To evaluate the geochemical characteristics and assess the pollution in surface sediments of the Nakdong River estuary, two sites adjacent to the estuary bank (Hh1 and Hh2) and one site at the upper part of the estuary bank (Hh3) were investigated. The surface sediments were analyzed for their contents of metals (Cu, Pb, Ni, Cr, Zn, and Al), organic matter (IL, COD, TOC, and TN), and grain size from 2018 to 2020. As a result of the pollution assessment, there was little anthropogenic contamination by most of the metals. The surface sediments in Hh2 had comparatively abundant silt and clay, whereas the other sites were mainly composed of sand. The organic index and contents of organic matter were highest at Hh2. Multivariate statistical analyses (cluster analysis and Pearson correlation analysis) showed that the contents of organic matter and pollution were associated with fine sediment. These results suggest that the geochemical characteristics were changed by the estuary bank built in the research area and that the increase in fine sediment attributable to the low-energy environment resulted in an increase in organic matter pollution.

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 연구에서는 낙동강수계의 안동댐 퇴적물에 대한 오염도 조사 및 평가를 수행하였다. 안동댐 상류 40 km까지 약 5 km 간격으로 호수의 중간, 좌, 우지점에서 성층기와 전도기로 구분하여 퇴적물 시료를 채취하였다. 일반 항목인 강열 감량, 총질소, 총인의 경우 오염도가 낮지만, 중금속의 경우 비소와 카드뮴의 오염도는 매우 높다. 지천 및 대조군에 비해 댐 내 퇴적물의 오염도가 높으며, 시료채취 시기별로는 성층기에 크 롬, 구리, 납의 농도가 높고, 순환기에 아연의 농도가 높은 경향을 보인다. 상하류의 위치에 따른 농도 차이 를 나타내는 중금속은 비소, 카드뮴, 망간, 아연이며 차이를 보이지 않는 항목은 크롬, 구리, 수은, 철, 납 등 이다.

We investigated the spatial and temporal variation in characteristics and pollution assessment of sediments in the watersheds of Andong-Dam and Imha-Dam, in Korea. Surface sediments were collected from six sites once a year for three years (2015-2017), and analyzed for organic matter (water content, IL, COD, TOC, TN, and TP), grain size, and concentration of trace metals (Al, Li, Zn, Cr, Pb, Cu, Ni, and As). Organic matter generally tended to increase, and was higher in the Andong watershed compare to Imha watershed. Surface sediments were mainly composed of silt. Coarse sediments were mainly distributed at the site adjacent to Andong-Dam, and showed fining after coarsening. Fine sediment were mainly distributed at the site adjacent to Imha-Dam, and were gradually coarsening. Concentration of trace metals generally tended to increase, and was higher for sites in watershed of Andong watershed (PLI > 1) than for sites in Imha watershed (PLI < 1). Trace metals in the study area were considered to be affected by fine sediment (silt), and contamination of trace metals was somewhat affected by Pb, and greatly affected by Zn and As.

In this study, heavy metal levels at the sediment monitoring network site upstream of the Gangjeong-Goryeong weir in the Nakdong River were surveyed from 2012 to 2016. We assessed the sediment pollution level using various pollution indexes based on ICP-MS analysis. The stream sediment pollution assessment standard, established through Regulation No. 687 of the National Institute of Environmental Research (2015), pollution load index (PLI), potential ecological risk index (RI), and mean PEL Quotient (mPELQ) were used to evaluate the sediment pollution level. We verified the representativeness of the monitoring point through the distribution of sedimentation and scour behavior by river bed surveying using anacousticDopplercurrentprofiler.

