국내에서 지중토양 세정기법(in situ soil flushing)을 적용한 연구는 주로 중금속을 대상으로 실시되었으며, 소수성 유기화합물(HOCs, Hydrophobic Organic Compounds)에 적용된 사례는 대부분 bench 및 pilot 규모로 이루어져서 현장규모의 보다 많은 연구가 필요한 실정이다. 본 연구는 고농도 유류로 오염된 현장토양에 계면활성제를 이용한 in situ 토양세정기술 적용시 적정 계면활성제를 선정하고 세정된 유출수를 고분자 응집제로 응집처리하기 위한 기초연구로 실시되었다. 시료는 A지역 유류오염토양을 채취하였으며, 침강법에 의한 calgon test에서 sand, silt, clay 성분이 각각 98.04%, 1.96%, 0.00%의 사토(sand)로 나타나 토양세정에 유리한 토양으로 판명되었다. 계면활성제는 Tween-80(POE20), SWA-1503, SDS를 선정하여 단독 또는 혼합 사용하였다. 초기 오염토양의 TPH 농도는 9,368.5±412.9(4.4%)이었다. 토양 : 계면활성제 용액비를 1 : 3으로 하여 토양 50g에 계면활성제를 150 mL 혼합하고 2시간 동안 충분히 수평진탕을 실시한 후 TPH농도를 분석하였다. 계면활성제 농도를 0.1~4.0%까지 변화시켜 주입한 결과 Tween-80, SWA-1503, SWA-1503+SDS에서 평균 제거율이 80% 이상으로 대체적으로 높은 효율을 보였으며, 농도에 따른 차이는 크지 않았다. 회분식 실험시 토양에 대한 계면활성제 용액비가 TPH 제거에 미치는 영향을 알아보기 위하여 토양과 계면활성제 용액비를 1 : 1~5로 변화시켜 2시간 진탕한 결과 전반적으로 토양 : 계면활성제 용액비에 따른 제거효율 차이는 1 : 1의 경우를 제외하면 크지 않았고 1 : 2~3에서 다른 비율에 비하여 다소 높은 제거효율을 나타내었다. 반면에 증류수를 공시험으로 사용하여 회분식 진탕을 실시한 결과 약 30%가 제거되었다. 앞의 계면활성제 종류 및 용액비에 따른 효율 차이가 크지 않았는데 이는 회분식 실험의 경우 진탕에 의한 효과가 크게 작용했을 것으로 판단된다. 연구자들이 토양세정시 계면활성제의 효율을 검토할 때에 회분식 실험으로 효율을 평가하는 경우가 많았는데, 현장적용을 위한 설계인자 도출시 진탕효과에 의한 영향을 고려하는 것은 매우 중요하다고 판단된다. 따라서 회분식 이외에 현장특성을 반영한 컬럼식 실험도 병행되어야 한다. 세정 후 유출액에 대하여 Jar test를 실시하였다. Alum의 농도를 증가시키면서 탁도를 측정한 결과 초기 758.0 NTU였던 것이 150 mg/L의 농도에서 가장 낮은 33.0 NTU를 나타내었고, 농도가 더 높아지자 탁도가 다시 증가하였다. Alum+polymer(alum 농도의 1/1,000로 함)를 혼합하여 주입한 경우에도 초기 758.0 NTU였던 탁도가 150 mg/L에서 가장 낮은 20.2 NTU를 보였으며, 이후 농도가 증가함에 따라 탁도도 소폭 증가하였다. 결론적으로 alum만을 사용한 경우보다 alum+polymer 혼합액을 사용한 경우가 탁도제거에 효과적이었으며, 최적 농도는 두 경우 모두 alum만을 기준으로 했을 때 150 mg/L인 것으로 나타났다.

