코발트 (CO)에 대한 수요 증가의 환경 영향에 대한 이전 기사에서 설명했듯이, 콩고 민주 공화국 (DRC)에서 미네랄 자원이 수천 년 동안 활용되었습니다. 이러한 착취는 높은 농도의 금속을 가진 금속성 광산 폐기물을 버린다. 또한 주변 생태계의 오염이 발생합니다.
추가 오염 및 건강 문제를 피하기 위해, 일부 구리 (Cu) 언덕의 자연 생태계에서 식물성 실질화 연구가 수행되어 토양 식물 시스템에서 Cu 및 CO 이동성을 평가했습니다.
지질 학적 이상의 금속성 토양은 자연적으로 금속이 풍부한 암석의 풍화로 인해 발생합니다 (예 :우리의 경우 Cu 및 Co - 무거운 금속*을 고려하지 않도록주의하십시오). 조경에서 Cu 및 CO의 분포는 토양의 침식 및 수직 전이를 포함한 다양한 과정에 의해 구동됩니다. 토양으로의 암석 진화는 두 가지 주요 과정, 즉 부모 재료와 토양 형성 자체의 풍화 (물리적 및 화학적 변경)에 달려 있습니다.
금속의 미네랄과 물리 화학적 특성의 안정성은 풍화 과정에서 이동성을 결정합니다. 토양 조건 (즉, pH, 유기물 함량, 금속 농도, 산화 환원 조건)에 따르면, 부모 재료로부터 방출 된 Cu 및 CO는 상이한 토양 상 (고체, 콜로이드 및 가용성)에 분포된다. 구리 및 공동 이동성은 또한 토양의 상이한 상 단계의 물리 화학적 특성에 의존한다. 토양에서 금속의 분포는 pH, 총 유기 탄소, 총 금속 농도, 철 및 망간 옥시 하이드 록 사이드의 영향을받습니다. 이러한 특성 및 토양 성분은 토양 시스템에서 화학 요소의 이동성과 종을 제어 할 수 있습니다. 탄산염, 인산염, 철/망간 옥시 하이드 록 사이드 및 유기 탄소는 토양에서 금속의 보유 및 방출에 작용하는 토양 성분 중 일부입니다.
구리 및 공동 광석 퇴적물은 DRC의 카 탕가 지방 남쪽에 흩어져 있습니다. 금속성 암석 조각은 일반적으로 언덕의 꼭대기에 위치하며, 풍화는 Cu와 Co가 풍부한 다양한 재료를 생산하여 표면 토양을 경사면에 오염시킵니다. 이 시스템의 금속 전달은 입자상, 콜로이드 또는 가용성 형태로 발생합니다. 식생의 분포는 생체 이용 가능한 Cu 및 CO 형태 및 화학 요인의 농도에 의해 영향을받습니다.
토양에서 Cu 및 Co 화학 분획의 다양성은 Cu 및 CO 생체 이용률을 증가 시키거나 감소시킴으로써 식물 종 다양성에 영향을 미친다. 생태계에서 표면 오염 (천연 또는 인위적)에 대한 암석 물질의 기여는 영향을받는 기질의 물리 화학적 조건 하에서 오염되지 않은 기판과 Cu-CO- 풍부 미네랄 사이의 접촉과 후속 진화로부터 발생한다. 그들의 이동성과 생체 이용률에 따르면, Cu와 Co는 토양, 물, 식물, 따라서 먹이 사슬로 옮겨 질 수 있습니다.
