In this study, 46 reservoirs in South Korea were characterized based on heavy metal concentration in sediments. We analyzed the relationship between heavy metal concentrations, physicochemical water quality and hydromorphological factors in each reservoir. Study reservoirs were classified into five groups of reservoirs, by hierarchical cluster analysis based on the similarities of heavy metal concentration. Group 1 had the most severe sediment heavy metal contamination among the groups, whereas Groups 2 and 3 showed low levels of heavy metal contamination. Group 4 displayed high value of Ni, and Group 5 showed high contamination of Pb, Cu, Cr, Ni, and Hg. Groups 1 and 5, which had high concentration of heavy metals in sediments, showed a high density of mines in the catchment of reservoirs. Heavy metal concentration was high in reservoirs with large capacity or the ones located at higher elevation, and also highly related with number of mines in the catchment of reservoir. This study can contribute to the systematic management of sediment heavy metals in reservoirs.

천수만 내 어장해역과 비어장해역의 해저퇴적물에 대한 지화학적 특성을 파악하기 위하여 입도 및 유기물오염의 특성과 중금속 오염도를 평가하였다. 천수만 퇴적물은 Sand, Silt, Clay가 혼재된 퇴적 특성을 나타내었으며, 어장해역인 만내에는 세립질이 우세하고, 비어장해역인 만외는 조립질이 우세한 것으로 나타났다. 퇴적물의 유기물(COD, TOC, I.L.) 오염정도는 양식어장해역이 비양식어장해역보다 유기물 오염도가 더 심한 것으로 나타났으며, 퇴적물 총질소 농도도 양식어장이 더 높은 것으로 나타났다. 퇴적물중의 중금속 함량을 양식어장인 내측과 비양식어장인 외측과 비교해 보면, 모든 항목에서 양식어장에서 높은 평균농도를 나타내고 있었다. 퇴적물의 입도와 이화학적 성분, 중금속과의 상관성에서 평균입도, Sand, Clay는 유기물 인자와 높은 상관성을 보였고, 유기물 지표와 중금속간의 상관성도 대체적으로 높게 나타났다. 중금속 오염도의 평가에서 농축계수는 Cu를 제외한 모든 중금속 항목에서 1 이상의 값을 보여 인위적인 영향이 있는 것으로 나타났고, 중금속 과잉량은 Cd와 Cr이 0에 가까운 값을 보였으나, 나머지 항목은 높은 값을 나타내어 중금속 과잉량이 높은 것으로 나타났다. 농집지수에 의한 평가에서는 Cu, Pb, Al은 0등급의 오염되지 않은 수준이었고, Hg, Cr은 10개 이내의 자료에서 0~1등급 이상이었고, 나머지는 0등급이었다. 그리고 Cd은 18개 자료에서 0~1등급 이상을 나타내었고, As의 경우 모든 자료에서 0~1등급 이상이었다. 미국해양대기청(NOAA) 퇴적물 기준과 비교하면 모든 중금속 항목에서 ERL 이하의 오염수준을 보였고, 한국환경정책평가연구원 퇴적물 기준과 비교에서도 목표수준 이하의 농도를 나타내었다.

