황강리 광화대에 분포하는 일부 폐금속 광산수계의 수리지구화학적 특성 : 예비연구

이현구; 이찬희; 이종창

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자료유형: 학술저널

저자정보: 이현구 (충남대학교 지질학과) 이찬희 (충남대학교 지질학과) 이종창 (충남대학교 지질학과)

저널정보: 한국지하수토양환경학회 지하수토양환경 지하수토양환경 제6권 제4호

발행연도: 1999.1

수록면: 194 - 205 (12page)

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1998년 2월에 황강리 광화대의 일부 폐금속광산(상곡,금실,장풍 및 삼덕)수계에서 채취한 지표수를 대상으로 수리지구화학적 특성과 환경동위원소의 거동을 고찰하였다. 연구지역에 분포하는 일반적인 지표수는 $Ca^{2＋}$. 알카리 원소 N $O_3$$^{－}$ 및 C $l^{－}$이 풍부하나. 광산부근의 지표수로 가면서 상대적으로 $Ca^{2＋}$, $Mg^{2＋}$. 중금속 원소 HC $O_3$$^{－}$ 및 S $O_4$$^{2－}$ 가 부화되어 있다. 또한 광산수계의 지표수에서 pH는 낮고 EC와 TDS는 아주 높다. 이 지표수들의 $\delta$D와 $\delta$$^{18}$ O(SMOW) 값은 각각 －65.0~－71.2$\textperthousand$ 및 －9.1~－10.2$\textperthousand$의 범위를 보이며. d($\delta$D－$\delta$$^{18}$ O) 값은 7.3~10.9 이다. 이 $\delta$D와 $\delta$$^{18}$ O 비는 비광산 지역의 지표수에서 광산지역의 물로 갈수륵 무거운 값을 갖는다. 이 동위원소외 조성과 TDS, HC $O_3$$^{－}$ , S $O_4$$^{2－}$ 및 $Ca^{2＋}$의 함량온 양의 상관도를 보여준다. WATEQ4F를 이용하여 포화지수를 계산해 볼 때, 광산부근의 지표수에서 사장석. 방해석. 돌로마이트 및 점토광물들은 대부분 용해성 조건을 가지나, 하류로 가면서 비광산 지역의 지표수가 유입됨에 따라 점진적으로 평형상태로 변한다. 그러나 비광산 지역의 지표수에서는 거의 모든 광물종이 포화상태 또는 침전조건을 나타낸다. 지구화학적 모델링을 통하여 규명된 잠제적 독성원소들은 광산수계에서 황산염(MS $O_4$$^{2－}$ ) 또는 단독 양이온( $M^{2＋}$)으로 존재하나, 비광산 수계에서는 탄산염(C $O_3$$^{－}$) 또는 수산화물(O $H^{－}$) 형태의 복합 음이온으로 존재하는 것으로 밝혀졌다. 한편 조선누층군의 석회암질암이 모암을 이루는 상곡 및 금실광산 부근의 물이 옥천누층군에 속하는 변성퇴적암과 쥬라기의 화강암류가 분포하는 장풍 및 삼덕광산 수계의 물보다 pH가 높고 $Ca^{2＋}$, $Mg^{2＋}$ 및 HC $O_3$$^{－}$의 함량이 많으며 $\delta$D와 $\delta$$^{18}$ O의 조성 또한 무거운 특징이 있다. 그러나 이들은 광산폐수에의 오염에 의하여 거의 동일한 수리지구화학적 진화경향을 보인다.

Hydrogeochemical variation and environmental isotope at the some abandoned metal mine (Sanggok, Keumsil, Jangpung and Samdeok) creeks of the Hwanggangri mining district were carried out based upon the physicochemical properties for surface water collected of February in 1998. Hydrogeochemical composition of the all water samples are characterized by the relatively significant enrichment of Ca$^{2}$, alkaline ions, N $O_3$$^{－}$ and Cl$^{－}$ in normal surface water, whereas the surface waters near the mining area are relatively enriched in Ca$^{2+$, Mg$^{2＋}$, heavy metals. HC $O_3$$^{－}$ and S $O_4$$^{2－}$. Surface waters of the mining creek have low pH, high EC and extremely high concentrations of TDS compared with surface water of the non-mining creeks. The range of $\delta$D and $\delta$$^{18}$O values (SMOW) in the waters are shown in －65.0 to－71.2$\textperthousand$ and －9.1 to－10.2$\textperthousand$. The d($\delta$D－$\delta$$^{18}$O) value with those of water samples ranged from 7.3 to 10.9. These $\delta$D and $\delta$$^{18/}$ of the acid mine water are more heavy values than those of surface water. The values have revealed the positive correlation between isotopic compositions and major elements, because those $\delta$D and $\delta$$^{18}$O values increase with increasing TDS. HC $O_3$$^{－}$ , S $O_4$$^{2－}$ and Ca$^{2＋}$ concentration. Using WATEQ4F, saturation index of albite calcite, dolomite and mostly clay minerals in water of the mining area show undersaturated and progressively evolved toward the equilibrium condition due to fresh water mixing, however, surface waters of the non-mining area are nearly saturated and/or supersaturated. Geochemical modeling showed that mostly toxic heavy metals within water in the mining creek may exist largely in the from of metal-sulfate (MS $O_4$$^{2－}$), free metal (M$^{2＋}$/), C $O_3$$^{－}$ and/or OH$^{－}$ complex ions. Based on the geology, water chemistry and environmental istopic data the water compositions from the Sanggok and Keumsil mine creek (consist mainly of Cambro-Ordovician carbonate rocks of the Cho-seon Supergroup) show higher PH, Ca$^{2＋}$, Mg$^{2＋}$ , HC $O_3$$^{－}$ and more heavy $\delta$D and $\delta$$^{18}$O values than those from the Jangpung and Samdeok mine creek (consist of age -unknown metasedimentary rocks of the Ogcheon Supergroup and/or Jurassic grani-toids), but each of these waters represents a similar hydrogeochemical evolution path by the mine water mixing.

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