다양한 산업분야에서 중금속의 사용이 증가할수록, 중금속으로 인한 환경오염과 생물학적 위해성에 대한 우려의 목소리가 커지고 있다. 통계 지수는 배경농도 값과의 비교를 통해 중금속 오염농도를 정규화 시킴으로써 토양 오염의 정도를 수치화하고, 단계 별로 오염 정도를 판단 할 수 있어 많이 사용된다. 본 연구에서는 농축인자(Enrichment factor, EF), 축적 계수(accumulation index), 잠재적 생물학적 위험 지표(potential ecological risk index)등을 이용하여 중공업 근처 토양 내 중금속 오염가능성을 평가하였다. 연구결과, 중금속의 오염 정도는 정부 가이드라인에 비하여 낮은 수준이었으나, 특정 위치에서 아연, 구리, 납 등의 중금속 오염이 관찰 되었다. 농축인자, 축적계수, 생물학적 위험 지표를 통해 일부 토양 내 중금속 오염이 우려할 수준이며, 주변에 존재하는 인위적 오염원에 의한 오염가능성이 있음을 확인하였다. 연구대상지의 추가 시료채취 및 추정되는 오염원의 시료 확보 후, 동위원소 분석 및 x-ray 기반 분석을 통해 오염원 추적연구가 필요할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 중금속 오염토양 및 광미의 고형화 처리를 위한 보통 포틀랜드 시멘트의 혼화재로서 제강슬래그의 처리효과를 검토하였다. 대상시료는 충청남도 청양군 남양면 구룡리의 구봉광산 주변 하천퇴적토와 강원도 영월군 상동읍 내덕리의 상동광산에 위치한 광미를 채취하여 사용하였다. 경화제는 시멘트 95%에 제강슬래그 분말 5%를 혼합하여 제조하였으며, 하천퇴적토 및 광미오염토양에 5%, 10% 및 15%(w/w)의 경화제를 첨가하였다. 이때 이 결과들은 시멘트만을 사용한 것과 Ca 함량이 제강슬래그 보다 상대적으로 높은 굴폐각 분말을 사용하여 배합한 결과와 함께 비교하였다. 공시체는 지름 5cm, 높이 10 cm의 몰드를 이용하여 혼합토를 채워 넣은 후, 습윤양생기에서 1일간 양생시킨 다음 탈형 후, 수조에 수중양생을 실시하였다. 7일, 14일 및 28일 경과된 시료를 대상으로 강도시험 및 중금속 용출시험을 실시하여 처리효과를 비교·검토하였다. 광미시료의 경우, 시멘트, 제강슬래그 그리고 굴폐각 순으로 강도 개선의 효과가 큰 것으로 나타나 제강슬래그의 효과를 확인할 수 없었고, 하천퇴적토의 경우는 혼합비 15%에서 제강슬래그를 혼합한 경우에서 우수한 효과를 나타내 혼화재로서 적용을 기대할 수 있을 것으로 판단되었다. 폐기물용출시험 및 0.1 N 염산추출법 결과 경화제의 혼합비가 증가할수록 중금속 및 비소의 농도가 감소하는 경향이 나타났고 특히 비소에 있어서는 제강슬래그의 효과가 가장 좋게 나타났다. 산도가 가장 높은 1N 염산추출법의 결과에서는 광미의 경우 대조구 보다 제강슬래그로 처리한 시료에서 중금속 및 비소의 농도가 아주 낮게 나타났다. 그러나 하천퇴적토는 대조구와 큰 차이가 없이 중금속 및 비소가 용출되었다. 이는 하천퇴적토가 95%이상의 모래로 토양의 입경이 크기 때문에 상대적으로 중금속의 고정화율이 상대적으로 낮은 것으로 판단되었다.

부산, 경남 지역의 8개 친환경농산물인증 지역에서 카드뮴, 구리, 비소, 수은, 납, 6가크롬, 아연, 니켈 등 8개 중금속의 토양 함량을 조사하였다. 카드뮴은 그 햠량의 순으로 보면 산청, 하동, 사천, 부산순으로 함량이 높았으며, 구리는 김해, 사천, 부산, 고성 순으로, 비소는 사천, 부산, 김해, 고성 순으로, 수은은 고성, 사천, 부산, 김해 순으로, 납은 김해, 사천, 고성, 부산 순으로, 6가크롬은 김해, 부산, 하동, 산청 순으로, 아연은 김해, 부산, 사천, 함양 순으로, 니켈은 사천, 하동, 고성, 산청 순으로 각각 함양이 많았다. 전체적인 함량을 보았을 경우 김해, 사천, 부산 등 낙동강 주변의 평야지대에서 높은 수치를 보였다. 한편 하동, 진주 산청 등 중산간지에서는 전체 중금속 함량이 대체로 낮았다.

