2007년 봄철 대전지역에서 발생한 황사 및 대기부유물의 지구화학적 특성 및 중 금속의 오염도

이평구,염승준,배법근,Lee, Pyeong-Koo,Youm, Seung-Jun,Bae, Beob-Geun 대한자원환경지질학회 2012 자원환경지질 Vol.45 No.3

본 연구에서는 2007년도 봄철 대전 지역에서 발생한 황사(황사 기간) 및 대기부유물(비황사 기간)의 미량원소의 지구화학적 특성과 정량적 오염정도를 평가하였다. 황사 내 미량원소의 함량은 황사발원지 토양의 평균 함량에 비하여 수십에서 수백 배 높은 함량을 보여주고 있으며, 비황사 시기의 대기부유물에서도 유사한 특성을 보이고 있어, 황사 시기뿐만 아니라 비황사 시기에도 중국으로부터 이동되는 오염물질의 영향을 받고 있음을 지시하고 있다. 입도별 미량원소의 함량은 $PM_{2.5}$에서 Cr, Cu, Pb, Zn, V, S, As, Cd, Co, Ni, Mo, Sb, Cs, Rb, Th, Sc, Y 등이, 그리고 TSP에서는 Zr, Sr, Ba, Li, Th, U 등의 함량이 가장 높은 것으로 나타났다. 황사의 S, Cd, Mo, Zn, Pb, Sb, Cu 및 Zr 함량은대기부유물과 큰 차이를 보이지 않으나, 대기오염으로 부화가 발생하지 않는 Li, Cs, Co, U, Cr, Ni, Rb, V, Th, Y, Sr, Sc 등은 황사에서 2-4.2배 높아졌다. 그러므로 이들 원소들을 황사발생의 지시원소로 사용할 수 있으며, 특히 Sr, V, Cr 및 Li 등은 황사 발생을 판단하기 위한 지시원소로 사용하기에 적합한 것으로 보인다. 한편 황사의 이동경로에 따른 미량원소의 함량을 살펴본 결과, 중국의 대도시 및 산업단지를 경유하여 국내 유입된 황사가, 북한을 경유하여 국내에 도달한 황사에 비해서, S, Cd, Zn, Pb, Cu, Mo 및 As 함량이 높게 나타나, 황사의 이동경로가 이들 미량원소 오염 여부 및 오염도를 결정하는데 중요한 역할을 하는 것으로 판단된다. 황사 및 대기부유물 내 미량원소의 부화지수(Enrichment factor)을 기준으로 오염정도를 분류한 결과, 환경재해 측면에서 가장 문제가 되는 미량원소는 S, Zn, Cu, Pb, As, Mo, Cd이며, 이들은 인간의 건강 뿐만 아니라, 오랜 기간 토양과 수계환경에 퇴적될 경우 환경오염으로 인한 주변 생태계에 해로운 영향을 미치게 될 것으로 판단된다. We evaluated the geochemical characteristics and their potential pollution of Asian Dusts in Daejeon, Korea during spring 2007. Compared with the chemical compositions of soils in source area of Asian Dust, those of aerosols in Daejeon were enriched with trace elements (ten to hundred fold), inferring that pollutants from China have affected on local environment in adjoining country such as Korea. Chemical analysis of aerosols during Asian dust showed that fine particles ($PM_{2.5}$) contained high contents of trace elements such as Cr, Cu, Pb, Zn, V, S, As, Cd, Co, Ni, Mo, Sb, Cs, Rb, Th, Sc and Y. In the case of TSP (Total Suspended Particle), Zr, Sr, Ba, Li, Th and U were contained much more than other trace elements. The contents of some elements (i.e. Li, Cs, Co, U, Cr, Ni, Rb, V, Th, Y, Sr and Sc) in aerosols collected in Asian Dust period, which are not likely enriched by air pollutants, were higher (2 - 4.2 fold) than those in Non Asian Dust period, indicating that these elements could be used as indicator elements for determining the occurrence of Asian Dust phenomena (especially, Sr, V, Cr & Li). In the case of Asian Dust coming through the big cities and/or industrial areas of China, the domestic aerosols had higher contents of trace elements (such as S, Cd, Zn, Pb, Cu, Mo and As) than those from Northeastern China via North Korea, indicating that the transportation courses of air mass are very important to determine the pollution degrees. Using the enrichment factors of trace elements in aerosols during Asian Dust and Non Asian Dust, we identified that some elements (i.e. S, Zn, Cu, Pb, As, Mo and Cd) were most problematic in terms of environmental hazard aspects, and these elements could affect adverse effects on human health as well as ecosystem and surface environment (soil and water) through long-lived precipitation.

