석담광산 주변 토양 오염도 및 생태 위해성 평가
저자
발행사항
춘천 : 강원대학교 대학원, 2011
학위논문사항
학위논문(석사)-- 江原大學校 大學院 : 農化學科 2011. 2
발행연도
2011
작성언어
한국어
주제어
KDC
539.94 판사항(5)
발행국(도시)
강원특별자치도
기타서명
Assessment of Soil Pollution and Ecological Risk by Heavy Metals in the Seokdam Abandoned/Closed Metal Mine
형태사항
Ⅸ,131 L. ; 26 cm
일반주기명
강원대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
참고문헌 : L.72-77
소장기관
휴·폐 광산에서는 과거 채광이나 선광·제련 과정 등의 광산 활동으로 인하여 배출된 폐석, 광미, 광산 폐 시설 등이 그대로 방치되어져 있어 집중호우나 강우에 의해 광산 하부로 유출되고, 광산배수(AMD: Acid Mine Drainage)가 주변 지하수 및 하천수로 유입되어 수중 생태계는 물론 농작물 및 인간의 건강에도 심각한 문제를 야기 시킨다. 현재 국내에는 주변 환경에 대한 오염도 평가에 있어서 농도만을 가지고 단일평가에 그치는 실정이며, 오염원을 관리하는데 있어서 위해성 평가에 대한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구는 휴폐금속광산인 석담광산을 대상으로 토양, 수질, 저니토, 하천식생의 정밀조사를 실시하여 이를 바탕으로 각 환경 매체에 따른 오염지수를 이용한 정략적 오염도 평가방법을 제시함에 있다. 또한 환경 위해성 평가에 있어 수계 내 먹이 사슬을 통한 상호작용에 초점을 맞춘 생태위해성 평가를 하고자 한다. 석담광산은 3개소(갱구1, 2, 3)의 갱구가 존재하고 있으며, 갱구 주변에 폐석이 다량 존재하고 있다. 석담광산의 주변 토양은 7개 권역(갱구1, 2권역(A∼C), 갱구3권역(D∼G))으로 나누어 정밀조사를 실시하였다. 그 결과 As는 A권역에서 1,199.46 ㎎ ㎏^(-1), Cd은 D권역에서 13.09 ㎎ ㎏^(-1), Cu는 A권역에서 123.96 ㎎ ㎏^(-1), Pb도 A권역에서 2,373.08 ㎎ ㎏^(-1)으로 가장 높게 나타났으며 토양오염우려 및 대책기준을 초과하였다. 토양에 대한 오염도 Map결과 정밀조사에서 나타난 대로 A와 D권역에서 중금속 오염이 가장 심각한 것으로 나타났으며, 그 외의 권역에서는 오염의 심각성이 나타나지 않았다. 수질 정밀조사는 5월부터 10월까지 18지점에 대해 계절별 모니터링을 실시한 결과 5월과 6월에 중금속이 가장 높게 나타났다. As는 갱구1, 2의 권역(수계Ⅰ)에서 89.7 ㎍ L^(-1), 갱구 3의 권역(수계Ⅱ)에서는 강우량이 많은 8월에 52.0 ㎍ L^(-1)으로 가장 높게 나타났으며, 하천수(사람건강보호)기준을 초과하였고, Cd은 수계Ⅰ에서 5.60 ㎍ L^(-1), 수계Ⅱ에서 246.7 ㎍ L^(-1)으로 기준을 초과하였다. Cu의 경우 강우량이 많은 7월과 8월에 농도가 높게 나타난 것으로 확인되었고, Pb의 경우 5월에 수계Ⅰ에서 280.2 ㎍ L^(-1), 수계 Ⅱ에서 1813 ㎍ L^(-1)으로 가장 높게 나타났으며 하천수 기준을 초과하였다. 기준 농도를 초과하는 지점으로는 폐석 앞의 본류이거나 침출수 유입지점, 침출수 유입 후 지류와 만나는 합류지점인 것으로 확인되었다. 저니토는 갈수기인 5월과 9월에 대해 조사하였으며, 그 결과 수질이 기준을 초과한 지점에서 As 1136.04, Cd 11.79, Cu 31.03, Pb 520.13 ㎎ ㎏^(-1)으로 5월에 가장 높은 농도로 나타났다.
