Transcript 지하수 및 토양오염 project PPT 2조(이영수,주혁준,이예신,김성현,권

서론
1
01
서론
1. 서론
2. 오염현황분석
3. 위해성평가
4. 정화기술의 종류
5. 정화방법 선정
2.1 개황조사
3.1 개요
4.1 오염원 격리
5.1 기존방법 적용의 문제점
2.2 정밀조사
3.2 평가단계
4.2 오염토양정화기술
5.2 정화공법 선정
6.결론
2
1. 서론
서론
연구 배경 및 목적
울산 달천광산 지역의 정화공사에 대한 조사 및 적용방안 검토
중금속으로 오염된 토양의 정화 및 복구계획 수립
3
02
오염현황분석
1. 서론
2. 오염현황분석
3. 위해성평가
4. 정화기술의 종류
5. 정화방법 선정
2.1 개황조사
3.1 개요
4.1 오염원 격리
5.1 기존방법 적용의 문제점
2.2 정밀조사
3.2 평가단계
4.2 오염토양정화기술
5.2 정화공법 선정
6.결론
4
2. 오염현황분석
2.1 개황조사
대상 지역
오염현황분석
1) 대상지역 : 울산광역시 북구 달천동 산 20-1 일대 및 북구 천곡동 산 176-1 일원
(달천광산의 소재지)
2) 대상시료 : 토양 (표토, 심토)
5
2. 오염현황분석
2.1 개황조사
조사결과
Cd
Cu
As
Hg
Pb
Cr+6
Zn
Ni
F
유기인
PCB
S1
0.05
1.49
0.023
0.051
3.325
0.07
39.667
21.8
128.5
미검사
미검사
S2
0.055
0.645
0.029
0.056
1.49
0
74.667
6.6
101.5
0
0
S3
0.32
17.85
112.97
0.033
2.06
0
661
735.33
392
미검사
미검사
우려기준
10
500
50
10
400
15
600
200
400
10
4
대책기준
30
1500
150
30
1200
45
1800
600
800
-
12
오염현황분석
조사항목별 오염도(mg/kg)
구분
비소, 아연 우려기준 초과
니켈 대책기준 초과
6
2. 오염현황분석
2.2 정밀조사
2.2.1 오염지역 토양의 물리화학적 특성
오염현황분석
시료번호
1
2
3
4
5
sand (%)
31.0
24.0
5.0
70.0
58.0
silt (%)
39.0
68.0
74.0
26.0
34.0
clay (%)
30.0
8.0
21.0
4.0
8.0
토성
CL
SiL
SiL
SL
SL
pH
7.7
7.4
7.7
7.6
8.0
함수량 (%)
28.8
27.1
32.6
14.3
28.5
유기물 (%)
0.13
0.76
1.13
1.10
2.19
양이온치환용량 (cmol/kg)
15.70
6.55
10.70
8.50
26.70
K⁺
0.11
0.47
0.56
0.32
0.31
치환성양이온
Na⁺
0.15
0.17
0.40
0.25
0.20
(cmol/kg)
Ca²⁺
2.41
20.94
24.58
23.00
19.20
Mg²⁺
2.15
1.50
1.64
1.76
16.15
입도분석
입자크기가 큰 시료-04, 시료-05는 sandy loam, 입자가
작은 시료-02 및 시료-03은 silty loam으로 나타남
pH는 7.4 ~ 8.0으로 중성에서 약알칼리
0.13 ~ 1.10 %로 유기물 함량이 낮게 나타남. 하지만 시
료-05의 경우 2.19 %로 다른 지역에 비해 높음
CEC : 6.55 ~ 26.70 cmol/kg (우리나라 평균:10cmol/kg)
치환성양이온 : Ca의 함량이 높게 나타남
7
2. 오염현황분석
2.2 정밀조사
2.2.2 오염지역 토양 내의 기준을 초과한 중금속
오염지역의 경우 지목이 임야로서 2지역에 속함
132,694 m²
토양오염우려기준
토양오염대책기준
As (mg/kg)
112.97
50
150
Zn (mg/kg)
661
600
1800
Ni (mg/kg)
735.33
200
600
오염현황분석
오염지역 (임야)
비소, 아연 -토양오염기준을 초과
니켈 - 토양오염대책기준을 초과
오염된 중금속에 대해 위해성을 평가
정화기술을 적용 검토
8
03
위해성평가
1. 서론
2. 오염현황분석
3. 위해성평가
4. 정화기술의 종류
5. 정화방법 선정
2.1 개황조사
3.1 개요
4.1 오염원 격리
5.1 기존방법 적용의 문제점
2.2 정밀조사
3.2 평가단계
4.2 오염토양정화기술
5.2 정화공법 선정
6.결론
9
3. 위해성평가
3.1 개요
위해성평가
미국 국가위원회가 제안한 가장 보편적인 위해성평가 방법
오염물질들의 독성 영향 규명
2. 노출평가
오염물질에 대한 노출의 강도, 빈도, 기간을 추정
3. 용량-반응 평가
오염정도와 유해영향 정도의 상관관계 규명
4. 위해도 결정
노출에 대한 인간 건강의 영향 평가
위해성평가
1. 유해성 확인
10
3. 위해성평가
3.2 평가단계
3.2.1. 유해성확인 (Hazard identification)
어떤 물질의 잠재 유해성과 이의 악영향과의 연관성의 증거를 조사하는 과정.
