• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권6호
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• pp.1002-1007
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• 2012

에너지 수요의 지속적인 증가는 화석 연료의 사용을 통해 상당한 부분이 충족되고 있으며 이로 인한 이산화탄소의 배출은 지구온난화의 주요 원인으로 인식되고 있다. 대규모 발생원으로부터 이산화탄소를 포집하기 위한 방안의 하나로 흡수 공정이 적용되고 있으며, 흡수제의 흡수 및 재생으로 구성된 연속 순환 공정 특성상 흡수제의 특성뿐만 아니라 흡수 재생 운전 조건은 전체 공정 성능에 매우 중요한 부분을 차지한다. 이러한 최적의 운전 조건은 실제로 운전되고 있는 공정에서 찾아내는 것이 최선이라 할 수 있으나, 이를 위해 실제 상용 공정의 운전 변수를 임의로 변경하는 것은 공정 안정성 측면에서 현실적으로 불가능한 경우가 많다. 따라서 본 논문에서는 이러한 현실적인 제약을 극복하고자 흡수제의 기-액 상평형에 대한 이론적인 접근법을 적용하였다. 12 wt% $NH_3$ 수용액을 이용한 $CO_2$ 흡수 공정에서 최적 흡수 재생 조건 파악에 적용된 이론적인 접근법을 20 wt% Monoethanl amine (MEA) 수용액에 적용하여 흡수제의 최적 재생 조건을 예측하였다. 12 wt% $NH_3$ 수용액을 $CO_2$ 흡수 재생 공정에 사용할 경우, 재생 공정으로 공급하는 흡수액의 $CO_2$ 부하(loading)를 0.4 이하로 유지하는 것이 필요한 반면, 20 wt% MEA 수용액을 사용하는 경우에는 재생 공정으로 공급되는 흡수액의 $CO_2$ 부하에 대한 제한이 필요 없음을 알 수 있었다. 최적 재생 온도는 이론적 접근법을 이용해서 재생 공정으로 공급되는 흡수액의 $CO_2$ 부하에 따라 결정할 수 있으며, 재생된 흡수액의 $CO_2$ 부하는 흡수 공정에서 필요한 $CO_2$ 흡수량에 따라 결정되고 이를 기준으로 최적 재생 온도에 해당하는 열원의 공급량을 결정할 수 있게 된다. 12 wt% $NH_3$ 수용액을 이용한 실험실 규모의 연속 $CO_2$ 흡수 재생 실험에서 최적 재생 조건을 비교적 정확하게 예측할 수 있었던 이론적 접근법을 20 wt% MEA 수용액에 적용하여 최적 재생 조건 예측에 적용할 수 있음을 확인하였고, 실제 화학흡수제를 이용한 $CO_2$의 흡수 재생 공정의 설계 및 운전에 사용할 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 환경영향평가
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• 제24권6호
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• pp.578-592
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• 2015

본 연구는 수도권 지역 OC와 EC의 지역적, 계절적 특성을 파악하기 위하여 서울 은평구 불광동에 위치한 수도권 대기오염집중측정소에서 2014년 1월부터 12월까지 1년간 Semi-Continuous OC/EC Analyzer (Sunset Laboratory INC., USA)를 사용하여 $PM_{2.5}$ 중 OC와 EC를 측정하였다. 그 결과, 수도권 지역의 OC와 EC의 연평균 농도(${\mu}g/m^3$)는 각각 $4.1{\pm}2.7$, $1.6{\pm}1.0$으로 나타났다. 계절별로 살펴보면 봄: $4.0{\pm}2.2$, $1.8{\pm}0.8$; 여름: $3.6{\pm}2.7$, $1.4{\pm}0.9$; 가을: $3.6{\pm}2.4$, $1.3{\pm}0.9$; 겨울: $5.2{\pm}3.3$, $2.0{\pm}1.3$으로 나타나 겨울 > 봄 > 여름 > 가을 순으로 높은 농도를 나타냈으며, OC/EC 비는 2.4 ~ 3.4 수준으로 여름이 가장 높고 봄이 가장 낮은 수준을 보였다. 시간별 OC, EC 농도 변화를 살펴보면, 출 퇴근시간인 아침과 저녁에 증가하는 경향을 보였으며, OC/EC 비 역시 출 퇴근시간대의 교통량 증가로 인한 EC농도 증가로 인해 급격히 낮아지는 현상을 보여 수도권 지역의 탄소성 입자 농도에 가장 큰 영향을 주는 것은 자동차와 같은 교통수단인 것으로 판단된다. 이번 연구를 통해 수도권 지역 탄소성분의 배출특성 및 계절별 특징, 농도 수준을 파악하고, 대기질 개선 정책의 효과적인 수립을 위한 과학적인 기초자료의 제공이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국산업보건학회지
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• 제16권1호
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• pp.44-53
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• 2006