회동저수지 호저퇴적물의 미량원소 오염 및 수직적 분산특성

이평구,강민주,염승준,이욱종,Lee, Pyeong-Koo,Kang, Min-Ju,Youm, Seung-Jun,Lee, Wook-Jong 대한자원환경지질학회 2007 자원환경지질 Vol.40 No.5

회동저수지의 호저퇴적물에 대하여 미량원소의 심도별 변화와 존재형태 및 이들의 상관관계에 대해서 알아보고자 하였다. 회동저수지의 5개 지점에서 깊이 21-41cm의 코어와 간극수를 채취하였다. 회동저수지 퇴적물 내 미량원소의 평균 총함량은 Zn $232{\pm}30.8mg/kg$, Cu $119{\pm}272mg/kg$, Pb $58.4{\pm}4.1mg/kg$, Ni $15.7{\pm}3.3mg/kg$ 및 Cd $1.6{\pm}0.3mg/kg$이었다. 회동저수지 안쪽으로 가면서 호저퇴적물 내 미량원소 함량이 감소하는 경향이 관찰되었다. 깊이에 따른 함량 변화는 시료채취 위치에 상관없이 Mn, Pb 및 Zn는 감소하는 반면, Cu와 Fe는 증가하였다. 간극수에 용해된 미량원소의 함량은 Fe>Mn>Cu>Zn의 순으로 낮았고 Cd, Ni 및 Pb는 검출되지 않았다. 간극수에 용해된 Zn, Cu, Fe 및 Mn 함량은 퇴적층의 하부로 가면서 증가하는 경향을 보여주고 있으며, 이는 상부로 미량원소가 확산되고 있음을 의미한다. 이러한 미량원소의 이동은 퇴적물-물과의 경계부분까지 전달될 것이며, 퇴적층 상부에서 비정질 철 및 망간 산화광물과 탄산염광물에 의하여 흡착되고 있다. 겉보기 분산계수 값을 이용한 결과, 각 미량원소의 상대적인 이동도는 Mn>Cu>Zn>Fe순이다. 연속추출결과, 미량원소의 표면집적이 비정질 산화광물형태와 탄산염광물 수반형태에 기인된 것임을 확인하였다. Cu, Fe, Mn 및 Zn의 간극수 내 함량은 호저퇴적물의 양이온교환형태와 밀접한 상관관계가 있음이 관찰되었다. In order to investigate the vertical variations and speciations of trace elements, and their correlations in Hoidong reservoir, sediment cores (21-41 cm below surface) and interstitial water samples were collected from five sampling locations. The total average concentrations of trace metals in sediment core samples were $232{\pm}30.8mg/kg$ for Zn, $119{\pm}272mg/kg$ for Cu, $58.4{\pm}4.1mg/kg$ for Pb, $15.7{\pm}3.3mg/kg$ for Ni and $1.6{\pm}0.3mg/kg$ for Cd. The total concentrations of trace metals in core sediments generally decreased toward the center of the Hoidong reservoir. The total concentrations of Mn, Pb and Zn decreased with depth for all the sample locations, while Cu and Fe concentrations increased. The trace metal concentrations of interstitial water sample were in the order of Fe>Mn>Cu>Zn, but Cd, Ni and Pb were not detected. The concentrations of Zn, Cu, Fe and Mn in the interstitial water samples showed a tendency of increasing toward the bottom of the core, suggesting a possible upward diffusion. This migration of trace metals may lead to their transfer to the sediment-water interface. These trace elements would be subsequently fixed onto amorphous Fe and Mn-oxides and carbonates in the topmost layer of sediment. Based on the $K_D$ values, the relative mobilities of the studied metals were in the order of Mn>Cu>Zn>Fe. Geochemical partitioning confirmed that surface enrichment by trace metals mainly resulted from a progressive increase of the concentrations in the fractions II and III. Copper, Fe, Mn and Zn concentrations of interstitial water were closely correlated with their exchangeable fractions of sediments.

주암호 집수유역 내 용존 및 입자상 미량원소의 거동 특성

이평구,지세정,염승준,Lee, Pyeong-Koo,Chi, Se-Jung,Youm, Seung-Jun 대한자원환경지질학회 2008 자원환경지질 Vol.41 No.4