본 연구에서는 폐금속 광산 주변 비소와 중금속으로 오염된 논토양을 효과적으로 복원하기 위한 안정화 제로써 석회석과 제강슬래그의 처리효과와 그 적용성을 검토하기 위해 담수답의 환원 환경을 적용한 컬럼 실험을 실시하였다. 실험결과 담수된 논토양의 환원 환경에서는 철과 망간 성분이 환원되어 급격하게 용출되는 시점에 중금속 성분도 급격하게 용출되는 경향이 나타났으며, 대조구(무처리)의 경우 침출수에서 오염기준을 초과한 시료가 나타났다. 그러나 석회석 5%와 제강슬래그 5%로 각각 처리한 토양은 모두 오염기준 이하로 대조구보다 중금속 농도가 매우 낮게 검출되었다. 석회석과 제강슬래그 모두 담수답의 환원 환경에서 좋은 처리효과를 나타내어 효과적인 안정화제로 판단되었으며, 특히 제강슬래그는 담수답 환 경에서 지속적으로 증가하는 비소 성분에 대해서 좋은 처리효과를 나타내었다.

미치는 영향을 조사하기 위하여, 중금속이 오염된 토양에 토마토를 심고, 뿌리 혹선충의 알을 접종한 후 토마토의 생육상과 뿌리혹선충의 밀도를 조사하였다. 실 험에 사용된 토양은 Cd은 3.0~10.6(mg/kg), Pb은 128.6~339.0(mg/kg), Zn은 123.7~262.19(mg/kg)이 농축되어 있으며, 농경지의 중금속 기준 농축량 높았다. 중금속이 오염된 토마토 지상부의 평균 높이와 무게는 각각 19.5cm와 3.6g 이었으 며, 중금속이 오염되지 않은 토양에서 자란 토마토의 평균 키와 무게는 51.9cm와 12.5g이었다. 토마토의 키는 신뢰한계 99%에서 통계적으로 유의성을 보였으나, 무게는 편차가 커서 유의성을 보이지 않았다. 중금속이 오염된 토양에서 자란 토 마토 뿌리의 평균 길이와 무게는 각각 5.9cm와 4.3g이었으며, 오염되지 않은 토양 에서 자란 토마토 뿌리의 평균 길이와 무게는 각각 15.0cm와 8.1g이었다. 뿌리의 길이는 99% 신뢰수준에서 통계적으로 유의성을 보였으나, 무게는 유의성이 없었 다. 뿌리혹선충에 의한 토마토 뿌리의 gall index는 오염토양이 1.3이었으며, 오염 되지 않은 토양의 gall index는 4.3으로 오염되지 않은 토양에서 자란 토마토가 뿌 리혹선충의 혹이 더욱 많았으며, 통계적으로 차이를 보였다. 선충의 밀도는 유의 성이 없었다. 중금속이 토양내에서 농도가 높을 수록 토마토의 생육과는 음의 상 관관계를 보이며, 특히 Pb은 상관계수가 -0.62로 높았다. 또한 식물기생선충인 뿌 리혹선충(Meloidogyne incognita)에 의한 혹형성과 토양내 중금속의 농도에 대한 상관계수도 -0.62로 높았다. 중금속이 토양내 고농도로 축적되어 있으면, 토마토 의 생육에 영향을 주고, 생육중 시들음 증상이 증가하며, 식물기생선충인 뿌리혹 선충의 활동에도 영향을 주는 것으로 조사되었다.

The investigation was initiated with data from 27 abandoned mines along with 12 locations in Kyongbuk abandoned mines. The analyses for soil pollution by heavy metal pollutants were conducted by using correlation analysis, cluster analysis, and principal component analysis. The correlation analysis indicated that Ni and pH were highly correlated compared to those of other heavy metal ions. The principal component analyses showed that the heavy metal ions might be classified into two catagories, such as antropogenic and lithogenic components. The cluster analysis was also clearly divided by two groups. The respective two groups might be Pb-Zn-Cd-Cu and As-Hg-Ni.

