본문 바로가기
KERD
논문

보령 석탄 화력발전소 인근 토양 내 중금속 분포 특성

Investigation on Heavy Metal Distribution in Soils around Boryeong Coal-Fired Power Plant

이종운|한협조|송창우
한국자원공학회 (The Korean Society of Mineral and Energy Resources Engineers)|2019.02|한국자원공학회지 (Journal of the Korean Society of Mineral and Energy Resources Engineers)|제56권 제1호|pp. 10-22

1

조회

0

다운로드

7

인용

0

참고문헌

키워드

토양SoilHeavy metals중금속Sequential extractionCadmiumCoal-fired power plant카드뮴연속추출석탄 화력발전소
주제분류자원공학

초록

충청남도 보령에 소재하는 석탄 화력발전소 인근 농경지 토양을 대상으로 중금속 함량을 측정하였다. 총 44 개의 표토 및 심토 토양을 대상으로 분석한 결과, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn는 모두 토양오염 우려기준 미만으로 나타났으나Cd는 16개 시료에서 우려기준을 초과하였다. 지질부하지수(geoaccumulation index)를 구한 결과 다른 중금속들은 오염도가 낮으나 Cd는 매우 높은 오염도를 보였다. 인위적 오염 여부를 판단하기 위해 농축계수(enrichment factor)를 구한 결과 Cd는 인위적 오염원에 의한 토양 내 농축인 것으로 나타났다. 그러나 중금속의 존재형태 규명을 위하여 연속추출을 수행한 결과 Cd를 포함한 토양 내 중금속들은 대부분 용출 가능성이 매우 적은 형태로 존재하여 생물이용도가낮았다. 이러한 결과는 보령 석탄 화력발전소 인근 토양이 인위적인 요인으로 인해 Cd로 오염되었으나 인근 생태계에해로운 영향을 끼칠 가능성은 낮음을 의미한다.

Abstract

The quantity of heavy metals in 44 surface and subsurface agricultural soils was determined for the area around a coal-fired power plant located in Boryeong, Chungnam Province. Although the concentrations of Cu, Hg, Ni, Pb, and Zn were below the warning criteria regulated by the Korean Soil Conservation Act, Cd in 16 samples exceeded the criterion. Geoaccumulation index showed that contamination intensity of Cd was significantly high while those of the other heavy metals were low. Enrichment factor indicated that Cd was loaded to the soil from anthropogenic source(s). However, sequential extraction of the soil samples revealed that most heavy metals including Cd existed as barely extractable phases, which represented low bioavailability of the heavy metals. Our results indicated that Cd contamination which was clearly due to artificial factors in the vicinity of the coal-fired power plant is unlikely to cause the deterioration of nearby ecosystem.

참고문헌 (59)

