카올리나이트 KGa-1b (표준 점토)의 인산염 탈착 특성을 규명하기 위하여 벳치(batch) 흡착-탈착 실험을 실시하였으며, 탈착 과정은 연속추출법에 따라 pH 4에서 시행하였다. 인의 함량은 UV 분광분석기를 시용하여 측정하였으며, 이 때 파장은 820 nm를 이용하였다. 카올리나이트의 인산염 흡착-탈착 반응은 비가역적으로 일어나며, 흡착된 대부분의 인산염은 고착되는 경향을 나타낸다. 인산염 탈착 등온선은 반응 시간이 짧은 경우 프로인드리히 등온선에, 반응 시간이 긴 경우 탬킨 등온선에 더 일치하는 경향을 보인다. 인산염 탈착 반응은 초기의 빠른 반응과, 후기의 느린 반응으로 구분된다. 흡착된 인산염의 농도가 높아질수록 탈착률은 감소하는 경향을 보이며, 탈착 시간이 길어지면 탈착률은 감소하는 경향을 보여준다.
본 연구에서는 인산염을 이용여 납으로 오염된 Clay 사격장과 인위적으로 오염시킨 자연토양의 중금속의 고정화 실험을 수행하였다. 인산염 고정화제로는 DAP (diammonium phosphate)를 사용하였다. DAP를 투입한 중금속 오염토양을 고정화 실험과 TCLP로 용출 하였을 때, 99% 정도 고정화되었다. 인산염 투여양이 증가할수록 고정화 효율은 증가하는 것으로 나타났으며, 최적 인투입량은 128 mmol as P/kg인 것으로 나타났다. DAP 투입양이 증가할수록 토양의 pH는 증가하는 것으로 나타났으며, 토양의 초기 pH 변화에 따라 고정화 효율은 크게 변하지 않은 것으로 나타났으나, pH가 높을수록 고정화 효율은 작은폭으로 증가하는 것으로 나타났다.
For an efficient remediation of Pb-contaminated soil (S-1) in a clay shooting range, a soil washing test was performed with mineral acid, organic acid, chelating agent, and chloride. The Pb extraction efficiency of extractant (0.1 M) used in the washing test showed the order of HCl > $Na_2$-EDTA > NTA > DTPA > citric acid > malic acid > succinic acid > acetic acid > $CaCl_2$ > $MgCl_2$, for S-1 soil. As compared to initial Pb concentration, extraction efficiency by the concentration of extractant was 93.35%, 80.80%, 73.92%, and 24.57% in S-1 soil for HCl (0.5 M, pH 1.10), $Na_2$-EDTA (0.01 M, pH 3.99), citric acid (0.5 M, pH 1.27), and $MgCl_2$ (0.1 M, pH 8.82), respectively. S-1 soil had 56.83% of residue form and 43.17% of non-residue form (18.04% of exchangeable form), respectively. Although the concentrations of these fractions sharply decreased after HCl washing, since the exchangeable forms with relatively large mobility are still distributed as high as 18.78% (to Pb total content in residual soils) in S-1 soil, it is necessary to devise a proper management plan for residual soils after soil washing application.
Electrokinetic remediation technique offers the opportunity to extract heavy metals from soils with high plasticity. The experiment demonstrated the applicability of electrokinetic remediation on metal-mining deposit and the decision of the enhancement method for four kinds of bench-scale studies. According to the sequential extraction of heavy metals in the "I" mining deposit, Pb and Cu were mostly associated with residual fraction and Zn and Cd were associated with water soluble and residual fraction. Therefore, removable fractions by electrokinetic technology was determined by the sum of the fraction of water soluble and exchangeable, which is Cu : 19.53%, Pb : 1.42%, Cd : 52.82%, Zn : 57.28%, respectively. When considering electrical potential, volume of effluent, soil pH, and eliminated rate of contaminant, results determined by sum of each weight were Citric aic+SDS (13) > 0.1N $HNO_3$ (10) > HAc (8) > DDW (4). Therefore, citric acid and SDS mixed solution was determined the best enhancing agent for the remediation of metal mining deposit.g deposit.
