• 제목/요약/키워드: 중금속

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비소 및 중금속으로 오염된 토양복원을 위한 안정화 공법 칼럼 실험

  • 이예선;김인수;이민희
    • 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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    • pp.167-170
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    • 2005
  • 대부분의 폐광산 주변 농경지 토양은 비소 및 여러 중금속으로 오염되어 있으며, 이러한 중금속들의 지속적인 용출에 의해 주변 지하수 오염과 재배 농산물의 중금속 축적이 우려되고 있다. 오염토양에서의 중금속 용출에 의한 오염을 막기 위하여 본 연구에서는 개량제를 이용한 안정화 공법을 선택하여 하부로 배출되는 중금속의 용출율을 감소시키는 실험을 실시하였다. 생석회(CaO)를 개량제로 이용하여 실제 오염 농경지 현장과 비슷한 대형칼럼을 제작한 후 인공강우를 주입, 하부로 용출되는 중금속의 농도를 측정함으로써 생석회 첨가에 의한 용출율 감소를 규명하였다. 개량제를 비오염토와 혼합하여 오염토양 상부에 복토한 것과 오염토와 혼합하여 객토한 칼럼을 각각 제작하였으며 투입되는 생석회의 양도 $2{\sim}10%$로 다양하게 적용 하였고, 첨가된 개량제의 성상도 분말과 입상으로 나누어 실험하였다. 주입하는 인공강우는 연구지역 주변의 10년간의 연 평균 강수량을 토대로 산정하였으며, 복토와 객토를 하지 않은 오염토양도 같은 조건에서 용출을 실시하였다. 실험결과 생석회의 성상에 따른 중금속 용출율의 차이는 없었으며, 개량제 함량은 5%가 적당한 것으로 나타났다. 복토와 객토를 비교하였을 때 용출되는 중금속의 농도는 객토가 복토에 비해 낮아 중금속 용출율 감소효과가 매우 큰 것으로 나타났으며, 중금속의 종류에 따라 용출율 감소의 차이를 나타내었다. 복토법의 경우 As의 용출율은 분말 생석회를 5% 복토한 경우 용출율이 10배 감소하고 Cd의 경우 2%와 5% 복토한 경우 각각 25배와 161배 감소하는 것으로 나타났다. Pb의 경우 생석회로 5%로 복토한 경우 10배정도의 용출율 감소를 보였고 Zn의 용출율은 분말, 입상 생석회를 5% 복토한 경우 80배$\sim$155배 감소하는 것으로 나타났다. 객토법의 경우 입상생석회를 5% 복토한 경우 Cd과 Zn 각각 200배에서 400배의 용출율 감소를 나타내었다.

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벤토나이트의 중금속 흡착에 대한 통계모델의 적용 및 열역학적 해석 (Application of Statistical Model and Thermodynamic Analysis on Sorption of Heavy Metals by Bentonite)

  • 정찬호;김수진
    • 지질공학
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    • v.12 no.2
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    • pp.203-214
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    • 2002
  • 벤토나이트의 중금속 흡착에 대한 다양한 실험적 조건을 만족시키기 위하여 박스-벤켄(Box-Benken)의 통계적 모델을 적용하였다. 모델에 의하여 pH, 중금속의 초기농도, HCO$_3$을 변수로 하고, 각 변수에 대한 농도를 3차원으로 설정하여 벳치 실험을 실시하였다. 실험에 선택된 중금속은 Pb, Cu, Zn, Cd 4종이다. 중금속의 흡착거동에 대한 각 변수들의 영향을 표면반응 분석을 통하여 3차원으로 모델링하였다. 중금속의 흡착제거에 중금속의 초기농도와 pH가 거의 비슷한 정도로 큰 영향을 미치고 중탄산은 큰 영향을 미치지 못한다. 중금속간의 흡착경쟁은 Pb>Cu>Zn>Cd의 순서를 보인다. 아울러 pH 변화가 중금속 흡착에 미치는 영향을 실험적 및 열역학적 분석을 통하여 알아보았다. 중금속의 수산화 화합물과 탄산염 복합체의 형태로 침전이 흡착제거에 중요한 변수임이 밝혀졌다. WATEQ4F 열역학 프로그램에 의한 종분포 모델링 결과가 흡착실험결과와 다소 상이함을 보이므로 프로그램의 열역학 자료의 수정이 필요하다.

