안정화 처리한 토양 내 중금속의 안정화 효율을 평가하기 위한 토양 용출제의 성능 비교

Comparison of Leaching Agents for Evaluating the Stabilization Efficiency of Heavy Metals in Stabilized Soils

이 연구는 안정화 처리된 토양 내 중금속의 안정화 효율을 평가하기 위해 적용되는 다양한 단일용출법의 특성을 비교, 검토하고자 하였다. 광산 주변 농경지 토양을 대상으로 석회석-제강슬래그 혼합물과 참나무 바이오차를 각각 적용한 후, 0.1 N HCl, 1N HCl, Mehlich-3, CaCl2, TCLP 용출제 등 다섯 가지 단일용출제를 사용하여 As, Pb, Zn, Cu, Cd, Ni의 용출 거동을 조사하였다. 연구 결과, 석회석-제강슬래그 혼합물을 적용한 경우 0.1 N HCl과 1 N HCl 용출법은 모든 시험 중금속에 대해 비교적 일관된 안정화 효과를 나타낸 반면, Mehlich-3, CaCl2, TCLP 용출제는 중금속 종류에 따라 제한적인 안정화 효율만을 보였다. 특히 As의 경우 무기산 용출제에서만 뚜렷한 안정화 효과가 관찰되었으며, Zn과 Cd는 CaCl2 용출에서도 일정 수준의 안정화 효율을 나타냈다. 반면, 바이오차 처리 토양에서는 0.1 N HCl 용출 시에만 대부분의 중금속에 대해 안정화 효과가 확인되었고, CaCl2 용출에서는 Zn을 제외한 다른 금속에서는 안정화 효과가 나타나지 않았다. 다른 용출법에서는 대부분 중금속에 대해 안정화 효과가 없는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 주어진 조건에서 알칼리성의 석회석-제강슬래그 혼합물에 비해 이 실험에 사용한 참나무 바이오차의 안정화 효과가 제한적일 가능성을 나타낸다. 또한 서로 다른 용출제가 토양 내에서 상이한 금속 형태를 대상으로 하므로 안정화 효율의 평가는 선택되는 용출제에 크게 의존함을 의미한다. 이 연구는 처리 후 안정화 성능을 평가함에 있어 안정화제의 종류와 대상 중금속의 특성을 고려하여 적절한 용출법을 선택할 필요성이 있음을 시사한다.

The performance of commonly used single-extraction methods for evaluating the stabilization efficiency of heavy metals in stabilized soils was compared. Agricultural soil near an abandoned metal mine was treated with a limestone-steel slag mixture and oak-derived biochar. After stabilization, the leaching behavior of As, Pb, Zn, Cu, Cd, and Ni was evaluated using five single-extraction methods: 0.1 N HCl, 1 N HCl, Mehlich-3, CaCl2, and TCLP. The results showed that soils stabilized with the limestone-steel slag mixture exhibited consistent reductions in extractable concentrations of all tested metals when assessed using 0.1 N and 1 N HCl. In contrast, Mehlich-3, CaCl2, and TCLP revealed stabilization effects only for specific metals. Arsenic stabilization was effectively detected only by inorganic acid extractions, whereas Zn and Cd also showed measurable stabilization under CaCl2 extraction. For biochar-treated soils, stabilization effects were observed primarily when extracted with 0.1 N HCl, while CaCl2 extraction indicated stabilization only for Zn. Other extraction methods failed to detect meaningful stabilization for most metals. The results suggest that, under the conditions of this study, the stabilization effectiveness of the oak-derived biochar used in this experiment may be limited compared to that of the alkaline limestone–steel slag mixture. Overall, the results demonstrate that the evaluation of stabilization efficiency is highly dependent on the choice of leaching agent, as different extractants target distinct metal fractions in soil. This study indicates the necessity of selecting appropriate extraction methods based on the stabilizing agent and target metals when assessing post-treatment stabilization performance.