국내에 원위치 피복기술의 적용 사례가 전무한 가운데 본 연구에서는 부산 N항을 대상으로 피복 기술에 대한 시범 사업을 수행하 였다. 오염 정화를 위하여 원통관과 클램쉘을 이용한 피복 공법이 적용되었다. 두 공법의 피복형상 변화, 퇴적물 오염도 변화, 공정 소요시간, 소요비용을 산정하고 비교하였다. 원통관 공법과 클램쉘 공법 모두 목표 두께인 50 cm를 평균적으로 만족하였다. 그러나 원통관 공법은 해저 지형 변화에 민감하게 반응하지 못하는 단점을 가지고 있어 비균일한 피복형상을 나타내었다. 원통과 공법과 클램쉘 공법 적용 시 유기물 함 량은 매우 감소하였지만, pH의 뚜렷한 변화는 없었다. Cd, Ni, Zn의 유기물 및 잔류 형태의 비율이 피복 후 증가하였다. 원통관 공법의 경우 클램쉘 공법에 비해 공정 소요시간이 약 4배 정도 더 소요되었다. 클램쉘 공법의 시공비용은 원통관 공법에 비해 약 40% 절감 되는 것으로 나타났다. 오염 퇴적물 정화 효율에 대한 평가를 위해서는 최소 2년 이상의 장기적인 모니터링이 진행되어야 한다.

연안오염퇴적물에 함유된 유기물질과 PAHs의 현장정화를 위한 생물활성촉진제의 효능을 파일럿 규모의 현장실험을 통하여 1년간 평가하였다. 실험 해역의 수온은 계절적인 요인으로 인해 16.5°C에서 21°C까지 변화가 있었으나, 파일럿 반응조의 오염퇴적물의 pH는 8.4-8.5로 서 비교적 일정하였다. 파일럿 실험종료 후 바탕시험구와 초산, 황산이온, 질산이온을 함유한 생물활성촉진제를 주입한 오염퇴적물의 화학적 산소요구량은 각각 39% 및 79%까지 감소하였으며, 휘발성고형물은 초기 약 15 g/kg에서 7 g/kg 및 2.5 g/kg까지 각각 감소하였다. PAHs는 2- ,3- ,4- ,5-ring 과 6-ring 16PAHs를 평가하였으며, 생물활성촉진제를 주입한 오염퇴적물에서 2-ring 화합물인 나프탈렌은 실험시작 2개월 후 100%(바탕시험구의 감소율 55.6%)까지 감소되어 가장 빨랐고, 12개월 후 3-ring 및 4-ring PAHs의 감소율은 모두 100%(바탕시험구의 감 소율 46%-100%)에 달하였다. 5-ring과 6-ring PAHs의 12개월 후의 감소율은 바탕시험구와 생물활성촉진제를 투여한 오염퇴적물에서 각각 26%-87% 및 77%-100%로 평가되었다. 연안오염퇴적물에 투입한 생물활성촉진제는 유기물질 및 난분해물질인 PAHs의 제거속도를 향상시킬 수 있는 것으로 평가되었다.

In order to certificate the distribution and pollution of heavy metal of surface sediments in Nakdong River were collected and analyzed for grain size, water content, ignition loss and heavy metal content. Surface sediments mainly composed of sand(avg. 94.6%) and water content and ignition loss were 20.46%, 1.53% on average. Grain size were relatively fine and organic matter content were relatively high in the Hoichun and Sunakdonggang. Most of heavy metal content(Zn > Cr > Pb > Ni > Cu > Hg) in the Deokcheongang and Sunakdonggang were higher than the other streams. The Igeo were non polluted(less than 0) in all streams and the EF were relatively high in the small stream and PLI were non polluted(less than 1). In addition, organic matter, heavy metal content and pollution were highly correlation with grain size. Surface sediments in study area, heavy metal pollution of the Sunakdonggang were relatively high compared to the other stream but these results were not serious pollution that exceed the sediment pollution evaluation standard of river and lake in Korea and pollution levels adversely affected the majority of benthos were not.

