토양환경기술사시험자료집 - 오염확산방지 및 정화기술Ⅲ(01)

※ 토양의 중금속오염 및 정화처리

 

1. 토양 중금속이 자연생태계에 미치는 영향

      (1) 식물의 생육

              1) 원형질막의 투과성 변경

              2) 식물효소의 억제작용

      (2) 수계환경

              1) 플랑크톤, 어류, 패류로 흡수되어 생체축적농도 증가

              2) 위의 생물을 흡수한 인체에 중금속이 농축

      (3) 인체건강

              1) Cd → 이따이이따이병

              2) Hg → 미나마타병

              3) As → 발암성

 

2. 중금속 오염원

      (1) 금속광산으로부터의 폐수

              1) 갱내수, 침출수, 선광폐수 등은 PH1~3의 강산성으로 

                  산성광산배수(Acid Mine Drainage, AMD)를 생성한다.

              2) AMD 는 Pb, Cu, Cd, As 등의 중금속을 용출시켜 주변 수계 및 토양을 오염시킨다.

      (2) 도금공장폐수 : Zn, Ni, Cr, Cu, Ag, Pt, Sn 등

      (3) 피혁폐수 : Cr 등

      (4) 도로, 도장, 염색공정폐수 : Cd, Zn, Cr 등

      (5) 도시하수

      (6) 소각시설에서의 배연, 폐기물 매립장

      (7) 브라운관 형광도료 : Cd 등

      (8) 전자공업 : Zn, Cu, Pb 등

 

3. 토양 중금속오염의 특징

      (1) 오염원에 가까울수록 중금속의 오염도가 높고, 멀어질수록 낮아진다.

      (2) 중금속의 대부분은 작토층에 주로 축적되며, 아래로 내려갈수록 오염도는 낮아진다.

      (3) 중금속은 반영구적으로 토양에 잔류하며, 오염토양의 복원에는 막대한 경비가 소요된다.

 

4. 중금속오염토양 정화방법

      (1) 토양세척법(Soil Washing)

              적정 세척제 사용→토양입자에 결합된 중금속을 액상으로 변화시킴→입자로부터 분리처리

      (2) 고형화/안정화(Solidification/Stabilization)

              1) 물리, 화학적인 방법으로 독성오염물질의 유동성을 감소시킴

              2) 폐기물(액상, 슬러지)에 접합제를 첨가하여 고형화하거나 불용해성 물질로 안정화시킴

      (3) 화학적 불용화처리

              1) 화학적 처리

              2) 고형화/안정화처리

      (4) 동전기적 처리방법

              1) 오염토양에 양극과 음극 설치

              2) 습윤토양에 직류전기 공급

              3) 중금속은 음극으로 이동

              4) 물리화학적 현상(전기영동, 전기이동, 전기삼투, 전기분해 등)을 이용

              5) 투수성이 낮은 토양에 적용하기 좋음

              6) 전기안전에 유의하여야 함

      (5) 식물정화(Phytoremeation)

              1) 자연친화적인 환경복원기술

              2) 식물추출, 식물안정화, 근권여과공정 등으로 중금속을 분리, 추출하여 안정화시킴

 

5. 중금속 제거방법

      (1) 토양의 산화환원 : 중금속 → 금속황화물 형성(환원상태)

      (2) PH 조절에 의한 불용화(침전) : 중금속 → 금속수산화물 형성(산화상태, 석회자재)

      (3) 인산염 투입에 의한 난용화 : 토양 중 카드뮴의 불용화(인산자재)

      (4) 유기금속에 의한 난용화 : 중금속 → 유기염 투입에 의한 유기금속염 형성

 

6. 중금속오염 농경지토양의 간이정화방법

      오염정도가 심하지 않거나 오염면적이 작은 경우에 시행

      (1) 석회질자재 투여

              소석회, 규산석회, 규산칼슘, 탄산칼슘 등 투여 → PH 상승

               → Cu, Cd, Zn, Mn, Fe 등이 수산화물로 침전(중금속을 불용화)

      (2) 인산자재의 투여

              용해성 인 등 인산자재 투여 → Cr, Pb, Zn, Cd, Fe, Mn 등과 반응

               → 난용성의 인산염 생성 → 중금속을 불용화

      (3) 토양환원의 촉진

              1) 토양이 환원상태(담수상태)에서 Cu, Zn, Cr, Cd → H2S와 반응 

                  → 난용성의 황화물 형성 → 불용화

              2) 논토양의 경우 물을 채워둠으로써 환원상태를 유지한다.

              3) 단, 비소는 환원상태에서 비산이 아비산으로 변화하여 독성이 증가하므로 

                  산화적인 상태를 유지할 필요가 있다.          

      (4) 반전경작

              심경반전 → 표층(고농도오염)과 하층(저농도오염)의 교체

               → 토양개량제 및 비료를 투입 → 토질 개선

      (5) 객토

              객토 후 → 토양개량제 및 비료(용성인비, 규산석회 등) 투입 → 토질 향상

      (6) 식물을 이용한 제거

              1) 제거에 장시간 소요.

              2) 양치식물(고사리 등) → Cd 흡수

              3) 해바라기 → 납, 방사능 물질 흡수.

              4) 포플러, 고비, 쇠뜨기 등.