우리나라 토양의 중금속 오염과 대책

  • 류순호;한광현
    • 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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    • pp.15-33
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    • 1996
  • 우리나라의 토양은 지형적인 요인과 토양모재 및 기후적인 조건에 의해 토양에 유입되는 유해물질에 대한 보유력이 낮은 특성으로 인해 외부에서 유입되는 유해 중금속에 대하여 취약한 특성을 가지고 있다. 우리나라 토양의 중금속 자연 함유량은 논토양의 경우 Cd 0.13, Cu 4.15, Pb 4.17, Zn 3.95 mg/kg의 수준이며 밭토양은 Cd 함량이 논토양보다 높은 수치를 보인다. 과수토양은 과거에 중금속이 함유된 영농자재가 투입된 결과로 자연함량을 결정하기 힘드며 매우 높은 중금속 농도를 보인다. 그리고 현재 토양환경보전법이 시행되어 중금속류 및 유해유기물에 대한 오염기준을 제시하고 있다. 토양의 중금속 오염현황은 환경부의 토양오염 측정망에서 금속광산, 제련소, 매립지 부근에서 높은 농도를 나타내고 있으며, 산업폐수 및 생활하수가 관개수로 유입되는 논토양에서 중금속 오염이 우려되고 있다. 제련소 및 금속광산 부근의 토양은 거리에 따라 중금속 농도가 감소하는 경향을 보이고 있으나 인접지역에서는 규제농도에 육박하거나 초과하고 있다. 또한 폐광산 부근에서 생산된 현미 역시 전반적으로 작물재배제한 기준를 초과하지는 않으나 상당 지역이 이 기준을 초과하고 있으며 0.1 M HCl로 침출가능한 Cd 함량과 상관관계를 보인다. 이 상관관계에 의하면 0.1 M HCl로 침출가능한 토양 중 Cd의 양이 5 mg/kg 이면 생산된 현미의 Cd 함량이 1 mg/kg을 초과할 확률은 40%인 반면, 일본 식량청 수거대상인 0.4 mg/kg을 초과할 가능성은 100%로 파악된다. 광명시 가학광산 인근 지역을 대상으로 한 중금속 오염에 대한 대책연구에서는 현미 중 Cd 함량이 0.4 mg/kg을 초과할 가능성이 높은 지역(토양 농도 5 mg/kg)은 최소 20 cm 이상 두께로 객토를 하고, 현미 중 Cd 함량이 0.4 mg/kg 을 초과할 가능성이 낮은 지역은 석회, 규산질 비료, 용성인비, 등을 사용하여 중금속의 용해도를 낮추어 작물이행을 경시키는 것이 바람직한 것으로 판단되었다. 그리고 광미사를 현위치에서 처리하는 방안이 제시되었다.

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중금속으로 오염된 토양에서 분리한 중금속 내성 미생물의 수용액내 중금속 흡착 (Biosorption of Heavy Metal in Aqueous Solution by Heavy Metal Tolerant Microorganism Isolated from Heavy Metal Contaminated Soil)

