수산부산물을 이용한 비소 및 중금속 오염토양 안정화와 작물 내 중금속 전이 평가

• Published in: Daehan hwan'gyeong gonghag hoeji pp. 417 - 484
• Main Authors: 김예솔, 박세현, 박상협, 문덕현
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 대한환경공학회 01.09.2024
• Subjects: 환경공학
• ISSN: 1225-5025; 2383-7810
• DOI: 10.4491/KSEE.2024.46.9.471

목적:광산 폐기물로부터 용출된 중금속은 주변 토양 및 수계를 오염시키고, 이는 작물로 전이되어 인체에 유해한 영향을 미칠 수 있다. 본 연구의 목적은 방치된 홍합 껍데기(MS) 및 바지락 껍데기(MC)를 안정화제로 가공하여 토양 내 비소(As) 및 중금속(Pb, Zn)의 고정에 대한 적용 가능성을 평가하는 것이다. 방법:MS 및 MC를 자연 -#10 mesh, 자연 -#20 mesh, 소성 -#10 mesh로 가공하여 오염토양에 0-10 wt%로 처리하였다. 1주 및 4주간 습윤양생한 후 0.1N HCl로 용출하였으며, ICP-OES 분석을 통해 토양 내 As, Pb 및 Zn의 농도를 분석하였다. 또한, 안정화 토양에 적상추를 재배하여 작물로 전이되는 중금속 농도를 평가하였다. 안정화 기작은 SEM-EDX 분석을 통해 규명하였다. 결과 및 토의:비소 및 중금속 안정화 효율은 자연 -#10 mesh < 자연 -#20 mesh < 소성 -#10 mesh 순으로 우수하였다. 소성 안정화제의 경우, 2 wt% 처리구에서 98%의 높은 안정화 효율을 나타냈다. 안정화 처리 토양에서 재배한 적상추에서 Pb가 불검출되어 식품의약품안전처고시 엽채류 기준(Pb-0.3 mg/kg 이하)을 만족하였다. SEM-EDX 분석 결과, As는 Ca-As 결합을 통해 고정되며 Pb 및 Zn은 포졸란 반응을 통해 안정화됨을 확인하였다. 결론:MS 및 MC로 개발한 안정화제는 경제적이며 친환경적인 안정화제로서 비소 및 중금속 오염토양의 복원에 효과적으로 적용할 수 있다. Objectives:Heavy metals eluted from mine waste pollute surrounding soil and water systems, which can spread to crops and have a harmful effect on the human body. The purpose of this study was to evaluate the feasibility of recycling discarded mussel shells(MS) and manila clam shells (MC) as stabilizers for the immobilization of arsenic(As) and heavy metals(Pb, Zn) in soil. Methods:MS and MC were processed with -#10 mesh natural material, -#20 mesh natural material, and -#10 mesh calcined material and treated at 0-10 wt%. After 1 week or 4 weeks of wet curing, it was eluted with 0.1 N HCl and the concentrations of As, Pb, and Zn in the soil were analyzed through inductively coupled plasma optical emission spectroscopy(ICP-OES) analysis. In addition, red lettuce was cultivated in the stabilized soil and the concentration of heavy metals that were transferred to crops was evaluated. The stabilization mechanism was investigated by scanning electron microscopy-energy dispersive X-ray spectroscopy(SEM-EDX) analysis. Results and Discussion:The stabilization efficiency for arsenic and heavy metals was in the order of natural -#10 mesh < natural -#20 mesh < calcined -#10 mesh. The calcined stabilizer showed a high stabilization efficiency of 98% at a 2 wt% treatment level. Pb was not detected in the red lettuce grown in the stabilized soil, and the standard for leafy vegetables (Pb-0.3 mg/kg or less) was satisfied according to the Ministry of Food and Drug Safety. The SEM-EDX analysis revealed that As was stabilized through Ca-As precipitation and heavy metals(Pb, Zn) were stabilized through pozzolanic reactions. Conclusion:Stabilizers developed from MS and MC can be effectively applied to the stabilization of As and heavy metal-contaminated soil, and are expected to be used as economical and environmentally friendly stabilizers. KCI Citation Count: 0