역학조사의 동물실험 등을 통해 유해성확인 및 연관성을 규명
위해성평가
3.2.2. 노출평가 (Exposure Assessment)
노출된 인구집단의 크기, 노출의 강도, 빈도 및 기간, 노출경로를 통해
인체 노출량을 정량적으로 추정하는 과정
3.2.3. 용량-반응평가 (Dose-response Assessment)
용량-반응평가를 통해 산출된 자료로 발암위해도와 비발암위해도를 판단
11
3. 위해성평가
3.2 평가단계
3.2.4. 위해도결정 (Risk characterization)
유해성확인, 노출평가 및 용량-반응평가 단계를 통해 얻어진 결과를 종합적으로 활용
구분
IARC
ACGIH
발암등급
니켈화합물
Group 1
금속 니켈 및 합금
Group 2B
황화니켈(Nickel sulfide)
A(Human carcinogen)
니켈 정련 먼지(Nickel refinery dust)
A(Human carcinogen)
니켈카르보닐(Nickel carbonyl)
B2(Probable human carcinogen)
기타 수용성 니켈염
잠재적 발암성 물질이 아님
불용성의 니켈화합물(NiS, NiO 등의 흄)
A1
위해성평가
USEPA
종류
니켈의 발암성 여부
구분
발암등급
비고
IARC
-
발암성이 없는 물질
USEPA
D
not classifiable as to human carcinogenicity
ACGIH
-
발암성이 없는 물질
구분
발암등급
비고
IARC
Group 1
carcinogenic to humans
USEPA
A
human carcinogen
ACGIH
A1
Confirmed human carcinogen
아연의 발암성 여부
비소의 발암성 여부
12
3. 위해성평가
3.2 평가단계
3.2.4. 위해도결정 (Risk characterization)
발암물질 등급
물질
IARC
USEPA
ACGIH
Group1(Nickel
A(NiS, Ni dust)
compounds)
A1(NiS, NiO)
위해성평가
Ni
B2(Ni carbonyl)
Group2(Ni Metal)
Zn
not classifiable as to human carcinogenicity
As
Group 1
항목
니켈
아연
A1
특성
· 니켈합금 및 제조공정, 부식방지제
· 전지, 진공관, 장신구제조업, 촉매제
· 배터리, 산업폐수 오염에 의해 증가
· 아연강관에서 녹아나와 물을 흐리거나 불쾌한 맛을 냄
· 원소자체는 불용성, 약독성이나 비소 화합물은
비소
A
유독하고 수용성
· 구리, 납 등이 표면 경화제
· 살충제, 제초제
연구대상 중금속의 발암물질 등급(요약)
인체에 미치는 영향
· 습진, 홍진 등 피부염
· 빈혈, 간장 및 신장장애
· 폐암, 비강암
· 인간에게 필수적인 요소
· 과량존재시 메스꺼움, 구토
· 설사, 복통, 경련 등 위장 자극
· 신경장해, 발암성 피부발진
· 신장, 간장의 퇴행성질환
· 권태, 사망
농도기준 초과 중금속의 특성과 인체에 미치는 영향
13
04
정화기술의 종류
1. 서론
2. 오염현황분석
3. 위해성평가
4. 정화기술의 종류
5. 정화방법 선정
2.1 개황조사
3.1 개요
4.1 오염원 격리
5.1 기존방법 적용의 문제점
2.2 정밀조사
3.2 평가단계
4.2 오염토양정화기술
5.2 정화공법 선정
6.결론
14
4. 정화기술의 종류
4.1 오염원 격리
오염원 격리
오염물질을 원위치에 저장하거나 일정지역에 이동 격리
추가적인 토양 및 지하수의 오염을 방지
복토법
- 오염지하수의 유동 최소화
- 외부 지하수의 유입 제한
정화기술의종류
- 상부는 비오염토양 또는 HDPE 등으로
덮고, 하부는 수로를 만들어 오염수를
모아 처리
- 빠른 시간내에 외형적 복원 가능
- 소극적 방법
- 효율성 낮음
- 침출수 유출 및 집중호우시 유실되어
추가오염 발생가능
수직차단벽법
15
4. 정화기술의 종류
4.2 오염토양정화기술
오염토양정화기술
정화기술은 정화대상 부지의 특성에 따라 적합한 기술을 선택하여야 한다.
