Airborne particles collected from a heavily industrialized site were analyzed by chemical speciation of seven trace metals: Pb, Cd, Cr, Cu, Ni, Zn, and As. The average concentrations were as follows: Zn, 502.0 ± 230.7; Pb, 176.5 ± 310.9; Cu, 111.9 ± 82.7; As, 38.0 ± 31.0; Cr, 21.5 ± 24.4; Cd, 20.8 ± 17.4; and Ni, 11.4 ± 8.4 ng/m3. The median enrichment factor (EF) values of Cd (7,280), As (1,030), Cu (215), Zn (214), and Pb (143), with respect to iron, were much larger than 100. We observed that Cd was found in the soluble and exchangeable form (56.9%), and that Pb and Cr were found in carbonates, oxides and the reducible form (69.8% and 61.1%, respectively). These two forms, which are the most easily absorbed into human body tissue, predominated in most of the trace metals investigated in this study.

이 논문은 온산공업단지 내 화강암의 풍화 및 토양화 과정, 그리고 토양 내 중금속 오염과 토양 광물간의 관계에 관한 연구이다. 프로화일 연구를 위해 각 깊이별로 토양시료를 채취하여 각 샘플에 대한 실험분석을 실시하였다. X선 회절분석 결과 주 구성 점토광물은 캐올린 광물과 버미큘라이트, 그리고 미량의 일라이트이다. 포름아마이드 처리를 통해 프로화일 내 토양 중의 캐올린 광물의 종류에 대해 분석한 결과 프로화일 하부에 존재하는 캐올린 광물은 대부분 할로이사이트 임이 밝혀졌으며, 지표면으로 갈수록 상대적으로 캐올리나이트에 대한 할로이사이트의 양이 감소하는 경향을 보이는데, 이는 상부로 갈수록 할로이사이트에서 캐올리나이트로의 전환이 이루어지고 있음을 의미한다. 110℃, 300℃, 550℃ 열처리를 한 결과 X선회절분석 그래프 상의 10 a에서 14 a 사이의 피크가 분화된 형태를 보여주는 것이 관찰된다. 이는 시료상에 수산화알루미늄 혼합층 버미큘라이트가 존재함을 지시한다. 이것은 구연산나트륨 처리실험을 통해 버미큘라이트 층간 불순 알루미늄 이온을 추출하여 원형상으로 전환시킴으로써 열처리시 14 a피크가 다시 10 a으로 변화하는 것을 관찰함으로써 재확인하였다. 토양의 수소이온농도 분포 양상이 하부에서 3.9, 상부에서 3.6으로 상부로 갈수록 산성화경향이 심해지는 경향을 보여주는데, 이는 산성화된 토양에서 안정적으로 나타나는 수산화알루미늄 혼합층 버미큘라이트의 존재를 뒷받침하고 있다. 토양 내 중금속 이온의 존재양상에 대한 연구를 위해 연속추출실험을 실시하였다. 그 결과 상대적으로 많은 양의 중금속 이온이 프로화일의 상부의 철/망간 산화물과 유기물에 흡착되어 있으며 점토광물에는 적은 양만이 흡착되어 있는 것으로 밝혀졌다. 이러한 결과는 대부분의 중금속 오염물들이 상부 토양에 농집되어 있고 점토광물에는 낮은 중금속 함량을 보여주는 것은 산성화된 토양을 이루고 있는 주 점토광물인 캐올린광물과 수산화알루미늄 혼합층 버미큘라이트가 낮은 흡착능력을 가지고 있기 때문인 것으로 판단한다.

The Janghang smelter is the first lead, zinc and copper smelting facility in Korea which was operated for a half century from 1936 to 1989. The clay minerals and their heavy metal association in the soil profile around the smelter have been studied using XRD, EPMA, SEM-EDS, TEM, EPR and sequential extraction techniques. The soils in A horizon are highly acidic showing pH 4.45. The pH is going up with increasing depth. They have residual water contents of 1.18-1.51 wt%, loss on ignition of 6.32-7.79 wt%, and carbon contents of 0.08-0.88 wt%. Soils consist of quartz, feldspar, muscovite, kaolinite, vermiculite, biotite, chlorite, goethite and hematite in the decreasing abundance. The contents of clay minerals, especially vermiculite and chlorite, decrease with increasing depth. Sequential extraction experiments for the profile samples show that heavy metals (Zn, Cu, Pb, Cd) are highly concentrated in the A horizon of the soil profile as water-extractable (mostly amorphous), MgCl2-extractable (exchangeable in clay minerals), and organic phases. The heavy metal contents decrease with increasing depth. It suggests that the heavy metals are mainly associate with clay minerlas in an exchangeable state. It is also noted that heavy metals are highly concentrated in the manganese and iron oxide phases.