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2013-05-20 오전 9:17:50 입력 뉴스 > 기고/자유발언

[독자기고]정병학 석정여자중학교 교사
영월탄광지역 산성광산배수 관리방안 모색



정병학 석정여중 교사

산성광산배수는 폐광 갱구에서 유출되거나 우수가 폐석에 스며들어 침출되는 경우로 수소이온(H)이 다량 함유하고 있는 경우를 말하며 이 산성광산배수가 계곡과 하천에 유입될 경우에 수질 오염과 생태계를 교란시켜 생태계 먹이사슬에 치명적 피해를 준다.

 

또한 이 산성수는 암석이나 폐석에 스며들게 되면 중금속 이온을 용출시켜 다량의 중금속을 함유하는 산성광산배수가 되어 살아있는 생명체에게 유입되거나 흡착된다.

 

산성광산배수에는 납(Pb), 카드뮴(Cd), 크롬(Cr) 등을 다량 포함하고 있어 수질과 토양을 중금속으로 오염시키고 먹이연쇄에 따라 물고기 등 다양한 음식물을 통하여 우리 몸 속으로 이동, 농축되며 아울러 중금속에 의한 신경마비, 언어장애, 사지마비 등 무서운 질병을 일으키는 원인이 된다.

 

또한 이러한 산성광산배수는 주변의 중금속을 용해하여 유동성을 증가시키므로 주변 토양, 지표수, 지하수를 광범위하게 오염시키고 토양 미생물의 활동을 억제하여 토양이 가진 정화능력마저 저하시킨다.

폐광산 주변의 계곡이나 하천바닥을 붉게 보이는 경우가 산성광산배수에 의하여 산화철 생산과 더불어 수질은 낮은 pH를 생성하며 수중생태계를 파괴시키는 큰 원인이 된다.

 

황을 포함하고 있는 황화광석은 많은 금속광산의 주요 구성 광물이며 석탄과 같이 유기물이 많이 포함된 지층에 많은 양을 함유되어 있다. 특히, 산성광산배수는 석탄폐탄광이 밀집되어 있는 영월, 정선, 태백 등에서 흔히 볼 수 있다. 이들 황화 광물의 구성 성분은 당연히 황과 여기에 결합된 금속 원소들이며 이 중 황은 주로 금속 원소와 결합되어 있다.

 

황화물 구성원소의 성질은 외부와의 물질 교류가 차단되고 온도, 압력 등의 조건에 큰 변화가 없는 한 유지된다. 산성광산배수의 시작은 인간이 금속광산 및 석탄광산 등을 개발하기 위해 갱도를 뚫거나 상위 지층을 제거하게 되면 금속광물 및 탄층에 있던 황화물은 산소를 포함하는 대기 및 용존 산소를 함유하는 물과 접촉하게 되면서 용해 및 산화되게 된다.

 

이들 용해된 이온 중에 물속의 산소와 반응하여 산화가 가능한 것은 황, Fe, Cr 등과 같이 다양한 이온을 갖는 원소들이다즉, 금속 이온이 산화 및 침전되면서 금속 이온의 산화수에 따라 다른 수소 이온 수를 생산하며 물을 산성화한다. , 산성광산배수의 산성화는 산화수에 따라 황의 산화 정도 및 금속 이온의 침전 정도에 비례하는 것이다. 그러나 산성광산배수의 산성화의 주범은 산화수 (-1)가를 갖는 황의 산화가 주범이며, 이러한 황의 산화가 상당히 진행되어 pH2이하로 낮아지는 경우에는 금속 이온의 침전은 진행하지 못한다.

산성광산배수를 생성시키는 주요반응 단계는 세단계로 압축시킬 수 있다.

 

첫째 단계FeS2 + 3.5 O2 + H2O Fe2+ + 2SO42- + 2H+

[황철석이 물과 공기에 노출되면 분해되어 물에 산(H+)을 생성시킨다]

둘째 단계Fe2+ + 0.25 O2 + H+ Fe3+ + 0.5 H2O

 

[환원상태의 2가철이 3가철로 산화되면서 산(H+)을 소모 2가철에서 3가철로의 완전한 산화작용은 느리므로 산성광산배수가 현장에서 수km 이동한 후 철 수산화물이 침전되며 삼가철은 산화제 그 자체이며 황화광물이 산화<갱구에서 유출되는 산성광산배수>되면 철수산화물 침전은 불가피하다]

 

▲ 갱구에서 유출되는 산성광산폐수

 

셋째단계Fe3+ + 3 H2O Fe(OH)3 + 3H+[물속에 생성된 3가철은 철수산화물을 침전시키며 수소이온(H+)을 더욱 높은 수질을 생산시킨다]

 

산성광산배수의 처리는 크게 산성광산배수가 생성되지 못하도록 방지하는 방법과 이미 생성된 산성광산 배수를 산화 및 중화시키는 방법이 있다. 산성광산배수의 생성을 방지하는 방법은 산소의 공급을 차단하는 것과 미생물의 활동을 억제하는 방법이 있다. 산소의 공급을 차단하는 방법은 대개 물리적으로 산소의 통로를 막아버림으로써 산소에 의한 황철석의 산화를 예방하려는 것이다.

 

예를 들면, 토양이나 합성 물질을 지표에 씌우거나 갱도를 막아 산소의 활발한 공급을 방해하는 것이다. 이와 같은 방법은 완벽한 산소 공급의 차단이 거의 불가능하다는 점, 또한 이로 인해 지하수 오염 영역이 더욱 확산될 수 있다는 점 등 때문에 그 효과가 크지 않을 것으로 판단된다.

미생물의 활동을 억제시키는 방법은 황철석의 산화 속도를 실제로 결정하는 미생물의 생장에 치명적인 화합물을 공급해 황철석의 활발한 산화를 방해하는 방법이며 이 방법은 멸균제가 또 다른 수질 오염을 유발할 수 있다는 점과 멸균제의 지속적으로 관리해야 한다는 점이 산성광산배수의 산성화를 방지하는 방법으로 적용하기에는 문제점이 있을 것으로 사료된다.

 

환경오염을 최소화하려면 생물학적 처리 방법이 가장 적합하다. 침전과 같은 물리적 방법이나, 화학물질을 넣어 처리하는 것은 처리비용이 많이 들고 2차 오염을 유발할 우려가 크다. 생물학적인 방법은 미생물 자신들이 살아가기 위해 오염물질을 처리하는 것이므로 가장 친환경적이라 할 수 있다.

 

산성광산배수 관리방법 중에서 영월지역은 석회석이 풍부하기 때문에 광산갱구에서 유출된 산성광산배수 처리는 중화처리가 가장 적절하다고 판단한다. 갱구에서 유출된 산성수는 계곡으로 유입되는데 계곡 바닥에 석회석을 깔아 산성광산배수를 중화시켜 관리한다면 수소이온과 중금속 이온 함량이 적은 계곡물로 바뀌면서 수중생태계를 복원시킬 수 있을 것으로 판단된다.

 

<본 기고문은 본보 편집방향과 다를 수 있습니다>

 

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