• 한국광물학회지
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• 제22권4호
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• pp.359-370
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• 2009

지표에 노출된 폐광미의 산화작용으로 인해 용출된 비소와 중금속들이 광산주변 환경에 심각한 오염을 야기할 수 있다. 본 연구는 황화광물의 산화작용과 이차 광물의 생성 및 변질과 같은 다양한 작용들이 비소의 거동에 미치는 영향을 광물학적 방법을 이용하여 고찰하였다. 연구대상 광미는 강원도 정선군에 위치한 낙동광산에서 채취하였다. 전처리한 광미로부터 자성광물과 비자성 광물을 선별한 후, 현미경 관찰을 통해 광물의 색 및 금속광택에 따라 분류하였고, X-선 회절 분석기, 에너지 분산분광기, 그리고 전자탐침미세현미경 등과 같은 다양한 기기분석들을 이용하여 광물학적 특성을 조사하였다. 문헌조사에서는 다양한 광석광물이 산출되는 것으로 알려졌지만, 산화 등과 같은 풍화작용으로 인하여 본 연구에서는 일부 광석광물들과 더불어 새롭게 형성된 이차 내지 삼차 광물들을 확인할 수 있었다. 특히 다량으로 존재했다고 알려진 자류철석은 동정되지 않았지만 특징적으로 콜로포옴 형태의 철 (산)수산화광물을 확인하였는데, 이는 자류철석의 큰 반응성으로 인하여 풍화가 급격하게 진행되어 자류철석이 모두 변질된 것을 입증한다. 뿐만 아니라 일차 광석광물인 유비철석의 균열부에 충진한 이차 광물인 스코로다이트를 확인할 수 있었는데 이러한 변질 과정을 통해 용출된 비소가 고정화되는 것으로 판단된다. 또한 이차 광물로 생성된 자로사이트가 다시 변질되어 삼차 광물인 철 (산)수산화광물이 형성되는 것도 관찰할 수 있었는데 이는 다양한 광석광물의 산화작용으로 인해 조성된 초기의 낮은 pH 환경으로부터 pH가 증가하는 환경으로의 전이를 지시한다. 이러한 환경의 변화는 이차 광물들과 주변 모암과의 작용 등에 기인하며 그 결과 이차 광물의 안정도가 떨어지게 되고 새로운 삼차 광물들이 형성된다. 이러한 과정에서 고정화된 비소가 재용출 되어 주변 환경에 확산되어질 수 있다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제8권4호
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• pp.290-298
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• 2021

본 연구는 장기간 중금속 오염에 노출된 폐 석탄매립지의 토양 및 자생식물을 조사하고 온실 재배 실험을 통해 자생식물의 중금속 축적 능력을 평가하여 식물정화 기술 적용 가능성을 위해 수행되었다. 강원도 정선 화절령에 위치한 폐 탄광 주변에서 자생하는 식물상을 조사하였다. 그리고 본 연구 지역에 생육하는 동일속의 자생식물 2 종 (Carex breviculmis. R. Br., Salix koriyanagi Kimura ex Goerz., )과 일반적으로 분포하는 식물 3 종 (Artemisia japonica Thunb., Hemerocallis hakuunensis Nakai 및 Saussurea pulchella (Fisch.) Fisch.)을 온실에서 인공적으로 오염된 토양에서 12 주 동안 재배하였다. 비소와 납으로 오염된 토양은 각각 25, 62.5, 125, 250 mg kg^-1의 비소 농도 구배와 200, 500, 1000, 2000 mg kg^-1의 납 농도 구배로 생성하였다. 실험 결과 비소 고농도 처리 (125 및 250 mg kg^-1)로 5 개 식물이 모두 죽었고, 일부 식물은 2,000 mg kg^-1 납농도 처리토에서 죽었다. 식물 이동계수는 비소 처리에서 H. hakuunensis에서 가장 높았고 납 처리에서는 A. japonica에서 각각 가장 높았다. 생물 축적계수는 비소 처리에서 모든 식물종에서 1 이상이었고 H. hakuunensis에서 가장 높았다. 그리고 모든 식물종은 납 처리에서 1 미만이었다. 특히 2000 mg kg^-1 농도 납 처리에서 A. japonica는 1000 mg kg^-1 이상의 납을 축적하여 납 과다 축적 물질이 될 것으로 예상되었다. 결론적으로 A. japonica와 H. hakuunensis는 비소 중금속 축적이 뛰어났고 S. koriyanagi는 납 축적능이 우수하였다. 따라서 위의 3 가지 자생식물은 식물정화 기술에 적용성이 높은 것으로 판단되었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제47권6호
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• pp.464-472
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• 2014