  • 김성은;최익원;서동철;한명훈;강병화;허종수;손보균;조주식
    • 한국환경농학회지
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    • v.24 no.4
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    • pp.379-385
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    • 2005
  • 중금속으로 오염된 폐수를 처리하기 위하여 다양한 처리 방법들이 제시되고 있으나, 최근에는 미생물을 이용한 중금속 처리 방법에 대한 관심이 높아지고 있다. 따라서 중금속으로 오염된 토양에서 중금속에 대하여 강한 내성과 우수한 생물흡착능력을 동시에 가지고 있는 미생물 CPB를 분리하여 중금속에 대한 내성, 흡착 능력 및 흡착의 최적조건을 조사하였다. 중금속에 대한 내성은 전체적으로 $400mg{\ell}^{-1}$ 이상의 농도에서도 높은 내성을 보였으며, 생장 저해도는 단일 중금속 보다 중금속이 복합으로 존재 할 경우 더 크게 나타났다. 중금속 흡착 능력은 Pb>Cd>Cu>Zn의 순으로 흡착 능력이 나타났다. 외형적 흡착형태는 중금속의 종류에 따라 세포 표면 및 세포 막 부근에 electron dense particles들이 형성되었으며, 이는 EDS 분석을 통하여 중금속 화합물인 것으로 확인되었다. 중금속을 흡착하는데 있어 전반적인 최적 pH는 $5{\sim}7$범위였고, 최적 온도는 $25{\sim}35^{\circ}C$이다.

고축적식물의 중금속 흡수기작과 뿌리에 의한 근권 토양의 화학변화 - 총설 (Hyperaccumulation mechanism in plants and the effects of roots on rhizosphere soil chemistry - A critical review)

  • 김권래;;;김계훈
    • 한국토양비료학회지
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    • v.40 no.4
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    • pp.280-291
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    • 2007
  • 토양중 중금속을 흡수해서 체내에 고농도로 축적할 수 있는 식물, 이른바 고축적식물(hyperaccumulator)의 발견으로 오염토양에 대한 식물복원(phytoremediation) 기술에 대한 많은 연구들이 수행되고 있다. 이들 연구의 방향은 크게 고축적식물의 중금속 축적 기작을 밝히기 위한 것과 축적효율을 높임으로써 복원 효율을 향상시키는 실용적인 기술개발로 나누어진다. 지금까지 고축적식물에 의한 중금속 축적 기작은 다섯 가지의 특이 기작으로 알려져 있는데, 1) 뿌리세포의 중금속 흡수 증진, 2) 식물체 조직내의 중금속 이동성 향상, 3) 중금속의 무독화(detoxification) 및 격리(sequestration), 4) 토양-뿌리 경계면에서의 중금속 유효도 증진, 그리고 5) 중금속 오염토양으로의 능동적인 뿌리의 성장 등이 이에 속한다. 일반적으로 토양 중 낮은 중금속 유효도는 식물복원 기술의 현장 적용에 있어 제한요소로 간주된다. 이를 극복하기 위해서는 위에 기술된 다섯 가지 기작 중 고축적식물의 뿌리가 근권 토양중 중금속의 화학변화에 미치는 영향을 이해하는 것이 매우 중요하다. 식물 뿌리에 의한 근권 토양의 pH 변화와 뿌리에서 나오는 분자량이 적은 유기산(low-molecular-weight organic acids, LMWOAs)과 같은 유기성 분비물은 근권부 토양의 화학적 특성을 변화시키고 결과적으로 중금속의 유효도를 변화시킨다. 예를 들어 뿌리에서 나오는 $H^+$ 이온은 토양 pH를 감소시키고 이에 따라 중금속의 유효도는 증가한다. 또한 고농도의 중금속에 노출된 뿌리는 많은 양의 유기물질을 분비하게 되고 근권 토양에 축적되는 이 유기물질은 토양중 중금속과 결합하여 유기복합물질(organo-metallic complexes)을 형성하면서 유효도를 증가시킨다.

