• Environmental Engineering Research
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• 제19권2호
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• pp.145-149
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• 2014

Arsenic (As) is one of the heavy metals which causes acute bio-toxicity even at low concentration and has disastrous effect on environment. In some countries, As contamination has become alarming and increasing day by day as consequences of unsustainable management practices. Many existing physical, chemical and biological processes for As removal from water system are not feasible due to techno-economic limitations. The present study highlights the scope of biological strategy for As removal through phytoextraction. Arsenic uptake and accumulation in the biomass of three plant species and their As tolerance abilities have been investigated to develop an efficient phytoextraction system in combination of these plant species. Three non-crop plant species, Pteris vittata; Mimosa pudica, and Eichhornia crassipus were treated with 0-200 mg/L As in liquid nutrient solution for 14 days. P. vittata accumulated total 9,082.2 mg (8,223 mg in fronds) As/kg biomass and Eichhornia total 6,969 mg (4,517 mg in fronds)/kg biomass at 200 mg/L As concentration, respectively. Bioaccumulation factor (BF) and translocation factor (TF) were estimated to differentiate between excluders, accumulators and accumulation in above ground biomass. Pteris and Eichhornia have highest BF (67 and 17) and TF (64 and 3), respectively. In contrast, Mimosa accumulated up to 174 mg As/kg plant biomass which is low in comparison with other two plants, and both BF and TF were ${\leq}1$. This study reveals that Pteris and Eichhornia are As hyperaccumulator, and potential candidates for As removal from water system.

• 한국토양비료학회지
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• 제48권6호
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• pp.634-640
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• 2015

Chelating agents have been proposed to improve the efficiency of phytoextraction of heavy metal hyperaccumulator. However, little studies to elucidate mechanism of chelating agents to increase cadmium (Cd) extractability have been conducted. The objectives of this study were to evaluate effect of different chelating agents on Cd extractability and to determine mechanism of Cd mobilization affected by these agents. An arable soil was spiked with inorganic Cd ($CdCl_2$) to give a total Cd concentration of $20mgCdkg^{-1}$. Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and citric acid (CA) were selected and mixed with the arable soil at the rates of 0 and $5mmolkg^{-1}$. The mixture soils were incubated at $25^{\circ}C$ for 4 weeks in dark condition. Concentration of F1 Cd fractions (water soluble) significantly increased with addition of EDTA but did not changed with addition of CA. Especially; concentration of F5 Cd fractions (residual) significantly increased with addition of CA. Increase in water soluble with EDTA might be attributed to complexation of Cd and EDTA. Dissolved organic carbon concentration significantly increased with EDTA addition, but did not with CA implying that considerable amount of CA was decomposed to inorganic carbon by microorganism. Log activity of carbonate ($CO_3{^{2-}}$) which might be generated from CA increased with addition of CA. Increase in residual Cd fraction might be due to precipitation of Cd as $CdCO_3$. As a result, EDTA was effective in increasing Cd extractability, by contrast CA had significant effect in reducing Cd extractability.

• 한국자원식물학회지
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• 제30권2호
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• pp.160-166
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• 2017

본 연구는 중금속으로 오염된 논토양에서 봉의꼬리(P. multifida)와 쑥(A. princeps)의 식재 비율을 1:0, 8:1, 6:1, 4:1로 달리하여 재배함으로써 토양 내 중금속별 효율적인 식물상 정화모델을 개발하기 위하여 수행되었다. 중금속별 식물 건물중 1kg 당 축적량을 분석한 결과, 비소와 카드뮴의 경우에는 봉의꼬리 단일 식재구의 봉의꼬리 지상부에서 각 169.82와 $1.70mg{\cdot}kg^{-1}DW$로 가장 많았다. 납은 8:1 식재구의 봉의꼬리 지상부에서 $12.58mg{\cdot}kg^{-1}DW$로 가장 많았다. 그러나 구리와 아연의 축적량은 8:1 식재구에서 재배한 쑥의 지상부에서 각 33.94, $61.78mg{\cdot}kg^{-1}DW$로 가장 많았다. 단위 면적당($1m^2$) 토양에서 수확한 식물의 각 중금속별총흡수량은 중금속의 종류와 관계없이 쑥의 생산량이 가장 많았던 봉의꼬리와 쑥 4:1 식재구에서 가장 높은 경향을 보였다.

• 한국환경농학회지
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• 제18권1호
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• pp.28-34
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• 1999

전국의 16개 휴 ${\cdot}$ 폐광 지역에서 토양중 중금속함량과 식생조사를 실시한 결과를 요약하면 다음과 같다. 조사 휴 ${\cdot}$ 폐광산 대부분의 경우 피복식물이 없는 나대지로 존재하고 있었고 유기물함량, CEC 등이 낮은 값을 가지고 있는 등 대체로 척박한 토양조건을 가지고 있었으며 특정 중금속으로 인한 오염의 정도가 토양환경보전법상의 우려기준과 대책기준을 초과하는 지점도 있었다. 식물종들의 분포를 조사한 결과 목본은 소나무, 아카시나무 등이, 초본은 쑥과 억새의 출현빈도가 높았다. 쑥은 지상부에 Zn과 Cd를 각각 1,191, 26.35mg/kg을 함유하였고, 패랭이꽃은 Cu를 405mg/kg 함유하여 체내 농도가 가장 높은 것으로 조사되었다. 체내 중금속함량, 건물생산량, 생육기간등을 고려할 때 쑥, 억새, 달맞이꽃등이 토양정화식물로서의 가치가 있다고 생각된다. 앞으로 쑥을 비롯한 내성이 있는 식물종에 대한 조사는 물론 생리적 특성, 토양조건, 기후조건 등에 대한 지속적 연구가 뒤따라야 할 것으로 생각된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제40권4호
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• pp.280-291
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• 2007

