본 연구는 경상남도 밀양시의 폐광산에서 실시되었으며, 주요 채광 금속은 금, 은, 동, 아연, 납이다. 광산이 폐광된 이후 토양오염 방지 프로젝트가 진행되었지만, 그 후에는 주변 토양과 수계가 구리와 납에 의해 심각하게 오염되었다. 토양의 중금속 오염도를 측정하기 위해 식물이 자라지 않는 지역과 특정 식물이 우세한 지역에서 토양 샘플을 채취하였다. 또한 중금속 분석용으로 우세 식물을 선정하고 채집하였다. 토양 샘플과 식물 샘플은 모두 중금속 분석을 위해 처리되었고, 토양에서 식물이 연간으로 제거하는 중금속의 양도 계산하였다.
<h1>재료 및 방법</h1> <h2>조사지역 개황</h2> <p>본 조사지역 폐광산은 경상남도 밀양시 무안면 마흘리의 종남산(해발 \( 663.5 \mathrm{~m} \) ) 줄기 북방 약 \( 2.5 \mathrm{~km} \)에 위치하고 있다. 주 채광 금속은 금, 은, 동, 아연, 납이었으며 광복 후 채산성 때문에 폐광되었고 폐광후 토양오염 방지사업의 일환으로 1996~1997년 밀양시에 의해 소류지 퇴적물의 준설과 유해 중금속으로 오염된 농경지의 토양 개선사업이 시행된 후 방치됨에 따라 광구수 및 광미 유출수에 의해 주변 토양 및 수계가 \( \mathrm{Cu} \)와 \( \mathrm{Pb} \) 로 인해서 심각하게 오염된 곳이다.</p> <h2>토양의 채취지점</h2> <p>토양의 중금속 오염을 측정하기 위한 식물 비생육지 토양의 채춰는 식물이 생장하지 않는 주변 토양 4지점(C-S, S1, S2, S3)을 \( 1 \mathrm{~m}^{2} \)를 지정한 후 다시 \( 20 \mathrm{~cm}^{2} \) 3지점을 선택하여 토양 공정시험법 및 조사 목적에 부합되는 심도에 토양 채집기 또는 부삽을 이용하여 깊이별로 표토에서 \( 50 \mathrm{~cm} \) 깊이까지 10 \( \mathrm{cm} \) 단위로 5등분하여 시료 5점을 총 4지점에서 20개의 분석 시료를 채취하였다.</p> <p>식물 생육지의 토양의 채취는 광미에 의해 토양이 오염되어 있고 광산 주변지역에서 특정식물이 우점하고 있는 곳 6지점(C-SP, SP1, SP2, SP3, SP4, SP5)을 선정하여 지표로부터 \( 20 \mathrm{~cm} \) 아래부분을 채취하였다.</p> <h2>중금속 분석용 식물의 선정과 동정</h2> <p>중금속 분석용 식물은 우점 식물을 선택하여 각 지점별 20\( \mathrm{cm}^{2} \) 범위의 동일종 식물을 3곳 선택하여 채집하였으며, 식물의 동정은 대한식물도감과 Flora of Korea를 참고하였다. 식물은 뿌리가 상하지 않도록 훍을 제거하여 혼합시료로 만든 후 4분법하여 약 \( 1 \mathrm{~kg} \)정도를 분석시료로 하였다.</p> <h2>토양의 중금속 분석</h2> <p>토양 시료는 채취 토양을 음건하여 고무망치로 분쇄한 후 \( 2 \mathrm{~mm} \) 폴리에틸렌 체를 통과시킨 다음 비닐봉투에 보관하여 분석시료로 사용하였고 중금속 분석은 우리나라 토양오염 공정시험법에 준하여 분석하였으며 분석기기는 유도결합플라즈마 발광광도계(Perkin Elmer 3300DV)를 사용하였다. 이 모든 과정은 blank를 첨가하여 QC (Quality Control) 과정을 거쳤으며 분석시 오염을 최소화하기 위해 deionized water를 사용하였고 3회 반복 분석하였다.</p> <h2>식물체내의 중금속 분석</h2> <p>채집한 식물은 실내에서 세척, 건조 \( \left(105^{\circ} \mathrm{C}\right) \)한 후 식물 전체를 믹서기로 갈아 분말로 만든 다음 분석 시료로 사용하였다. 이 시료는 체(20 mm)에 통과시킨 후 \( 10 \mathrm{~g} \)을 자제도가니에 정확히 칭량하여 뚜껑을 닫은 후 회화로 \( \left(600^{\circ} \mathrm{C}\right) \)에서 6시간 가열한 후 킬달 플라스크에 약 \( 0.5 \mathrm{~g} \)씩 넣어 혼합 분해액( \( \mathrm{HNO}_{3} \) \( \left.: \mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4}: \mathrm{HClO}_{4}=10: 1: 4\right) 10 \mathrm{ml} \)를 주입하여 분해액이 백색이 될 때까지 분해를 하였다. 분해된 시료는 Toyo 5C 여지로 여과시켜 유기물을 제거한 후 \( 100 \mathrm{ml} \)로 검량한 것을 ICP-OES (Perkin Elmer 3300DV)로 각 성분을 분석하였다. 이 모든 과정은 blank를 첨가하여 QC과정을 거쳤으며 분석시 오염을 최소화하기 위해 deionized water를 사용하였고 동일한 시료를 3회 반복 분석하였다.</p> <h2>식물에 의한 토양 연간 중금속 제거율</h2> <p>식물의 연간 중금속 제거량 \( (\mathrm{g} / \mathrm{ha}) \)은 본 즌사지역에서 각 지점별로 채취한 식물을 단위면적당 건중량에 식물체 농도를 곱하여 구하였으며, 10월에 채취한 식물체내의 중금속 함량을 최고 중금속 함량으로 하였다. 토양의 단위 면적당 중금속 현존량 \( (\mathrm{g} / \mathrm{ha}) \)은 \( 20 \mathrm{~cm}^{2} \)에서 채취한 토양의 중금속 농도 \( (\mathrm{mg} / \mathrm{kg}) \)에 ha당 가비중 \( 1.4 \mathrm{~g} / \mathrm{cm}^{3} \)을 곱하여 구하였다. 토양의 일반적인 가비중은 화산재가 \( 0.6 \sim 0.8 \mathrm{~g} / \mathrm{cm}^{3} \), 충적토 \( 0.9 \sim 1.1 \mathrm{~g} / \mathrm{cm}^{3} \), 사질토양은 \( 1.2 \sim 1.6 \mathrm{~g} / \mathrm{cm}^{3} \)인데 본 조사지역은 사질토양으로 깊이 \( 0 \sim 20 \mathrm{~cm} \)의 가비중 (\(1.4 \mathrm{~g} / \mathrm{cm}^{3} \))으로 하였다. 식물에 의한 토양 중금속의 연간 제거율은 서와 조에 의하였다.</p>