가막만은 여수반도 남단에 위치한 해역으로 동쪽으로 돌산도, 서쪽으로 고돌산반도 남똑으 로는 개도 등 여러 섬들로 둘러싸인 전형적인 반폐쇄적인 해역으로서, 납북방향의 길이가 약 15km, 동서방향으로 약 9km인 타원형 내만이며, 평균수심은 9m인 천해이다. 가막만의 퇴적물은 주로 silt와 clay로 구성되며 만전체적으로 세립질 퇴적상을 보인다. 지형특성에 따라 대체로 개의 수괴가 존재하 며, 만 내부의 북서쪽은 대형 웅덩이 형태의 지형을 보이며 생활하수가 유입되어 쌓이며 만내의 해수 유동에 의해 물질이 수렴되고 있다. 이처럼 영양염이 풍부하여 양식이 활발히 성행하고 있으며 북서쪽 내만역과 북동쪽 대경도를 중심으로 수하식 홍합양식과 피조개 양식, 만 중앙부에는 굴양식장이 산재 하며, 만 남쪽 입구에는 가두리 어류 양식이 이루어지고 있다. 따라서 해양환경 보전해역으로 지정되 어 있으나 분서 내만역을 중심으로 일부 해역은 생활하수와 양식부산물 등에 의해 부영양화가 진행되 어 고수온기 저층해수에 빈산소층이 형성되고 적조 발생등 다양한 환경문제를 일으킨다. 한편 중금속은 해수 중에 극미량으로 존재하고 있으며 유입시 분해되지 않는 특성을 가지고 있어 잔류성 오염물질로 분류되고 있다. 생물에 농축 될 뿐 아니라 먹이사슬에 의해 갈수록 축적 정도가 커 지며 하천이나 비, 대기 또는 직접적 유입 등 여러 경로로 환경 중으로 유입된다. 해양으로 유입된 중 금속은 수중의 생지화학적 과정에 의해서 입자화되어 퇴적물에 축적되어 저서생물에 영향을 미치게 된다. 가막만에 대한 중금속의 연구보고는 거의 없으며, 퇴적물은 해수보다 높은 농도로 존재 하기에 엄격 히 관리되어야 한다고 판단된다. 본 연구는 가막만을 대상으로 하여 3월과 8월 두차례에 걸쳐 조사하였으며, 3월 조사 결과 분포범위 와 평균값은 Cr이 4.31～75.63(평균 55.72) mg/kg, Cu가 1.87～37.30(평균 14.97) mg/kg, Zn이 26.31～ 148.98(평균 102.60) mg/kg, As는 5.05～9.98(평균 6.34) mg/kg, Pb는 10.58～33.37(평균 21.26) mg/kg, Al은 2.63~5.68(평균 4.01) %로 검출되었으며, Cd과 Hg는 검출되지 않았고, 8월 조사 결과 분포범위와 평균값은 Cr은 56.63～123.42(평균 91.39) mg/kg, Cu가 12.44～40.11(평균 22.98) mg/kg, Zn이 97.05～ 186.03(평균 133.84) mg/kg, As는 7.52～14.06(평균 9.75) mg/kg, Pb는 20.62～44.65(평균 28.87) mg/kg, Al은 0.95~4.36(평균 3.09) % 검출되었으며, Cd와 Hg는 검출되지 않았다.

줄포만 갯벌의 체계적이고 과학적인 관리를 위하여 갯벌 퇴적물을 대상으로 입도특성 및 유기물 그리고 중금속 조사를 실시하였고, 퇴적물중의 중금속 오염도를 평가하였다. 줄포만 전체 갯벌의 입도는 연안과 직각방향인 F라인에서 대부분 Clay질이 우세한 반면, 만의 연안측면에 위치한 R과 L라인에서 Silt질이 우세한 것으로 나타나서 Silt-Clay 또는 Clay-Silt가 대부분이었다. 평균입경은 3.7 Φ~ 10.4 Φ의 범위로 평균 7 Φ 이상의 높은 평균입도를 나타내어 퇴적물 분류학상 세립질 퇴적물(4 Φ 이상)에 해당되었다. 퇴적물의 유기물 농도는 연안에서 직각방향으로 뻗은 F라인에서 높게 나타난 반면, 연안 측면을 따라 조사된 L과 R라인에서 상대적으로 낮게 나타났다. 갯벌 퇴적물의 중금속 분포를 보면 연안의 직각방향인 F라인보다 연안측면의 R과 L라인에서 대체적으로 높은 중금속 농도를 나타내고 있었다. 유기물과 입도는 양호한 상관성을 보였고, 입도 평균치와 중금속의 일부 원소와 양호한 상관성을 나타내었지만, 중금속 원소간에는 약간의 상관성은 있었으나 대체적으로 낮은 상관계수를 보였다. 중금속 오염도 평가를 위하여 미국 EPA와 NOAA 그리고 한국 환경정책평가연구원에서 제시한 중금속 오염기준을 적용해 보았다. 줄포만 갯벌퇴적물의 중금속 오염도는 미국 EPA 기준에서 항목별 편차는 있었으나 대부분이 Nonpolluted와 Moderaterly polluted에 속하였고, NOAA의 기준에서는 대부분이 ERL 이하의 오염수준을 보였다. 한국 환경정책평가연구원에서 제시한 기준안에서는 대부분이 목표수준 이하의 값을 나타내었다.