  1. Abbasi, S. A., "Environmental status of cobalt and its micro determination with 7-nitroso-8-hydroxy-quinoline-5-sulfonic acid in waters, aquatic weeds and animal tissues", J. Anal. Lett, 22(1), pp.225~235 (1989)
  2. Adil'bayeva, T. E., "The level of air pollution in the impact zone of coal-fired power plant (Karaganda City)using the data of geochemical snow survey (Republic of Kazakhstan)", Earth Environ. Sci, 43(1), pp.1~5 (2016)
  3. Alloway, B. J., "Heavy Metals in Soils", pp.155~ (1995), Chapman & Hall
  4. Alloway, B. J., "Zinc in Soils and Crop Nutrition", pp.16~ (2008), International Zinc Association and International Fertilizer Association
  5. Antoniadis, V., "Effects of short-term pH fluctuations on cadmium, nickel, lead, and zinc availability to ryegrass in a sewage sludge-amended field", Chemosphere, 71(4), pp.759~764 (2008)
  6. Bhuiyan, M. A. H., "Heavy metal pollution of coal mine-affected agricultural soils in the northern part of Bangladesh", J. Haz. Mater, 173(1-3), pp.384~392 (2010)
  7. Blaser P., "Critical examination of trace element enrichments and depletions in soils: As, Cr, Cu, Ni, Pb, and Zn in Swiss forest soils", Sci. Tot. Environ, 249(1-3), pp.257~280 (2000)
  8. Bowen, H. J. M., "Environmental Chemistry, Vol. 2", pp.105~ (1982), Spottiswoode Ballantyne Ltd
  9. Bower, C. A., "Exchangeable cation analysis of saline and alkali soils", Soil Sci, 73(4), pp.251~261 (1952)
  10. Boyle, J., "A comparison of two methods for estimating the organic matter content of sediments", J. Paleolimnology, 31(1), pp.125~127 (2004)
  11. Buat-Menard, P., "Variable influence of the atmospheric flux on the trace metal chemistry ofoceanic suspended matter. Earth Planet", Sci. Lett, 42, pp.398~411 (1979)
  12. Chabukdhara, M., "Assessment of heavy metal contamination in Hindon River sediments : A chemometric and geochemical approach", Chemosphere, 87(8), pp.945~953 (2012)
  13. 조규성, "당진화력발전소의 석탄회 연안매립과 중금속 원소의 용출에 대한 생지화학적 연구", 한국지구과학회지, 28(1), pp.112~122 (2007), 한국지구과학회
  14. Cox, D. P., "Copper in the Environment, part I: Ecological Cycling", pp.19~42 (1979), Wiley
  15. Dhananjay, B. S., "Extraction and leaching of heavy metals from thermal power plant fly ash and its admixtures", Polish J. Environ. Study, 19(6), pp.1325~1330 (2010)
  16. Environmental Health and Engineering, "Emissions of Hazardous Air Pollutants from Coal-fired Power Plants", pp.11~ (2011), Environmental Health and Engineering, Inc
  17. Emsley, J., "Chromium - Nature’s Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements", pp.136~ (2001), Oxford University Press
  18. Enamorado-Báez, S. M., "Levels of 25 trace elements in high-volume air filter samples from Seville (2001-2002):Sources, enrichment factors and temporal variations", Atmospheric Res, 155, pp.118~129 (2015)
  19. Fay, J.A., "Energy and the Environment", pp.112~ (2002), Oxford University Press
  20. Fernández-Turiel, J. L., "Mobility of heavy metals from coal fly ash", J. Environ. Geol, 23(4), pp.264~270 (1994)
  21. Heinrichs, H., "Terrestrial geochemistry of Cd, Bi, Tl, Pb, Zn and Rb", Geochim. Cosmochim. Acta, 44(10), pp.1519~1532 (1980)
  22. Izquierdo, M., "Leaching behaviour of elements from coal combustion fly ash : An overview", Int. J. Coal Geol, 94, pp.54~66 (2012)
  23. Jankowski, J., "Mobility of trace elements from selected Australian fly ashes and its potential impact on aquatic ecosystems", J. Fuel, 85(2), pp.243~256 (2006)
  24. Kashem, M. A., "Metal availability in contaminated soils: I. Effects of flooding and organic matter on changes in Eh, pH and solubility of Cd, Ni and Zn", Nutrient Cycling in Agroecosystems, 61(3), pp.247~255 (2001)
  25. Kim, G. H., "Soil Science", pp.195~ (2009), Hyangmoon-sa
  26. Kim, H. S., "The assessment of water quality contamination following the utilization of coal ash as fill material", Geotechnical Eng, 11(3), pp.5~15 (1995)
  27. Kim, H. T., "Comprehensive assessment of thermal behavior of heavy metal elements in coal", J. Energy Eng, 8(4), pp.499~504 (1999)
  28. 김석휘, "국내 모 유연탄 발전소의 석탄회 매립 염호수 내미량원소 농집에 대한 지구화학적 연구", 광물과 암석, 27(1), pp.31~40 (2014), 한국광물학회[DOI]
  29. "Korean Statistical Information Service" (2019)[URL]