Katanga 의이 부분의 비금속 토양은 Miombo로 알려진 삼림이 특징입니다. 그들은 채굴 활동과 관련된 자연 오염원과 인위적 오염원에 노출됩니다. 이 경우, 오염은 OM에서 유기물 (OM) 또는 더 깊은 층이 풍부한 표면층에 영향을 줄 수 있습니다. 이 두 층의 토양과 접촉 한 Cu- 및 공동 풍부한 미네랄의 풍화는 화학 요소를 방출 할 수 있으며, 이는 토양의 다양한 단계에서 재분배 될 것입니다. 이 시나리오는 광미 폐기물의 저장 (예 :광업 폐기물)이 아니라 Copper Hills 생태계에서 Cu- 및 공동 풍부한 암석의 노두의 하락을 실제로 발생하는 것들에 의해 부모 재료에서 토양으로의 요소를 전달하는 데 일반적입니다.
.우리의 연구의 목적은 자연 생태계에서 Cu 및 CO의 이동성에 영향을 미치는 과정의 Cu- 및 공동 재료와 토양 사이의 반응에 대한 (i) 이해를 더욱 이해하는 것이었다. 구체적인 목표는 (i) 토양 오염에 대한 잠재적 인 Cu- 및 공동 풍부한 암석의 기여를 평가하고 (ii) 토양의 특성에 따라 토양 용액으로 방출 된 Cu 및 CO의 이동성을 평가하는 것이 었습니다.
산림 토양 (미요 보트 숲)이 Tenke-Fungurume (DRC)의 천연 Cu와 Co Hills의 암석 조각으로 인위적으로 스파이크 된 수용 분석기 실험을 수행했습니다. 여과수의 Cu 및 CO 함량을 반복적으로 간격으로 분석하고, 토양 특성에 대한 암석의 영향을 실험 종료시 평가 하였다.
.하나의 구리 언덕에서 5 개의 암석이 샘플링되었습니다 (그림 1). 자연 조건에서, 언덕 꼭대기에 위치한이 암석 조각은 공동 과정을 통해 경사를 따라 토양 지평을 나타내도록 혼합되어 있습니다. 암석의 Cu 및 CO 함량은 각각 470mg/kg (Siliceous Rock)과 140,000mg/kg (셰일)과 450mg/kg (Dolostone)과 5300mg/kg (셰일) 사이에 있습니다.
암석 조각을 숲 아래에 2 개의 지평 (2.7% 총 유기 탄소 (TOC)와 0.3% TOC를 갖는 미네랄 B)와 2 개의 지평 (Hemi-Organic A)과 혼합 하였다. 혼합물을 1L의 라이지 미터에 넣고 우기 동안 Lubumbashi 전직 조건에 두었다. 여과수를 6 기간 동안 수집하고 Cu 및 CO 함량을 분석 하였다. 실험이 끝날 때, 입자의 토양을 pH, TOC, 이용 가능한 영양소 및 미량 원소, CACL 2 에 대해 제거 하였다. -추출 할 수없는 Cu 및 CO 분석.
암석의 특성에 따라 여과 솔루션에서 Cu와 CO 릴리스 사이에 큰 차이가 관찰되었습니다. 방출 된 금액은 미숙 한 암석 농도와 관련이있었습니다. A와 B 지평의 차이도 발견되었습니다. 따라서 토양 특성은 암석과의 반응에 영향을 미칩니다. 두 지평의 주요 차이점은 유기 탄소 함량, 양이온 교환 용량 및 영양소 함량으로 A 지평에서 더 높습니다. 그러나 A Horizon의 pH는 B Horizon에 비해 산성입니다.
침출 용액의 농도를 갖는 추출 가능한 Cu와 Co 사이에 상당한 상관 관계가 발견되었다. 결과적으로, 가용성 Cu 및 Co는 cacl 2 에 의해 추출된다. 토양에서 Cu 및 CO의 수직 전송 위험 예측 도구로 간주 될 수 있습니다.
실험실 조건 하에서 토양 특성, 주로 pH 및 총 유기 함량의 효과를 특성화하여 고체상에 대한 금속 용해도 및 흡착에 대한 두 가지 추가 실험을 수행 하였다. 전반적으로, 광물학은 원소의 공급을 제어하고, pH는 그들의 용해도를 제어하며 (그림 2), 유기물은 그들의 이동성을 제어한다.
