광산배수에서 일어나는 철광물의 침전과 상전이는 배수 내 미량 원소의 거동에 매우 중요한 영향을 미친다. 그러나 주로 침전되는 철광물 중 하나인 페리하이드라이트의 침전과 이와 연관된 배수 내 미량원소의 거동은 거의 연구된 적이 없다. 본 연구는 문경 석탄광에서 발생하는 광산배수에서 pH 변화와 시간에 따른 광물침전 특성을 알아보고 이러한 광물의 침전과 연관된 미량원소의 거동 변화를 연구하였다. 침전되는 광물의 경우 pH 4에서는 침철석이 관찰되었고 pH 6 이상에서는 일부 6-line 페리하이드라이트가 혼재하는 2-line 페 리하이드라이트가 주로 동정되었다. 또한 pH 6 이상의 시료에서는 pH가 증가할수록 방해석의 침전이 추가적 으로 증가하는 것이 관찰되었다. 침철석의 경우 초기에 배수 내에서 페리하이드라이트로 침전된 후 낮은 pH의 영향으로 이 광물이 짧은 시간 내에 침철석으로 상전이 되었을 것으로 생각된다. 배수 내 미량 원소의 농도는 pH와 시간에 큰 영향을 받고 있음을 보여준다. 시간에 따라 배수 내의 Fe는 철광물의 침전에 의하여 급격한 농도의 감소를 보였는데 배수 내 산화음이온으로 존재하는 As의 경우도 pH 값에 상관없이 Fe와 같이 급격 한 농도의 감소를 보였다. 이러한 As의 농도 감소는 주로 페리하이드라이트와의 공침에 의한 것으로 여겨지며 낮은 pH의 배수에서는 침철석의 표면 흡착에 의한 것으로 생각된다. 이와는 달리 Cd, Co, Zn, Ni 등의 미량 원소의 농도는 광물의 종류에 상관없이 pH에 큰 영향을 받으며 pH 값이 낮을수록 배수 내 높은 농도로 존 재하였고 pH가 증가할수록 그 농도는 낮아졌다. 이러한 결과는 양이온으로 존재하는 미량원소의 거동의 경우 광물의 종류보다 pH에 따른 광물 표면의 전하 값에 더 큰 영향을 받고 있음을 지시한다.

자로사이트 내의 SO4는 다른 산화음이온으로 치환될 수 있는데 자로사이트가 침철석으로 전이되는 과정은 공침된 산화음이온의 거동에 중요한 역할을 하게 된다. 본 연구에서는 다양한 산화음이온과 함께 공침된 자로사이트가 환원성 용해에 의하여 상변화를 거칠 때 산화음이온 종에 따른 상변화의 양상과 이와 수반된 산화음이온의 거동을 광물학적 및 지구화학적으로 연구하였다. 다섯 가지의 산화음이온이 SO4를 5 몰% 치환한 자로사이트가 본 연구에 사용되었다. 본 연구에서는 암모늄 옥살레이트를 이용한 환원성 용해 시 일어나는 자로사이트의 광물상의 변화를 측정하였으며 자로사이트의 침철석으로의 전이 속도는 MoO4-자로사이트 ≥ SeO4-자로사이트 ≥ CrO4-자로사이트 > 순수한 자로사이트 > SeO3-자로사이트 > AsO4-자로사이트의 순서를 보여 치환된 산화음이온에 따라서 자로사이트의 상전이 속도가 다름을 보여주었다. 이에 따른 Fe의 용출은 시간과 산화음이온의 종류에 따라 큰 차이를 보이지 않았다. 광물의 변화에 따라 용출되어져서 나온 각 산화 음이온의 농도는 전체적으로 Mo > Se(SeO3) > As > Se(SeO4) > Cr의 농도 순위를 보였으며 시간에 따라 약 간의 증가를 보였다. 이러한 경향은 광물상의 변화보다는 산화음이온 종류의 특성에 의한 것으로 파악된다. 본 연구 결과는 산화음이온의 종류에 따라 자로사이트의 침철석으로의 변화는 영향이 있었으나 이러한 경향이 용출되는 산화음이온의 농도에 영향을 미치지 않음을 보여주었다.

산성광산배수에서 철광물의 침전 및 상전이 과정은 배수 내의 미량원소의 거동에 많은 영향을 미친다. 그러나 자연에서 일어나는 이러한 과정을 정확하게 추적하기는 쉽지 않아 많은 연구들이 산성광산배수에서 일어나는 광물의 침전 및 상전이에 대하여 실내 실험에 의존하는 경우가 많았다. 본 연구에서는 달성광산에서 채취한 배수를 대상으로 실제 산성광산배수에서 서로 다른 pH 값을 갖는 조건에서 시간이 지남에 따라 일어나는 광물의 침전과 이에 따른 배수 내의 미량 원소 변화를 살펴보았다. 침전된 광물의 양이 많지 않아 동정이 어려운 경우도 있었지만 침전된 광물들의 정보를 종합해보면 대체적으로 비정질의 광물 먼저 형성된 후 아마도 슈베르트마나이트를 거쳐서 추후에 침철석이 침전된 것으로 사료된다. 그러나 시료 중 pH가 높은 경우(10)에는 계속적으로 비정질 상태로 남아있었다. 시간이 지남에 따라 광물의 침전 및 전이에 의하여 배수의 pH는 계속적으로 낮아지는 경향을 보였다. 모든 원소들이 높은 pH (8, 10)에서 낮은 농도를 보였는데 이는 높은 pH에서의 광물의 침전과 표면전하의 영향으로 판단되며 각 원소의 농도는 시간이 지남에 따라 조금씩 증가하였다. 황의 농도는 슈베르트마나이트에서 침철석으로의 전이의 영향으로 배수 내에서 역시 증가하였다.