정밀 조사 결과를 바탕으로 각 환경매체의 오염지수(Pollution Index) 산정 결과 석담광산의 오염 현황은 저니토(1.862) > 토양(0.921) > 수질(0.572)의 순으로 나타났다. 수계의 오염이 심각하다고 판단되어 수질과 저니토의 생태 위해성 평가 를 위한 위해도 산정한 결과 정밀조사결과와는 다르게 저니토 보다 수질의 위해도가 더 높은 것으로 나타났다. 위해성을 확인하기 위해 어류의 분석을 하고자 했으나 시료수가 부족하였고, 정밀조사 결과 저니토의 오염이 가장 큰 것으로 확인되어 하천 식생의 중금속을 분석하였다. 하천식생의 중금속 분석 결과 수계Ⅰ의 본류로부터 첫 번째 합류지점에서 As 3.37 ㎎ ㎏^(-1), Cd 6.63 ㎎ ㎏^(-1), Cu 3.01 ㎎ ㎏^(-1), Pb 1.52 ㎎ ㎏^(-1) 으로 다른 지점 보다 높은 농도를 나타냈으며, 식생오염지수(Plant Pollution Index)에 의한 중금속 오염도는 매우 낮은 것으로 확인되었다. 이상의 결과로 석담광산의 주변 환경에 광산폐기물(폐석)로부터 바람에 의한 비산, 강우에 의한 유실과 중금속 용출로 2차 오염이 발생한 것으로 사료되며, 토양에 대한 복원 보다는 하천에 대한 복원이 더 시급한 것으로 판단된다.
Heavy metals released from mine waste of abandoned metal mines can be introduced into adjacent watershed after severe rainfall and cause serious environmental problems. For this reason, many studies have been conducted to evaluate adverse effect of heavy metals on ecological system. However, most of studies were only focused on evaluating heavy metal concentration in varied environment media and few studies were available for assessing comprehensive ecological risk of heavy metals in the environment. Therefore, the main objective of this research was to assess ecological risk of heavy metals inclusively through soil and watershed near at the abandoned metal mine. The aim of this research was i) to monitor heavy metal concentration in the environment including soil, surface water, sediment, and plants of the watershed ii) to calculate pollution index based on heavy metal concentration and varied environmental parameters iii) to predict spatial distribution of heavy metals with geological information system (GIS).
Total of seven clusters were defined to measure heavy metal concentration in soil and 18 sampling sites were selected for surface water, sediment, and plants samples along with watershed near at the abandoned mine. The highest heavy metal concentration in soil was observed at cluster A where is the closest cluster to adit with 1,199.46 ㎎ ㎏^(-1) for As, 123.96 ㎎ ㎏^(-1) for Cu, and 2,373.08 ㎎ ㎏^(-1) for Pb. In case of Cd, the highest concentration, 13.09 ㎎ ㎏^(-1), was measured in cluster D. The result of season variance in surface water and sediment showed that much higher concentration of heavy metals was measured in dry season (May) than in wet season(September) indicating dilution effect of heavy metals in the watershed.
Calculated pollution index of heavy metals in each environmental compartment was ordered sediment(1.86) > soil(0.92) > surface water(0.57) and this result might indicate that introduced heavy metals in the environment have tendency to sorb solid phase rather than to dissolve in aqueous phase. Spatial analysis of heavy metal distribution along with watershed showed that high risk of heavy metals can be occurred in the upstream of watershed where is the closest area to adit of mine and risk will be decreased as more close to the downstream.
In conclusion, risk assessment of heavy metals is necessary to minimize its adverse effect on ecology system and human health and calculating pollution index can be adapted for comprehensive understanding of hazardous pollutants in the environment.
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