먼지시료는 전라북도 고창군에 있는 10개 중 고등학교에서 채취하였다. 교실 내의 칠판 위, 전등 반사판 위, 게시판 위, 물품장 위에 쌓인 분진 등의 먼지와 창틀 밖 난간 등에 쌓인 먼지시료, 그리고 운동장에서 총 45개의 시료를 채취했다. 채취한 먼지 시료를 Thompson and Wood(1982)의 방법으로 화학처리 한 후 Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn, Mn 등 8개의 원소를 정량 분석했다. 교실 내 먼지 시료 중에 Cd, Cu, Pb, Zn 등의 중금속 함량이 높았다. 또한 교실 외 먼지 시료 중에는 Cu, Ni, Pb, Zn의 함량이 높았다. 먼지 시료 중 Cd(4.6 ppm), Cu(124 ppm), 그리고 Zn(350 ppm) 농도는 세계 평균 지표 토양과 환경오염기준 보다 매우 높다. 이러한 경우는 전주시 중 고등학교의 먼지 시료 분석과 유사하다. 국내 선행연구와 비교했을 때 교실 내 외 환경은 Cu, Zn을 제외하고 농축이 심하다. 운동장 환경은 전주시의 교통량이 많은 주거 도로와 주 도로변, 운동장에 있는 먼지 중의 중금속 함량 보다 낮았다. 운동장 먼지 시료에서 오염지수가 1.0 이상인 중금속 오염은 1개 학교에서 나타났지만 교실 내 외 먼지 시료에서 오염지수가 1.0 이상인 중금속 오염은 7개 학교에서 나타났다. 산업화가 덜 된 농촌 지역의 학교라 할지라도 교실 내에는 중금속의 오염양상이 도시 지역의 학교와 같았다. 이는 교통량의 상대적 차이나 산업화의 정도와 관계없이 실내에서 중금속 오염이 동일하게 일어나고 있음을 보여준다.

전주시 도로변 퇴적물의 중금속 오염을 평가하고 특성을 알기 위해 2002년 여름과 겨울 두 차례에 걸쳐 67곳에서 134개의 시료를 채취했다. 이들 시료를 Thompson and Wood (1982)와 Tessier et al. (1979)의 방법으로 화학처리한 후 Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn, Mn등의 원소를 분석했다. 전주 도로변 퇴적물에 함유된 Zn, Cu, Pb, Cd의 함량은 서울의 도로변 토양, 먼지, 하수 슬러지에 함유된 것 보다 낮지만 세계 여러 나라에서 제시하는 토양 중 환경기준값을 초과했으며 자연 토양 중의 함량 보다 2-7배 초과한 값이다 산업지역, 상업지역, 주거지역으로 구분해 분석한 결과 전반적으로 산업지역에서의 중금속 함량이 약간 높고(특히 Cr, Ni, Pb, Zn)오염지수도 높다. 상업지역과 주거지역간의 중금속 오염 정도는 비슷하며 산업지역이 아니라도 특정 금속 가공업체나 자동차 정비 관련 업체가 위치해 있는 곳은 오염이 심하다. 연속추출 결과 중금속 원소의 존재 형태는 Pb, Zn, Mn등은 주로 탄산염 광물과 수반되거나 Fe-Mn산화물과 수반된 형태로 존재하고, Cu는 유기물과 함께 존재하는 비율이 높다. 그러나 전체적으로 규산염광물과 수반된 형태로 존재하는 비율이 50% 이상을 차지한다. 따라서 서울 지역에 비해 인위적 오염의 정도가 낮은 편이지만, Cd, Co, Ni, Pb, Zn, Mn등의 원소가 탄산염 형태로 존재하는 비율이 높기 때문에 오염원으로서의 가능성이 높다.