폐광산 주변의 토양은 가까운 거리에 위치하고 있는 폐광산 지역 혹은 광물찌꺼기 적치장으로부터 광물찌꺼기나 폐석들이 유입되어 중금속에 오염되는 경우가 많으며 그 중 비소로 인한 오염이 가장 심각한 것으로 알려져 있다. 현재 환경부, 농림축산식품부 및 지자체 등에서 토양오염 개량 및 복원사업 요청이 지속적으로 증가하고 있는 추세이며 오염토양 복원 기술로는 토양오염도에 따라 표토 삭토, 심토 안정화처리 및 차단층 설치 등의 토양안정화 기술이 사용되어지고 있다. 그러나 본 연구자들은 토양으로부터 원천적인 중금속제거를 위해 부유선 별법을 적용하였으며 부유선별에 앞서 오염토양의 산화환원전위 연구를 진행하였다. 본 연구에서 사용된 시료는 주변 광미댐으로부터 광물찌꺼기가 유입되면서 FeAsS(Arsenopyrite)가 함께 유입되어 비소로 오염된 토양을 대상으로 하였다. 따라서 FeAsS의 Eh-pH Diagram을 통하여 FeAsS표면의 존재형태를 예측하고 부유선별에 적용하기 위하여 부유선별시 광액의 산화환원전위의 변화를 관찰하였다. pH별 부유선별 결과, Fe-As-S-H2O pH-Eh Diagram 상에서 FeAsS의 표면이 Fe2+에서 Fe3+로 변화하고 Fe(OH)3로 침전되는 경계선에 위치한 구간에서 실시한 부유선별의 비소제거율이 각각 83.41%와 83.24%로 제거효율이 높았으며 반면에 FeAsS의 표면이 완전히 Fe(OH)3이 되는 구간에서의 부유선별은 비소제거율이 50% 이하로 크게 감소하는 경향을 확인하였다. 포수제로 사용한 K.A.X 첨가량에 따른 부유선별에서는 K.A.X첨가량이 증가할수록 Eh값이 감소하였으며 FeAsS표면에 Fe2+와 H3AsO3가 존재하는 pH 6, Eh -62mV 구간에서 비소제거율이 87.67%로 가장 높았다. 최종적으로 토양 내에 존재하는 FeAsS(Arsenopyrite)의 제거를 위한 부유선별에서 FeAsS표면이 Fe2+에서 Fe3+로 변화하여 Fe(OH)3로 변하는 경계구간에서 Xanthate음이온의 표면흡착이 잘 이루어짐에 따라 비소제거효율이 증가한 것으로 사료되어진다.

Asbestos contaminated soil remediation was performed depending on wind velocity and water content using a wind remediation treatment device. The soil samples were collected from upland and paddy soil near inactive asbestos mine and 8% wollastonite was applied instead of asbestos due to health hazard. The wollastonite in soil was analyzed by scanning electron microscopy (SEM) combined with energy dispersive spectrometer (EDS). With 8 m/s of wind velocity, 86% and 92.8% of wollastonite in upland soil and paddy soil were releasable, respectively. When distance from air blast module in the device was 1 ~ 1.5 m, the removal efficiency was highly significant. The removal efficiency decreased as increased as the distance. The releasable wollastonite was significantly affected by water content rather than wind velocity, and this tendency was pronounced with paddy soil. With 0% water content, the correlation between distance and residual amount of wollastonite was low, while the removal efficiency of wollastonite was the highest. Consequently, the removal efficiency of wollastonite was increased with high wind velocity and low water content. For the effective asbestos contaminated soil remediation based on this study, controlling equipment for wind velocity and water content requires in pilot-scale plant and additionally enough air injection and sufficient volume of dust collection module are necessary.

본 연구는 중금속 오염지역의 토양정화에 적합한 식물을 선발하기 위해 양치식물 12종을 중금속으로 오염된 토양에 8주 동안 재배한 다음 생육반응과 부위별 비소, 카드뮴, 구리, 납, 아연 등의 중금속의 축적능을 분석하였다. 봉작고사리(Adiantum capillus-veneris)를 제외한 양치식물 11종의 생육은 비교적 양호하였다. 봉의꼬리 (Pteris multifida, 66.9mg․kg-1 DW)와 사다리봉의꼬리(P. vitata, 62.2mg․kg-1 DW)의 지상부에서 비소 축적능이 가장 우수하였으며, 사다리봉의꼬리(13.6mg․kg-1 DW)는 지하부의 비소 축적능도 가장 높았다. 반면, 카드뮴 축적능은 양치식물 12종 모두가 저조하였다. 구리의 축적능은 창날봉의꼬리(P. ensiformis)의 지하부가 44.4mg․kg-1 DW로 가장 높았으며, 지상부는 봉작고사리(26.8mg․kg-1DW)가 가장 우수하였다. 양치식물 12종의 지상부는 1.2(뱀고사리, Athyrium yokoscens)∼8.8mg․kg-1 DW(봉의꼬리)의 납이 축적되었으며, 지하부는 1.2(창날봉의꼬리)～10.3mg․kg-1 DW(반쪽고사리, P. dispar)가 축적되어 있었다. 아연의 축적능은 푸른각시고사리(Thelypteris viridifrons)의 지상부(96.8mg․kg-1 DW)에서 가장 높았으며, 지하부는 봉의꼬리(63.6mg․kg-1 DW)에서 가장 우수하였다.