This study purposed to investigate air pollution in car shipping yards and, for this purpose, we selected an outdoor open-air yard and an indoor ramp into the ship and measured the concentrations of sulfur dioxide, nitrogen dioxide, carbon monoxide, PM10, PM2.5 and heavy metals in the air. The results of this study are as follows. No significant difference was observed in temperature and humidity between the outdoor and indoor workshop, and the average air flow was 0.52 m/s in the indoor workshop, which is higher than 0.19 m/s in the outdoor workshop(p<0.01). The average concentrations of sulfur dioxide, nitrogen dioxide, carbon monoxide, PM10 and PM2.5 according to workplace were 0.03 ppm(${\pm}0.01$), 0.03 ppm(${\pm}0.01$), 0.46 ppm(${\pm}0.22$), $39.44{\mu}g/m^3$(${\pm}2.45$) and $5.45{\mu}g/m^3$(${\pm}1.15$) respectively in the outdoor workshop, and 0.15 ppm(${\pm}0.05$), 0.22 ppm(${\pm}0.06$), 8.85 ppm(${\pm}3.35$), $236.39{\mu}g/m^3$(${\pm}58.21$) and $152.43{\mu}g/m^3$(${\pm}35.42$) respectively in the indoor workshop. Thus, the concentrations of gaseous substances in the indoor workshop were 4.9-19.2 times higher than those in the outdoor workshop, and the concentrations of fine dusts were 5.9-27.9 times higher(p<0.01). In addition, according to the result of investigating pollutant concentrations according to displacement and the number of car loaded when shipping gasoline cars into the ship, no significant relation between the number of cars loaded and pollutants was observed in shipping passenger cars, but the concentrations of nitrogen dioxide and carbon monoxide got somewhat higher with the increase of the number of cars loaded(p<0.05). In addition, the concentrations of nitrogen dioxide, carbon monoxide, PM10 and PM2.5 in the air were significantly higher when shipping recreational vehicles, the displacement of which is larger than passenger cars, than when shipping passenger cars(p<0.01). On the other hand, the average heavy metal concentrations of the air in indoor workshop were: lead $-0.05{\mu}g/m^3$(${\pm}0.10$); chromium $-0.90{\mu}g/m^3$(${\pm}0.18$); zinc $-0.38{\mu}g/m^3$(${\pm}0.24$); copper $-0.18{\mu}g/m^3$(${\pm}0.22$); and manganese and cadmium not detected. In addition, the complaining rates of 'asthma,' a major symptom of chronic respiratory diseases, were 18.5% and 22.5% respectively in indoor workers and outdoor workers. Thus the rate was somewhat higher in indoor workers but the difference was not statistically significant. The complaining rates of 'chronic cough' and 'chronic phlegm' were very low and little different between indoor and outdoor workers. The results of this study show that the reason for the higher air pollution in indoor than in outdoor workshop is incomplete combustion of fuel due to sudden start and over-speed when cars are driven inside the ship. In order to prevent high air pollution, efficient management measures should be taken including the observance of the optimal speed, the improvement of old ships and the installation of efficient ventilation system.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권6호
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• pp.751-755
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• 2005

