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논문

토양 내 비소의 존재형태 확인을 위한 두 단계별추출법의 특성비교 연구

Comparative Study on the Characteristics of Two Sequential Extraction Methods for Arsenic Fractionations in the Soil

김경웅|김주용|이병태|김윤수|이진수|한협조
한국자원공학회 (The Korean Society of Mineral and Energy Resources Engineers)|2013.02|한국자원공학회지 (Journal of the Korean Society of Mineral and Energy Resources Engineers)|제50권 제1호|pp. 35-43

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토양Soil비소Sequential extractionArsenicPhytoavailability단계별추출식물이용가능성
주제분류자원공학

초록

국내 폐금속광산 주변 농경지의 비소 오염토양 21개를 채취하여 Tessier 추출법 및 Ahn 추출법 등 2 가지의 단계별추출법을 적용하였다. 단계별추출법에 의해 용출된 비소의 총함량을 왕수분해법을 통해 확인한 비소의 전함량과 비교하였으며, 그 결과 42개 중 34개가 ±30% 범위 내 오차를 보여 단계별추출의 회수율(%)이 대체적으로 100%에 근접함을 확인하였다. 토양 내 비소의 존재형태는 Tessier 추출법을 이용한 경우 잔류물 형태(4단계)가 모든 시료에서 90% 이상의 비율을 차지한 반면 Ahn 추출법에서는 상대적으로 이동성이 높은 1~3단계의 비율이 50~80%의 비율을 차지하여 대체적으로 고른 분포를 보였다. 토양 내 비소의 함량 중 식물전이 가능성이 있는 형태를 추출하는 Mehlich 3 용출법과 단계별추출 2단계까지의 누적함량간의 상관분석을 수행한 결과 Tessier 추출법(R=0.667)에 비하여 Ahn 추출법(R=0.920)이 월등히 높은 상관성을 보였다. 본 연구의 결과를 종합하면, 납, 구리, 아연 등의 중금속을 대상으로 고안된 Tessier 추출법은 전 세계적으로 가장 널리 이용되는 단계별추출법이지만, 자연상에서 산화음이온형태의 화학적 거동을 보이는 비소의 존재형태 평가에는 적합하지 않을 수 있음을 확인하였다. 또한 토양 내 비소의 식물흡수도에 대한 관점으로 볼 때, 대체적으로 Tessier 추출법에 비해 Ahn 추출법이 비소의 존재형태 평가에 적합한 양상을 나타냄을 확인하였다.

Abstract

Arsenic fractionations in 21 soil samples collected from abandoned mine areas were determined by two sequential extraction methods, Tessier’s methods and Ahn’s methods. Compared to the total As by aqua regia digestion, sum of As fractionated by sequential extractions showed the 70-130% of recoveries in most soils. More than 90% of As were considered as residuals by Tessier’s methods in all samples, while Ahn's methods showed that 50-80% of arsenic were fractionated at 1-3 steps of extractions. Phytoaccessible As fractions determined by Mehlich 3 leaching procedure were significantly correlated with the sum of step 1 and 2 by both two sequential extraction methods (p<0.01). The correlation coefficients (R=0.920) of Ahn’s methods was much higher than Tessier’s (R=0.667). Though Tessier's method has widely used for metal fractionation in soils, it is not proper for As which exist oxyanionic forms such as arsenite and rsenate. Our results implied that Ahn’s methods were more suitable for As fractionation than Tessier’s methods.