The Codex Committee of Contaminants in Food (CCCF) has been discussing a new standard for arsenic (As) in rice since 2010 and a code of practice for the prevention and reduction of As contamination in rice since 2013. Therefore, our current studies focus on setting a maximum level of As in rice and paddy soil by considering bioavailability in the remediation of As contaminated soils. This study aimed to select an appropriate single chemical extractant for evaluating the mobility of As in paddy soil and the bioavailability of As to rice. Nine different extractants, such as deionized water, 0.01 M $Ca(NO_3)_2$, 0.1 M HCl, 0.2 M $C_6H_8O_7$, 0.43 M $HNO_3$, 0.43 M $CH_3COOH$, 0.5 M $KH_2PO_4$, 1 M HCl, and 1 M $NH_4NO_3$ were used in this study. Total As content in soil was also determined after aqua regia digestion. The As extractability of the was in the order of: Aqua regia > 1 M HCl > 0.5 M $KH_2PO_4$ > 0.43 M $HNO_3$ > 0.2 M $C_6H_8O_7$ > 0.1 M HCl > 0.43 M $CH_3COOH$ > deionized water > 1 M $NH_4NO_3$ > 0.01 M $Ca(NO_3)_2$. Correlation between soil extractants and As content in rice was in the order of : deionized water > 0.01 M $Ca(NO_3)_2$ > 0.43 M $CH_3COOH$ > 0.1 M HCl > 0.5 M $KH_2PO_4$ > 1 M $NH_4NO_3$ > 0.2 M $C_6H_8O_7$ > 0.43 M $HNO_3$ > 1M HCl > Aqua regia. BCF (bioconcentration factor) according to extractants was in the order of : 0.01M $Ca(NO_3)_2$ > 1 M $NH_4NO_3$ > deionized water > 0.43 M $CH_3COOH$ > 0.1 M HCl > 0.43 M $HNO_3$ > 0.2 M $C_6H_8O_7$ > 0.5 M $KH_2PO_4$ > 1 M HCl > Aqua regia. Therefore, 0.01 M $Ca(NO_3)_2$ ($r=0.78^{**}$) was proven to have the greatest potential for predicting As bioavailability in soil with higher correlation between As in rice and the extractant.

• 대한환경공학회지
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• 제39권5호
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• pp.265-276
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• 2017

폐광산은 방치된 광미 등으로 인하여 주변환경에 복합적인 중금속 오염을 야기한다. 이를 방지하기 위하여 국내에서는 1990년대 중반부터 석회석 등의 안정화제와 복토를 이용한 안정화 공법을 기반으로 토양개량사업이 시행 중이다. 복원된 토양의 상부에서는 작물의 재배로 인해 중금속이 고정된 안정화 층이 지화학적 변화를 겪게 되며 이에 따른 중금속의 용출 및 이동이 가능하므로 토양개량사업을 마친 토양에 대한 질 평가 등의 사후 관리는 반드시 필요하다. 토양의 질 평가를 하기 위해서는 이화학적 분석 또는 생물학적인 분석을 개별적으로 하기보다는 이들을 결합한 종합적인 분석이 필요하며 이를 통해 토양의 생태기능상태(ecological functional state)를 평가할 수 있다. 본 연구에서는 대상시료로 경상북도 봉화군 풍정 광산, 전라남도 광양시 점동 광산, 충청남도 서산시 서성 광산 인근 안정화 처리 토양과 안정화 처리가 되지 않은 오염, 비오염 토양을 선정하였다. 토양의 이화학적 성질인 pH, CEC, LOI와 중금속 농도를 측정하였고, 미생물 효소활성도와 비소환원유전자를 정량하였다. 다변량 통계분석을 바탕으로 모든 데이터를 분석하여 토양 생태기능상태를 평가하였다. 안정화 심도 토양과 상부복토, 하부오염토 간의 상관관계를 확인한 결과, 안정화 심도 토양에서 중금속의 농도가 높게 측정되었다. 그리고 풍정광산에서는 안정화 처리 심도 토양이 하부오염토와 유사한 특성을, 점동, 서성 광산에서는 안정화 심도 토양이 상부복토와 유사한 특성을 나타내었는데 이는 점동, 서성 광산 주변 상부복토의 생태기능상태가 좋지 않을 수 있음을 시사한다.

