용출액의 pH 변화가 토양내 중금속 용출에 미치는 영향과 그에 따른 국내 토양 오염 공정시험방법의 문제점

• 영문명: The Effects of pH Change in Extraction Solution on the Heavy Metals Extraction from Soil and Controversial Points for Partial Extraction in Korean Standard Method
• 발행기관: 대한자원환경지질학회
• 저자명: 오창환(Chang Whan Oh) 유연희(Youn Hee Yu) 이평구(Pyeong Koo Lee) 이영엽(Young Up Lee)
• 간행물 정보: 『자원환경지질』36권 3호, 159~170쪽, 전체 12쪽
• 주제분류: 자연과학 > 지질학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2003.06.30

국문 초록

전주시 하천 퇴적물시료, 호남고속도로 주변의 토양과 퇴적물 시료, 광산주변 광미 및 토양시료를 대상으로 토양오염 공정시험방법상의 용출법, 0.1N 유지용출법, Tessier et at.(1979)의 연속추출방법을 적용하여 중금속을 추출하고 그 결과를 비교하였다. 공정시험방법상의 용출법 사용시 산에 대한 완충능력이 있는 시료는 용출액의 pH 1(0.1N HCl)이 유지되지 못했고 용출액의 pH가 최고 8.0까지 증가하였다. 또한, 토양오염 공정시험방법상의 용출법 사용시 중금속 추출량(HPE)/0.1N 유지용출법 사용시 중금속 추출량(HPEM) 값의 평균치와 범위는 Cd의 경우 0.479와 0.145-0.929, Zn의 경우 0.534와 0.078-0.928, Mn의 경우 0.432와 0.041-0.992, Cu의 경우 0.359와 0.011-0.874, Cr의 경우 0.150과 0.018-0.530, Pb의 경우 0.219와 0.003-0.853 그록 Fe의 경우 0.088과 1.73×10-5-0.303이다. 이는 두 전처리 방법에 의해 추출된 중금속량의 차이가 Fe>Cr>Pb>Cu>Mn>Cd>Zn 순임을 지시한다. HPE, HPEM과 연속추출법 비교시 Zn, Cd, Mn의 경우 추출량은 대체적으로 연속추출 3단계까지의 합≥0.1N 유지용출법>연속추출 2단계까지의 합≥용출법 순이었으며, Cr과 Fe의 경우 연속추출 3단계까지 합>>0.1N 유지용출법>용출법 순이었으며 연속추출 2단계 까지 합은 Cr의 경우 0.1N 유지용출법의 추출량보다 낮았고 용출법의 추출량보다 높았다. Cu의 경우 연속추출 4단계까지의 합≥0.1N 유지용출법>3단계까지의 합=용출법으로 나타났다. 0.1N 유지위해 첨가된 염산의 양이 증가할수록, 즉 시료내의 산에 대한 완충능력이 증가할수록 HPE/HPEM 값이 감소하며, 완충능력이 큰 시료의 경우 모든 원소에서 HPE/HPEM이 0.2보다 낮다. 완충능력이 낮은 시료의 경우 Zn, Cd, Mn, Cu는 연속추출 1, 2단계의 합과 연속추출 3단계의 중금속 추출함량간의 차이가 적고, 다른 원소에 비해서 상대적인 유동도가 높기 때문에 HPe/HPEM이 대체적으로 0.2보다 높으며 0.6이상의 값을 갖는 시료가 많다. 그러나, Fe, Cr의 경우는 상대적으로 Zn, Cd, Mn, Cu에 비해 유동도가 낮고, 연속추출 3단계의 함량이 1+2단계의 한량과 차이가 커 완충능력이 낮은 시료의 HPE/HPEM 값도 전반적으로 0.2보다 낮다. 이러한 연구결과는 국내 토양오염 공정시험방법상의 전처리 방법인 용출법이 장래에 장기적으로 산성비와 같은 환경피해에 노출되어 토양의 완충능력이 감소하거나 상실될 수 있는 지역의 오염평가에 적합치 않을 가능성을 제시한다.

영문 초록

Heavy metals are extracted from Chonju stream sediment, roadside soils and sediments along Honam express-way, soils and tailings from mining area using three different methods (partial extraction in Standard Method, par-tial extraction method with maintaining 0.1 N of extraction solution and Sequential Extraction Method). In samples having buffer capacity against acid, pH 1 (0.1 N HCl) of extraction solution can not be maintained and pH of extraction solution increases up to 8.0 when partial extraction in Standard Method is used. The averages and ranges of HPE(heavy metals extracted using partial extraction in Standard Method)/HPEM(heavy metals extracted using partial extraction method with maintaining 0.1 N of extraction solution) values are 0.479 and 0.145_0.929 for Cd, 0.534 and 0.078_0.928 for Zn, 0.432 and 0.041_0.992 for Mn, 0.359 and 0.011_0.874 for Cu, 0.150 and 0.018_0.530 for Cr, 0.219 and 0.003_0.853 for Pb, and 0.088 and 1.73×10-5_0.303 for Fe. These data indicate that the difference between HPE and HPEM is large in the order of Fe, Cr, Pb, Cu, Mn, Cd and Zn. The amounts of heavy metals extracted decreases in the follow order; Sum III (sum of fraction I, II, III in sequential extrac-tion)>HPEM>Sum III (sum of fraction I and II)>HPE for Zn, Cd and Mn and Sum III>HPEM>HPE for Cr and Fe. In the case Cr, Sum II is lower than HPEM and higher than HPE. In case of Cu, extracted heavy metals is large in the order Sum IV>HPEM>Sum III@HPE. HPE/HPEM value decreases with increasing the amount of HCl used for maintaining 0.1 N of extraction solution. For samples with high buffer capacity, HPE/HPEM value in all elements is lower than 0.2. On the other hand, for samples with low buffer capacity, HPE/HPEM value are over 0.2 and many samples have values higher than 0.6 for Zn, Cd Mn and Cu due to the small difference between Sum II and Sum III, and relatively higher mobility. However, for Fe and Cr, HPE/HPEM value is below 0.2 even for samples with low buffer capacity due to their low mobility and big difference between Sum II and Sum III. This study indi-cates that the partial extraction method in Korean Standard Method of soil is not suitable for an assessment of soil contamination in area where buffer capacity of soil can be decreased or lost because of a long term exposure to environmental damage such as acidic rain.

키워드

공정시험법 용출법 0.1N 유지용출법 연속추출 완충능력 Partial extraction Standard Method 0.1 N extraction solution sequential extraction buffer capacity