• Title/Summary/Keyword: ZnS: Cu

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저가 범용 원소를 이용한 $Cu_2ZnSnS_4$ 화합물 박막 태양전지 기술 개발 동향

  • 김진혁;김진아;윤재호;신승욱
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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    • pp.25-25
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    • 2010
  • Cu(In, Ga)$Se_2$ (CIGS), $CuInS_2$ (CIS) 등의 Se, S계 화합물 박막 소재를 활용한 태양전지는 높은 광흡수 계수, 상대적으로 높은 효율, 화학적 안정성, 도시적인 미관 등으로 인하여 최근 부각되고 있다. 하지만 CIGS, CIS 등의 Se, S계 박막 소재는 상대적으로 매장량이 적은(희유 원소) In, Ga을 사용하고 있는 약점이 있으며 특히 In의 경우는 LCD Display에 사용되는 ITO 필름으로 인해 가격이 상승하고 있다. 따라서 결정질 실리콘 태양전지의 경험에서와 같이 생산량의 급증에서 기인하는 소재 부족 문제를 미연에 방지하고 안정적인 성장을 이루기 위해서는 희유 원소인 In과 Ga을 저가 범용원소로 대체 하는 기술을 추가적으로 개발해야 한다. $Cu_2ZnSnS_4$ (CZTS) 박막 태양전지는 Se, S계 태양전지에서 III 족 원소인 In, Ga을 II-IV 원소인 Zn와 Sn으로 대체하는 기술로 기존의 CIGS계 태양전지가 보유하고 있는 장점을 유지하면서 저가 태양전지를 구현할 수 있는 대체 물질로 최근 많은 관심을 받고 있다. CZTS 박막 태양전지 관련 세계 기술동향 조사에 따르면, 최근 2008년에 일본 Nagaoka 대학의 Katagiri 그룹에서 스퍼터를 이용하여 제조한 CZTS 박막 태양전지의 최고 효율이 6.77%가 됨을 보고하였고, 2010년 초에는 IBM에서 스핀코팅법을 이용하여 제조한 CZT(S, Se) 박막 태양전지의 효율을 9.66%까지 올릴 수 있음을 Advanced Materials에 보고하였다. 본 발표에서는 우선 CZTS 박막태양전지 제조 및 특성 분석 관련 개요 및 세계 기술 개발 동향 분석 결과를 설명할 것이다. 또한 본 실험실, 에너지 기술 연구원 및 KIST, 영남대 등 국내에서 진행되고 있는 CZTS 관련 기술 개발 현황에 대하여 설명할 것이다.

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Heavy Metal Concentrations in the Mollusc Gastropod, Cipangopaludina chinensis malleata from Upo Wetland Reflect the Level of Heavy Metals in the Sediments

  • Kim, Heung-Tae;Kim, Jae-Geun
    • Journal of Ecology and Environment
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    • 제29권5호
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    • pp.453-460
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    • 2006
  • Upo wetland is the largest inland wetland in Korea as Ramsar Convention Area. The purposes of the study were to investigate the levels of heavy metals (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn) in the sediment and Cipangopaludina chinensis malleata from three sites of the wetland and to assess the potential of the gastropod as a bioindicator for heavy metal levels. The gastropods were dissected into shell and soft tissue without the digestive and excretive organs. The levels of Cd, Cu and Pb were below the guideline of Soil Environment Conservation Act and the heavy metals except Cr were slightly different among the sites. Cd was higher in Upo site ($0.32{\mu}g/g$) than Sajipo site ($0.28{\mu}g/g$). Cu and Zn showed the highest value in Sajipo as $43.5{\mu}g/g\;and\;39.8{\mu}g/g$, respectively while the concentrations of Pb and Zn were the highest in Upstream as $58.8{\mu}g/g\;and\;138{\mu}g/g$, respectively. In the soft tissues and shells of the gastropod, the overall common trend in the concentrations of the heavy metals was revealed with the following order: Zn > Cu > Cr > Ni > Pb > Cd and Ni > Zn > Cr > Cu > Pb > Cd, respectively. Although the soft tissues exhibited higher concentrations of the heavy metals except Ni than the shell in the gastropod, the levels of Cd and Pb in the gastropod were generally below the restrictive values set up by Korea Food & Drug Administration. From Duncan's Multiple Range Test (DMRT) results, the concentrations of Pb and Zn in the sediments among the sites were reflected on the soft tissue (Pb) and the shell (Pb and Zn) of the gastropod in the same order. The lower value of coefficient of variation (CV) in Pb concentration of the shell than in that of the soft tissue supports the usefulness of the shell as a bioindicator for Pb pollution. Although the CV value in the shell was a little higher than in the soft tissue, DMRT results and the stability of incorporated Zn into the shell support the use of the shell of the gastropod as a potential bioindicator for long-term contamination of Zn.