본 연구에서는 안동댐 퇴적물의 일반항목과 중금속의 용출 특성에 대해 조사하였다. 용출 실험은 카드뮴, 구리, 납, 크롬, 아연, 수은, 비소, 철, 망간 등 중금속 9개 및 pH, 총인, 총질소 등 일반 3개 항목에 대해 혐기성과 호기성 조건에서 60일간 실험을 수행하였다. 총질소와 총인은 호기성 조건에 비해 혐기성 조건의 용출이 높게 나타났으며, 일부 시료에서 높은 농도가 검출되었다. 대부분의 중금속의 용출율은 아주 낮았으며, 퇴적물에서 함유량이 높은 비소와 카드뮴도 최대 용출량이 각각 0.028 mg/L, 0.003 mg/L로 낮은 값을 나타낸다. 5단계 연속추출연구에서는 쉽게 용출될 수 있는 이온교환형태나 흡착한 형태의 분율이 전체 함유량의 10% 미만으로 낮게 나타났다. 대부분의 중금속은 왕수에 용해되는 잔류(residual)형태로 존재하고 있으며, 특히 독성이 높고 오염도가 높은 비소와 카드뮴의 경우 잔류형태로 존재하는 비율이 각각 80%와 95%로 오염도에 비해 짧은 시간에 용출되어 유해성을 일으킬 가능성은 낮은 것으로 판단된다.

본 연구는 강원도 도계광업소 수계에 발생한 적갈색침전물을 대상으로 침전환경을 파악하고, 중금속함량, 광물조성 및 그에 따른 분광학적 특성을 분석하였다. 적갈색침전물의 pH 범위는 7.59-7.94로 침전환경은 중성에 해당한다. X선형광분석 결과 철이 평균농도보다 높게 검출되었으며, 니켈, 구리 및 아연의 오염도가 높은 것으로 판명된다. X선회절분석 결과 돌로마이트, 방해석, 침철석, 자철석, 고령토, 엽납석, 석영 및 알루미늄 이소프로폭사이드의 광물이 확인되었다. 중금속 오염에 따른 분광학적 특성을 분석한 결과, 중금속함량이 증가함에 따라 가시광선 영역에서는 반사도가 증가하는 추세를, 적외선 영역에서는 반사도가 감소하는 추세를 보인다. 적갈색침전물의 분광특성은 침철석, 자철석, 고령토, 엽납석 및 알루미늄 이소프로폭사이드에 의해 발현되는 것으로 판단된다.

The purpose of this study was to suggest feasible disposal methods for heavy-metal-contaminated soil or mine tailings through solidification/stabilization. To improve the compressive strength and enhance the heavy-metal stabilization after solidification/stabilization, we used the industrial wastes (oyster shell powder and waste gypsum) and indigenous bacteria as immobilization agents. Three indigenous bacteria were isolated from each heavy-metal-contaminated soil or mine tailing site, and the bacteria were identified by cellular fatty acid composition analysis. The results of cellular fatty acid composition analysis showed that the closest strains of these bacteria are Brevibacillus centrosporus, Lysinibacillus sphaericus, and Bacillus megaterium. To the best of our knowledge, this research was the first report of biomineralization by Brevibacillus centrosporus. As a result of mixing additives with the optimum mixing ratio suggested in this study, the compressive strengths of specimens were satisfied in accordance with the US Environmental Protection Agency (EPA) waste treatment standard after 28 days of aging. Additionally, the results of the Toxicity Characteristics Leaching Procedure (TCLP) and Synthetic Precipitation Leaching Procedure (SPLP) analysis showed the successful immobilization of heavy metals after 28 days of specimen formation for solidification/stabilization.