실험실 규모의 관 실험을 통하여 연안오염퇴적물의 생물정화 효능에 대한 생물활성촉진제 주입 깊이의 영향을 평가하였다. 생물활성 촉진제를 실험관에 충진 된 오염퇴적물의 표면과 표면으로부터 3cm, 6cm, 10cm 위치에 주입한 후 1개월 및 3개월 후 퇴적물의 유기물 및 중금 속의 특성 변화를 조사하였다. 시험 오염퇴적물의 화학적 산소요구량, 총고형물 및 휘발성고형물 함량은 생물활성촉진제를 주입하지 않은 대조 구에 비해 1개월 후 및 3개월 후에서 크게 감소하였으며, 생물활성촉진제 주입 깊이 3cm에서 최대값을 보였다. 그러나, 오염퇴적물에 주입한 생물활성촉진제의 깊이를 6cm 및 10cm로 증가하였을 때 유기오염물질 감량정도는 점차 감소하였다. 중금속 존재형태변화는 생물활성촉진제 주입 깊이 3cm에서 안정한 형태인 유기물 결합분율과 광물내 잔류분율이 현저하게 증가하였다. 오염퇴적물의 현장생물정화를 위한 최적의 생 물활성촉진제 주입 깊이는 퇴적물의 상부 표면으로부터 3cm로 평가되었다.

본 연구에서는 반응성 피복소재인 제올라이트, 몬모릴로나이트, 제강슬래그의 피복두께에 따른 오염된 해양퇴적물 내 중금속 용출 차단 효율을 평가하였다. 실험결과, As의 용출차단에는 제올라이트, 몬모릴로나이트, 제강슬래그 모두 효과적이지 못하였다. 제올라이트는 Cr 용출 차단에 부정적인 영향을 미치는 것으로 나타났지만, 몬모릴로나이트 5 cm 피복은 Cr 용출 차단에 매우 효과적이었다. As 및 Cr과는 대 조적으로 Cd, Ni, 그리고 Pb은 미피복 퇴적물에서 조차 용출되지 않았다. Cu와 Zn은 피복 조건에 따른 영향이 가장 뚜렷한 중금속이었다. Cu 의 용출은 몬모릴로나이트 피복 두께 1 cm 이상 그리고 제올라이트 피복 두께 3 cm 이상에서 효과적으로 차단되었다. 해양퇴적물에서 Zn의 용출은 모든 피복 물질에서 효과적이었다. 본 연구를 통해서 제올라이트, 몬모릴로나이트, 제강슬래그를 오염된 해양퇴적물에서 Cr, Cu, Zn의 용출 차단을 위한 효과적인 피복소재로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

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.

최근 들어 우리나라의 하천 및 호소 퇴적물로 인한 수질오염에 대한 심각성이 높아지면서 퇴적물 관련 연구가 진행되고 있다. 퇴적물의 오염물질 농도 측정은 환경오염 실태를 파악하는 방법의 하나로 이용되며 그 지역의 오염지표로 이용 될 수 있다. 현재 4대강 물 환경 연구소에서는 퇴적물 측정망 지점(117 개)에서 모니터링을 진행 하고 있으나 본류 위주의 지점 선정으로 영산강 수계내의 도시하천의 퇴적물은 모니터링은 진행 되지 않고 있다. 본 연구에서는 영산강 수계의 도시 하천 퇴적물의 적절한 관리에 필요한 퇴적물내 중금속 오염 거동과 오염정도를 파악하였으며, 국내･외 기준을 통하여 오염지수 및 오염 평가하여 영산강 수계의 적절한 관리와 하천 생태유지 관리에 기초자료를 제시하고자 하였다. 영산강수계의 4개 도시 하천(광주천, 풍영정천, 함평천, 나주천)에서 총 50개 지점의 퇴적물을 우기 전･후로 2회 채취하여 영양염류 및 중금속을 퇴적물 공정시험법으로 농도를 분석하고, 퇴적물의 오염물질 분포 특성을 확인 하였다. 그 결과 평균값은 23.9 ~ 68.8 mg/kg(T-P), 170 ~ 751 mg/kg(T-N), 0.11 ~ 1.13 %(TOC), N.D. ~ 6.5 mg/kg(As), 0.4 ~ 1.8 mg/kg(Cd), 13.8 ~ 40 mg/kg(Cr), 12.7 ~ 58.9 mg/kg(Cu), 4.9 ~ 29.2 mg/kg(Ni), 19.2 ~ 137.2 mg/kg(Pb), 40.1 ~ 162 mg/kg(Zn), N.D. ~ 0.22 mg/kg(Hg)이 나타났다. 국내 기준으로 평가한 4개 도하천은 오염지수가 1.0 이하 비오염으로 나타났지만, 국외 기준(캐나다 온타리오 환경기준, LEL)으로 평가한 결과는 약한 오염으로 타나났다.