급격한 산업과 경제의 발전은 화석연료와 자원의 대량사용을 촉진시키면서 기후변화 및 대기․수질․토양오염 등의 환경문제를 야기하고 있다. 이 중 토양으로 유출된 중금속은 심각한 오염원 중 하나로, 인체에 대한 독성발현에 그치지 않고 생태계의 교란을 가져와 오염지역을 황폐화시킬 수 있는 것으로 평가된다. 폐광산지역의 토양오염은 광미 및 산성폐수가 강우 등에 의하여 중금속의 거동에 영향을 주며 인근 환경에 위협을 주는 것으로 알려져 있다. 비소는 자연계에서 혹은 산업 활동에 의하여 유출되어 무색무취의 상태로 인체에 흡수될 수 있으며 만성질환을 일으키거나 발암물질로 작용할 수 있는 것을 그 특징으로 한다. US EPA는 음용수를 대표적인 비소에 대한 노출경로로 지적하면서 토양에서 수환경으로 이어질 수 있는 중금속 오염에 대한 정화공법의 개발 필요성을 제시하고 있다. 본 연구는 연속추출법을 통하여 실험실 규모에서 비소로 오염된 토양에 대한 탈착특성을 분석하고, 이를 통하여 향후 현장규모에서 MIO를 이용한 토양세척법에 의해 선택적으로 비소를 제거하는 방안의 기초자료를 제시하는 데 그 목적을 가지고 있다. 이를 위해 대상 시료는 국내에 가장 높은 비율로 존재하는 토성인 사양토를 채취하여 토양오염기준에서 우려 및 대책농도인 25-75 mg/kg 범위로 오염시켜 확보하였으며, 각 농도별 토양에 대한 연속추출을 시행한 뒤 AAS(Atomic Absorption Spectrometer, Shimadzu AA-7000, Japan)에 의한 용출농도를 측정하였다.

The objective of this study was to evaluate the leaching characteristics of heavy metals (Cu, Pb, Zn and Cd) in an abandoned mine soil stabilized by applying both soluble phosphates and steel slag. Leaching characteristics of heavy metals in the contaminated soils was evaluated by toxicity characteristics leaching procedure (TCLP) and Column test. After leaching batch (TCLP) and column, Pb was found that the most greatly reduced by immobilized. Among the tested three phosphates (Na2HPO4·12H2O, Ca(H2PO4)2·H2O, (NH4)2HPO4), the leaching concentration of Ca(H2PO4)2·H2O and (NH4)2HPO4 decreased more than those of Na2HPO4·12H2O. The rate constant (k1) value was found to be about 1.5 ~ 2.0 times higher than ever before, it could be fast immobilized. The rate constant (k1) of Zn was the highest as 0.1629 ~ 0.1991/ day, it was followed by Zn > Pb > Cd > Cu. Especially, Cu increased more than 2.0 times with the steel slag added, so it was very effective. Total leaching amount of heavy metal was the most TCLP test due to differences in the leaching conditions. Added with the slag, TCLP, Column and Exchangeable form (F1) more decreased. Phosphorus (P) leaching, stabilized by phosphate only, increased than the contaminated soil. But Leaching of P decreased considerably when it was processed in combination with slag. In particular Ca(H2PO4)2·H2O of phosphates showed to be the least leaching, it was expected made of metal-phosphate immobilized.

Difference in immobilization effect of heavy metal-contaminated soil between two different amendment methods was evaluated; 1) both of steel slag (i.e., consisted in solid phase) and soluble phosphate (i.e., consisted in liquid phase) were simultaneously applied to contaminated soil (i.e., simultaneous amendment methods) and 2) soluble phosphate and steel slag was applied sequentially to the contaminated soil (i.e., sequentially amendment methods). The application rate of stabilizers to soils was determinated based on weight/weight ratio of 5% for steel slag and PO4/Pb molar ratio of 2.0 for phosphates, respectively. To identify difference of immobilization effect to test soil, three different soluble phosphates, such as Na2HPO4·12H2O, Ca(H2PO4)2·H2O and (NH4)2HPO4 were used. The sequential amendment was 6 ~ 27% more effective than the simultaneous amendment in terms of the immobilization efficiency for Pb, Cu, and Cd in the contaminated soil. There was little difference in case of Zn. Among the three phosphates tested, (NH4)2HPO4 was clearly the most effective. Residual form of heavy metals concentration in sequentially methods is higher than those in simultaneously methods. At the same time, more exchangeable and carbonate-bound forms of heavy metals in simultaneously methods were observed than in sequentially case. These result implies that the sequential amendment method was more effective than the simultaneous amendment method in terms of heavy metal immobilization in the contaminated soil.