참고문헌 (49)

  1. Ahn, J.S, "Environmental contamination of arsenic and heavy metals by past Au-Ag mining activities and design of containment system for mine wastes", 박사, pp.2000
  2. 안주성, "풍화광미내 고상 비소의 광물학적·화학적 특성 및 용출 가능성 평가", 자원환경지질, 36(1), pp.27~38 (2003), 대한자원환경지질학회
  3. Ahn, J.S., "Mineralogical and geochemical characterization of arsenic in an abandoned mine tailings of Korea", Environmental Geochemistry and Health, 27, pp.147~157 (2005)
  4. Alloway, B.J, "Heavy Metals in Soils", pp.105~224 (1990), Blackie and Professional
  5. Alloway, B.J, "The accumulation of cadmium by vegetables grown on soils contaminated from a variety of sources", Sci. Tot. Environ, 91, pp.223~236 (1990)
  6. Belzile N., "Testing readsorption of trace elements during partial chemical extraction of bottom sediments", Environmental Science and Technology, 23, pp.1015~1020 (1989)
  7. Bhumbla, K.K., "Arsenic Mobilization and Bioavailability in Soils, In Arsenic in the Environment", pp.51~82 (1994), Wiley
  8. Calmano, W, "Chemical extraction of heavy metals in polluted river sediments in central europe", Science of the Total Environment, (28), pp.77~90 (1983)
  9. Choi, S.W, "Medical environmental geochemistry", pp.401~442 (1996), ChunKwang
  10. Cullen, W.R., "Arsenic speciation in the environment", Chem. Rev, 89, pp.713~764 (1989)
  11. Domingues, H, "Copper and znic in sandy, granitic and schist soils", Environmental Technology, 11, pp.463~468 (1990)
  12. Filgueiras, A.V., "Chemical sequential extraction for metal partitioning in environmental solid samples", Journal of Environmental Monitoring, 4, pp.823~857 (2002)
  13. Gulens, J., "Influence of Redox Environments on the Mobility of Arsenic in Groundwater, In Chemical Modeling in Aqueous Systems", pp.81~95 (1979), ACS Press
  14. 한협조, "제련소 주변 오염토양의 중금속 및 비소 용출을 위한 황산화균과 철산화균의 용출 특성 비교", 한국자원공학회지, 48(6), pp.713~722 (2011), 한국자원공학회
  15. Hanlon, E.A., "Bray", Kurtz, Mehlich-3, AB, Comm. Soil Sci. Plant Anal, pp.1984, 15[DOI]
  16. Hong, C.O, "Heavy metal contamination of arable soil and corn plant in the vicinity of a zinc smelting factory and stabilization by liming", Arch. Environ. Contam. Toxicol, 56, pp.190~200 (2009)
  17. Jones, C.A., "Rates of microbially mediated arsenate reduction and solubilization", Soil. Sci. Soc. Am. J., 64, pp.600~608 (2000)
  18. WJung, M.C, "Sequential extraction of heavy metals in soils and a case study", Econ. Environ. Geol, 27(5), pp.469~477 (1994)
  19. Jung, M.C., "Environmental contamination of heavy metals in soils, plants, waters and sediments in the vicinity of metalliferous mine in Korea", 박사, pp.1995
  20. Keon, N.E, "Validation of an arsenic sequential extraction method for evaluating mobility in sediments", Environm. Sci. Technol, 35, pp.2778~2784 (2001)
  21. Kersten, M, "Chemical fractionation of heavy metals in anoxic estarice and coastal sediment", Water Science and Technology, 18, pp.121~130 (1986)
  22. Assessment of heavy metal hazards in mineralization zones and natural attenuation technologies of heavy metal, "KIGAM(Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources)", Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources, 45~47 (2006), OAAsoo4030-2006(3)
  23. Kim, "Soil science", pp.194~ (2006), Hyangmunsa
  24. Kim, N.D., "Effectiveness of a commonly used sequential extraction technique in determining the speciation of cadmium in soils", Science of the Total Environment, 5, pp.191~209 (1991)
  25. 고명수, "비소로 오염된 폐광산 주변 토양에서 다양한 안정화제 사용에 따른 안정화 효율연구", 한국자원공학회지, 47(6), pp.834~843 (2010), 한국자원공학회
  26. 고명수, "황산화균 Acidithiobacillus thiooxidans를 이용한 폐금은광산 광미에서의 중금속 용출", 한국자원공학회지, 46(2), pp.239~251 (2009), 한국자원공학회
