨 담체(ICS 혹은 MCS)에 비하여 감소하였지만 코팅된 철산화물은 goethite와 magnetite의 혼합물 그리고 망간 산화물은 ${\gamma}-MnO_2$로서 매우 유사하였다. IMCS에 의한 As(V) 흡착량은 코팅된 망간보다는 철 함량에 의해 크게 영향을 받았다. 그리고 IMCS에 의한 As(V) 흡착량은 1가 및 2가 이온들로 이루어진 이온세기 화학종으로 이온세기를 고정하였을 때에는 큰 영향을 받지 않았으나 $PO_4\;^{3-}$와 같은 3가 화학종을 사용한 경우에는 크게 억제되었다. 망간만 코팅시켜 얻은 MCS의 경우, NaCl 및 $NaNO_3$와 같은 1가 이온세기 화학종이 존재하는 경우는 $PO_4\;^{3-}$와 같은 3가 이온세기 화학종이 존재하는 경우에서 보다 2배 이상의 산화효율을 나타내었다. 이에 반해 망간과 철이 함께 코팅된 7:3, 5:5, 3:7 몰비의 경우에는 $PO_4\;^{3-}$를 이온세기 화학종으로 사용한 경우가 다른 이온세기 화학종이 존재하는 경우에서 보다 오히려 As(III) 산화력이 높게 나타났는데 이것은 $PO_4\;^{3-}$가 As(V)와 IMCS 표면에 대한 경쟁흡착을 함에 따른 결과로 나타났다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제20권4호
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• pp.83-89
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• 2015

Soil samples collected in an area of Gahak Mine were investigated for the characterization of mineralogical and physicochemical properties of contaminants in soils. It is found that soils in the study area are contaminated by lead (Pb), copper (Cu), zinc (Zn), cadmium (Cd), in which their concentrations are 595.3 mg/kg, 184.9 mg/kg, 712.8 mg/kg, and 10.64 mg/kg, respectively. All the concentrations exceed the concern criteria of Korean standard. Upon distribution patterns of metals identified by the sequential extraction procedure, our results show that more than 50% of metals are found as a residual type, and 30% are accounted for the association of Fe/Mn oxides. Interestingly, XRD results show that minium (Pb₃O₄) and cuprite (Cu₂O) are identified in the soil samples, suggesting that the sources of the contaminants for Pb and Cu are these minerals. In SEM images, tens of µm of Pb oxides and Pb silicate-minerals are observed. We, therefore, note that the contamination of metals in the study area results from the direct influx and disturbance of tailings. Our findings indicate that the characterization of physicochemical and mineralogical properties of contaminated soils is a critical factor and plays an important role in optimizing recovery treatments of soils contaminated in mine development areas.

• 지질공학
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• 제10권1호
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• pp.51-62
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• 2000

경상계 퇴적암에서 산출되는 신촌 및 고란약수는 탄산을 다량으로 함유하는 탄산지하수이다. 탄산수의 화학적 유형은 Ca(Na)-$HCO_3$형에 속한다. 탄산수는 높은 $P_{CO2}$ 분압(0.29~1.01 atm)과 1,093~2,810$\mu$S/cm 범위의 높은 전기전도도를 보인다. 무기이온성분을 보면 Ca이 116~321mg/l 농도범위를 보이고 $HCO_3$성분이 702-2,115mg/l 농도로 가장 풍부한 성분이다. 그리고 Na 성분이 62~225mg/l 범위를, Mg 성분이 36.4~101mg/l 농도범위를, Fe는 1.0~31.5mg/l 농도범위를 보여 일반지하수에 비해 훨씬 높은 값을 보인다. 그 외 F, Li, Mn, Sr 등의 미량원소도 상당히 풍부한 편이다. 탄산수의 $^2H/^1H, ^{18}O/^{16}O$ 동위원소 분석결과 탄산수는 모두 순환수 기원이며, 삼중 수소의 수준으로 볼 때 1950년대 이후에 함양된 강수가 탄산수로 진화된 것으로 보인다. 약수내 $CO_2$의 공급은 퇴적암과 인접한 화강암 또는 산성 반암류의 심부에서 기원한 것으로 추정된다. 탄산수의 수질특성에 영향을 미친 근원광물은 퇴적암내 풍부한 탄산염광물과 앨바이트에 의한 것으로 해석되고, 열역학적 계산에 의한 포화지수를 볼 때 탄산수는 앨바이트에 대해서 용해성조건이며, 방해석과는 거의 평형상태를 이루고 있다.