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보고서 상세정보

지질환경 오염물질 공간분포 특성평가 및 생지화학적 거동제어 기술개발
Technology Development for Spatial Distribution Assessment and Biogeochemical Behavior Control of Geologic Environment Contaminants

  • 과제명

    지질환경 오염물질 공간분포 특성평가 및 생지화학적 거동제어 기술 개발

  • 주관연구기관

    한국지질자원연구원
    Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources

  • 연구책임자

    안주성

  • 참여연구자

    이정화   오참뜻   이평구   김재곤   박진희   전철민   염승준   그외 다수   남인현   임길재  

  • 보고서유형

    연차보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2015-12

  • 과제시작년도

    2015

  • 주관부처

    미래창조과학부
    KA

  • 사업 관리 기관

    한국지질자원연구원
    Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources

  • 등록번호

    TRKO201600000646

  • 과제고유번호

    1711027253

  • 키워드

    지질환경,오염원소,공간분포,생지화학,거동예측,거동제어Geologic Environment,Contaminants,Spatial distribution,Biogeochemistry,Behavior prediction,Behavior control

  • DB 구축일자

    2016-04-23

  • 초록 


    Ⅳ. Results
    ○ Production of regional geochemical map for rare elements (area of geological map of Gangreung sheet, 1:250,000 sc...

    Ⅳ. Results
    ○ Production of regional geochemical map for rare elements (area of geological map of Gangreung sheet, 1:250,000 scale)
    • Sampling, chemical analysis (ICP-MS) and storage of the total 3,890 stream sediments (< 150 ㎛) collected at 1st or 2nd order streams in study area (14,000 km2)
    • Construction of the 18 regional geochemical maps for rare elements and factor scores (As, Bi, Cd, Cu, Ga, Ge, In, Mo, Pb, Sb, Sn, Ta, Tl, W, U, Zn, FAC1, FAC2)
    • Establishment of regional background and identification of anomalous areas (possibly prospecting areas)
    ○ Spatial distribution assessment of geologic environment contaminants
    • Evaluation of low-density geochemical survey method using composite sample
    • The suitability of low-density (low-resolution) geochemical survey method was evaluated comparing the content and regional distribution pattern of composite samples with those of all the single samples.
    • Lead isotope in the sediment samples of the cores from Daecheong reservoir was effective for source identification
    - Results showed significant differences in lead isotopic compositions between the interstitial water and the sediment samples of the cores, attributable to the anthropogenic sources in the sediment samples.
    - Pb isotope analysis allowed us to differentiate the Pb isotopic composition of the anthropogenic source from that of natural sources in the sediment cores.
    ○ Biogeochemical behavior prediction of the geologic environment contaminants
    • Fifty species of Sb, Mo, and W-tolerant bacteria were isolated and identified from the geological samples which contained high concentrations of Sb, Mo, or W. Among them, several bacteria were considered to transform redox states of the elements since the bacteria decreased the concentrations of the dissolved Sb, Mo, or W.
    • The pH-dependent reactions of redox-sensitive elements with FeS were studied and the major reaction mechanisms were identified as precipitation of sulfide minerals under low pH condition and adsorption under neutral or basic pH conditions.
    • Plants changed the redox status of redox sensitive elements and the elements in plants present as metals coordinated with oxygen or sulfide.
    • Simulation of open pit mine lake generation
    - Simulation development for open pit mine lake generation model considering water balance
    - Influent and loss determine the development (size and time) of mine lake as a result of simulation of N open pit mine.
    ○ Investigation of reaction parameters for the behavior control of hexavalent chromium using zero-valent magnesium (ZVMg)
    • Investigation of factors affecting the efficiency of Cr(VI) removal mediated by ZVMg
    - Solid characterization of various ZVMg
    - Effect of various conditions (ZVMg type, concentration of reactants, pH, anion, etc.) on Cr(VI) removal mediated by ZVMg
    • Evaluation of characteristics of redox properties in the residual soils having various geological origins
    - Characterization of physical, chemical and mineralogical details of the residual soil samples were derived from their bedrock characteristics
    - Quantitative evaluation of the redox-sensitive soil properties and their relationship such as the presence and content of clay minerals, Fe/Mn (oxy)hydroxide and total/active organic carbon in the soils
    ○ Core technology development for scale-up of K-SSP for the mine drainage
    • On-site verification of the applicability of K-SSP
    - Additional critical design review and design of structures
    - Improvement of structure and precipitate removal system
    - On-site trial run and verification of field applicability
    - Recovery of iron and aluminum hydroxide precipitates and achievement of target value (recovery >90%, purity >85%)
    • Improvement metal recovery processes using Bio H2S
    - CuS, ZnS precipitation using Bio H2S
    • Technology patent trends and market analysis, deriving IP creation measures, creating SMK marketing


    □ 최종목표
    ◦주요 오염물질의 지구통계학적 공간분포 특성평가 및 오염기여도 산정 기술
    ◦산화환원 민감원소(Sb, Mo, W, As, Cr 등)의 생지화학적 거동예측 기술
    ◦영가마그네슘(ZVMg) 이용 6가크롬 거동제...

