옥살산을 이용한 토양세척공정에 의한 토양 중 비소의 존재형태 및 생물학적접근성 변화

• Published in: Daehan hwan'gyeong gonghag hoeji Vol. 42; no. 4; pp. 218 - 227
• Main Authors: 권예슬(Yeseul Gwon), 김성렬(Seong Ryeol Kim), 김은정(Eun Jung Kim)
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 대한환경공학회 01.04.2020
• Subjects: 환경공학; Arsenic; 위해성; Soil; 존재형태; Bioaccessibility; Risk; 토양; 생물학적접근성; Speciation; 비소
• ISSN: 1225-5025; 2383-7810
• DOI: 10.4491/KSEE.2020.42.4.218

목적 : 국내에서 중금속 및 비소로 오염된 토양을 정화하기 위해 널리 사용되고 있는 토양세척공정은 공정 적용 후 토양의 물리/화학적 특성 및 토양 중 중금속의 결합형태를 변화시켜 정화 후 토양 중 중금속의 환경 및 인체에 미치는 위해성에 영향을 줄 수 있다. 따라서 오염토양 정화공정의 효용성을 평가하고 효과적으로 토양을 관리하기 위해서 오염토양 정화 전후의 토양 중 중금속 및 비소의 존재형태 및 이동성의 변화를 평가해야 한다. 본 연구의 목적은 토양세척에 의한 비소오염 토양의 정화 후 토양 중 비소의 위해성의 변화를 평가하고자 하였다. 방법 : 고농도의 비소로 오염된 폐광산 주변 토양을 대상으로 옥살산을 이용한 토양세척방법으로 토양을 정화한 후 토양 중 비소의 존재형태와 생물학적접근성을 평가하였다. 비소로 오염된 토양을 2,000-500 µm, 500-250 µm, 250-150 µm, 150-75 µm, 75-38 µm, 38 µm 미만으로 나누어 입경별 비소의 오염특성을 평가하고 입경별 토양세척 전후 토양에 대한 연속추출에 의한 비소의 존재형태와 생체접근성을 평가하였다. 결과 및 토의 : 토양의 입경이 작아질수록 비소와 중금속의 농도가 증가하는 경향을 보였지만 비소의 경우 250 µm 이상의 큰 입경의 토양에서 높은 농도가 검출되었으며 이는 큰 입경의 토양에 비소를 포함한 arsenolite나 pyrite와 같은 원광석이 일부 포함되어 비소가 고농도로 검출된 것으로 여겨진다. 연속추출에 의해 토양 중 비소의 존재 형태를 알아보았을 때에 광산 토양 중 비소는 대부분 비결정질 철산화물과 결합되어 있는 형태로 존재하였으며 옥살산을 이용한 토양세척 이후엔 철산화물에 결합되어 있는 비소의 형태가 크게 감소한 반면 황화물 및 유기물에 결합된 형태와 잔류상 형태의 비소의 비율이 크게 증가하였다. 토양 세척 후 토양 중 생물학적 접근 가능한 비소 용출량(mg/kg)은 감소하였으나 토양 중 비소의 농도 대비 생물학적 접근 가능한 비소양을 나타내는 생물학적접근성(%)은 토양의 특성에 따라 세척 전보다 증가한 결과를 보여주었다. 결론 : 본 연구결과 토양 세척에 의해 토양 중 비소의 존재형태가 입경별 토양 중 비소의 결합특성에 따라 변화하였으며 이러한 변화는 토양 중 비소의 위해성에 영향을 주는 것을 알 수 있었다. Objectives : Soil washing process has been widely applied for remediation of contaminated soil with arsenic and heavy metals in Korea. The application of soil washing could change physical and chemical properties of soils and metal speciation in soil, which could affect the risk to the environment and human health. Thus, it is necessary to evaluate metal and arsenic speciation and their mobility in soil after soil remediation in order to evaluate effectiveness of soil remediation process and manage soil quality effectively. The purpose of this study is to evaluate the risk of arsenic in soil after remediation of arsenic contaminated soil via soil washing. Methods : Arsenic contaminated soil collected at the abandoned mine site was washing with oxalic acid. The arsenic contaminated soil was divided into 2,000-500 µm, 500-250 µm, 250-150 µm, 150-75 µm, 75-38 µm, < 38 µm particle size fractions. After soil washing for each soil particle size fraction, arsenic speciation via sequential extraction and bioaccessibility in the soils were evaluated. Results and Discussion : Generally, arsenic and metal concentrations were higher in the soil fractions with smaller particle sizes. But high arsenic concentration was observed at the large particle size fractions (>250 µm), which might be due to the presence of mineral phases containing arsenic such as arsenolite or pyrite in the large particle size fraction soils. Sequential extraction showed that arsenic in mine soils was majorly present as associated with amorphous oxides. After soil washing with oxalic acid, arsenic in soils associated with amorphous oxides was greatly decreased, whereas the arsenic fraction associated sulfide and organic matter was increased. Soil washing decreased the bioaccessible arsenic concentration (mg/kg) in soil, but increased the bioaccessibility (%) depending on the soil characteristics. Conclusions : Soil washing changed arsenic species in soils, which affected mobility and risk of arsenic in soil. KCI Citation Count: 1