자성을 이용한 시화호 유역 산업단지 도로먼지 내 중금속 오염원 추적

Abstract

본 연구에서는 시화호 유역 산업단지 도로먼지 내 중금속 오염원 추적과 공간분포 특성, 금속 오염도/위해성 평가를 위하여 도로먼지를 채취하였으며, 자성을 이용하여 중금속 분석을 실시하였다. 도로먼지 내 중금속의 평균농도는 Cr 498 mg/kg, Ni 164 mg/kg, Cu 992 mg/kg, Zn 1,824 mg/kg, As 19.4 mg/kg, Cd 2.22 mg/kg, Pb 612 mg/kg, Hg 0.08 mg/kg로 나타났다. Cr, Ni, Cu, Zn, Pb의 변동계수(CV)가 100%를 초과하고 있어 인위적인 오염원이 존재하고 있었다. 자성 부분(magnetic fraction)에서의 Cr, Ni, Cu, Zn, Cd, Pb, Hg의 평균농도가 비자성 부분(non-magnetic fraction)에 비해 2~35배 높았으며, 시화산업단지가 반월산업단지에 비해 높은 특징을 보였다. 농집지수를 이용한 오염도 평가 결과는 반월, 시화산업단지 도로먼지 내 Cr, Cu, Zn, Cd, Pb이 “심한 오염(heavily polluted)”에 해당되는 것으로 나타나, 차량기인 타이어, 브레이크, 엔진 등의 마모를 통한 공급이 있음을 알 수 있었다. Cu와 Zn는 차량기인 뿐만 아니라 금속물질의 제조와 사용 등 다양한 오염원의 영향을 크게 받는 것으로 판단된다. 도로먼지 내 중금속 농도는 전체 도로먼지(total fraction) 52%, 자성 부분 100%, 비자성 부분 52%가 심각하게 오염된 “매우 나쁨”에 해당되는 결과를 얻었다. 전체 도로먼지 중 자성 부분은 양으로는 14%를 차지하지만, 중금속의 양은 Cr 79%, Ni 78%, Cu 40%, Zn 45%, Cd 38%, Pb 29%, Hg 46%를 차지하고 있었다. 도로먼지에서 63 μm 이하가 차지하는 평균 비율은 28.6%로 나타났으며, 이는 시화호로 유입되는 하천을 오염시키는 주요 원인으로, 추가적인 오염원 방지 대책이 필요하다고 판단된다. 또한 도로먼지 청소시 자성을 이용한다면 도로먼지의 상당량을 제거할 수 있어 효율적으로 활용될 수 있을 것이다.

Road dust samples were collected in order to assess the road environment qualities such as metal contents and ecological risk and to identify the metal contamination sources using magnetic property from industrial complex in the Shihwa Lake basin. The mean concentrations of heavy metals in road dust were: 498 mg/kg Cr, 164 mg/kg Ni, 992 mg/kg Cu, 1,824 mg/kg Zn, 19.4 mg/kg As, 2.22 mg/kg Cd, 612 mg/kg Pb and 0.08 mg/kg Hg. Coefficient of variance (CV) of Cr, Ni, Cu, Zn and Pb showed very high variability and variability for Cd was lowest, indicating the presence of anthropogenic pollution sources. Cr, Ni, Cu, Zn, Cd, Pb and Hg concentrations in magnetic fraction was 2~35 times higher than in non-magnetic fraction. Metal concentrations in the road dust from Shihwa industrial complex were much higher than those from Banweol industrial complex in all fractions. The assessment of geo-accumulation index indicated that the studied sites are heavily polluted with metals such as Cr, Cu, Zn, Cd and Pb. There are significant associations among Cr, Ni, Cd, Pb which suggest the same origin, as the wear of vehicle-related parts such as tire, brake and engine. Because Cu and Zn are weakly related other metals except for As, Cu and Zn might be affected by road traffic, the manufacture and use of metallic substances in light industry and other sources. The percentage of “very poor” category was about 52%, 100%, 52% for total, magnetic and non-magnetic fractions of road dust, respectively, indicating highly potential ecological risk. Although the relative percentage of magnetic fraction occupied about 14% of total road dust, the heavy metal loads in magnetic fraction accounted for 79%, 78%, 40%, 45%, 38%, 29%, 46% of total road dust load, Cr, Ni, Cu, Zn, Cd, Pb, Hg, respectively. Road dust samples of less than 63 µm accounted for 28.6% which is the pollution sources of rivers flowing into Shihwa Lake. In addition, magnetic road sweepers can be used efficiently because they can remove a considerable amount of road dust.