화석연료의 연소에 의해 발생하는 연소배가스에 포함된 이산화탄소는 대표적인 온실 가스로 알려졌으며 지구 온난화를 방지하기 위하여 다양한 제거 및 활용 기술에 대한 연구가 진행되고 있다. 본 연구는 연소배가스에서 분리된 이산화탄소를 마그네타이트 분말을 이용하여 재활용하기 위한 방안을 찾기 위한 노력의 일환으로 수행하였다. $FeSO_4{\cdot}7H_2O$와 NaOH 수용액을 혼합하여 알칼리도를 달리하고 산화제를 달리한 다음 합성온도를 50, 80, 90, $100^{\circ}C$로 하여 마그네타이트 분말을 제조하였으며 XRD와 SEM을 이용하여 분석하였다. 산성 영역보다 염기성 영역 그리고 합성온도가 높을수록 높은 결정성을 갖는 입방정(cubic) 형태의 스핀넬 타입 마그네타이트 분말이 합성되었다. TGA를 이용하여 합성된 분말의 수소에 의한 환원 및 이산화탄소 흡수에 의한 산화특성을 연구하였다. 그 결과, 낮은 합성온도와 산성영역에서는 입방정 형태를 갖는 분말이 생성되지 않았으며 대부분 무정형의 상만이 존재하였다. 그러나 합성온도가 높고 염기성 영역으로 갈수록 높은 결정성과 입방정 형태를 갖는 입자가 나타났다. 또한, 반응 시 산화제로 산소와 공기를 사용한 경우와 질소를 사용한 경우를 비교하였을 때, 산소 함량이 높을수록 우수한 결정성을 갖는 분말이 합성되었다. 합성된 분말을 사용하여 Redox 반응을 수행한 결과, $400^{\circ}C$ 이하에서는 수소에 의한 환원과 이산화탄소 흡수에 의한 산화 반응이 거의 일어나지 않았으나, $500^{\circ}C$에서는 환원 및 산화 반응이 잘 이루어졌다. 특히, 산소를 산화제로 사용하고 염기성영역(NaOH에 대한 $FeSO_4{\cdot}7H_2O$의 몰랄농도비=2.0)에서 $100^{\circ}C$로 합성한 분말이 반응온도 $500^{\circ}C$에서 가장 높은 27.15 wt％의 환원량과 26.75 wt％의 산화량을 보였다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권1호
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• pp.42-50
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• 2009

2008년 1월에 대구지하철 1호선 총 30개 역사에 대해 각 역사별로 공기여과장치에서 포집된 먼지를 채취하여 100 ${\mu}m$ 이하로 체거름하고 산추출한 후 ICP로 14개 원소를 분석하였다. 농축계수를 이용한 미량원소성분의 발생원을 평가한 결과, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, V 성분은 암석풍화, 토양재비산 등과 관련된 자연적인 발생원의 영향을 받았고, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn 성분은 연료연소, 폐기물소각 등과 관련된 인위적인 발생원의 영향을 받고 있는 것으로 추정되었다. 미량원소성분의 농도는 자연적인 발생원에서 유래되는 성분이 높았고, 인위적인 발생원에서 유래되는 성분이 낮았다. 인위적인 발생원 성분의 기여도는 실내먼지가 실외먼지에 비해 높았다. 오염지수를 이용한 중금속성분의 오염도를 평가한 결과, 실내먼지는 실외먼지에 비해 중금속으로부터 오염된 것으로 추정되었다. 미량원소성분의 상관성을 분석한 결과, 실내와 실외먼지에서 공통적으로 자연적-인위적발생원 성분간, 인위적-인위적발생원 성분간, 자연적-자연적발생원 성분간의 순으로 유의하게 양호하였다. 그리고 실외먼지는 실내먼지에 비해 미량원소성분간의 유의한 상관성이 많았다. 또한 지하깊이, 이용객수, 실외먼지 등이 실내먼지의 성분에 미치는 영향을 분석한 결과, 실내먼지는 지하깊이나 이용객수의 영향보다는 실외먼지의 직접적인 영향을 많이 받고 있는 것으로 추정되었다.