Objective of this study was to investigate residual the levels of heavy metals in rice grain and soils of “Top-Rice” and common rice cultivation areas from 2005 to 2007. Soil and rice grain samples were taken from 33 “Top-rice” areas and neighboring paddies, and analyzed for the elements using ICP-OES and ICP-TOF-MS after acid digestion. A concentration of arsenic in paddy soil was 1.33 mg/kg which was below 1/5-1/11 fold of the threshold levels (concern: 4 mg/kg, action: 10 mg/kg), and paddy soil was 0.06 mg/kg of Cd (cadmium) being below 1/25-1/67 fold of the limits (concern: 1.5 mg/kg, action: 4 mg/kg). A level of Cu (copper) in paddy soil was 4.57 mg/kg which was below 1/11-1/27 fold of the threshold levels (concern: 50 mg/kg, action: 125 mg/kg), and Pb (lead) concentration in paddy soil was found to be a 4.68 mg/kg. In addition, Hg (mercury) concentration in paddy soil was to be a 0.03 mg/ kg, which was below 1/131-1/328 fold of the threshold levels (concern: 4 mg/kg, action: 10 mg/kg). The average concentrations of As, Cd, Cu, Pb and Hg in the polished rice samples were 0.037, 0.043, 0.280, 0.048 and 0.002 mg/kg, respectively. These levels are lower than those of other countries in rice grains. Assuming the rice consumption of 205.7 g/day by total dietary supplements in Korea, the amount of total weekly metal intake of As, Cd, Cu, Pb and Hg by polished rice were estimated to be 0.0892, 1.035, 6.712, 1.161 and 0.054 μg/kg body weigh/week, respectively. The PTWI(%) of As, Cd, Cu, Pb and Hg were 5.95 (inorganic arsenic), 0.26 (total arsenic), 14.79, 0.19, 4.65 and 1.07% estimated to be 0.0892, 1.035, 6.712, 1.161 and 0.054 μg/kg body weigh/week, respectively. In conclusion, it was appeared that the heavy metals contamination in the brown and polished rice should not be worried in Korea.

경상북도내의 금속광산, 공장 및 공업, 일반폐기물, 공단주거지역 및 특수 용수사용지역 등 360곳의 토양을 2001년 3월부터 10월가지 채취하여 토양 오염도를 조사하였다. 토양 오염도는 중금속인 카드뮴, 구리, 비소, 수은, 납, 6가 크롬 및 시안의 7개 항목을 대상으로 하였으며, 그 중 각 항목에서 가장 오염도가 심한 5개 지점을 대상으로 토양내 곤충병원성 선충의 분포를 조사하였다. 토양내 선충은 누에를 이용하여 곤충병원성, 사물기생성 선충을 대상

토양중 중금속의 층위별 농도분포 및 경작지토양 표면의 축적현상을 파악하고, 오염가능성을 평가하기 위하여, 경작지 및 산지토양의 중금속농도(Cu(II), Zn(II), Pb(II), Cd(II))를 층위별로 0.1mole L-1 HCI 추출법과 HNO3-HCIO4 분해추출법을 이용하여 조사하였다. 0.1mole L-1 HCI 추출법에서 경작지토양의 표층 중금속농도는 산지토양에 비하여 Pb(ll)를 제외하고 높은 농도를 보였다. 층위별 농도분포는 경작지토양의 표층에서 Cu(II), Zn(II), Cd(II)농도가 심층에 비하여 월등히 높은 반면, 산지토양에서는 층위별 농도분포의 차가 없었다. HNO3-HCIO4분해추출법에서, 중금속농도는 산지토양이 경작지토양보다 높았으며, 층위별 분포에 있어서는 모든 토양에서 큰 차이를 보이지 않았다. 이와 같은 결과를 종합해 보면, 중금속의 자연함량은 산지토양이 높았음에도 불구하고, 인간활동에 의해 유입된 중금속이 경작지토양의 표층에서 축적된 것으로 판단된다. 또한 이들 표층에 분포한 중금속은 토양으로부터 용출되기 쉬운 형태로 존재하며, 특히 Cd(II)는 경작지토양에서 잠재적인 오염원인 것으로 판단된다. 층위에 따른 중금속의 농도는 그들의 흡착 특성에 영향을 받는 것으로 판단된다. 토양에 대한 중금속의 흡착 강도를 판단하기 위하여 0.1HClextHNCLdig의 값을 도입해보면, 그들의 흡착 강도는 Cu(II)〉Zn(II)〉Pb(II)〉Cd(II)의 순으로 감소하였다. 경작지토양에서의 중금속 분포특성은 그들의 복잡한 이동특성 및 토지이용의 중요성 때문에 더욱 자세한 연구가 요구된다.