하천수와 하천퇴적물에 의한 주암호 내 미량원소의 유입량 및 하천퇴적물 입도에 따른 미량원소의 지구화학적 거동을 규명하기 위하여 주암호 주변의 3 4차 수계 32 지점에서 채취한 하천퇴적물과 하천수의 미량원소(비소, 카드뮴, 크롬, 구리, 니켈, 납, 아연)를 분석하였고, 하천수의 경우에는 주요 양이온 및 음이온을 함께 분석하였다. 또한 집수 유역 내 모암 및 오염원 분포를 고려하여, 대표적인 8개 지점의 하천퇴적물을 선택하고, 입도($2\;mm{\sim}200\;{\mu}m$, $200{\sim}100\;{\mu}m$, $100{\sim}50\;{\mu}m$, $50{\sim}20\;{\mu}m$, < $20\;{\mu}m$) 별로 미량원소 함량을 구하였다. 주암호 집수유역 하천수는 오염원(탄광, 금속광, 농경지, 주거) 별로 4개 유형의 수질유형(Ca-Mg-$HCO_3$, Ca-Na-$HCO_3$-Cl, Ca-Na-$HCO_3-SO_4$, Ca-Na-$HCO_3$)의 특성을 반영하고 있다. 하천퇴적물의 입도와 미량원소 농도와의 상관성은 주암호으로 유입되는 미량원소의 지화학적 거동을 규명하는데 중요하다. 하상퇴적물의 입도가 작아질수록 미량원소 함량이 증가되는 뚜렷한 경향을 나타내고 있다. 폐금속광산 하류 하천퇴적물의 구리, 아연 및 납은 실트 입도(< $20\;{\mu}m$)에서 급격하게 증가되는 경향을 보이는 반면, 비소의 경우는 모래 입도($2\;mm{\sim}100\;{\mu}m$)에서 높은 함량을 나타내고 있다. 이는 퇴적물내의 구리, 아연, 납, 등 미량원소들은 실트 크기의 입자에 흡착된 상태고 주암호로 쉽게 이동됨을 지시해주고 있는 반면, 비소는 함 비소 광물상으로 이동되어 주암호로 유입될 가능성이 미약한 것으로 판단된다. In order to investigate the amounts of trace elements flowing into reservoir, and to elucidate the relationship between trace element mobility and fraction size, the stream water and sediment samples were collected from thirty-two sites of the 3rd or 4th order stream within watershed surrounding the Juam reservoir. Chemical analyses of trace elements (As, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn) for all samples were completed, and additionally cationi and anion for stream water samples. Considering the distribution of rocks and contamination sources in watershed, the eight stream sediments were selected from typical sites representing study areas, and we determined the concentrations of trace elements according to size fractions ($2\;mm{\sim}200\;{\mu}m$, $200{\sim}100\;{\mu}m$, $100{\sim}50\;{\mu}m$, $50{\sim}20\;{\mu}m$ and < $20\;{\mu}m$). The correlation relationships between concentrations and size fractions of stream sediments were important to identify the hydro-geochemical behavior of trace elements that flow into Juam reservoir. Stream waters showed four water types (Ca-Mg-$HCO_3$, Ca-Na-$HCO_3$-Cl, Ca-Na-$HCO_3-SO_4$, Ca-Na-$HCO_3$) depending on pollution sources such as coal mine, metal mine, farm-land and dwellings. Concentrations of trace elements increased clearly with the decrease in size fractions of stream sediments. Concentrations of Cu, Pb and Zn increased dramatically in silt size (< $20\;{\mu}m$) fraction, while As had high concentrations in sand size ($2\;mm{\sim}100\;{\mu}m$) fraction in downstream sediments of metal mines. These indicate that Cu, Zn, and Pb moved into Juam reservoir easily in the adsorbed form on silt size grain in sediments, and As was transported as As-bearing mineral facies, resulting in its less chance to reach into Juam reservoir.

주암댐 호저 퇴적물에서의 수직적 중금속 분산과 $^{210}Pb$를 이용한 퇴적속도산정

이평구,염승준,연규훈,지세정,김지욱,오창환,김선옥,Lee Pyeong-Koo,Youm Seung-Jun,Yeon Gyu Hun,Chi Se-Jung,Kim Ji-Wook,Oh Chang-Whan,Kim Sun-Ok 한국지하수토양환경학회 2005 지하수토양환경 Vol.10 No.1

