별 불가사리와 꼬막 껍데기를 이용한 폐광산 주변 비소 및 중금속 오염 토양의 안정화

목적 : 폐광산 주변 토양은 광미, 침출수 등으로 인해 중금속으로 오염되며 중금속은 오염토에서 수확한 농작물을통해 체내에 축적된다. 안정화 공법은 폐광산 주변 오염 토양 복원에 흔히 적용되고 있으나 환경에 유해하지 않은천연 안정화제의 개발이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 고부가가치임에도 폐기되고 있는 별 불가사리와 꼬막 껍데기를 비소 및 중금속(Pb, Zn) 오염 토양에 적용하여 안정화제로서의 재활용 가능성을 평가하였다. 방법 : 별 불가사리와 꼬막 껍데기를 -#10 mesh, -#20 mesh, 소성(900℃, 2hrs) -#10 mesh로 가공하여 XRD 및 XRF 분석을 통해 특성을 평가하였다. 안정화 토양은 0.1N HCl로 용출 후 ICP-OES 분석으로 안정화 효율을 평가했고, SEM-EDX 분석으로 안정화 기작을 규명하였다. 이후, 안정화 토양에서 상추를 재배하여 토양으로부터 전이된 중금속 농도를 평가하였다. 결과 및 토의 : 자연 상태 안정화제의 CaCO3는 소성 과정에서 CaO로 변환되며, 비소 및 중금속은 포졸란 반응 및Ca-As 침전을 통해 토양 내에 효과적으로 고정된다. 안정화 토양에서 재배한 상추를 질산분해한 결과, 식품공전기준 원소인 As가 불검출되어 안전성을 입증하였다. 결론 : 별 불가사리와 꼬막 껍데기 처리 안정화는 포졸란 반응과 불용성 침전물 형성에 기인하는 것을 확인하였으며, 탄산칼슘 기반의 천연폐자원 안정화제로서 사용 가능할 것으로 판단된다. Objectives:The soil around waste mine sites can be contaminated with heavy metals by mine tailings and leachate, and heavy metals can accumulate in the body through crops harvested from contaminated soil. The stabilization method is often applied to the restoration of contaminated soil around abandoned mines, but it is necessary to develop natural stabilizers that are not harmful to the environment. In this study, starfish(Asterina pectinifera) and cockle shells were evaluated as stabilizers for arsenic and heavy metal(Pb, Zn) contaminated soil.Methods:Starfish and cockle shells were processed into -#10 mesh, -#20 mesh, and calcined (900℃, 2hr) -#10 mesh to evaluate their characteristics through XRD and XRF analyses. The stabilized soil was eluted at 0.1 N HCl. Then the stabilization efficiency was evaluated with ICP-OES analysis, and the stabilization mechanism was identified with SEM-EDX analysis. Afterwards, lettuce was cultivated in the stabilized soil and the concentration of heavy metals transferred from the soil to the lettuce was evaluated.Results and Discussion:The calcination process converts the CaCO3 in the natural stabilizer into CaO. Arsenic and heavy metals are effectively immobilized within the soil through pozzolanic reactions and Ca-As precipitation. Nitric acid decomposition of lettuce grown in the stabilized soil demonstrated the absence of arsenic, meeting the safety standards outlined in the Korean Food Standard Codex.Conclusion:The stabilization of soil contaminated with arsenic and heavy metals by starfish and cockle shell was confirmed to be attributed to pozzolanic reactions and the formation of insoluble precipitates. In addition, they could be used as natural waste stabilizers based on their high calcium carbonate c