중금속(Zn, Cu, Cr)이 시멘트 수화반응이 미치는 영향 (Effects of Heavy Metals(Zn, Cu, Cr) on Hydration Reaction of Cement)

  • 이동건;오희갑
    • 한국세라믹학회지
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    • v.38 no.8
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    • pp.732-739
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    • 2001
  • 산업부산자원으로부터 유입되는 중금속이 시멘트 수화반응에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 출발물질은 순수시약을 사용하여 $C_3$S와 $C_2$S 조성으로 배합하고 여기에 Zn, Cu, Cr의 중금속 산화물을 1000ppm, 2000ppm, 3000ppm 첨가하여 150$0^{\circ}C$에서 1시간 소결하여 중금속의 고용분배, 결정구조, 용출상태 그리고 수화열을 관찰하였다. 중금속중 Zn는 $C_3$S와 간극질에 집중 고용되고 Cu는 간극물질에 집중 고용되며 Cr은 $C_3$S와 $C_2$S에 집중 고용되었다. 광학현미경 및 XRD 관찰결과 중금속 함량별로 $C_3$S와 $C_2$S의 결정상에는 큰 영향이 없는 것으로 나타났다. 그리고 7일간 수화시 Zn는 40~50%, Cu와 Cr은 전량 용출되었다. Conduction calorimeter 분석결과 중금속 함량별 변화에도 $C_3$S와 $C_2$S 수화열에는 차이가 없었다.

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금속 폐광산 주변 토양과 식물체 내 중금속 오염

  • 서상우;임정훈;최철만;홍성철;박연규
    • 한국환경과학회:학술대회논문집
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    • pp.255-257
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    • 2004
  • 오염 토양 개선사업이 완료된 밀양시 구운동 광산의 이.화학적 성분을 기초로 하여 비경작지의 일부 야생식물 중 축적된 중금속 함량을 분석한 결과, 토양의 각 지점별 평균 함량은 유기물 13.18g/kg, 유효인산 40.65mg/kg, 석회 5.06, 칼슘 6.85, 고토 1.94cmol/kg으로서 우리나라 밭 토양의 평균보다 낮았고 중금속 함량은 아연(Zn)이 평균 383.1mg/kg, 구리(Cu) 135.2mg/kg, 납(Pb) 105.4mg/kg로 조사되었다. 조사 지점 중 광미의 퇴적으로 인한 오염이 있는 광산 위 st. 3에서 아연(945mg/kg)과 구리(535mg/kg)의 함량이 가장 높았고 다음이 광미가 많이 잔재하고 있는 광구 앞인 st. 4였으며 이곳은 납(289.5mg/kg)의 함량이 가장 높은 지점이었다. 식물체 내의 중금속 함량은 차즈기>쑥>억새>싸리 순이었고 특히 차즈기의 경우는 다량의 중금속이 축적되어 있어 중금속 오염 지역에 대한 내성이 있는 지표종으로 추측되어 이에 대한 중금속 축적 능력 확인 실험이 필요할 것으로 판단된다.

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금강수계에 서식하는 담수패류의 중금속 함량에 관하여 (Heavy Metal Analysis in Fresh Water Shellfishes of the Kum River System)

  • 김덕만;김형석
    • 한국패류학회지
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    • v.7 no.1
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    • pp.66-75
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    • 1991
  • 금강수위에 서식사는 패류의 중금속함량을 알아 보기 위하여 1001년 4월부터 동년 10월사이에 우기를 피하여 금강유역에서 8개 지소를 임으 선택하여 채집한 8종의 부족류 중 비교적 각 지역에서 공통적으로 채집될 수 있었던 말조개와 채첩을 각각 10개체씩 선택하여 패를 아가미, 외투막, 폐각근, 족근 및 내장기관등 각 부위별롸 나누어 Cd, Cu, Pu, Zn의 함량을 원가흡광법으로 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다.1. 각 부위별 중금속 함량을 전체적으로 본 평균값은 Zn을 제외하고는 전체 패류의 내장부위가 모두 다른 어느 부위보다도 매우 높은 함량을 나타냈으며, 그 다음은 지역에 따라 다소의 차이는 있언ㅆ지만 대부분 외투막과 아가미, 족근, 폐각근의 순으로 나타났다.2. 각 패류별 중금속 함량은 역시 Zn만을 제외하고는 상류로부터 하류로 내려감에 따라 중금속 함량이 높아지는 경향을 보였다.3. 여러 금속 중 Zn만이 각 부위별에서 내장부위보다 아가미, 외투막에서 비교적 높은 값을 볼 수 있었으며, 일반적으로 다른 중금속은 하류보다 상류가 그 함량이 적은 경향을 보였으나, Zn만은 상류족에서 비교적 높은 함량을 보였고, 지역에 따라 그 함량이 다른 경향을 나타내었다. Zn 다음의 중금속함량은 Cu, Pb, Cd의 순으로 그 농도를 나타내었다.