충남 사문암 지역인 광천, 홍성, 백동, 대흥 및 유구지역의 토양, 식물체(참억새, 쑥, 리기다소나무) 및 지표수, 갱내수의 중금속 함량을 분석한 결과 사문암 토양의 Ni, Cr 및 Co 원소가 변성암 토양에 비하여 10~13배높았으며 이 원소들이 serpentine factor로 생각된다 사문암 지역간에는 이들원소의 차이가 뚜렷하지 않았다 변성암 토양식물에서보다 사문암 토양 식물에서 Ni, Cr, Co등이 높았다 리기다소나무의 원소 흡수량은 비교적 낮았고 3종 식물에서 대체로 뿌리의 원소 함량이 지상부 함량보다 높았으며 사문암 토양에서는 Ni, Cr, Co, Mo, Sc, As 및 Fe 원소들이 쑥보다 참억새에서 높았다 사문암 토양에서 생육하는 식물체 지상부의 생물학적 흡수계수는 Ni, Cr, Co, Zn, Sc, As 및 Fe 원소는 참억새에 높고Zn은 쑥에서 높았다,. 사문암 토양에서 뿌리로부터 지상부로의 원소 전이는 Ni, Cr, Co, Zn As 및 Fe 원소에 대해 쑥에서 높았고 Mo와 Sc 원소는 리기다소나무에서 높았다. 따라서 사문암 토양에서 참억새가 중금속의 흡수율은 높고 중금속에 대한 내성은 강할 것으로 사료된다 대흥지역에서 광산의 오염이 지표수 및 갱내수의 Ni. Cr, Co, Zn 및 Fe 등의 원소 농도를 높게 하였으며 비오염 계류는 오염계류의 원소 농도를 희석시켰다.

경상북도 안동 사문암지역 및 부근의 화강암지역에 분포하는 암석, 토양 및 식물체에 함유되어 있는 원소의 농도를 조사한 결과는 다음과 같다. 본 조사지역에분포하는 사문암에 함유되어 있는 주요 전이원소 함량(Ni 1.164ppm. Cr 366ppm. Co 109ppm. Fe 7.48%) 및 다른 대부분의 전이원소(Sc, Mn, Cu)도 화강암보다 높았으며 우리나라 efms 지역의 사문암에 함유되어 있는 농도와 비교하여 볼 때 매우 유사한 경향을 보이고 있다. 사문아토양의 경우 암석풍화토양 및 산림토양 모두 화강암토양에 비해 Ni, Co, Cr, Fe, Sc, Mn, Cu, Mg, Zn 농도가 높았으며 Pb는 반대의 경향을 나타내었다. 토양내 원소 함량은 이들의 모암에 함유되어 있는 원소 함량의 변화와 일치하고 있으며 같은 모암인 경우 산림식생의 영향에 따라 면 원소들의 차이가 다소 나타났다. 식물체 내 원소의 농도는 토양의 농도에 비해 모두 낮았다. 참억새, 쑥, 소나무에 함유되어 있는 원소별 평균 농도는 모두 동일종간 대부분의 전이원소(Ni, Co, Cr, Fe) 및 As 농도가 화강암토양에 비해 사문암토양에서 더높았다 사문암토양에서 생육하는 식물체 3종 모두 대부분의 원소(Ni, Co, Cr. As, Sc, Fe) 함랴이 지하부에서 더 높았으며 Zn과 Mo는 지상부와 지하부의 농도 차이가 크게 나타나지 않았다 화강암토양에서 생육하는 식물체의 경우 원소별 지상부 및 지하부의 농도차이는 사문암토양에 비해 크지 않았다.