• 분석과학
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• 제32권1호
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• pp.17-23
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• 2019

질소산화물(NOx)은 인위적 배출원(화석연료 연소, 이동오염원, 산업배출원 등)과 자연배출원(번개, 생물기원 토양, 산불 등)으로부터 배출된다. 질소안정동위원소를 이용한 분석 기법은 배출원의 기여도 및 추적 인자로 활용되어 왔다. 본 연구는 NOx의 특성을 보기 위하여 ${\delta}^{15}N-NO_2$를 측정하였으며 배출원의 동위원소 특성을 파악하기 위하여 수행되었다. 시료채취가 용이한 Ogawa PAS를 이용하여 대기 중 가스상 질소를 포집하여 안정동위원소를 분석하였다. 도심지역 터널내부의 평균 $NO_2$ 농도는 $3808.8{\pm}2656.5ppbv$이며, ${\delta}^{15}N-NO_2$ 값은 $7.7{\pm}1.8$‰를 나타내며 일반적인 이동오염원의 값을 나타냈다. 고속도로의 이동오염원으로부터 거리에 따른 결과, 고속도로와 인접한 지점의 $NO_2$ 농도는 $965.4{\pm}125.2ppbv$이며 ${\delta}^{15}N-NO_2$는 $5.9{\pm}1.4$‰이었고, 1.1 km 떨어진 지점의 $NO_2$ 농도는 $372.5{\pm}95.9ppbv$이며 ${\delta}^{15}N-NO_2$는 $-11.5{\pm}2.9$‰로 고속도로인근의 값이 높게 나타내었다. 고속도로부터 이동오염원 기여율을 보기 위하여 binary mixing model을 수행하였으며 고속도로와 근접할수록 기여율, 농도 및 동위원소가 높게 나타나는 경향을 나타냈다.

• 한국지구과학회지
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• 제43권1호
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• pp.41-59
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• 2022

2015년 '파리협정' 및 2021년 '기후위기 대응을 위한 탄소중립·녹색성장 기본법' 제정에 따라 2030년 국가 온실가스 감축목표(NDC, 2018년 대비 40% 감축) 달성을 위해서는 지자체별 적절한 온실가스 감축 목표 설정과 이행 노력이 필수적이다. 이에 이 연구에서는 충청북도 지역을 중심으로 1990-2018년 까지 온실가스 배출 현황을 시계열로 분석하였고, 2030년 국가 온실가스 감축목표와 시나리오를 바탕으로 충청북도의 2030년 온실가스 감축 목표를 제안하였다. 또한 감축 목표 달성을 위해 BAU 대비 장래 배출량을 고려한 2030년까지의 감축 잠재량을 추정하였다. 그 결과, 첫째, 우리나라와 충북의 온실가스 배출량은 1990년 이래 인구 및 경제 성장에 따라 증가해온 것으로 나타났으며, 2018년 국가 대비 충북의 온실가스 배출량은 3.9%로 매우 낮은 편이였고, 시멘트 및 석회 생산, 제조업 및 건설업, 수송업 등 연료연소에 의한 배출이 주를 이루는 것으로 나타났다. 둘째, 2030년 NDC 및 2050 탄소중립 시나리오를 반영한 2030년 충청북도 온실가스 감축 목표는 2018년 대비 40.2%로 설정하였다. 이에 장래 배출량을 고려할 경우 목표 달성을 위한 감축 잠재량은 2018년 대비 46.8%인 것으로 추정되었다. 상기 결과는 국가 및 지자체의 온실가스 감축 목표 달성을 위해서는 분야별 온실가스 감축 수단을 통한 감축 잠재량을 충족하는 것이 중요하다는 것을 의미한다. 또한 2030년 NDC 및 2050 탄소중립 시나리오 달성을 위해 충북을 포함한 국가 및 각 지자체는 온실가스 장래 배출량을 연도별로 추정하여 매년 감축 목표와 감축 잠재량을 구하고 이를 삭감할 수 있는 구체적인 감축 수단을 마련할 필요가 있음을 말해준다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권6호
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• pp.697-703
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• 2023