중금속정화와 관련된 토양정화기술 선정
오염토양정화기술
고형화/안정화법
동전기법
토양세정법
식물정화 기술
- 오염토양에 첨가제를 혼합하여 오염성분의 이동성을 물리적으로 저하시키거나 화학적으로
용해도를 낮추어 무해한 형태로 변화시키는 기술
- 시공이 간편
- 부지가 먼 경우 경제성이 떨어짐
- 매립방안에 비하여 약품 사용비만큼 공사비 더 소요
- 세정액과 기계적인 마찰력을 이용하여 미세토양과 액상으로 분리
- 복합오염물질의 경우 적용하고자 하는 세척제를 선별,제조하기 힘듬
- 오염물의 전기적 특성을 활용하여 정화
- 운영비가 저렴하고 현장 및 이동처리가 모두 가능
- 오염물질이 전극으로 이동할 수 있는 전해질이 존재하는 지역에서만 적용 가능
정화기술의종류
토양세척법
특징
- 오염물질의 용해도를 증대시키기 위하여 첨가제를 함유한 물 또는 순수한 물을 토양 및 지하수에
주입하여 오염물질을 침출 처리하는 방법
- 첨가제로 사용한 계면활성제가 토양에 부착되어 토양의 공극을 감소시킬 수 있음
-
식물체의 성장에
뿌리가 접촉하는
비용이 저렴하고
처리기간이 길고
따라 토양 내 오염물질의 분해,흡수,침전 등을 통하여 오염토양을 정화하는 방법
부분만 가능 (오염원 깊이가 낮은 경우 적용)
현장 및 이동처리가 가능
적정식물선택이 어려움
16
05
정화방법 선정
1. 서론
2. 오염현황분석
3. 위해성평가
4. 정화기술의 종류
5. 정화방법 선정
2.1 개황조사
3.1 개요
4.1 오염원 격리
5.1 기존방법 적용의 문제점
2.2 정밀조사
3.2 평가단계
4.2 오염토양정화기술
5.2 정화공법 선정
6.결론
17
5. 정화방법 선정
5.1 기존의 정화방식 적용의 문제점
기존의 달천광산 정화 방식의 문제점
2006년 울산 달천광산 정화 과정
현장의 토양을 사질토로 판단
토양세척법 사용
공법적용 과정에서 문제 발생 및 비소농도의 증가
문제의 원인
토양 파악 실패
- 시운전 과정 중 토양세척공법을 사용하기에 적절치 않은 점성토 분포 확인
- 광상 형성과정에 만들어진 유비철석(FeAsS)의 존재로 비소 농도 증가
정화방법선정
광물의 특성 이해 부족
토양이나 오염 원인이 되는 광물에 대한 충분한 이해를 통해
적절한 정화방식을 선정이 필요
18
5. 정화방법 선정
5.2 정화공법의 선정
정화공법의 선정
특정토양오염관리대상시설의 방지시설 설치 등에 관한 고시”에 의거한 6개의 기술
정화공법
적용 용이성
지형특성반영
주변여건
정화기간
정화 부산물
Soil washing 토양세척법
○
△
○
◎
△
Solvent extraction 용제추출법
△
○
○
○
○
Phytoremediation 식물재배 정화법
△
◎
◎
△
△
Vitrification 유리화법
△
△
△
◎
○
Electrokinetics 동전기법
△
○
○
○
○
Solidification/Stabilization
△
◎
○
◎
○
적용
○
○
검토
고형화/안정화
적용 여부
적용
Permeable Reactive Barrier
투수성 반응벽체
△
○
◎
정화방법선정
추가로 적용가능한 공법
◎: 좋음, ○: 양호, △: 나쁨, ×: 불가
안정화공법
식물재배정화법
달천광산의 중금속 정화!!!