본 연구에서는 제강슬래그를 이용하여 수용액상에서 혼합 중금속의 흡착능을 평가하였다. 게다가, 제강슬래그를 안정화제로 활용하 여 해양오염퇴적물 내 Ni, Zn, Cu, Pb 및 Cd에 대하여 중금속 안정화 실험을 수행하였다. 중금속 흡착 특성은 Freundlich 및 Langmuir 방정식 을 이용하여 해석하였으며, 평형흡착 실험결과는 Langmuir 모델에 잘 부합되었고 Pb2+ > Cd2+ > Cu2+ > Zn2+ > Ni2+순으로 평형흡착량이 많았 다. 안정화 방법은 오염퇴적물에 제강슬래그 첨가 후 150일간 습윤 양생 하였다. 연속추출 실험결과로부터, 미처리 오염퇴적물과 비교해서 Ni, Zn, Cu, Pb 및 Cd의 이온교환, 탄산염, 산화물 형태는 제강슬래그에 의해 각각 13%, 6.0%, 1.3%, 17% 및 50% 감소하였다.

하천이나 호수에 퇴적된 퇴적물은 유역에서 배수된 토양, 유기물질 및 광물질이 침전된 것으로 환경뿐만 아니라 인간의 건강에 악영향을 끼치는 다양한 오염물질을 포함하고 있다. 퇴적물은 분자확산 및 생물기작 등을 통하여 오염물질을 공급 할 뿐만 아니라 침전된 유기물이 분해되어 무산소 환경이 되면 영양염류가 다시 무기이온 상태로 수중에 용출된다. 용출된 영양염류는 수층의 혼합에 의해 표층으로 재공급 및 새로운 유기물을 형성하는 순환을 거치게 되는 등 수질 및 수생태계에 영향을 미친다. 따라서 본 연구는 다양한 토지이용에서 발생하는 퇴적물의 화학적 성상과 수질의 오염성상을 비교 분석하여 퇴적물이 수질에 미치는 영향과 퇴적물 관리 대책 수립의 기초자료를 제공하고자 수행하였다. 본 연구를 위한 기초자료를 확보하기 위하여 포장지역, 축산지역 및 하천지역을 모니터링 지점으로 선정하였다. 퇴적물의 시료채취 경우 지름 5cm, 길이 50cm인 아크릴 코어를 이용하여 채취하였으며, 포장지역의 경우 총 4회, 축산지역은 17회, 하천지역은 28회 수행하였다. 채취한 퇴적물은 토양오염공정시험법에 준하여 유기물 및 영양염류 등의 화학적 특성을 분석하였다. 또한 물환경정보시스템에서 인근하천인 금강, 동진강 및 만경강의 10년간의 수질 측정 자료를 이용하여 수질과 퇴적물의 농도를 상호 비교하였다. 토지이용별 퇴적물의 화학적 분석 결과, 평균 COD의 값은 난분해성 물질로 인하여 포장지역에서 43.88 ± 26.4 5 g/kg으로 가장 높게 나타났으며, 영양염류의 경우 축산지역에서 TN이 7.79 ± 8.32 g/kg, TP가 1.47 ± 0.81 5 g/kg로 높은 농도를 보였다. 하천별 수질 농도 분석 결과 TN과 TP의 농도는 각각 4~6 mg/L, 0.2~0.4 mg/L의 범위를 보이고 있으며 2009년 후반부터 감소하는 경향을 보이고 있다. 또한, TN과 TP중에서 NH4-N와 PO4-P의 비율이 2009년 후반부터 증가하는데, 이는 조류성장의 원인이 될 수 있는 물질의 증가를 의미하기에 유역에서의 NH4-N와 PO4-P의 관리가 필요한 것으로 판단된다. 퇴적물 및 하천수질의 오염물질별 비를 산정한 결과, 모든 토지이용에서 하천 수질에 비해 퇴적물에서 인의 함량이 높은 것으로 나타나 퇴적물 내 인의 관리가 필요한 것으로 분석되었다.