.이러한 결과는 금속 생태계에서 구리 및 코발트의 이동성이라는 제목의 기사에 자세히 설명되어 있습니다. 최근 Journal of Geochemical Exploration 에 발표 된 Lubumbashi 지역 (콩고 민주 공화국)의 수용 분석기 연구 결과. . 이 작품은 Liège 대학과 Université de Lubumbashi의 Donato Kaya Muyumba, Unilasalle, Amandine Liénard, Grégory Mahy 및 Liège 대학의 Gilles Colinet의 Univier De Lubumbashi, Jessica Bonhoure에 의해 수행되었습니다. [분리기 유형 =”얇은”]
*올해 초 동료 Jean-Claude Bollinger와 함께 우리는“중금속”이라는 용어의 사용에 의문을 제기했으며, 최근에는 과학 문헌 에서이 용어를 금지 할 것을 제안했습니다. 왜?
1980 년 Nieboer와 Richardson 은이 비 설명 용어를 생물학적으로 화학적으로 유의 한 분류로 대체 할 것을 제안했습니다. 더욱이 IUPAC에 따르면, "중금속"이라는 용어는 기껏해야 부정확 한 것으로 간주되며 최악의 경우 의미가없고 오해의 소지가 있습니다. 이 용어의 사용은 특히이 용어의 표준화 된 정의가 없기 때문에 강력하게 낙담합니다.
"중금속"이라는 용어는 밀도 또는 몰 질량에 의한 분류를 기반으로합니다 (아연 또는 구리는 란타나이드 및 액티 나이드에 비해 밀도가 상대적으로 낮고 몰 질량). 오염 및 잠재적 독성과 관련된 금속 및 금속성 (즉, 비소)의 그룹 이름으로 사용됩니다. "중금속"목록은 명확하게 정의되지 않았으며 종종 분명한 정의없이 금속과 금속성을 혼합합니다.
결국, 금속의 독성과 관련된“무거운”의 중위 적 의미는 우리 사회에서 두려움을 일으켰습니다. 소위 "중금속"과 화합물은 비교적 높은 독성을 가질 수 있습니다. 테트라 에틸을 첨가함으로써 이끌에 대한 인간 노출은 휘발유에 이끌거나 페인트를 이끌고있다. 그러나 납산 배터리는 인간에게 직접적인 위협이되지 않지만 환경 적으로 유해 폐기물을 생성 할 수 있습니다.
그럼에도 불구하고, 금속은 항상 독성이 없으며 일부는 실제로 필수적입니다. 용량 및 노출 수준에 따라 유기체/집단에 따라 금속이 필수적이거나 독성이있을 수 있습니다. 미국 5 센트 동전에서 사용되는 것으로 유명한 니켈은 지구상에서 가장 다재다능한 금속 중 하나입니다. 니켈은 수명 (일부 단백질에서)에 필수적이며, 그 결핍은 조직 학적 및 생화학 적 변화와 철 재 흡수 감소를 동반하며 빈혈로 이어질 수 있습니다.
.일관성을 유지하기 위해 연구원들은 잘 받아 들여진 정의 만 사용해야합니다. "중금속"의 경우,이 용어는 "금속", "메탈 로이드"또는 "미량 금속"으로 대체되어야합니다. 연구 된 요소를 설명하는 가장 좋은 방법은 명확하게 이름을 지정하거나 요소 그룹 (금속 또는 금속성)으로 간주하는 것입니다.
참조 :
- Pourret, O. &Bollinger, J.-C. "중금속" - 지금해야 할 일 :사용하거나 사용하지 않으려면? Sci. 총 환경. 610 , 419-420, doi :10.1016/j.scitotenv.2017.08.043 (2018).
- Pourret, O. 과학 문헌에서“중금속”이라는 용어를 금지해야 할 필요성. 지속 가능성 10 , 2879, doi :10.3390/su10082879 (2018).