본 연구는 백화현상이 극명하게 발생한 미인폭포 내 백색침전물을 대상으로 X선형광분석법, X 선회절분석법 및 휴대용 분광계를 이용하여 광물조성을 확인하고, 분광특성을 고찰하였다. 그 결과 모 든 시료에서 알루미늄이 평균농도보다 높게 검출되었고, 대부분의 시료에서 카드뮴과 니켈의 오염도 가 높았다. X선회절분석 결과 모든 시료에서 석영, 고령토, 롬보클레이스, 알루미노코큠바이트, 깁사 이트의 광물이 검출되었고 중금속은 점토광물에 흡착하여 존재한다고 판단된다. 백색침전물의 분광학 적 특성은 가시광선 대역에서 반사도가 증가하는 추세를 보이나, 근적외선, 단파적외선으로 파장이 길 어짐에 따라 반사도가 서서히 감소한다. 백색침전물의 흡광특성을 바탕으로 볼 때 분광학적 특성은 고령토, 롬보클레이스, 알루미노코큠바이트, 깁사이트에 의해 발생하는 것으로 판단된다. 퇴적물 내 중금속 종류 및 함량에 따른 영역별 흡광깊이 변이양상을 분석한 결과, Al-OH의 흡광특성인 2202 nm 에서 알루미늄함량과 흡광깊이 사이에 높은 양의 상관관계가 성립하는 것이 확인되었다. 이는 분광학 적 특성 중 흡광깊이가 중금속 함량의 유추에 유용할 수 있음을 지시한다.

본 연구는 폐금속광산인 복수광산 주변토양을 대상으로 X선형광분석법, X선회절분석법 및 휴 대용 분광계를 이용하여 토양 내 광물조성을 확인하고 비소, 납, 아연, 구리, 카드뮴 등의 중금속오염 정도에 따른 분광특성을 고찰하였다. 그 결과 대조군 시료를 제외한 모든 시료에서 토양오염대책기준 을 초과하였다. X선회절분석 결과 모든 토양시료에서 석영, 고령토 그리고 스멕타이트 군의 광물이 검출되었고 중금속은 점토광물에 흡착하여 존재함을 확인하였다. 분광분석을 통해 대조군시료와 중금 속 오염시료의 분광곡선을 분석한 결과 토양 내 중금속 함량이 증가함에 따라 근적외선대역과 단파적 외선의 단파장 영역에서 반사도가 감소함을 확인하였다. 또한 흡광깊이에 따른 오염도와의 상관성을 고려하여 본 결과 점토광물의 흡광특성인 2312 nm와 2380 nm에서 점토광물에 의한 중금속흡착에 따 라 오염도가 높을수록 흡광깊이가 감소하는 특징을 보인다. 이는 분광학적 특성이 중금속의 오염도와 상당한 상관성이 있음을 지시한다.

본 연구에서는 해양오염퇴적물 내 Ni, Cu, Pb 및 Zn 등 중금속에 대하여 벤토나이트를 이용한 안정화 처리를 수행하였다. 안정화 실 험은 해양오염퇴적물에 벤토나이트 첨가 후 150일간 습윤 양생 하여 실시하였다. 중금속 연속추출 결과로부터, 미처리 오염퇴적물과 비교해서 Ni, Cu, Pb 및 Zn은 용이하게 용출가능한 존재형태(이온교환, 탄산염, 산화물 형태)가 벤토나이트에 의해 각각 8.5%, 5.6%, 19.2% 및 28.2% 감 소하였다. 또한, 안정화제 의한 오염퇴적물의 용출저감 평가를 위해 TCLP(Toxicity Characteristic Leaching Procedure)를 수행한 결과, 미처리 오염퇴적물과 비교하여 안정화 처리 퇴적물인 경우 중금속의 용출량이 각각 Ni 95.7%, Cu 96.8%, Pb 99.2%, Zn 85.9%씩 크게 감소하는 것을 확인하였다. 이러한 결과로부터, 벤토나이트를 해양오염퇴적물의 피복소재로 사용할 경우 시험 대상 중금속의 안정화 효과가 확인되었다.