충남 홍성에 위치한 백동 사문암지역에서 암석 및 토양에 함유되어 있는 중금속 함량과 이 지역에서 생육하고있는 소나무 및 리기다소나무에 의해 식물체의 부위별로 흡수된 중금속 농도를 다른 모암지역(각섬석 편암 및 편마암)과 비교하여 측정하였다. 암석의 경우 사문암의 Ni, Cr, Co, Fe 농도가 각섬석 편암 및 편마암에 비해 더 높았다. 상부토양도 암석과 매우 유사한 결과를 나타내고 있어서, 특히 Ni, Cr, Co, Fe는 사문암토양이 가장 높았고, Zn과 Sc는 각섬석 편암이 더 높았다. 소나무의 평균 중금속 함량은 사문암지역에서 Ni, Cr, Co, Au, As, Sb. W농도가 가장 높았으며, 이 중 Ni, Cr, Co는 암석 및 토양내 높은 함량 변화와도 일치하였다. 그외에 Zn, Sc는 각섬석 편암지역이 높았으며, Fe, Mo는 편마암이 각각 높았다. 같은 사문암지역에 분포하는 두 수종을 비교하면 대부분의 원소에서 소나무보다 리기다소나무내 함량이 더 높았으며(Ni 및 W은 예외), 이로 보아 식물체로의 중금속 흡수량이 리기다소나무가 더 크다는 것을 알 수 있다. 식물체의 부위별로 비교해 보면 두 수종 모두 모암의 구별없이 대부분 원소에서 뿌리부분이 지상부보다 흡수량이 높았다. 사문암지역에서 대부분 원소(Ni, Cr, Co, Zn, Sc, Fe)의 상대적인 비(평균 식물체 함량/토양 함량)는 모두 사문암보다 각섬석 편암이나 편마암지역에서 더 높았다. 특히 편마암지역은 Zn을 제외하고 전 원소에서 가장 높게 나타났다.

폐광산(廢鑛山) 주변(周邊)의 토양(土壤) 및 식물체(植物體)에 존재(存在)하는 중금속(重金屬)과 그들의 토양(土壤)에서의 존재형태(存在形態)에 따른 분포(分布)를 조사(調査)하였다. 토양(土壤) 중(中) 중금속(重金屬) 함량(含量)은 Mn을 제외(除外)하고 A토양(土壤)에서 제일 많았고, Mn은 B토양(土壤)에서 함량(含量)이 제일 높았다. 존재형태(存在形態)에 따른 각 중금속(重金屬)의 함량(含量)은 각 원소별(元素別)로 차이가 있었는데, 즉 Cd와 As는 유기태(有機態), Cu와 Pb 및 Mn은 Carbonate태(態), Fe와 Zn은 잔사태(殘渣態)가 다른 형태(形態)보다 더 높게 나타났다. 참억새와 골풀은 각각 75%와 15% 정도(程度)로 서식(棲息)하고 있었으며, 이는 이들 식물(植物)들이 중금속(重金屬)에 대해 내성(耐性)을 가지고 있음을 보여주었다. 참억새와 골풀에 분포(分布)되어 있는 중금속(重金屬)은 Mn을 제외하고 줄기보다는 뿌리에 더 많이 함유(含有)되어 있었다. 참억새의 경우 Zn은 줄기와 뿌리에 비슷하게 분포(分布)하는 것으로 나타났다. 주변(周邊) 용수(用水)의 분석(分析) 결과(結果) 침출수(浸出水)에서 중금속(重金屬) 함량(含量)이 높게 나타났으며, Fe와 Mn 및 Zn이 많이 검출(檢出)되었다.

Trains have been a major means of transport in Korea during these past decades. However, train facilities such as stations and repair shops are contaminated with organic and inorganic substances. There is a high probability of train facility contamination with polyaromatic hydrocarbons (PAHs). This study evaluated the PAH and heavy metal contamination of soil near railroads in the Kyungpook area. A total of 18 soil samples were collected from the railroads and analyzed for 16 PAHs and 6 heavy metal species. The contamination level of the top soil was found to be slightly higher than that of the subsoil for contamination with PAHs. The ratio of carcinogenic PAH concentration to the total PAH concentration was relatively high, with a maximum of 0.9. The toxicity equivalent (TEQ) of the PAHs were 500.6 ng/kg in the topsoil and 355.5 ng/kg in the subsoil. The ratio of low molecular PAHs (LPAHs) to high molecular PAHs (LPAHs) ranged from 6.7 to 29.5; this shows that contamination is primarily due to combustion of fuel rather than due to petroleum. The ratio of phenanthrene to anthracene and the ratio of fluoranthene to pyrene also show that contamination occurred due to combustion for transportation. The heavy metal contamination level was lower than the Korean standard, but higher than the background concentration; this indicates that the soil was affected by the operation of the railways.