• 한국광물학회지
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• 제21권1호
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• pp.57-65
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• 2008

본 연구에서는 달천광산 토양 내 중금속의 함량을 알아보고 지화학적인 형태를 알아보고자 달천광산의 광미와 인근 저수지의 토양을 채취하여 화학분석법(전함량분석, 연속추출분석)을 적용하였다. 분석결과 달천광산 토양 내 중금속은 철 > 비소 >구리 > 납 > 크롬 순으로 높은 값을 보이며 특히 $63\;{\mu}m$ 이하의 토양에서 가장 높게 나타나 As, Cu, Pb 등 유해 중금속의 거동이 미립질 토양을 구성하는 광물과 연관되어 있음을 알려주었다. 연속추출 분석 결과, 인근 저수지 토양의 경우, $63\;{\mu}m$ 이하의 입도에저 철 > 납 > 구리 > 비소 > 크롬의 순으로 나타났다. 달천랑산 광미에서 측정된 비소는 양이온교환 형태로 존재하는 비율이 다른 형태에 비하여 가장 높은 값을 보이고 따라서 상대적으로 이동이 훨씬 용이한 것으로 추정된다. 광미와 인근 저수지의 토양 내 포함된 중금속의 전함량과 더불어 물리 화학적 결합상태에 따른 중금속의 존재형태를 규명하는 것은 중금속으로 오염된 토양을 복원하기 위한 기초 자료로 매우 중요하다. 더 나아가서 As와 Cr과 같은 독성 유해중금속의 화학종에 따른 유해성 평가를 위한 기초자료로 중요성이 있으며 지표수 및 지하수 환경오염의 정밀 연구를 위해 필수적이다.

• 자원환경지질
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• 제41권6호
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• pp.673-683
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• 2008

본 연구에서는 만경강에 의해 형성된 충적대수층에서 나타나는 고비소지하수를 지구화학적으로 고찰하였다. 연구지역에서는 조사된 관정 29개 중 15개에 해당하는 총 52%가 WHO의 비소 먹는물기준치($10{\mu}g/L$)를 초과하는 것으로 조사되었다. 비소가 부화된 지하수는 다른 지하수에 비하여 낮은 Eh값과 낮은 $NO_3$ 및 $SO_4$농도, 그리고 높은 pH, alkalinity와 Fe, $NH_4$ 및 $PO_4$농도를 보였다. 이는 세계최대의 비소오염지역인 벵갈만 충적층지역에서 흔히 관찰되는 비소용출기작인 철, 망간수산화물의 환원적 용해현상과 일치하는 수질특성이며, 국내의 충적층 지하수도 비소오염으로부터 자유롭지 못함을 지시하는 결과이기도 하다. 특히, 연구지역에서는 농업기원화학종인 $NO_3$와 $SO_4$의 존재가 비소 농도를 낮추는데 크게 공헌함으로써 농업활동이 비소의 농도를 낮추는 역할을 하였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제43권1호
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• pp.51-59
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• 2010

광산 주변 토양 및 하천퇴적물은 광산활동기간 뿐만 아니라 폐광 이후에도 비소 (As)의 오염에 노출될 가능성이 높다. 본 연구에서는 아연 (Zn) 광산 주변 토양의 비소 이동 특성을 규명하기 위한 방법으로 토양 중 비소의 분포와 토양이화학성과의 상관관계를 조사하였다. 인 분획법 (P fractionation) 을 이용하여 토양중 비소의 분포 특성을 조사한 결과, 논토양과 밭토양에서 큰 차이를 나타내었다. 논토양의 비소함량은 깊이가 깊어짐에 따라 증가하였으나, 밭토양은 감소하였다. 또한 밭토양에서 비소는 Si, Al 및 Fe 산화물과 밀접한 상관관계를 보였다. 토양에서 비소는 주로 NaOH용액으로 추출가능한 형태로 발견되었지만, 광산으로부터 유입된 아연과도 높은 상관관계를 보였다. 포화상태의 수리조건이 형성되는 논토양과 비교적 건조한 상태인 밭상태에서 비소의 분포양상이 다르고 이들의 상관관계 결과를 고려할 때 비소의 이동에 물의 영향은 매우 결정적인 요인으로 작용하였다. 특히 논토양에서 비소의 이동은 공극을 통한 물의 mass flow에 영향을 받는 반면, 밭토양에서는 교질표면에 비소의 adsorption, surface complexation, surface precipitation등 retention 반응에 더 큰 영향을 받는 것으로 판단되었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제51권2호
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• pp.101-110
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• 2018