주암댐에 유입된 호저퇴적물의 입도(2mm-200{\mu}m,\;200-100{\mu}m,\;100-50{\mu}m,\;50-20{\mu}m,\;<20{\mu}m)별 중금속(As, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn)의 이동과 퇴적 후 중금속의 수직적 분산 특성을 규명하기 위하여 12개 지점의 호저퇴적물과 3개 지점의 코아시료를 채취하였으며, 코아시료는 2-5 cm 간격으로 절단하여 깊이별 간극수와 퇴적물의 중금속 함량을 측정하였다. 호저퇴적물의 퇴적속도를 측정하기 위하여 코아시료에 대한 $^{210}Pb$ 동위원소 연구를 수행하였다. 주암댐 호저 퇴적물의 중금속 및 미량원소의 함량은 퇴적위치와 상관없이 거의 일정한 함량을 보이며.,평균 함량은 $As\;14.9\;{\mu}g/g,\;Cd\;0.81\;{\mu}g/g,\;Cu\;30.7\;\;{\mu}g/g,\;Ni\;34.7\;{\mu}g/g,\;Pb\;63.3\;{\mu}g/g,\;Zn\;87.9\;{\mu}g/g$이다. Cu, Pb, Zn, Ni 및 Cd의 함량은 $20\;{\mu}m$ 이하 입도의 퇴적물에서 가장 높은 반면, As는 $2mm-200{\mu}m$ 혹은 $200-100\;{\mu}m$ 입도의 퇴적물에서 가장 높다. 간극수에 용해된 원소 중에서 가장 함량이 높은 것은 Fe와 Mn 이었으며, 코아시료의 상부로부터 심부로 갈수록 함량이 증가하는 수직적 분산특성을 나타낸다. 반면에 용존 Zn과 Cu함량은 코아시료의 최상부에서 가장 높게 나타나며, 이는 산화:환원 전위차에 따른 유기물질 및 산화광물의 용해작용과 관련이 있다. 코아시료의 퇴적물 내 Cu, Ni, Pb 및 Zn 함량은 0-4 cm구간에서 가장 높은 표면집적 현상이 관찰되며, Pb와 Cu 함량이 현저하게 높은 데, 이는 인위적인 오염에 기인하는 것으로 해석된다. $'unsupponed\;^{210}Pb'$을 이용하여 계산된 호저퇴적물의 퇴적 속도는 $\omega=0.91\;cm\;year^{-1}$ 이며, 이를 적용하면 주암댐이 완공된 이후 약 10 cm의 퇴적물이 평균적으로 퇴적된 것으로 추정된다. 이러한 자료는 주암댐 호수 바닥에 퇴적된 퇴적물의 관리방안을 마련하는 데 중요한 정보로 사용될 수 있을 것이다. Twelve bottom sediments and three cores were collected in Juam reservoir for a study on transportation, which was controlled by particle grain size (2mm-200{\mu}m,\;200-100{\mu}m,\;100-50{\mu}m,\;50-20{\mu}m,\;<20{\mu}m), and vertical distribution of heavy metals. Sediment cores were sliced into 2 to 5 cm intervals to measure heavy metal concentrations in interstitial water and sediments with depth. Pb isotopic compositions of core samples were determined to calculate sedimentation rate. Regardless of sampling sites, levels of heavy metals and trace elements in bottom sediments are nearly constant with mean values of $14.9\;{\mu}g/g\;for\;As,\;0.81{\mu}g/g\;for\;Cd,\;30.7{\mu}g/g\;for\;Cu,\;34.7{\mu}g/g\;for\;Ni,\;63.3{\mu}g/g\;for\;Pb\;and\;87.9{\mu}g/g\;for\;Zn$. In general, Cu, Pb, Zn, Wi, and Cr in fraction of $<20{\mu}m$ exhibit the highest concentration, but content of As is the highest in grain size of $2\;mm-200\;{\mu}m$ and $200-100\;{\mu}m$. Fe and Mn occur as the dissolved compositions of the highest concentrations in interstitial waters and increase in their concentrations toward lower part of cores. On the contrary, concentrations of Zn and Cu show the highest value in the uppermost part in cores, suggesting these elements are released from reductive dissolution of hydroxides and oxidation of organic matters under different redox conditions. The highest accumulations of Cu, Ni, Pb, and Zn contents in the sediment cores are observed at 0-4 cm layers, and concentrations of Cu and Pb are especially high, implying these heavy metals are originated from anthropogenic sources. The apparent sedimentation rate estimated using unsupported $^{210}Pb$ is 0.91 cm $year^{-1}$, corresponding about 10 cm sedimentation in total depth since construction of Juam dam. These results will provide available information for management of bottom sediment in Juam reservoir.

석산개발에 따른 주변 환경오염 및 석분토 처리를 위한 연구

이평구,염승준,강민주,Lee, Pyeong-Koo,Youm, Seung-Jun,Kang, Min-Ju 대한자원환경지질학회 2010 자원환경지질 Vol.43 No.4