최근 대기오염으로 인한 환경오염을 줄이고자 국제 산업계의 노력의 일환으로 국제해사기구(IMO)의 규제 발효등으로 이어지고 있다. IMO는 EEXI,EEDI,CII 등 선박에서 나오는 대기오염을 줄이기 위해 각종 규제를 발효시키고 선박에서 소모되는 전력을 줄여 에너지를 절약하는 방안을 추진하고 있다. 선박에서 사용되는 전력의 대부분은 전동기가 차지한다. 선박에 설치된 전동기 중 큰 부하를 차지하는 기관실 송풍기는 수요와 관계없이 정속운전으로 운전하기 때문에 주파수제어를 통한 에너지절감을 기대할 수 있다. 본 연구에서는 발전기의 과급기에 연소공기를 공급하는 발전기 송풍기의 전동기 주파수를 제어하여 에너지 절감에 대한 실효성을 입증하였다. 송풍기 주파수 입력에 따른 과급기출구 온도의 출력 데이터를 기반으로 시스템을 모델링하고, 과급기 출구온도를 목표값으로 하여 주파수를 제어하는 PI 제어계를 형성하여 과급기 설계기준 출구온도를 유지하면서 송풍기의 주파수 제어를 통해 연간 15,552kW 전력소모량을 절감하였다. 송풍기 팬 주파수 제어를 통한 에너지절감액의 유효성은 하계(4월~9월) 및 동계(3월~10월) 기간동안 검증하였으며 이를 토대로 실습선의 연간 6,091천원의 유류비 절약과 이산화탄소 8.5Ton, SOx 2.4kg, NOx 7.8kg의 대기오염물질 저감을 달성하였다.

• 한국대기환경학회지
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• 제31권4호
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• pp.330-344
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• 2015

Semi-continuous measurements of $PM_{2.5}$ mass, organic and elemental carbon were made for the period of January to October 2014, at six national air monitoring stations in Korea. OC and EC concentrations showed a clear seasonal variation with the highest in winter (January) and the lowest in summer (August). In winter, the high carbonaceous concentrations were likely influenced by increased fuel combustion from residential heating. OC and EC concentrations varied by monitoring stations with 5.9 and $1.7{\mu}g/m^3$ in Joongbu area, 4.2 and $1.2{\mu}g/m^3$ in Honam area, 4.0 and $1.3{\mu}g/m^3$ in Yeongnam area, 3.7 and $1.6{\mu}g/m^3$ in Seoul Metropolitan area, 3.0 and $0.8{\mu}g/m^3$ in Jeju Island, 2.9 and $0.7{\mu}g/m^3$ in Baengnyeong Island respectively. The concentrations of OC and EC comprised 9.6~ 15.5% and 2.4~ 4.7% of $PM_{2.5}$. Urban Joongbu area located adjacent to the intersection of several main roads showed the highest carbon concentration among six national air monitoring station. On the other hand, background Baengnyeong Island showed the lowest carbon concentration and the highest OC/EC ratio (4.5). During the haze episode, OC and EC were enhanced with increase in $PM_{2.5}$ about 1.3~ 3 and 1.3~ 4.0 times respectively. The concentrations of OC, EC in the Asian dust case are about 1~ 2.4 times greater than in the nondust case. The origins of air mass pathways arriving at Seoul, using the backward trajectory analysis, can be mostly classified into 6 groups (Sector I Northern Korea including the sea of Okhotsk, Sector II Northern China including Mongolia, Sector III Southern China, Sector IV South Pacific area, Sector V Japan, Sector VI Southern Korea area). When an air mass originating from northern China and Mongolia, the OC concentrations were the most elevated, with a higher OC/EC ratio (2.4~ 3.3), and accounting for 17% of $PM_{2.5}$ mass on average.

