비소오염토양의 인체위해도 저감을 위한 철산화물 원위치 합성 및 장기 안정성 평가
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2021
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Korean
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32-32(1쪽)
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본 연구에서는 비소오염토양의 인체위해도 저감을 위한 철산화물 원위치(in situ) 합성의 적용성을 평가하였다. 결정질 철산화물(crystalline iron oxides) 주입 기반의 기존 비소오염토양 안정화 공법이 토양 내 비소의 경구 생물학적접근성(oral bioaccessibility)을 저감시키기 어려웠던 이전 연구결과에 착안하여, 비결정질 철산화물(amorphous iron oxides)의 원위치 합성 과정에서 토양 내 비소와 구조적 결합(structural incorporation)을 이루고, 나아가 비소의 생물학적접근성이 저감되도록 유도하였다. 비소오염토양 내 비결정질 철산화물의 원위치 합성이 진행되도록, 토양 중량 대비 2%의 Fe(NO3)3와 30%의 물을 주입하고, NaOH를 이용하여 pH를 7 수준으로 조절한 후, 1일간 반응시켰다. 안정화 효과를 평가하기 위해, solubility/bioavailability research consortium (SBRC) 방법과 Wenzel의 5단계 연속추출방법을 사용하였다. 비결정질 철산화물의 원위치 합성을 유도한 경우, 교환 가능한 비소(1-2단계)의 대부분이 비결정질 철산화물과 수반된 비소(3단계)의 형태로 전환되었으며, SBRC 방법으로 평가된 생물학접근성 또한 유의하게 저감되었다. X-선 흡수분광(X-ray absorption spectrometry; XAS) 분석결과, ferrihydrite 및 schwertmannite가 원위치에서 형성된 주된 비결정질 철산화물임이 확인되었다. 형성된 비결정질 철산화물-비소 결합물의 장기적 안정성을 확인하기 위해, 안정화시킨 토양을 5개월간 보관 후, 동일하게 SBRC, 5단계 연속추출 및 XAS 분석을 실시하였다. 그 결과, goethite의 비율이 증가함과 동시에 결정질 철산화물과 수반된 비소의 비율이 증가함을 확인하였고, 이는 시간이 지남에 따라 형성된 비결정질 철산화물이 결정화(crystallization)되어 감을 의미한다. 비소의 SBRC 추출 농도 또한 추가적으로 감소하여 철산화물의 결정화가 비소의 안정화를 증가시킴을 확인하였다. 원위치 합성 유도 시 CaO를 중화제로 사용할 경우, yukonite 및 arseniosiderite와 같은 calcium iron arsenate가 생성됨이 XAS 분석을 통해 확인되었는데, 이러한 화합물은 인체 위 모사 조건을 견디지 못하고 비소를 용출시켰기 때문에, 원위치 철산화물 합성 시 적절한 중화제의 선택이 매우 중요함을 확인하였다.
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