19
5. 정화방법 선정
5.2 정화공법의 선정
5.2.1. 고형화/안정화
영가철을 이용한 안정화처리
정화방법선정
식물재배 정화법
20
5. 정화방법 선정
5.2 정화공법의 선정
5.2.1. 영가철을 이용한 비소오염토양의 환원고정처리
광주과학기술원에서 한국광해관리공단에 제안한 비소오염토양 처리기술
- 안정화 단계에서 영가철을 안정화제로 사용시, 식물재배정화기법에 의한 비소농도의 감소가 뚜렷
- 영가철을 이용한 안정화기법과 식물재배 정화법을 동시에 적용
영가철을 이용한 비소오염토양의 환원고정처리기술의 보완 개념도(한국광해관리공단, 2011
정화방법선정
21
5. 정화방법 선정
5.2 정화공법의 선정
5.2.2. 식물재배 정화법
비소를 잘 흡수하는 작물을 선정할 필요성이 대두
정화방법선정
- 일반토양 보다 비소오염토양에서 좋은 성장성과 높은 생체량을 보임.
- 높은 농도의 비소오염토양에서 자랐을 때 잎에서의 비소농도는 1,000 mg/kg 이상
식물재배 정화기법의 작물로 봉의꼬리를 선정
22
06
결론
1. 서론
2. 오염현황분석
3. 위해성평가
4. 정화기술의 종류
5. 정화방법 선정
1.1 연구 배경
2.1 개황조사
3.1 개요
4.1 오염원 격리
5.1 기존방법 적용의 문제점
1.2 연구 목적
2.2 정밀조사
3.2 평가단계
4.2 오염토양정화기술
5.2 정화공법 선정
6.결론
1.3 연구 방법
23
6. 결론
요약 및 추가논의
울산 달천광산은 비소에 의한 오염이 심각하다
비소오염 토양정화기법에 대한 조사
안정화기법과 식물재배 정화법 적용을 통한 정화
투수성 반응벽체 공법을 이용하면 더 효율적이고 안전한 중금속 물질의 제거가
가능할 것으로 예상되며, 추가적인 연구 및 적용방안 검토가 필요하다.
결론
24
참고자료
오원기, 2006, 비소로 오염된 폐금속광산 토양의 봉의꼬리를 이용한 식물정화법 적용성 연구,
서울시립대학교 석사학위논문.
박인식, 2008, 비소 토양오염정화를 위한 토양세척법 적용의 문제점, 한국토양비료학회 춘계 학술발표회 논문초록집.
남윤경, 2004, 달천광산 주변지역 토양의 비소 침출특성에 관한 연구, 울산대학교 화학부,
한국광해관리공단, 2011, 비소 오염토양의 개량(정화)기술 및 관리방안 개발.
서지원, 윤혜온, 정찬호, 2008, 달천광산 토양 내 중금속의 존재형태 및 오염도,
한국광물학회지 제21권 제1호.
김태석, 김명진, 2008, 비소와 중금속으로 오염된 광미의 정화: 토양세척법에 의한 비소 제거, 한국해양대학교 토목환경공학과.
한경욱, 신현무, 2009, 달천광산 주변 토양 내 비소의 존재형태 및 토양세척법에 의한 제거, 한국환경과학회지 제17권 제2호.
서상기, 2008, 울산지역 폐철광산 부지의 중금속 오염특성에 근거한 정화방안 선정 및 인체위해성 검증에 관한 연구, 광운대
학교 환경공학과.
양주경, 2010, Red Mud 및 Bio-Solids를 활용한 광산토의 비소 및 중금속 안정화 연구, 광운대학교 환경공학과.
결론
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서론
26