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인위적 활동에 의한 퇴적물 내 중금속 오염은 수생 생태계에 장기적인 위협이 되고 있으며, 특히 환경 조건이 변동할 때 2차 오염원으로서 작용한다. 본 연구는 복합 중 금속(Pb, Cd, Zn, As)으로 오염된 퇴적토에 벤토나이트와 철코팅모래(ICS) 혼합물을 이용한 현장 안정화(In-situ stabilization) 전략의 효율성과 메커니즘을 평가하였다. 2년간의 mesocosm 실험 동안 DGT(Diffusive Gradients in Thin-films) 프로파일링을 수행하 여 퇴적물-수층 계면(SWI)에서의 시공간적 이동을 추적하였다. 연구 결과, 안정화제가 강력한 화학적·열역학적 장벽으로 작용하여 중금속 플럭스를 효과적으로 억제하는 것 으로 나타났다. 실험 초기(56일차)에 안정화제 처리 시험구에서 Pb(최대 86.5%), Cd(최대 82%), Zn(최대 86%)를 유의미하게 감소시켰으며, 이는 주로 이들 양이온의 낮은 수화 반지름에 의해 촉진된 이온 교환 및 내권 착물 형성에 기인한 것이다. 반면, As 는 kinetic delay 현상을 보였으나, 결국 ICS 표면에서의 리간드 교환을 통해 장기적 안정화(84일차까지 최대 34% 저감)에 도달하였다. 특히 본 연구는 기후 변화로 인한 온도 상승 및 강우에 의한 영향에 대한 안정화제의 효과를 정량화하였다. 집중호우와 기온 상승에도 불구하고, 안정화제 처리 시험구는 중금속 용출 활성화 에너지(Ea)를 높임으로써 낮은 플럭스 수준을 유지하였다. 특히 As의 Ea가 음수에서 양수(+25 ~ +100 kJ/mol)로 임계 열역학적 전이를 일으켰다. 이는 As 용출이 안정적이고 흡열 반응적인 고정화 상태로 전환되었음을 의미한다. 이러한 발견은 벤토나이트/ICS 기반 안 정화 공법이 대규모 오염 수계 시스템의 장기 관리를 위한 비용 효율적이고 기후 적 응적인 해결책이며, 오염물질의 비가역적 고립을 위한 과학적 토대를 제공함을 시사한다.

키워드

저자

• 이나래 [ 한국과학기술연구원, 고려대학교 대학원 ]
• 박재우 [ 한양대학교 ]
• 조호영 [ 고려대학교 대학원 ]
• 최재영 [ 한국과학기술연구원 ]

참고문헌

발행기관

간행물

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• 간행물명

  한국퇴적환경준설학회 학술대회 초록집(구 한국환경준설학회 학술대회 논문집)

• 간기

  반년간

• 수록기간

  2012~2026

• 십진분류

  KDC 539 DDC 628