Study on the Mobility of Cd Ion Using Extraction by Solutions in Stem Wood of Pinus densiflora L.

용매추출(溶媒抽出)에 의한 소나무(Pinus densiflora L.) 수간부(樹幹部)에서의 Cd 이동성(移動性)에 관(關한) 연구(硏究)

In order to understand the chemical binding forms of Cd in terms of its binding strength in wood, the radial distribution of it through dendroanalysis and its different chemical fractions in trunk wood of mature red pine(Pinus densiflora L.) trees grown in a relatively unpolluted area, in Kangwon-Province, were examined. Total Cd concentration in stem wood was determined by dry digestion and $H_2O$ and 0.01 M solutions of citric acid, malic acid, $CaCl_2$, $MgCl_2$, $Na_2EDTA$ were used as extracting solutions for Cd. Extracting efficiencies of applied solutions were expressed as % of Cd concentration extracted by $Na_2EDTA$ which extracted all Cd instead of Cd total concentration. Total concentration of Cd decreased from the innermost rings near pith towards the the outermost rings near cambium. Especially through the transition zone this tendency was observed clearly. $H_2O$ was the least effective extractant of Cd, then extracting efficiency increased in the order $MgCl_2$ < $CaCl_2$ $Na_2EDTA$ (extracted all Cd). According to the radial position, extracting efficiency of Cd was ranging from 7 to 30% by $H_2O$ and even from 60 to 95% by citric acid. The Cd extracting efficiencies of $H_2O$ and organic acids increased continuously from the stem center to outermost annual rings, whereas salts showed somewhat different tendency, suddenly decreasing near the outermost ring. The results are discussed with regard to the different chemical binding forms of Cd and the mobility of Cd in wood and comparable with ones in previous studies on Pinus sylvestris and Quercus patraea. According to the results, usefulness of radial distribution pattern of Cd in pine tree trunks for retrosective biomonitoring is questioned.

수간조직의 연륜화학분석(dendroanalysis)을 통해, 강원도 비오염 지역에서 생장한 한국소나무(Pinus densiflora L.) 성숙목의 연륜에 따른 Cd 총농도 분포 곡선과 Cd의 화학적 결합 형태를 알아보고자 본 연구를 수행하였다. 수간조직 내 Cd 총농도는 건식법에 의하여 분석하였고 Cd의 추출을 위한 추출용액으로는 증류수, 0.01M 용액의 구연산, 사과산, $CaCl_2$, $MgCl_2$, $Na_2EDTA$를 이용하였다. 이때 추출용액에 따라 추출되어지는 각각의 Cd 농도는 총농도를 대신하여 Cd 전체를 추출한 $Na_2EDTA$ 용액에 의한 추출농도를 기준으로 하여 퍼센트로 나타내었다. Cd의 총농도 분포곡선은 목재부 안쪽의 심재 조직으로부터 바깥쪽 변재 조직으로 감소하는 경향을 보였으며 이행재를 지나면서 급격하게 그 농도가 떨어졌다. Cd 추출능은 물이 제일 낮았고 $MgCl_2$ < $CaCl_2$ < 사과산 < 구연산 < $Na_2EDTA$(전체 Cd 추출)의 순서를 보였다. 가장 낮은 추출능을 보인 물은 연륜에 따라 7%-30%를 추출한 반면 구연산은 60-95%까지 이르렀고 $Na_2EDTA$는 총 Cd을 추출하였다. 이때 물과 유기산에 의한 추출능은 언제나 심재조직에서 변재조직으로 가면서 증가하는 반면에 중성염의 경우에는 증가 경향을 보이다가 형성층에 가까워서 갑자기 감소하는 경향을 나타내었다. 본 실험은 수액성분에 해당하는 증류수, 중성염, 유기산 용액에 의한 수간의 목부조직 내 Cd 추출능을 분획 별로 구분하여 목부조직 내 Cd의 결합 형태를 결합 세기의 관점에서 알아보았다. 목부조직에 있는 Cd이 수용성인가 또는 추출용액에 의해 목부조직으로부터 교환되어질 수 있는 가능성이 있는가에 대해서 분획별로 논의하였다. 결과는 이전의 Quercus petraea와 Pinus sylvestris의 목부조직 내 Cd 추출실험과 비교하였으며, 소나무 연륜에 따른 Cd의 분포 곡선이 오염에 대한 역사적 변화를 나타낼 수 있는 가에 대해 실험 결과를 바탕으로 문제점을 제시하였다.