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생석회(CaO)를 이용한 중금속 오염토양 안정화 효율실험

  • 이예선;차종철;이민희;김명진;박인선
    • 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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    • pp.342-345
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    • 2004
  • 국내에 산재해 있는 휴ㆍ폐광산은 주변의 하천이나 농경지에 지속적인 중금속 오염원을 제공하면서 많은 문제점을 발생시키고 있다. 여러 종류의 중금속으로 오염된 토양에 대하여 안정화 공법의 적용가능성을 알아보기 위한 실험을 실시하였다. 오염토양에 적절한 복토첨가제로 생석회와 석회석을 사용하여 첨가제를 넣지 않은 dh염토양과 중금속 용출율을 비교 ㆍ분석하였다. 이 결과 안정화 첨가제들이 Cd, Pb, Zn등의 중금속 용출을 억제하는데 높은 효율을 보여줌을 확인할 수 있었으며, 첨가제를 넣지 않은 토양과 비교한 결과 약 40배 이상의 용출율 감소를 보였다. 또한 실험 시에 첨가제 각각의 함량을 1%, 2%, 5%로 설정하여 현장 적용시 복토에 첨가할 적절한 양을 산출해 낼 수 있도록 하였다. 첨가제 주입으로 인한 용출율 감소는 하나의 중금속에 국한되는 것이 아니라 여러 원소를 동시에 효과적으로 안정화시킬 수 있는 것으로 나타났다. 본 연구 결과는 오염토양에 토양안정화공법을 적용 시에 중요한 자료로 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

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식품(과일 및 한약재) 폐기물에 의한 물 중 $Cd^2+$, $Pb^2+$ 제거효과 (Effect of Food(Fruit and Oriental Herb's) Waste Materials on Removability of $Cd^2+$, $Pb^2+$ Ion in Water)

  • 오경철
    • 한국식품영양학회지
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    • v.12 no.6
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    • pp.602-607
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    • 1999
  • 과일 및 한약재 폐기물을 이용하여 중금속 제거력을 조사하기 위하여 Cd, Pb 용액에서 사과껍질 모과 밤내피(밤 친껍질) 인삼, 키위껍질, 대추, 원두커피가루의 입자별, 농도별, 온도별 흡착정도를 조사한 결과는 다음과 같다 입자의 크기가 작아질수록 사과껍질을 제외한 모든폐기물에 있어서 중금속 흡착력은 증가되었고 중금속별 제거량은 Cd는 인삼폐기물이 3,506-4.659mg/g Pb은 밤 친 껍질이 9.189-9.582mg/g으로 다른 과일 및 한약재 폐기물보다 높았다 농도별 중금속 흡착력은 중금속의 농도가 높을수록 증가하였는데 Cd은 인삼 폐기물이 1,929-3.800mg/g. Pb은 밤 친 껍질이 0.930-9.3685mg/g으로 다른 과일 및 한약재 폐기물보다 높았다. 온도별 중금속 흡착량은 온도가 높아질수록 증가하여 껍질이 9.368-9.613mg/g으로 다른 과일 및 한약재 폐기물보다 증가하였다. 이상의 결과로부터 물에 함유된 중금속을 제거하는데 과일 및 한약재 폐기물을 이용할 수 있을것으로 생각된다.

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