이번 연구에서는 석산 내부(광산) 및 외부(주변 환경)에서 채취한 모든 물 시료와 응집제를 함유한 석분토에 대해서 중금속, 시안, 독성 유기화합물 및 유기인의 총함량을 분석하였다. 그리고 EDTA 용출실험법 및 산농도 변화에 따른 용출실험법 등을 이용하여 석분토를 장기간 석산 내부에 보관할 경우 발생할 수 있는 중금속 원소의 용출특성을 평가하였다. 모든 물 시료와 석분토에서 검출된 $Cr^{6+}$, Hg, CN, TCE/PCE 및 총 인의 농도는 모두 검출한계 이하로, 오염되지 않았음을 확인하였다. 석산 내부 및 외부에서 채취한 물 시료에서는 Pb과 CD이 검출되지 않았고 구리와 아연은 일부 시료에서만, 비소는 일반적으로 검출되었으나 검출된 비소 함량은 모두 먹는 물 수질기준보다 훨씬 낮은 값을 보여주고 있다. EDTA 및 산도변화를 이용한 용출실험 등의 결과에서 Pb, Cr, Cd, Cu 및 Zn의 용출함량은 검출한계 이하 혹은 매우 낮은 함량만이 검출되었으며, 비소는 pH 3의 용출실험에서 검출되었다. 따라서 석산 개발에 따른 수계 오염은 없는 것으로 판단된다. All of the water and stone-dust samples with or without flocculant, in and around quarry mines, were analyzed for total concentrations of heavy metals, cyanide(CN), toxic organic compounds and organic phosphorus. Extraction experiments on stone-dust by EDTA and various pH solutions were also carried out, in order to evaluate the contaminant leaching from the long-term heaped stone-dust within quarry mines. The concentrations of $Cr^{6+}$, Hg, CN, TCE/PCE and total phosphorus in all samples (water and stone-dust) were under detection limits, confirming no environmental contamination from stone-dust in quarry mine areas. Lead and cadmium were not detected in all water samples. Copper and zinc were found in some water samples, and arsenic was detected in a few water samples. But they also showed levels much lower than the drinking water standard. Results of the extraction experiments by EDTA and pH solutions showed that Pb, Cr, Cd, Cu and Zn were leached out in less amounts or under detection limits. Arsenic was detected only at pH 3. From above results, we suggested that environmental contamination by quarry mine development is likely to be minor or negligible.

주암댐 집수유역 내 하상퇴적물의 중금속 오염현황 및 거동 특성

염승준Seung-Jun Youm 1 *이평구,Pyeong-Koo Lee 1 강민주,Min-Ju Kang 1,신성천Seong-Cheon Shin 1 and 유연희Youn-Hee Yu 2 대한자원환경지질학회 2004 자원환경지질 Vol.37 No.3

전라남도 보성강에 축조된 주암댐의 집수유역 내 하상퇴적물을 대상으로 중금속의 오염현황과 거동 특성을 알아보았다. 주암댐의 집수유역에는 많은 폐금속 및 탄광이 위치하고 있어 주암댐 호저퇴적물에 잠재적인 오염원으로 작용할 수 있다. 집수유역 내 하상퇴적물의 중금속 함량(Cr, Cu, Ni, Pb, Zn)은 매우 낮기 때문에 주암댐의 호저퇴적물에 영향을 줄 것으로 판단되지 않는다. 하지만 폐금속광산지역 내 하상퇴적물의 Pb 함량은 하류로 갈수록 증가하는 경향을 보여, Pb의 오염 확산이 우려된다. 폐금속광산의 환경을 고려한 강산성 조건의 용출실험결과, 하상퇴적물의 용출비로부터 결정된 중금속의 상대적 이동도는 Pb>Zn=Cu>Ni>Cr으로서, Pb이 주암댐 호저퇴적물에 영향을 미치는 원소가 될 수 있음을 지시해준다. 한편 댐으로 유입한 퇴적물이 호저에 놓이게 되면(즉, 환원환경), Pb의 이동도가 비교적 높게 나타나 물-퇴적물 경계에서 Pb의 수중으로 재용출될 수 있다 We investigated the contamination and behavior of heavy metals in stream sediments within the watershed of Juam Reservoir. Many abandoned mines within the reservoir can act as a potential contaminant source for water quality. Heavy metal concentrations (Cr, Cu, Ni, Pb and Zn) in stream sediments from watershed are very low, indicating that content of heavy metals in the sediments probably do not affect the water quality in Juam Reservoir. However Pb concentration in the stream sediments increases downward streams, suggesting the possible diffusion of Pb contamination. According to the leaching ratio for stream sediments at a strong acidic condition in the abandoned mine areas, the relative mobility for metals decreases in the order of Pb>Zn=Cu>Ni>Cr, indicating that Pb can have a bad effect upon the water quality in Jum Reservoir. Moreover, if contaminated sediment is placed in the bottom of reservoir (i.e., reducing condition), the relative mobility of Pb is the highest, indicating that Pb in the bottom sediments can be leached to water at interface between water and sediment with changing in physicochemical conditions.

