환경인자 변화에 따른 폐광산 부지 토양의 중금속 용출 특성

• 영문명: Leaching Behavior of Metallic Elements from Abandoned Mine Sites in Varying Environmental Factors
• 발행기관: 고려대학교 생명자원연구소
• 저자명: 이연지 박민석 현승훈
• 간행물 정보: 『생명자원연구』제30권, 87~100쪽, 전체 14쪽
• 주제분류: 자연과학 > 자연과학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2022.12.31

국문 초록

폐광산 부지의 부적절한 관리는 하류의 농경지, 지하수 및 지표수의 중금속 오염을 유발할 수 있다. 본 논문에서는 폐광산 부지 토양의 중금속 용출과 관련한 연구의 검토를 통해 환경인자 변화에 따른 중금속 용출 거동 영향을 고찰하였고, 기후변화 조건에서 폐광산 부지의 효과적인 관리를 위한 중금속 거동 연구 방향을 제시하였다. 다수의 연구에서 용출 가능한 중금속의 비율이 총 농도의 1% 미만임에도 불구하고 용출 농도가 지하수 수질 기준을 넘어서는 사례가 보고되었으며, 이는 폐광산 토양이 주변 토양과 수계의 중금속 오염원으로 작용할 수 있음을 보여주었다. 많은 연구는 회분식 및 1차원 흐름 컬럼 실험을 통해 토양 pH, 산화⋅환원 전위 등의 토양 특성이 중금속의 용해도 변화, 착화물 형성, 침전 반응에 영향을 주어 용출 특성을 결정함을 구명하였다. 토양의 불균질한 구조와 다양한 결합 부위는 중금속의 비평형적인 용출 거동을 유발하며, 이를 해석하기 위해 two-site kinetic leaching 모델이 주로 적용되었다. 한편, 강우 패턴에 따른 수리 특성 변화는 토양용액과 토양 사이의 접촉 시간의 차이와 희석을 통해 토양 중금속의 용출 거동을 변화시킬 수 있음이 보고되었다. 일부 연구자들은 기후변화로 인한 고온 현상과 가뭄 기간의 증가가 용출 가능한 중금속의 분획을 증가시켜 중금속의 강우 초기 용출 농도가 높아짐을 밝혔다. 변화된 기상 조건은 토양의 수리 특성과 화학성을 변화시켜 비평형적 조건을 형성할 수 있으며, 이는 이전과는 다른 중금속의 용출 거동을 유발할 수 있다. 따라서, 기후변화로 인해 초래될 수 있는 다양한 극한 기상조건에서의 토양 중금속 용출 거동을 예측할 수 있는 연구들이 수행되어야 하며, 이를 토대로 기후변화에 대비한 새로운 폐광산 부지관리 전략이 수립되어야 한다.

영문 초록

Improper management of abandoned mine sites can cause heavy metal contamination of down-gradient agricultural soil, groundwater, and surface water. In this study, we investigated the effects of changes in environmental factors on the leaching behavior of the heavy metals and suggested future research direction for better risk management of the abandoned mine sites under climate change. Numerous studies showed that the concentration of heavy metals in the leachate frequently exceed the environmental criteria even though the leachable heavy metal was negligible (< 1 % of the total concentration), which indicates that mine soils can be long-term resources of contamination. From the result of batch and column experiments, it has been found that soil properties (e.g., soil pH, redox potential, etc.) affect the leaching behavior by solubility change, complex formation, precipitation, etc. Two-site kinetic leaching models were mainly applied for understanding nonequilibrium leaching behavior of the metals due to heterogeneous physical structure and various binding sites of the soil. Meanwhile, it was also reported that the change in hydrodynamic properties due to rainfall pattern can influence leaching behavior by changing the interfacial interaction between soil and water. Several researchers recognized that extreme weather condition (high temperature and increased drought period) due to climate change can elevate initial leaching concentration of the heavy metal. In reality, climate change can cause the nonequilibrium leaching of the metals by influencing hydrodynamic condition and chemical stability of the soil system. Therefore, future works to precisely predict the heavy metal leaching behavior across abandoned mine sites are necessary and risk management of these sites in response to climate change should be designed.

목차

Ⅰ. 서론

Ⅱ. 본론

Ⅲ. 결론

Ⅳ. 사사

Ⅴ. 참고문헌

키워드

폐광산 중금속 용출 비평형적 거동 기후변화 Abandoned mine Heavy metal Leaching Nonequilibrium transport Climate change