토양중 중금속을 흡수해서 체내에 고농도로 축적할 수 있는 식물, 이른바 고축적식물(hyperaccumulator)의 발견으로 오염토양에 대한 식물복원(phytoremediation) 기술에 대한 많은 연구들이 수행되고 있다. 이들 연구의 방향은 크게 고축적식물의 중금속 축적 기작을 밝히기 위한 것과 축적효율을 높임으로써 복원 효율을 향상시키는 실용적인 기술개발로 나누어진다. 지금까지 고축적식물에 의한 중금속 축적 기작은 다섯 가지의 특이 기작으로 알려져 있는데, 1) 뿌리세포의 중금속 흡수 증진, 2) 식물체 조직내의 중금속 이동성 향상, 3) 중금속의 무독화(detoxification) 및 격리(sequestration), 4) 토양-뿌리 경계면에서의 중금속 유효도 증진, 그리고 5) 중금속 오염토양으로의 능동적인 뿌리의 성장 등이 이에 속한다. 일반적으로 토양 중 낮은 중금속 유효도는 식물복원 기술의 현장 적용에 있어 제한요소로 간주된다. 이를 극복하기 위해서는 위에 기술된 다섯 가지 기작 중 고축적식물의 뿌리가 근권 토양중 중금속의 화학변화에 미치는 영향을 이해하는 것이 매우 중요하다. 식물 뿌리에 의한 근권 토양의 pH 변화와 뿌리에서 나오는 분자량이 적은 유기산(low-molecular-weight organic acids, LMWOAs)과 같은 유기성 분비물은 근권부 토양의 화학적 특성을 변화시키고 결과적으로 중금속의 유효도를 변화시킨다. 예를 들어 뿌리에서 나오는 $H^+$ 이온은 토양 pH를 감소시키고 이에 따라 중금속의 유효도는 증가한다. 또한 고농도의 중금속에 노출된 뿌리는 많은 양의 유기물질을 분비하게 되고 근권 토양에 축적되는 이 유기물질은 토양중 중금속과 결합하여 유기복합물질(organo-metallic complexes)을 형성하면서 유효도를 증가시킨다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제40권3호
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• pp.243-248
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• 1997

미나리 (O. javanica)는 오염된 하수 등에서도 매우 잘 자라는 식물체이다. 이런 미나리를 phytoremediation에 응용하기 위하여 $50\;{\mu}M$ 카드늄을 처리하여 카드늄에 대한 저항성 및 식물체에 축적된 카드늄을 정량하고 생리적, 생화학적 변화를 조사하였다. 카드늄을 처리하고 3주 뒤에 미나리는 거의 성장저해를 받지 않았으나 대조구로 사용한 담배 (N. tabacum Xanthi)는 75% 성장저해를 받았다. 미나리는 뿌리, 줄기, 잎에 건중량 1 그램당 각각 2.1, 7.3, $113\;{\mu}moles$의 카드늄을 축적하였다. 카드늄을 처리한 미나리의 경우 전체 thiol 잔기의 농도가 카드늄을 처리하지 않은 미나리에 비해 뿌리, 줄기, 잎에서 각각 0.5, 1,7배 증가하였으나 글루타치온 농도의 경우는 대조구에 비해 각각 57%, 30%, 53% 까지 감소하였다. 이를 HPLC로 조사해본 결과 증가된 thiol의 함량은 새로운 thiol 잔기를 지닌 물질의 생성으로 기인된 것이고, retention time을 기초로 이는 phytochelatin인 것으로 보여진다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제8권4호
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• pp.290-298
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• 2021

본 연구는 장기간 중금속 오염에 노출된 폐 석탄매립지의 토양 및 자생식물을 조사하고 온실 재배 실험을 통해 자생식물의 중금속 축적 능력을 평가하여 식물정화 기술 적용 가능성을 위해 수행되었다. 강원도 정선 화절령에 위치한 폐 탄광 주변에서 자생하는 식물상을 조사하였다. 그리고 본 연구 지역에 생육하는 동일속의 자생식물 2 종 (Carex breviculmis. R. Br., Salix koriyanagi Kimura ex Goerz., )과 일반적으로 분포하는 식물 3 종 (Artemisia japonica Thunb., Hemerocallis hakuunensis Nakai 및 Saussurea pulchella (Fisch.) Fisch.)을 온실에서 인공적으로 오염된 토양에서 12 주 동안 재배하였다. 비소와 납으로 오염된 토양은 각각 25, 62.5, 125, 250 mg kg^-1의 비소 농도 구배와 200, 500, 1000, 2000 mg kg^-1의 납 농도 구배로 생성하였다. 실험 결과 비소 고농도 처리 (125 및 250 mg kg^-1)로 5 개 식물이 모두 죽었고, 일부 식물은 2,000 mg kg^-1 납농도 처리토에서 죽었다. 식물 이동계수는 비소 처리에서 H. hakuunensis에서 가장 높았고 납 처리에서는 A. japonica에서 각각 가장 높았다. 생물 축적계수는 비소 처리에서 모든 식물종에서 1 이상이었고 H. hakuunensis에서 가장 높았다. 그리고 모든 식물종은 납 처리에서 1 미만이었다. 특히 2000 mg kg^-1 농도 납 처리에서 A. japonica는 1000 mg kg^-1 이상의 납을 축적하여 납 과다 축적 물질이 될 것으로 예상되었다. 결론적으로 A. japonica와 H. hakuunensis는 비소 중금속 축적이 뛰어났고 S. koriyanagi는 납 축적능이 우수하였다. 따라서 위의 3 가지 자생식물은 식물정화 기술에 적용성이 높은 것으로 판단되었다.