부산시 회동저수지 집수분지 내 국도도로변 퇴적물의 미량원소 오염 및 존재형태

이평구,강민주,염승준,이인경,박성원,이욱종,Lee Pyeong-Koo,Kang Min-Joo,Youm Seung-Jun,Lee In-Gyeong,Park Sung-Won,Lee Wook-Jong 한국지하수토양환경학회 2006 지하수토양환경 Vol.11 No.5

이 연구는 부산시 회동저수지의 집수분지 내 7번국도 도로변 퇴적물(70개 시료 미량원소(아연, 구리, 납, 크롬, 니켈 및 카드뮴) 함량에 미치는 인위적인 오염 및 연속추출방법을 이용하여 미량원소의 잠재적인 이동도를 평가하기 위하여 수행되었다. 이번 연구에서는 특히 아연, 구리 및 납의 함량이 높은 것으로 밝혀졌으며, 이들 원소가 인위적인 오염에 의해 영향을 받고 있음을 보여주고 있다. 오염되지 않은 회동저수지 집수유역 내 하천퇴적물의 미량원소 평균함량과 비교하면, 집수유역 내 국도 도로변 퇴적물은 구리가 7배, 아연이 4배, 납과 크롬이 3배, 비소와 니켈이 2배 높은 것으로 나타났다. 연속추출방법에 의한 존재형태 연구결과는 각각 전체 함량의 29.3%와 25.8%가 이온교환형으로 존재하는 카드뮴과 니켈을 제외하면 대부분의 미량원소는 이온교환형태로 존재하는 양이 크게 않음을 지시 하였다. 아연(51%)과 납(45.2%)과 같은 금속은 주로 비정질산화광물과 수반된 형태이었으며, 따라서 pH가 감소하거나 산화환원전위의 변화에 의해 잠재적으로 용해될 수 있다. 구리는 주로 유기물형태로 존재하는 것으로 나타났으며, 카드뮴은 양이온교환형태가 가장 우세하였고 크롬과 니켈은 잔류형태가 우세하였다. 양이온교환형태와 탄산염광물과 수반된 형태의 금속함량 비율을 고려하면, 금속의 상대적인 이동도는 Cd>Ni>Pb>Zn>Cr>Cu의 순서로 감소한다. 총 함량자료로 볼 때 아연 함량이 높아 가장 해로운 원소일 것으로 보일지라도, 금속의 존재형태에 관한 자료는 도로 유출수에 가장 유해한 미량원소는 카드뮴, 니켈 및 납일 것으로 예측되었다. 산화환원전위 및 pH가 변화한다면 탄산염광물, 비정질산화광물 혹은 유기물 등의 형태로 수반된 금속은 재이동할 수 있을 것이며, 용해된 금속이온은 회동저수지 집수분지 내 수계로 유입될 수 있으므로 환경적인 현황에 대한 정밀한 모니터링이 매우 중요한 것으로 보인다. This study was undertaken to assess the anthropogenic impact on trace metal concentrations (Zn, Cu, Pb, Cr, Ni, and Cd) of roadside sediments (N = 70) from No.7 national road within the watershed of Hoidong Reservoir in Pusan City and to estimate the potential mobility of selected metals using sequential extraction. We generally found high concentrations of metals, especially Zn, Cu and Pb, affected by anthropogenic inputs. Compared to the trace metal concentrations of uncontaminated stream sediments, arithmetic mean concentrations of roadside sediments were about 7 times higher for Cu, 4 times higher for Zn, 3 times higher for Pb and Cr and, 2 times higher for Ni and As. Speciation data on the basis of sequential extraction indicate that most of the trace metals considered do not occur in significant quantities in the exchangeable fraction, except for Cd and Ni whose exchangeable fractions are appreciable (average 29.3 and 25.8%, respectively). Other metals such as Zn (51.4%) and Pb (45.2%) are preferentially bound to the reducible fraction, and therefore they can be potentially released by a pH decrease and/or redox change. Copper is mainly found in the organic fraction, while Cd is highest in the exchangeable fraction, and Cr and Ni in the residual fraction. Considering the proportion of metals bound to the exchangeable and carbonate fractions, the comparative mobility of metals probably decreases in the order of Cd>Ni>Pb>Zn>Cr>Cu. Although the total concentration data showed that Zn was typically present in potentially harmful concentration levels, the data on metal partitioning indicated that Cd, Ni and Pb pose the highest potential hazard for runoff water. As potential changes of redox state and pH may remobilize the metals bound to carbonates, amorphous oxides, and/or organic matter, and may release and flush them through drain networks into the watershed of Hoidong Reservoir, careful monitoring of environmental conditions appears to be very important.