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.

The removal characteristics of total petroleum hydrocarbons (TPHs) and heavy metals in contaminated soils with ultrasonic washing have been studied. The ultrasonic washing was evaluated on a laboratory scale. In this investigation, the effects of factors such as ultrasonic frequency, power intensity, duration of irradiation, contents of the TPHs and heavy metals and mixing ratios between the contaminated soils and water, were considered. Experimental results suggested that the rates for contaminant extraction of the TPHs and heavy metals in the contaminated soil increased considerably with the ultrasonic washing. Therefore, the ultrasonic washing has previously been to be an effective method to remediate the contaminated soils with the TPHs and heavy metals.

The frequency analysis and the probability plot were applied to heavy metal contents of soils collected from the Goseong Cu mine area as a statistic method for the determination of the threshold value which was able to partition a population comprising largely dispersed heavy metal contents into the background and the anomalous populations. Almost all the heavy metal contents of soil showed a positively skewed distributions and their cumulative percentage frequencies plotted as a curved lines on logarithmic probability plot which represent a mixture of two or more overlapping populations. Total Cu, Pb and Cd data and extractable Cu and Pb data could be partitioned into background and anomalous populations by using the inflection in each curve. The others showed a normally distributed population or an largely overlapped populations. The threshold values obtained from replotted frequency distributions with the partitioned populations were Cu 400 mg/kg, Pb 450 mg/kg and Cd 3.5 mg/kg in total contents and Cu 40 mg/kg and Pb 12 mg/kg in extractable contents, respectively. The thresholds for total contents are much higher than the tolerable level of soil pollution proposed by Kloke(Cu 100 mg/kg, Pb 100 mg/kg, Cd 3 mg/kg), but those for extractable contents are not exceeded the worrying level of soil pollution proposed by Ministry of Environment(Cu 50 mg/kg, Pb 100 mg/kg). When the threshold values were used as the criteria of soil pollution in the study area, 9～19% of investigated soil population was in polluted level. The spatial distributions of heavy metal contents greater than threshold values showed that polluted soils with heavy metals are restricted within the mountain soils in the vicinity of abandoned mines.

Heavy metal concentrations in the soil were investigated for the abandoned Samkwang metal mine, Cheongyang-Gun, Chungnam Province, Korea. The concentrations of heavy metal(As, Cd, Cu, Ni, Pb, Zn) were determined in mine soils collected at the abandoned mine sites to obtain a general classification and specification of the pollution in this highly polluted region. The results estimated with the normal test and basis statistic on the central tendency and variation showed that the distribution of heavy metal concentration had significantly different at the range of all locations. The range of spatial distribution on the relationship of heavy metal concentration and pH was 4.8∼8.8 and heavy metal concentration on the type of land use was highest in forest land, and also Ni and Zn in farm and rice field showed the high concentration. The distribution of heavy metal concentration on the depth of a soil showed that the metal concentrations in subsoil were higher than of those in surface soil, while the concentration of Cu and Ni had no significant difference on the depth of soil. Results from the correlation analysis using the data except the extreme and unusual data revel that Zn-Cd(r=0.867), Zn-As(r=0.797), Zn-Pb (r=0.764), Cu-Cd(r=0.673), Cu-As(r=0.614) and Zn-Ni(r=0.605) were the most important parameters in assessing variations of heavy metal in soil. To discriminate pattern differences and similarities among samples, principal factor analysis(PFA) and cluster analysis(CF) were performed using a correlation matrix. This study suggests that PFA and CF techniques are useful tools for identification of important heavy metal and parameters. This study presents the necessity and usefulness of multivariate statistical assessment of complex databases in order to get better information about the quality of soil and gives the basis information to clean up the abandoned mine sites.