본 연구에서는 휴.폐광산 인근 납(Pb), 카드뮴(Cd), 비소(As)로 오염된 논토양에 대하여 $(NH_4)_2HPO_4$, $Na_2HPO_4{\cdot}12H_2O$, $Ca(H_2PO_4{\cdot}2H_2O$, $Ca(H_2PO_4)_2{\cdot}H_2O$, $H_3PO_4$를 안정화물질로 선정하여 $PO_4/Pb_{total}$의 몰비를 0.5, 1, 2, 4로 안정화 처리하였다. 안정화효율 평가를 위해 토양오염공정시험법과 TCLP(EPA Method 1311)를 수행한 결과, 납의 경우 $H_3PO_4$와 $Ca(H_2PO_4)_2{\cdot}H_2O$가 토양환경보전법상의 '가' 지역 기준을 만족하였으며, 특히 $H_3PO_4$의 경우 몰비가 증가할수록 안정화 효율이 급격히 증가하였다. 카드뮴은 납에 비하여 안정화효율이 매우 낮게 나타났으며, 비소의 경우 대부분의 안정화물질에서 안정화효율이 거의 나타나지 않거나 오히려 용출농도가 증가하였다. $H_3PO_4$가 다른 인산염 물질에 비해 납의 안정화에 높은 효율을 나타낸 것은 $H_3PO_4$에 의한 토양 pH의 저하로 인한 $Pb^{2+}$의 용출과 함께 $PO_4$가 반응하여 생성물인 hydroxypyromorphite(HP) 형성되었기 때문으로 판단된다. 연속추출법을 통한 안정화처리 전.후 토양내 중금속 결합형태의 변화는 $H_3PO_4$의 경우 5단계인 Residual fraction의 비율이 약 60% 정도 증가하였고 XRD 분석결과 $H_3PO_4$에서만 hydroxypyromorphite peak가 발견된 것과 일치하였다.
오염물질을 제거하기 위한 방법 중 하나인 석회 처리를 통하여 청초호 표층 퇴적물에 함유된 중금속의 존재 형태 변화와 환경변화시 수층으로의 용출가능성을 알아보았다. 연속추출 방법을 사용하여 중금속의 화학적 형태를 분석하였고 수층으로의 용출 가능성은 흡착된 형태와 공침된 형태의 합으로 하였다. 석회 처리 전의 청초호 퇴적물에 함유된 Cd과 Cu 및 Zn의 존재형태는 호수 바닥과 같은 혐기성 상태에서 안정된 산화성 형태가 많았으나 석회 처리 시료에서는 이 부분의 비율이 줄어든 반면 용출되기 쉬운 부분인 흡착된 형태와 공침된 형태의 비율이 증가하였다. 이는 석회 첨가로 인한 공극수의 pH상승과 대기중에 노출로 인한 산화에 의한 것으로 판단된다. 수층으로 이동 가능한 부분의 비율은 Cd의 경우 석회함량 15%, Pb은 10%, Cu와 Zn은 20%에서 높게 나타나 중금속으로 오염된 퇴적물의 석회 처리는 퇴적물에 함유된 중금속의 용출을 증가시킬 가능성이 있는 것으로 사료된다.
토양세척 기법은 금속-리간드 착물형성을 촉진하여 오염토양으로부터 중금속을 제거하는 효과적인 방법으로 알려져 있다. 본 연구는 폐금속광산 광미와 그 후면 농경지토양의 중금속 오염도 저감에 대한 세척기랩의 적용효과를 검토하기 위해 수행되었다. 실험에 사용된 일부시료에서 구리와 납의 오염도는 토양오염 우려기준 및 대책기준을 초과하였으며 또 다른 시료에서는 카드뮴이 대책기준에 근접하는 오염도를 보였다. 토양시료에 단계적 추출법을 적용하여 실험한 결과에 따르면 광미와 주변토양시료에 존재하는 중금속의 절반 이상이 식물이용가능성 있는 흡착된 형태로 존재함이 밝혀졌다. 또한 단계석 추출법으로 조사한 몇 가지 형태의 중금속 농도와 0.1N HCI 용출실험에서 구한 농도 사이에는 비례관계가 성립하였다. 유기산별 세척능력 비친실험에서 구연산은 위의 세 가지 중금속 모두에 대하여 초산이나 옥살산에 비해 월등한 세척효율을 나타내었다. 그리고, 구연산을 사용하여 토양으로부터 중금속을 세척할 때 세척액의 pH를 5.5이하로 하면 보다 나은 세척효율을 얻을 수 있었다. 구연산 세척법을 이용한 중금속 세척시 효율은 세척액 농도, (세척액/토양)혼합비, 그리고 세척액의 초기 pH에 의존하여 달라졌다. 구연산에 SDS를 같이 투입하여 세척하면 세 가지 중금속 중에서 카드뮴의 세척효율이 가장 크게 개선되었으며 구리 제거율은 변화되지 않았다. 이상에서 알 수 있듯이 구연산 세척기법은 광미와 중금속 오염토양으로부터의 중금속 제거에 적용 가능한 정화방법임이 확인되었다.