  30. Lee, J.E., "Physical, morphological and chemical analysis of fly ash generated from the coal fired power plant", J. Energy Eng, 7(1), pp.146~156 (1998)
  31. Loska, K., "Metal contamination of farming soils affected by industry", Environ. Int, 30, pp.159~165 (2004)
  32. Malik, M., "Characterisation of fly ash from coal-fired thermal power plants using energy dispersive X-ray fluorescence spectrometry", Sci. Revs. Chem. Commun, 6(4), pp.91~101 (2016)
  33. Mandal, A., "An assessment of soil contamination due to heavy metals around a coal-fired thermal power plant in India", Environ. Geol, 51(3), pp.409~420 (2006)
  34. Marett, L. S., "Trace Metal Particulates in Coal-fired Power Plant Emissions", 석사, pp.2007
  35. Mastalerz, M., "From in-situ coal to fly ash: a study of coal mines and power plants from Indiana", Int. J. Coal Geol, 59(3-4), pp.171~192 (2004)
  36. Maurizio, B., "Soil contamination evaluation by enrichment factor(EF)and geoaccumulation index(Igeo)", Senses Sciences, 2(3), pp.94~97 (2015)
  37. Merian, E., "Metals and Their Compounds in the Environment Part I", pp.6~ (1991), VCH Verlagsgesellschaft mbH
  38. Mielke, J. E., "Review of Research on Modern Problems in Geochemistry, Vol. 16", pp.21~ (1979), United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization
  39. Report on Soil Measurement Network and Soil Contamination Actual Condition in 2015, "Ministry of Environment(MOE)", Ministry of Environment, 19~ (2016)
  40. Müller, G., "Index of geoaccumulation in the sediments of the Rhine River", J. Geol, 2(3), pp.108~118 (1969)
  41. Müller, G., "Die Schwermetallbelstung der sedimente des Neckars und seiner Nebenflusse: eine Bestandsaufnahme", Chemical Zeitung, 105, pp.157~164 (1981)
  42. 남정흠, "화력발전소 바닥재의 중금속 및 미연탄소 분포 특성 연구", 한국자원공학회지, 51(6), pp.786~793 (2014), 한국자원공학회
  43. Nowrouzi, M., "Application of geoaccumulation index and enrichment factor for assessing metal contamination in the sediments of Hara Biosphere Reserve, Iran", Chem. Speciat. Bioavailab, 26(2), pp.99~105 (2014)
  44. 박동원, "국내 석탄 화력발전소 배출 바닥재의 중금속 용출 가능성 평가", 지하수토양환경, 18(7), pp.32~40 (2013), 한국지하수토양환경학회
  45. Reiman, C., "Intrinsic flaws of element enrichment factors (Efs) in environmental geochemistry", Environ. Sci. Technol, 34(24), pp.5084~5091 (2000)
  46. Richard, F. C., "Aqueous geochemistry of chromium: A review", Water Res, 25(7), pp.807~816 (1991)
  47. 노안성, "Status and Changes in Chemical Properties of Paddy Soil in Gyeonggi Province", 한국토양비료학회지(Korean Journal of Soil Science and Fertilizer), 48(5), pp.436~441 (2015), 한국토양비료학회[DOI]
  48. Srinivasa, G. S., "Assessment of heavy metal contamination in soils at Jajmau (Kanpur) and Unnao industrial areas of the Ganga Plain, Uttar Pradesh, India", J. Haz. Mater, 174(1-3), pp.113~121 (2010)
  49. 서동환, "화력발전소 회처리장 조성에 따른 환경영향 최소화를 위한 석탄회 재활용 확대방안에 관한 연구", 환경영향평가, 24(5), pp.472~486 (2015), 한국환경영향평가학회[DOI]
  50. 서지원, "달천광산 토양 내 중금속의 존재형태 및 오염도", 광물과 암석, 21(1), pp.57~65 (2008), 한국광물학회
  51. Sutherland, R. A., "Bed sediment-associated trace metals in an urban stream, Oahu, Hawaii", Environ. Geol, 39(6), pp.611~627 (2000)
  52. Taylor, S. R., "Abundance of chemical elements in the continental crust - a new table", Geochim. Cosmochim. Acta, 28(8), pp.1273~1285 (1964)
  53. Taylor, S. R., "The geochemical evolution of the continental crust", Rev. Geophys, 33(2), pp.241~265 (1995)
  54. Tessier, A., "Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals", Anal. Chem, 51(7), pp.844~851 (1979)
  55. Uduma, A. U., "Manganese as a reference element for the assessment of zinc enrichment and depletion in selected farming soil of Nigeria", Res. J. Environ. Earth Sci, 5(9), pp.497~504 (2013)
  56. Wang, W., "Column leaching of coal and its combustion residues, Shizuishan, China", Int. J. Coal Geol, 75(2), pp.81~87 (2008)
  57. Xianfei, H., "Heavy metal pollution and ecological assessment around the Jinsha coal-fired power plant (China)", Int. J. Environ. Res. Public Health, 14(12), pp.1~12 (2017)
  58. Yaroshevsky, A. A., "Abundances of chemical elements in the Earth’s crust", Geochem. Intern, 44(1), pp.48~55 (2005)
  59. Yoon, C. H., "Content of heavy metals in coal fly ash from the Samcheonpo and the Seocheon power plant", Econ. Environ. Geol, 28(2), pp.147~154 (1995)

