영가철을 이용한 비소 오염 토양의 환원 고정 처리에 대한 연구

Abstract

본 연구에서는 비소로 오염된 토양을 복원하기 위해 안정화제로 영가철을 사용하여 영가철과 As(V)의 산화·환원 반응으로 발생하는 철산화물과 비소와의 공침을 통해 비소를 처리하는 현장실험을 수행하였다. 비소로 오염된 토양 상부에 영가철과 비소로 오염된 토양을 혼합하여 혼합층을 조성하였다. 논 시험구 혼합층의 공극수 내 비소를 분석한 결과, 기존에 As(V)로 존재하던 비소가 영가철에 의해 As(III)로 환원되는 것을 확인하였다. 오염층 공극수 내 비소종은 대부분 As(III)로 검출되었으며, 이는 혼합층에서 환원된 비소가 하부 오염층으로 유출되었음을 나타낸다. 오염층 내 용존 As(III) 농도가 현저하게 감소한 이유는 오염층에 공기를 주입함으로써 혼합층에서 유출된 As(III)가 고체상을 형성하여 제거되었기 때문인 것으로 사료된다. 토양 내 비소의 전함량을 분석한 결과, 혼합층에서 비소양이 뚜렷하게 감소하였고, 오염층에서는 증가하였다. 연속추출 분석 결과, 비교적 용출되기 쉬운 1, 2 단계는 거의 대부분 제거 되었고, 3, 4 단계는 48 %에서 72 %로 증가하였다. 식물로의 비소 흡수량은 대조군보다 평균 약 2.5배 많이 흡수하는 것을 확인하였다. 공극수의 비소 농도, 토양 내 비소의 전함량, 연속추출 분석, 식물로의 비소 흡수량을 종합하여 볼 때, 영가철에 의해 혼합층에서 5가 형태로 존재하던 비소가 이동성이 높은 3가 형태로 환원되어, 일부는 환원고정에 의해 철산화물로 침전되고 일부는 하부 오염층으로 유동되었으며, 일부는 식물로 흡수된 것으로 나타났다. 오염층에 공기를 주입함에 따라 혼합층에서 유입된 비소의 일부는 오염층에서 철산화물과 공침에 의해 안정한 상태로 변화된 것으로 나타났다. 종합적으로 혼합층에서의 비소의 안정화 효율을 계산해 보면, 혼합층에서 영가철에 의한 환원 고정되는 비율이 14.0 ~ 22.0 %, 식물로의 흡수를 통해 제거되는 비율이 2.4 ~ 6.0 %, 오염층으로 유출되는 비율이 18.0 ~ 30.0 % 로 총 비소의 안정화 효율은 34.4 ~ 58.0 %로 추정하였다.