Sr-Nd 동위원소를 이용한 국내 퇴적황사의 발원지 규명: 2007년 봄철 황사

염승준,이평구,Youm, Seung-Jun,Lee, Pyeong-Koo 대한자원환경지질학회 2008 자원환경지질 Vol.41 No.3

최근 국내의 황사 발생일수 및 강도가 급증하고 있으며, 사회경제적으로 황사에 의한 유형적 및 무형적 피해의 규모 및 정도가 심각한 실정이다. 현재 황사 발원지에서 사막화방지를 위한 조림/녹화사업이 국가차원은 물론 민간차원에서도 활발히 진행되고 있으나, 사막지역의 광대함, 발원지의 기후 및 토양 조건, 그리고 현지 원주민의 경제적 낙후성 등으로 인하여, 단기간 내에 그 목적을 달성하기가 어려운 실정이다. 따라서 현재 국내에서 발생하는 황사에 의한 피해를 최소화하는 것이 중요하다. 황사피해에 대처하기 위해서는 우선 황사의 발원지에 따른 황사의 유해성을 파악하고, 황사 발원지 중 어느 지역으로부터 발원하는 황사가 우리나라에 피해를 주는 지에 대한 과학적인 자료가 필요하다. 이번 연구에서는 지질물질의 기원을 추적하는 데에 많이 이용되고 있는 Sr-Nd 동위원소 조성비를 이용하여 2007년 봄철에 우리나라에 발생하였던 황사의 발원지를 규명하였다. 황사 발원지 토양 및 국내에서 발생한 퇴적황사의 Sr-Nd 동위원소 조성비의 분석결과, 황사 발원지는 황토고원일 가능성이 매우 높게 나타났으며, 오도스 사막 또한 가능성이 있는 것으로 판단된다. Recently, the occurrence and intensity of Asian Dust have dramatically increased in Korean peninsula, resulting in severe damages to the domestic social and economic field. The most useful way to prevent the damage of Asian Dust is the restraint of the occurrence of Asian Dust itself. However, Asian dust is the one of the natural phenomena, thus there is a basic limit to manage the Asian Dust. Though it is impossible to restrain the occurrence of Asian Dust in short time at present, it is a urgent matter to minimize the damage of Asian Dust. It is necessary to construct the basic data for understanding the harmfulness of Asian Dust, and to elucidate the source area of Asian Dust in connection with the maleficence of itself. In this study, the source area of Asian Dust in spring, 2007, is investigated using the Sr-Nd isotopic ratios which is the most common method to trace the source of geological materials. The relationships of Sr-Nd isotope ratios indicate that Asian Dust was originated from Central Loess Plateau and/or Ordos desert in spring, 2007.

광상유형에 따른 광물찌꺼기의 물리화학적 특성

이평구,염승준,정명채,이진수,권현호,Lee, Pyeong-Koo,Youm, Seung-Jun,Jung, Myung-Chae,Lee, Jin-Soo,Kwon, Hyun-Ho 대한자원환경지질학회 2010 자원환경지질 Vol.43 No.3