관련 논문AI추천

국내 주요 국가산업단지에서 중금속에 의한 토양오염김기곤, 김성헌, 박종환, 서동철, 유평종, 이경심, 정재은, 정태욱, 조은정, 지화성, 최지연, 허종수한국환경농학회 · 한국환경농학회지2015 · 제34권 제2호국내 토양오염물질 분포 특성 및 중금속 오염도 평가강민우, 김동진, 오세진, 이상수, 이종철, 최규혁한국환경농학회 · 한국환경농학회지2022 · 제41권 제1호공단 인근 농경지 토양 중 중금속 함량 평가공명석, 김권래, 김기인, 김명숙, 김석철, 김성철, 김유학, 박성진, 양재의, 윤순강, 이창훈, 정구복, 정하일, 채미진한국환경농학회 · 한국환경농학회지2018 · 제37권 제2호폐금속광산 하류 논토양의 중금속 오염도 평가김명현, 김민경, 소규호, 이종식, 정구복, 최순군, 홍성창한국환경농학회 · 한국환경농학회지2015 · 제34권 제1호산업지역 인근 농경지의 중금속 오염특성 예비조사유찬, 윤성욱농업생명과학연구원 · 농업생명과학연구2007 · 제41권 제2호폐금속 광산의 영향을 받는 농경지 토양 내 금속성분 오염의 공간적 분포특성: 충청남도 부여군의 사례연구유찬, 강동현, 김동현, 김해도, 손진관, 윤성욱, 윤용철, 이시영한국농공학회 · 한국농공학회논문집2017 · 제59권 제6호

이 간행물의 다른 논문 (9건)

텅스텐의 지구화학적 거동에 미치는 미생물의 영향한협조, 이종운pp. 1-9실시간 시추공 차분자기/편차 검층 시스템 개발 및 기초 현장시험정현기, 김예솔, 이효선, 조성호pp. 23-32항공 및 해상 자력탐사를 이용한 해남 근해의 지구물리학적 특성 연구조성호, 김예솔, 정현기, 이효선, 임형래pp. 33-43광업 분야 소프트웨어 제어를 위한 키넥트 센서와 굽힘 감지 데이터 글러브 기반의 3차원 사용자 인터페이스 개발최요순, 김헌무pp. 44-52동해 울릉분지 가스하이드레이트 생산 시 감압조건에 따른 지반 거동 전산분석임종세, 장원일, 신효진, 문영준pp. 53-61
원문 보기