There is an increasing concern over arsenic (As) contamination in rice since Codex Committee on Contaminants in Food (CCCF) discuss on maximum levels for As in rice in 2010. This study was conducted to reduce As concentration in rice by soil amendment treatments in paddy field soils contaminated by As. The selected four amendments were poultry manure, agri-lime, steel slag, and gypsum with the addition of 3% or 5% (w/w) on a dry basis. The As reduction effect could not be verified, as a result of the pot test by adding poultry manure to the paddy soil around the mine located in Yesan. Among the agri-lime treated rice cultivated pots, the As concentration increased up to 32.1%. On the other hand, the content of As in the sample pots treated with steel slag and gypsum decreased by 65.4% and 63.4%, respectively. On the basis of the results of these pot experiments, the field test was carried out in the As polluted rice field around the mine located in Yesan, and when the four amendments were treated, the As content in the brown rice reduced in all the amendment treatments compared with the control plot. The As reduction in brown rice of the amendment was confirmed to be higher efficiency by the order of gypsum > steel slag > poultry manure > agri-lime. As a result of pot experiments using paddy soil around the mine located in Seosan, As stabilization efficiency in rice and As reduction effect could not be determined by comparison to the control. From the rice cultivated from agri-lime treated pot, As concentration increased by 15.8% in rice. On the other hand, the As content of the pots treated with steel slag and gypsum decreased by 39.1% and 60.2%, respectively. In conclusion, distinguished As reducing effectiveness could be expected by soil amendment treatments for rice cultivation.

• 농업과학연구
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• 제46권4호
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• pp.799-811
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• 2019

The aim of this study was to evaluate heavy metal contamination and pollution index of agricultural soils around industrial complexes in the Jeon-Buk Regions of Korea. Soil samples near industrial complexes in 2017 were collected at two depths (0 - 15 and 15 - 30 cm) within a 500- and 1000-meter radius before planting. Eight heavy metals (Arsenic (As), cadmium (Cd), chromium (Cr), Cupper (Cu), nickel (Ni), lead (Pb), mercury (Hg) and zinc (Zn)) and the pollution index (PI), geoaccumulation index (Igeo) and soil pollution index (SPI) were evaluated based on soil contamination warning standard (SCWS). Overall, the heavy metal concentrations were below the SCWS. The PI ranged from 0.1 to 0.9 and categorized into Group 1 which is not polluted with any heavy metals. The average Igeo values of all the soil samples ranged from - 2.56 to 3.22. The Igeo values of Cd and Hg may not represent well the pollution index because the heavy metal concentrations in the soil is lower compared to the SCWS. In fact, based on the heavy metal concentrations, the Igeo for monitored soils should be categorized into Group 1, uncontaminated to moderately contaminated. However, the Igeo of Cd and Hg are classified into heavily contaminated. These results suggest that for calculating the Igeo, the heavy metal concentration and background concentration should be used very carefully if the heavy metal concentration in the soil is lower than the background concentration. SPI for all the soil samples ranged from 0.00 to 0.11 which indicates no heavy metal pollution was observed.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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• pp.245-245
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• 2017

Heavy metal pollution of agricultural soils affects land productivity and has impact on the quality of surrounding ecosystem. Soil microbial community parameters are used as reliable indices for assessing quality of agricultural lands under metal stress. This study investigated bacterial community structure of polluted and undisturbed paddy soils to elucidate soil factors that are related to alteration of bacterial communities under conditions of metal pollution. No obvious differences in the richness or diversity of bacterial communities were observed between samples from polluted and control areas. The bacterial communities of three locations were distinct from one another, and each location possessed distinctive set of bacterial phylotypes. The abundances of several phyla and genera differed significantly between study locations. Variation of bacterial community was mostly related to soil general properties at phylum level while at finer taxonomic levels concentrations of arsenic and lead were significant factors. According to results of bacterial community functional prediction, the soil bacterial communities of metal polluted locations were characterized by more abundant DNA replication and repair, translation, transcription and nucleotide metabolism pathway enzymes while amino acid and lipid metabolism as well as xenobiotic biodegradation potential was reduced.Our results suggest that the soil microbial communities had adapted to the elevated metal concentrations in the polluted soils as evidenced by changes in relative abundances of particular groups of microorganisms at different taxonomic resolution levels, and by altered functional potential of the microbial communities.