• 한국산림과학회지
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• 제88권4호
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• pp.510-522
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• 1999

대기 오염물질인 $SO_2$, $SO{_4}^{-2}$, $NO{_3}^-$, $Cl^-$가 분진(粉塵)이나 강우와 함께 지표에 이르러 토양에 흡수 축적되고 중금속은 생활하수 및 음식 쓰레기, 공장 폐기물, 비료, 살충제 및 살균제, 채광활동 등에서 여러 가지 경로인 물질의 순환과정을 통해서 수권(水圈)이나 토양에 축적된다. 대기오염물질인 $SO{_4}^{-2}$, $NO{_3}^-$, $Cl^-$와 중금속은 식물 필수영양소(Co, Cu, Mo, Mn, Ni, V, Zn)와 인체나 동물에 유독성을 갖는 중금속(Cd, As, Pb, Hg, Cr, Se, Mo, Co) 중에서 Se, Mo, Zn, Cd, Pb, Mn, Cr, Co, V, As, Cu, Ni을 분석대상으로 하였고 이들의 도시에서 오염상태를 알기 위하여 도시지역인 광주 시내에 식재되어 있는 가로수 및 녹지대조성 수종과 대조구로서 광주에서 23km 떨어져 있는 나주시 산포면 산제리 소재 전라남도 산림환경연구소 구내에 생육하고 있는 수종을 대상으로 분석하였다. 분석대상 수종은 은행나무, 상수리나무, 개잎갈나무, 양버즘나무, 아까시나무, 오리나무, 메타세쿼이아, 느티나무, 벗나무, 소나무를 대상으로 하여 뿌리 및 잎 그리고 이들이 생육하고 있는 토양에 함유되어 있는 대기오염물질과 중금속의 함량을 분석 측정한 결과 다음과 같았다. 1. $SO{_4}^{-2}$, $NO{_3}^-$, $Cl^-$가 도시지역의 토양이 시외지역 토양보다 높은 함량을 보이고 있으며 $SO{_4}^{-2}$, $NO{_3}^-$이온은 뿌리보다 잎의 함량이 더 높았다. 2. $SO{_4}^{-2}$, $NO{_3}^-$이온의 흡수량이 은행나무, 아까시나무, 느티나무, 상수리나무, 양버즘나무가 많아 도시 가로수나 녹지대 조성수종으로 적합하다고 생각된다. 3. 토양에 중금속의 함유량은 도시지역이나 시외지역에서 Mn > Zn > V > Cr > Pb > Ni > Cu > Mo> Cd 순이고, Mn, Zn, Pb, V, Cu는 도시토양이 시외지역 토양보다 많은 양이 검출되었는데 이는 각종 오염원으로부터 오염된 결과로 생각된다. 뿌리와 잎에 함유된 중금속의 함유량도 Mn>Zn>Cr>Cu>V>Ni 순으로서 V의 순위가 다를 뿐 토양의 함유량의 크기순서와 같았다. 4. Mn과 Zn은 식물체에 흡수를 서로 방해하는 Antagonism 관계에 있는 것으로 알려져 있으나 본 연구에서는 Antagonism을 인정 할 수 없었다. 5. Sn, Mo, Cd, Pb는 도시지역이나 시외지역 토양에 축적되어 있으나 수목에 흡수되지 않아 뿌리나 잎에서 검출되지 않았다. 또 Se, Co와 As는 토양, 잎, 뿌리에서 검출되지 않았다. 6. 도시지역이나 시외지역에서 조사된 10개 수종 중 중금속의 흡수력이 특별히 월등하다고 인정할만한 수종이 없었다.