광물찌꺼기의 특성평가 방법의 표준화를 위하여 21개 광산을 대상으로 총 26개의 광물찌꺼기를 채취하여 광물찌꺼기의 비중, paste pH, 입도, 광물조성 및 중금속 함량을 분석하였다. 광물찌꺼기의 비중은 2.61-4.31(평균 3.04)의 범위를 보이며, 입도분포는 모래와 실트의 함량이 우세한 것으로 나타났다. 광물찌꺼기의 paste pH는 2.1-9.5의 범위를 보이는데, 정마그마광상, 스카른광상 및 열수교대광상의 경우에는 7.1-9.2, 그리고 열수맥상광상의 경우에는 2.1-9.5의 분포를 보인다. 열수맥상광상 유형은 paste pH에 따라 paste pH>7.0, 4.0<paste pH<7.0, paste pH<4.0으로 세분하였다. paste pH가 7.0 이상인 광산의 광물찌꺼기는 다량의 탄산염광물을 포함하고 있으며, paste pH 값이 4.0-7.0과 paste pH 4.0 미만인 광산의 광물찌꺼기는 탄산염광물은 거의 산출되지 않고, 황화광물이 공통적으로 관찰되며, paste pH<4.0의 광산에서는 2차광물이 검출되는 것이 특징이다. 한편, 광물찌꺼기 내의 paste pH를 결정하는데 있어서 황화광물의 존재보다는 탄산염광물의 존재와 함량이 더욱 중요한 요인으로 판단된다. 광물찌꺼기의 총함량, 입도별 중금속 함량 및 토양오염공정시험법에 따른 용출실험을 실시한 결과, 광상의 유형과 중금속의 총함량 및 용출함량의 관련성은 없는 것으로 파악되었으며, 각 광산에서 산출되는 광종과 그 양에 따라 광물찌꺼기 내 금속 함량의 차이가 발생하였음을 알 수 있다. 한편, paste pH 값이 4 미만인 광산은 대부분 높은 중금속 함량을 보이고 있으며, 강산성의 특성이 관찰되어 현재에도 중금속 오염문제가 발생할 가능성이 높거나 발생 중인 광산 그룹으로 구분된다. 토양오염 공정시험법에 따른 용출실험에서 가장 문제될 수 있는 원소는 비소와 아연이었으며, 특히 비소는 열수맥상광상 유형 중 paste pH<4.0 그룹에 해당되는 대부분의 광산에서 대책기준을 초과하는 것으로 나타났으며, 아연은 정마그마광상 유형을 제외한 스카른광상, 열수교대광상 및 열수충진 광상 등에 속하는 일부 광산에서 골고루 대책기준을 초과하는 것으로 나타났다. To construct the standard methods for evaluation of physicochemical characteristics of tailings in Korea, specific gravity, paste pH, grain size, mineral compositions and heavy metal concentrations of total 26 tailings from 21 metallic mines were analyzed. Specific gravity of tailings ranged from 2.61 to 4.31 (avg. 3.04), and sand and silt grain were dominant in the tailings. Ranges of paste pH were 2.1-9.5 in tailings (7.1-9.2 at magmatic, skarn and hydrothermal replacement deposits and 2.1-9.5 at hydrothermal vein deposits). Additionally, hydrothermal vein deposits could be reclassified into three categories: (1) paste pH>7.0, (2) 4.0<paste pH<7.0, and (3) paste pH<4.0. Tailings above pH 7.0 have large amounts of carbonate minerals. However, tailings under pH 7.0 have small amount of carbonates, but have sulfide minerals commonly. Especially, tailings under pH 4.0 typically contain supergene minerals. The presence and amounts of carbonates were more important than those of sulfides in determining paste pH in tailings. From the comprehensive results of total concentrations, grain size and extraction experiments, it is revealed that types of deposits were not related with the total and leaching concentrations in tailings, but the ore minerals and their amounts in deposits determined the metal content in tailings. Most mines having tailings with pH<4.0, contained large amounts of heavy metals and strong acidic characteristics, indicating that the deposits of this type have possibility of contamination and/or have contaminated surrounding environments. In this study, problematic elements, inferred from extraction experiment by Korean standard method for soils, were As and Zn. Especially, arsenic appeared to exceed the regulatory level in tailings (pH<4.0) from hydrothermal vein deposits, and in a less degree, zinc often exceeded regulatory level in most type of deposits, except of magmatic deposit.

부산시 회동저수지 집수분지 내 주요 도로변 퇴적물의 중금속 오염 평가

염승준(Seung-Jun Youm),이평구(Pyeong-Koo Lee),연규훈(Kyu-Hun Yeon),강민주(Min-Ju Kang) 대한자원환경지질학회 2005 자원환경지질 Vol.38 No.3

회동저수지 집수분지 내 주요 도로변 퇴적물의 중금속 함량은 토양오염 우려기준보다 낮게 나타났다. 중금속함량이 높은 지역은 대부분 교통량이 많은 7번 국도이며, 특히, 커브지점, 우수관, 과속단속 지점, 횡단보도 등에서 높은 함량을 보인다. 도로변 퇴적물 내 입도별 중금속 함량은 세립 입도(63 µm 이하)일수록 높은 값을 보여주고 있으나, 총 함량은 조립 입도의 퇴적물(100 µm 이상)에 의해 결정된다. 이는 우기 시에 유출수에 의해 세립 퇴적물이 주변 수계로 이동된 결과로 해석되며 수영강 및 회동저수지의 수질에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서 교통량이 많은 7번 국도와 퇴적물이 쉽게 주변 수계로 유입될 수 있는 한물교와 같은 교량에서 퇴적물의 이동을 조절할 수 있는 적절한 처리시설이 요구된다. Extractable concentrations (0.1 N & 1.0 N HCl) of heavy metals in roadside sediments are lower than guidelines for soil recommended by Ministry of Environment. Heavy traffic areas (such as No. 7 national road) show high contents of heavy metals, especially, at curved areas, gully pot, crackdown areas on overspeed, pedestrian crossing etc. Fine fractions (<63 µm) of roadside sediments have the highest concentrations of heavy metals, but mass loadings of heavy metal are determined by coarse fractions (>100 µm), due to washing out of fine fraction sediment by runoff water. Proper treatment facilities are needed to control the inflow of fine roadside sediments from No. 7 national road and bridge such as Hanmul bridge.