The objective of this study was to evaluate the immobilization of heavy metals (Cu, Pb, Zn and Cd) in an abandoned mine soil by applying both soluble phosphates and steel slag as stabilizers. The application rate of stabilizers to soils was determinated based on PO4/Pb molar ratio of 2.0 for phosphates and on weight/weight ratio of 2, 5, 10% for steel slag, respectively. Immobilization efficiency of heavy metals in the contaminated soils was evaluated by toxicity characteristics leaching procedure (TCLP). After adding both phosphate and slag, the immobilization efficiencies of Cu, Zn and Cd increased significantly (about 14% - 40%) compared to those of treatment with soluble phosphate alone. The increae in immobilization efficiencies of Cu was the greatest. Whereas, immobilization efficiency of Pb was not significantly different from those with soluble phosphate alone. Among the tested three phosphates (Na2HPO4 ·12H2O, Ca(H2PO4)2 ·H2O, (NH4)2HPO4), the immobilization efficiencies with Na2HPO4 ·12H2O increased more than those of other phosphates. Results of sequential extraction analysis indicated that fraction of reducible form (F3) and residual form (F5) increased, while mobile forms (F1, and F2) decreased after immobilization treatment with both stabilizers resulting in decrease in leachability of heavy meyals in the treated soils. Residual fraction of Cu after treatnment was the highest as 68.5%, it was followed by Cu > Pb > Zn > Cd.

The objective of this study was to evaluate the immobilization efficiency and sequential extraction of soluble phosphates (Na2HPO4 ·12H2O, Ca(H2PO4)2 ·H2O, (NH4)2HPO4) for the stabilization of heavy metals (Cu, Pb, Zn and Cd) in abandoned mine soil. The application rate of stabilizers to soils was determinated PO4/Pbtotal molar ratio of 0.5, 1.0, 2.0, 4.0. The immobilization efficiency was evaluate of TCLP (EPA method 1311) used in a landfill for heavy metals. After processing stabilization, the immobilization efficiency of Pb is more than 95% at molar ratio of 2.0 regardless kind of phosphate. For Cu Zn and Cd, on the other hand, the efficiency has the range of from 30% to 50%, even though molar ratio increase up to 4.0. It is relatively low in comparison with Pb. Leachability of heavy metals was reduced with increasing amounts of added phosphate. Phosphates, Na2HPO4 ·12H2O was more immobilization than Ca(H2PO4)2 ·H2O, (NH4)2HPO4. After sequential extraction, form of heavy metals in soil tends to increase strongly bond like forms of organic matter-bound(F4) and residual (F5). Especially the stable residual form increases in all metals. The growth rate of residual fraction was a little different heavy metals. The growth rate of Zn is greatest increased from 17% to 22% than other metals, it was followed by Zn > Cd > Pb > Cu. Phosphates, Ca(H2PO4)2 ·H2O was the greatest increased for residual fraction.

The effects of sole, mixture heavy metals and soil samples was assessed based on the seed (Lactuca sativa L.) germination. In general, tested sole metals were showed considerable sensitivity on the germination, showing following EC50s: As(III) 1.02 mg/L, Cr(VI) 1.33 mg/L, Cu 2.26 mg/L, Cd 2.61 mg/L, As(V) 3.00 mg/L. Though obvious patterns were not observed on the effects by binary mixture metal, generally more synergistic mode was observed rather than antagonistic or additive. No significant correlation between toxicity and total metal contents was observed, but two groups classified according to contaminated arsenic concentration, showed considerable differences. Interactive effects of metals may vary depending on the bioassays used as well as on the mixture metals and their respective concentrations. Therefore, more detailed evaluation, such as with battery of assays, sample grouping and various mixtures, may comprise a useful tool for the assessment of the environmental samples with mixture contaminants.