환경지질학│지하수학
2010 추계지질과학연합학술발표회 초록집 345
Preliminary Results of Cr(OH)
3(s) Oxidation Coupled with Heterogeneous Mn(II) Oxidation
남궁선이
*․이기현
연세대학교 지구시스템과학과, [email protected]
중성 환경에서 안정한 고체상(Cr(OH)
3(s))으로 존재하는 Cr(III)는 자연계에 널리 존재하는 망간산화물에 의해 유해한 Cr(VI)로 산화될 수 있다는 사실이 본 연구실의 실험을 통해 밝혀 지고 있다. 본 연구에서는 고체상태의 망간산화물을 사용하는 대신 용존 상태의 Mn(II) 이온 과 크롬수산화물을 반응시킴으로써 크롬의 새로운 산화반응 경로를 제시하고, 이 반응에서 pH에 따른 산화 반응성 및 산소의 영향에 대해 살펴보았다. 본 연구를 위해 50 μM의 Mn(II)와 1 g/L의 크롬수산화물을 50 mM 의 NaNO
3에서 반응시켰다. 용액의 pH는 10 mM의 MOPS 또는 CHES buffer를 사용하여 실험기간(최장 50일)동안 각각 pH 7.0(±0.1), pH 8.0(±0.2), 그 리고 pH 9.0(±0.2)으로 유지시켰다. 또한 용존 산소의 영향을 알아보기 위해 pH 8.0과 9.0에서 9~10일 동안 유산소(oxic) 및 무산소(anoxic) 환경에서 실험을 수행하였다. 실험 결과, pH 7.0 에서는 유산소 환경에서도 50일까지 Cr(VI)이 검출되지 않았다. 하지만 pH 8.0과 9.0에서는 유산소 환경에서 10일이 경과하였을 때 각각 2.9 μM(pH 8)과 8.9 μM(pH 9)의 Cr(VI)이 검출 되었다. 이 경우 Mn(II) 이온은 크롬수산화물과 반응한지 15분 안에 pH 8.0과 9.0에서 모두 검 출한계 이하로 감소하였다. 반면 무산소 환경에서는 9일이 경과한 후에도 pH 8.0과 pH 9.0에 서 모두 크롬수산화물의 산화가 관찰되지 않았으며 Mn(II) 이온은 반응 시작 후 8시간 안에 모 두 검출한계 이하로 감소하였다. 본 실험 결과는 용존 산소에 의한 Mn(II) 이온의 이질 산화 반 응(heterogeneous oxidation)에 의해 망간산화물(Mn oxides)이 형성되며, 이로 인해 산화된 크롬수산화물(Cr(OH)
3(s))로부터 Cr(VI)이 용출되었음을 지시한다. 이러한 연구 결과는 용존 산소에 대해 안정한 크롬수산화물이 자연환경에 일반적으로 존재하는 망간이온에 의해 간접 적으로 산화되어 토양 및 지하수의 자연 발생적인(geogenic) Cr(VI) 오염을 발생시킬 수 있음 을 나타낸다.
171