폐광된 장풍광산의 풍화된 폐광석에 함유된 중금속의 존재형태를 규명하기 위해 5단계 연속추출법을 수행하였다. 각 단계에서 용출된 용액은 ICP-AES로 분석하였다. XRD로 풍화된 폐광석 시료들의 광물조성을 파악한 결과, 시료는 산성 환경에서 pH에 대한 완충작용을 할 수 있는 방해석의 유무에 따라 두 유형(type I and type II)으로 나눌 수 있었다. Type I 시료의 주 구성광물은 석영으로 방해석이 산출되지 않으며, type II 시료의 주 구성광물은 방해석이었다. 모든 시료에서 비소, 코발트, 철은 잔류형태로 존재하는 것이 가장 우세하였다. 카드뮴, 망간, 아연의 경우 type I 시료에서는 잔류형태가, type II 시료에서는 산화철망간형태가 우세하였다. 구리는 type I 시료의 경우 잔류형태가 가장 우세하였고, type II의 경우 황화광물형태가 우세하였다. 납은 type I시료에서는 잔류형태가 가장 우세하였고, type II시료에서 산화철망간 형태가 우세하였다. pH 4-7 사이에서 중금속의 상대적인 이동성은 type I시료의 경우 아연>구리>카드뮴>납>코발트>비소의 순서였으며, type II시료에서는 카드뮴>구리>아연>납>비소>코발트의 순서로 확인되었다.
본 연구는 물리화학적 분석을 토대로 산불지 토양에 영향을 미치는 중요한 인자의 특성을 파악하려 하였으며, 산불지 2차피해저감기법의 개발에 획득한 결과를 활용하는데 그 목적이 있다. 연구대상지는 강원도 강릉시와 동해시에 소재한 임야이며, 산불발생시기는 2000년 12월경이다. 토양시료는 산불발생후 약 1년이 지난 2001년 11월에 산불지와 비산불지, 표토와 심토를 대상으로 구분하여 채취하였다. 산불지 표토 (0-5 cm)중의 pH는 비교지에 비하여 높은 특성을 보였으며, 심토 (5-40 cm)중의 pH는 비교지에 비하여 낮은 특성을 보였다. 토성분류 결과, 산불로 소실된 초목류의 잔류물이 산불지 토성에 영향을 주었으며, 지질적 특성에 따라서도 토성의 차이가 있음을 확인하였다. 유기물함량은 산불지에서 높게 나타났지만 예외적으로 탄질셰일이 많이 분포하는 산불지에서는 비교지에 비하여 유기물함량이 낮은 것으로 나타났다. 풍화지수는 산불지에서 낮게 나타났으며 이는 산불지 표토의 유실과 관련이 있다. Fe(Fe$^{2+}$ or Fe$^{3+}$ )이온은 강우나 강설등에 의하여 산불지 표토로부터 쉽게 용탈되는 반면에 Mn이온은 콜로이드의 물리화학적 흡착작용에 의하여 산불지 토양 중에 그대로 잔류하는 특성을 확인하였다. 연속추출법을 통하여 산불지에서 Fe이온의 용탈이 있음을 확인하였으며, Mn이온의 용출특성이 교란되었음을 확인하였다. 요인분석결과에서도 산불로 인하여 인자들간의 수반특성이 교란되었음을 확인하였다.
우리나라에서 재배되는 보리의 단백질추출율을 높여서 품종간 단백질조성을 비교하기 위하여 올보리, 영산보리, 사친 6호, 수원228호를 시료로 하여 Osborne의 방법 및 이를 변형한 방법에 의해 분획하고 이들 방법을 비교 평가하였다. 염가용성회분은 NaCl의 농도가 증가함에 따라 추출율이 증가하여 0.5M에서 가장 높은 추출율을 보였으며, NaCl의 농도를 0.5M로 고정하고 추출온도를 변화시켜서 추출했을 때, 실온$(22^{\circ}C)$에서 추출율이 가장 높았다. 한편 알콜가용성획분은 70% ethanol에 의해 가장 적게 추출되였으며 $60^{\circ}C$에서 50% propan-1-ol과 2% 2-ME을 함유한 50% propan-1-ol을 사용하여 연속추출을 하였을 때 가장 높은 추출율을 보였다. 단백질추출율에 대한 pH의 영향을 관찰한 결과$pH\;4{\sim}6$에서 추출율이 가장 낮았으며 pH가 10 이상이 되면 대부분의 단백질이 용출되었다. 변형된 Osborne의 방법으로 보리단백질을 분획한 결과 염가용성 획분은 전 질소의 $21.4{\sim}24.1%$를 차지하였고 hordein은 $30.4{\sim}43.4%$, hordein-II는 $9.3{\sim}19.5%$, 그리고 borate buffer 가용성 glutelin은 $17.1{\sim}23.7%$를 각각 차지하는 높은 추출율을 나타냈다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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