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흙의 중금속 - 밭상태(산화조건) 논상태(환원조건)를 기초로 한 작목 선택 필요

흙살림 조회수 1,662회 14-03-22 02:20

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흙의 중금속 - 밭상태(산화조건) 논상태(환원조건)를 기초로 한 작목 선택 필요
오염원 인근 흙은 자연부존량 이상의 높은 농도이머서 영농활동에 유의 필요

흙은 암석의 풍화산물로 암석을 조성하고 있는 조암광물은 여러 구성원소의 화합물로 되어 있다. 암석은 100종이상의 원소가 조합된 2,500종에 달하는 광물로 되어 있으며 흙에서 흔히 보는 광물은 장석, 석영, 운모, 각섬석, 휘석, 방해석의 6대 조암광물과 점토광물이고 암석이 변성작용을 받게 되면 새로운 광물이 생성된다. 흙은 산소, 규소, 알루미늄, 철, 석회, 마그네슘, 소디움, 칼리 등 8대 원소가 거의 전부(98%)를 차지하고 나머지는 미량이여서 그 양을 쉽사리 계량할 수 없는 수많은 원소로 채워져 있다. 식물의 양분으로 인산, 칼리, 석회, 마그네슘, 황과 같은 다량필수원소와 철, 망간, 구리, 아연, 몰리브덴, 붕소와 같은 미량필수원소는 물론 극미량으로 흙속에 들어 있는 금속원소가 흙의 본체인 고상(固相) 내용물이다. 이들 금속원소가운데 생물에 유해한 것으로 밝혀진 카드뮴, 비소, 수은, 납, 크롬(6+), 니켈 등은 중금속원소로 우리의 토양환경보전법(1996)의 규제를 받고 있다. 중금속 중에는 식물생육에 필요로 하는 코발트, 구리, 망간, 몰리브덴, 셀레늄, 아연과 동물생장에 유익한 비소, 코발트, 크롬, 구리, 망간, 몰리브덴, 니켈, 셀레늄, 스트론튬, 바나듐과 아연 등이 포함된다. 금속원소는 100여종의 원소 중에 기체원소(헬륨, 네온, 아르곤), 할로겐원소(불소, 염소, 브롬)와 기타 산소, 수소, 황과 질소 등 비금속원소를 제외한 금속원소가운데 비중이 4이상의 원소를 중금속으로 분류한다. 중금속원소함량은 지각(地殼)중에 0.1%정도로 이 원소를 함유한 광물이 수십 종에 이르고 그 종류와 함량에 따라 흙속 중금속원소의 자연부존량이 좌우된다. 중금속원소는 황과 화합물을 형성한 광물이 기본이고 탄산, 산소, 수산기, 황산기, 규산염 등 음이온그룹과 결합된다. 중금속원소를 함유한 광물은 단일중금속 원소화합물에서부터 두 종류 또는 세 종류의 중금속원소화합물로 된 광물이 특성상 존재하게 된다. 이런 광물을 채광, 선광과 제련하는 과정에서 미처 분리해 내지 못한 중금속원소가 배출된 폐석, 광미사와 광산폐수 또는 분진(매연)속에 섞여 유실되어 흙에 쌓여 오염이 발생하게 된다. 이렇듯 광산에서 시작된 오염은 가공을 위한 제련과 화학공정을 거치면서 확산되고 농자재와 생활필수품으로 이용되면서 우리주위 흙을 오염시키고 있다. 오염원 인근 흙은 자연부존량 이상의 높은 농도이어서 영농활동에 유의할 필요가 있다. 중금속원소는 매우 낮은 농도에서 생물에 영향을 미칠 수 있고 흙이나 생체 내에서 축적이 용이하여 각별한 주의가 요구된다. 흙속의 중금속원소는 용액의 pH가 낮을 수 록 용해도가 높아 오염지의 흙은 pH를 높여 중금속원소를 불용화하여 식물에 흡수를 억제시킨다. 이에 따라 오염지 흙에서는 석회물질을 시용하여 흙의 pH를 올리는 개량방법을 적극적으로 추천하고 있다. 밭상태(산화조건)와 논상태(환원조건)에 따라 중금속의 용해도가 다르므로 이를 기초로 한 작목의 선택이 필요하다. 철이나 망간은 산화상태에서 불용화되며 카드뮴을 비롯한 구리, 아연, 크롬 등은 환원상태에서 불용화된다. 따라서 카드뮴으로 오염된 흙에서 영농은 수도작이 유리하며 더욱이 석회시용으로 산도를 높이고, 유기물시용으로 환원을 조장하며 논상태를 계속 유지하기 위해서는 상시담수농법이 필요하게 된다. 특히 크롬의 경우 환원상태에서는 Cr3+로 독성이 약화되었다가 산화조건에서는 Cr6+로 되어 강한 독성을 나타나게 되어 법상 Cr6+을 규제 중금속원소로 특별히 명시하게 된 것이다. 중금속원소의 흙 용액에서 불용화는 황이온 등 음이온그룹(群)과의 결합에 기인된다.

 

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