    □ 최종목표
    ◦주요 오염물질의 지구통계학적 공간분포 특성평가 및 오염기여도 산정 기술
    ◦산화환원 민감원소(Sb, Mo, W, As, Cr 등)의 생지화학적 거동예측 기술
    ◦영가마그네슘(ZVMg) 이용 6가크롬 거동제어 신규 원천기술 및 광산배수 용존 금속 선택적 처리(K-SSP)공정 스케일업(10 t/day)
    □ 개발내용 및 결과
    ◦희유원소 광역지구화학도 작성
    - 북서부-중부 지역의 957개 시료 분석: 총 3,890개 분석 완료
    - 광역 지구화학도 18매 작성 및 희유원소 공간분포 패턴 평가
    ◦지질환경 오염물질 공간분포 특성평가
    - 저밀도 지구화학도 작성 및 공간분포 특성 검토: 비용효율적 신속한 정보 획득 및 적용성 평가
    - 대청댐 호저퇴적물 코아시료 획득 및 간극수/심층수 납동위원소 분석
    ◦지질환경 오염물질 생지화학적 거동예측
    - Sb, Mo, W 부화환경의 미생물 분리 및 동정, 생화학적 상변화 특성평가
    - 혐기성 실험환경 구축 및 원소별(Sb, Mo, W, As, Cr) 거동 매커니즘 평가
    - Hydroponic system 내 Lactuca sativa의 원소별 흡수 및 생지화학적 전이 평가
    - 노천광산 호수 현장조사 및 지화학적 연구접근법 평가
    ◦영가 마그네슘(ZVMg) 이용 6가크롬 거동제어 원천기술 개발
    - 수용액상 ZVMg-Cr(VI) 산화환원 반응속도, 음이온 및 이온강도, pH 영향 규명
    - 오염토양 처리를 위한 토양 특성 규명과 산화환원 및 주요 반응인자 간 정량적 상관관계 도출
    ◦광산배수 용존금속 선택적 처리(K-SSP) 공정 스케일업 핵심기술 개발
    - K-SSP 공정 설계구조 개선 및 현장 실증시험
    - Fe 및 Al 수산화물 회수 및 목표치(회수율 >90%, 순도 >85%) 달성
    - Bio-H2S 이용 금속회수 공정 개선
    - 관련기술 특허동향 및 시장성 분석, IP창출방안 도출, 기술마케팅 SMK 작성
    □ 기대효과
    ◦환경문제, 국가 토지이용 계획 수립, 오염지역 토양복원 목표치 설정, 국민건강 등 다양한 분야에 활용할 수 있는 다목적 지구화학 정보 제공
    ◦Sb, Mo, W 등 환경정책적 미관리 특이 종들에 대한 거동특성 규명 원천기술로서 토양 및 지하수 등의 효율적인 정책적 관리를 위한 참고자료 제시
    ◦중금속 오염토양, 산성배수, 매립장 침출수 등에 대한 기존 정화처리 기술의 개선 및 선진화 파급효과
    □ 적용분야
    ◦오염물질의 분포패턴 특성파악 및 오염원별 기여도 판별을 통하여 효율적 국토관리와 환경분쟁 해결의 과학적 근거로 활용
    ◦폐광산, 사격장 등의 중금속 오염지역과 POPs, 유류 등의 유기 오염지역 등 국내외 환경복원시장
    ◦지질환경 복원기술에서 기존 물질 대비 효율적이고 이차오염 가능성이 적은 친환경적인 재료로 대체


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ... 1
    2. 제 출 문 ... 2
    3. 연차보고서 요약서 ... 4
    4. 요 약 문 ... 6
    5. S U M M A R Y ... 11
    6. CONTENTS ... 17
    7. 목차 ... 21
    8. 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 24
    9. 제1절 연구개발의 목적 및 ...
    1. 표지 ... 1
    2. 제 출 문 ... 2
    3. 연차보고서 요약서 ... 4
    4. 요 약 문 ... 6
    5. S U M M A R Y ... 11
    6. CONTENTS ... 17
    7. 목차 ... 21
    8. 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 24
    9. 제1절 연구개발의 목적 및 필요성 ... 24
    10. 제2절 연구개발의 목표 및 범위 ... 28
    11. 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 32
    12. 제 3 장 연구내용 ... 36
    13. 제1절 국토 지질주제도 생산 ... 36
    14. 1. 희유원소 광역 지구화학도 작성 ... 36
    15. 제2절 지질환경 오염물질 공간분포 특성평가 ... 60
    16. 1. 저밀도(저해상도) 지구화학조사 기법 ... 60
    17. 2. 오염원 추적 및 기여도 산정 ... 64
    18. 제3절 지질환경 오염물질 생지화학적 거동예측 ... 115
    19. 1. 산화환원 민감원소에 대한 미생물학적 영향 평가 ... 115
    20. 2. 산화환원 민감원소의 환원환경 지화학적 거동평가 ... 155
    21. 3. 식물정화 프로세스 중의 산화환원 민감원소 거동평가 ... 171
    22. 4. 노천 광산 호수의 지구화학적 특성평가 ... 192
    23. 제4절 지질환경 오염물질 지구화학적 거동제어 ... 202
    24. 1. 반응인자에 따른 ZVMg의 6가크롬 처리효율성 평가 ... 202
    25. 2. 오염토양의 ZVMg 이용 6가크롬 처리를 위한 토양특성 및 산화환원 반응인자 평가 ... 217
    26. 3. 광산배수 용존금속의 선택적 처리(K-SSP) 공정 개선 ... 234
    27. 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 258
    28. 제1절 목표달성도 ... 258
    29. 제2절 관련분야 기여도 ... 259
    30. 1. 정부 정책적 측면 ... 259
    31. 2. 과학기술적 측면 ... 259
    32. 3. 경제·산업적 측면 ... 260
    33. 4. 국민생활과 사회 수준 향상에의 기여 측면 ... 260
    34. 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 262
    35. 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 264
    36. 제 7 장 참고문헌 ... 272
    37. 끝페이지 ... 289
  • 참고문헌

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