인구증가 및 산업 발달에 의해 대량 발생된 중금속은 대기, 하천을 통해 해저퇴적물 오염의 원인이 되고 있다. 이렇게 오염된 해양오염 퇴적물은 최근까지 대부분 준설 후, 육상 매립 또는 해양투기로 처리 되어 왔다. 하지만 육상매립지 확보 문제와 2012년부터 해양투기의 사실상 금지로부터 어려움을 겪고 있다. 이러한 국내 상황을 극복하기 위해서는 해양 오염퇴적물 처리에 대한 연구와 기술 발전이 중요하다. 특히 오염된 해양퇴적물의 특성, 처리비용의 경제성, 처리효과, 처리과정의 효율성 등의 조건을 생각했을 경우 현장피복방법(In-Situ Capping) 기술이 주목받고 있다. 그러나 현장피복방법에서 큰 비중을 차지하고 있는 피복소재 개발의 미흡합면이 많다. 따라서 보다 효능적이고 경제적인 피복소재 개발이 필요하다. 본 연구에서는 해양오염퇴적물에서의 중금속 저감에 우수한 피복 소재 개발과 더불어, 기초 자료로 응용할 수 있는 자료를 얻기 위해, 인공 혼합 중금속 용액에 대한 흡착소재의 중금속 제거에 관해서 비교, 검토하였다. 본 실험에서는 순환골재를 흡착소재로 사용하였다. 또한 흡착능을 향상시키기 위해 산과 염기를 이용해 전처리를 행했다. 입자크기에 따른 흡착능력의 차이를 최소화 하고자 1~2 mm 입자로 분쇄 후 사용하였다. 중금속 용액은 표준원액(1000 mg/L) 시약을 3차 증류수로 희석, 혼합하였다. 실험은 회분식(pH변화, 농도변화, 교반시간)으로 진행하였다. Kinetics 결과에 따르면 평형이 되는 시간은 360분 이후인 것으로 나타났다. 그리고 Isotherms 실험에서는 Langmuir 모델이 더 잘 부합되는 것으로 나타났다. 그리고 대부분의 중금속에서 높은 제거율을 나타냈다.

Sediments samples were collected at Busan South harbor where dredging has been initiated since 2010 to clean up the bottom of harbor. In this study, we tried to determine physico-chemical properties and heavy metal contents of sediments for the purpose of deciding contamination levels of the sediments. From the total organic carbon, XRD, and XRF analyses, all samples showed similar elements, oxides, and minerals. In general, moderately high concentrations of Cu, Pb, and Zn were found in the samples. Heavy metal contents of sediments were compared with USEPA sediment quality standards and ontario sediment quality guidelines. Ignition losses of the samples were greater than 8%, which is a value indicating whether the sample is heavily polluted or moderately polluted. All the samples were classified as heavily polluted. Therefore, sediments obtained from dredging should be carefully treated to avoid other adverse environmental effects.

Contamination of butyltin compounds (BTs), namely tributyltin (TBT), dibutyltin (DBT) and monobutyltin (MBT), was evaluated in sediments collected inside Jeju Harbor in 2001. The concentrations of BTs in surface sediments were comparable to those in other sites of domestic and foreign countries. The high correlations between BTs in surface (r2 = 0.83～ 0.91) and core (r2 = 0.70～0.79) sediments and the significant correlations between BTs concentrations and the number of incoming and outgoing vessels indicated that DBT and MBT were mainly degraded from TBT based on antifouling paints of vessels etc. and other sources, such as DBT and MBT, could be ignored. The butyltin degradation indices ([DBT] + [MBT]/[TBT]) in surface sediments were in the range of 2.2～3.6 (mean 2.7), indicating that the parent compound, TBT, was inflowed into the surface sediments a long ago, degraded and deposited. The sedimentation age of BTs contaminated core sediments could not estimated because the content of 210Pb activity was nearly all the same and so the sedimentation rate could not obtained.