  27. Kumpience, J., "Stabilization of As, Cr, Cu, Pb and Zn in soil using amendments - a review", Waste Management, 28, pp.215~225 (2008)
  28. 이종운, "Pseudomonas aeruginosa 표면에 대한 비소의 흡착특성", 자원환경지질, 38(5), pp.525~534 (2005), 대한자원환경지질학회
  29. 이평구, "광미 및 오염된 토양에서 중금속의 존재형태 및 잠재적인 이동도", 자원환경지질, 37(1), pp.87~98 (2004), 대한자원환경지질학회
  30. Li, J.X, "Fractionation of lead in paddy soils and its bioavailability to rice plants", Geoderma, 141, pp.174~180 (2007)
  31. Makarim, A.K, "Evaluation of the need for copper with several soil extractants", Agron. J, 75, pp.493~496 (1983)
  32. Mascagni, H.J, "Calibration of a manganese availability index for soybeen soil test data", Soil Sci. Soc. Am J, 49, pp.382~386 (1985)
  33. Masscheleyn, P.H, "Effect of redox potential and pH on arsenic speciation and solubility in a contaminated soil", Environmental Science and Technology, 25, pp.1414~1419 (1991)
  34. Mehlich, A, "Mehlich-3 soil test extractant: a modification of Mehlich-2 extractant", Comm. Soil. Sci. Plant Anal, 15, pp.1409~1416 (1984)
  35. Michaelson, G.J, "Correlation of Mehlich-3, Bray 1 and ammoinium acetate extractable P, K, Ca, and Mg for Alaska agricultural soil", Commun. Soil Sci. Plant Anal, 18, pp.1003~1015 (1987)
  36. Mihaljevic, M, "A comparison of sequential extraction techniques for determining arsenic fractionation in synthetic mineral mixtures", Anal Bioanal Chem, 377, pp.723~729 (2003)
  37. Nesbitt, H.W., "Oxidation of arsenopyrite by air and air-saturated, distilled water, and implications for mechanism of oxidation", GeoChim. Cosmochim. Acta., 59, pp.1773~1786 (1995)
  38. Rapin, F., "Potential artifacts in the determination of metal partitioning in sediment by a sequential extraction procedure", Environmental Science and Technology, 20, pp.836~840 (1986)
  39. Richard, T., "Interpretation of the correlation coefficient : a basic review", Journal of defense modeling and simulation, 6, pp.35~39 (1990)
  40. Suh, J.W, "Sequential extraction of soil heavy metals adided by ultrasound sonication", J. Miner. Soc. Korea, 23(1), pp.85~91
  41. Tessier, A., "Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metal", Analytical Chemistry, 51, pp.844~850 (1979)
  42. Thornton, I, "Applied Environmental Geochemistry", pp.501~ (1983), Academic Press
  43. Tokunaga, T.K., "Depth distribution and time trends in profiles of selenium and soluble salts in vegetated upland soils of kesterson reservoir", Water, Air, and Soil Pollution, 58, pp.55~68 (1991)
  44. Tran, T.S, "Disponibilité du phosphore dans les sols neuters et calcaires du Québec en relation avec les propértés chimques et physiques, In Soil Sampling and Methods of Analysis", pp.43~49 (2006), Lewis Publishers
  45. Tran, T.S., "Evaluation de la method Mehlich-3 pour determiner les elements nuritifs (P, K, Ca, Mg, Na) des sols du Québec, In Soil Sampling and Methods of Analysis", pp.43~49 (2006), Lewis Publishers
  46. Ure, A.,M, "Quality Assurance for Environmental analysis", pp.505~523 (1995), Elsevier
  47. Ure, A.M., "Chemical Speciation in the Environment", pp.265~321 (2001), Blackie
  48. Vaisanen, A., "Ultrasound-assisted sequential extraction method for the evaluation of mobility of toxic method for the evaluation of mobility of toxic elements in contaminated soils", International Journal of Environmental Analytical Chemistry, 85, pp.1037~1049 (2005)
  49. Wensel, W.W, "Arsenic fractionation in soils using an improved sequential extraction procedure", Analytica Chimica Acta, 436, pp.309~323 (2001)

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