ZnO 나노구조와 전구체 용액 스핀코팅을 이용한 CIS 태양전지 제조

  • 이동욱;김상국;용기중
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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    • pp.464.2-464.2
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    • 2014
  • 태양 에너지는 미래 에너지원으로 각광받고 있는 중요한 에너지원이다. 다양한 태양전지 중 CuInS2(CIS) 박막형 태양전지는 높은 광흡수율과 조절가능한 밴드갭에너지를 가지고 있으며, 높은 장기 안정성과 광변환효율 등으로 많은 관심을 받고 있다. 최근 20.3%에 달하는 높은 광변환효율이 보고된 바 있으나, 이는 고진공 장비를 요구함으로 인해 초기 투자비용이 늘어남과 동시에 대량생산 측면에서 한계점이 지적되고 있다. 본 연구는 CIS계 태양전지를 보다 저온, 상압에서 제조하기 위해 Cu, In, S 전구체를 용매에 녹여 전구체 용액을 제조하였다. 이를 스핀코팅을 이용하여 CdS 버퍼층이 증착된 ZnO 나노구조에 코팅 후, 건조 및 열처리하여 광흡수층 박막을 증착하는 방법을 개발하였다. 본 연구에서는 superstrate 형태의 태양전지 구조를 이용하기 위하여window 층으로 쓰이는 ZnO 박막을 수열합성법을 통해 나노구조화하였다. 이를 통해 CIS 흡수층과의 접촉면적 증가에 따른 빛 흡수효율 증가 및 전하 이동 효과를 증가시킬 수 있었다. 각각의 나노구조의 SEM, XRD, UV-transmittance 분석을 통하여 살펴 보았으며, 결과적으로 상온, 상압에서 증착이 가능한 용액 공정을 통해 superstrate방식의 CIS 태양전지를 만들 수 있었다. 소면적 태양전지 제작을 통해 박막 구조에 비해 향상된 광변환 효율을 얻었다.

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Effect of Complex Agent NH3 Concentration on the Chemically Deposited Zn Compound Thin Film on the $Cu(In,Ga)Se_2$

  • Shin, Dong-Hyeop;Larina, Liudmila;Yun, Jae-Ho;Ahn, Byung-Tae;Park, Hi-Sun
    • 한국재료학회:학술대회논문집
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    • 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
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    • pp.35.1-35.1
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    • 2010
  • The Cu(In,Ga)Se2(CIGS) thin film solar cells have been achieved until almost 20% efficiency by NREL. These solar cells include chemically deposited CdS as buffer layer between CIGS absorber layer and ZnO window layer. Although CIGS solar cells with CdS buffer layer show excellent performance, many groups made hard efforts to overcome its disadvantages in terms of high absorption of short wavelength, Cd hazardous element. Among Cd-free candidate materials, the CIGS thin film solar cells with Zn compound buffer layer seem to be promising with 15.2%(module by showa shell K.K.), 18.6%(small area by NREL). However, few groups were successful to report high-efficiency CIGS solar cells with Zn compound buffer layer, compared to be known how to fabricate these solar cells. Each group's chemical bah deposition (CBD) condition is seriously different. It may mean that it is not fully understood to grow high quality Zn compound thin film on the CIGS using CBD. In this study, we focused to clarify growth mechanism of chemically deposited Zn compound thin film on the CIGS, especially. Additionally, we tried to characterize junction properties with unfavorable issues, that is, slow growth rate, imperfect film coverage and minimize these issues. Early works reported that film deposition rate increased with reagent concentration and film covered whole rough CIGS surface. But they did not mention well how film growth of zinc compound evolves homogeneously or heterogeneously and what kinds of defects exist within film that can cause low solar performance. We observed sufficient correlation between growth quality and concentration of NH3 as complex agent. When NH3 concentration increased, thickness of zinc compound increased with dominant heterogeneous growth for high quality film. But the large amounts of NH3 in the solution made many particles of zinc hydroxide due to hydroxide ions. The zinc hydroxides bonded weakly to the CIGS surface have been removed at rinsing after CBD.

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Cd-free 태양전지를 위한 ZnS/CIGS 이종접합 특성 향상 연구 (Study of ZnS/CIGS Hetero-interface for Cd-free CIGS Solar Cells)

  • 신동협;김지혜;고영민;윤재호;안병태
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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    • pp.106.1-106.1
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    • 2011
  • The Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) thin film solar cells have been achieved until almost 20% efficiency by NREL. These solar cells include chemically deposited CdS as buffer layer between CIGS absorber layer and ZnO window layer. Although CIGS solar cells with CdS buffer layer show excellent performance, the short wavelength response of CIGS solar cell is limited by narrow CdS band gap of about 2.42 eV. Taking into consideration the environmental aspect, the toxic Cd element should be replaced by a different material. Among Cd-free candidate materials, the CIGS thin film solar cells with ZnS buffer layer seem to be promising with 17.2%(module by showa shell K.K.), 18.6%(small area by NREL). However, ZnS/CIGS solar cells still show lower performance than CdS/CIGS solar cells. There are several reported reasons to reduce the efficiency of ZnS/CIGS solar cells. Nakada reported ZnS thin film had many defects such as stacking faults, pin-holes, so that crytallinity of ZnS thin film is poor, compared to CdS thin film. Additionally, it was known that the hetero-interface between ZnS and CIGS layer made unfavorable band alignment. The unfavorable band alignment hinders electron transport at the heteo-interface. In this study, we focused on growing defect-free ZnS thin film and for favorable band alignment of ZnS/CIGS, bandgap of ZnS and CIGS, valece band structure of ZnS/CIGS were modified. Finally, we verified the photovoltaic properties of ZnS/CIGS solar cells.

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연속적인 Cu투여가 Rat의 사료와 물 섭취량, 증체량, 혈액치 및 장기내 무기물 수준에 미치는 영향 (Effects of Consecutive Copper-Administration on Feed and Water Intake, Weight Gain, Blood Pictures and Mineral Level of Orgins in Rats)

  • 김상근;이명헌
    • 한국가축번식학회지
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    • 제25권1호
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    • pp.35-42
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    • 2001
  • 본 연구는 Cu중독이 rat의 생리현상에 미치는 영향을 구명하고자 연속적인 Cu투여가 사료와 물섭취량, 증체량, 혈액치 및 장기내 무기물 잔류수준의 변동을 측정하였다. 1. 황산Cu 1,000, 2,000 및 4,000 ppm/kg을 rat에 투여했을 때 사료섭취량은 정상대조군에 비해 점차 감소하였고 용량이 증가할수록 사료 섭취량은 유의하게 감소하였다. 2. 황산Cu 1,000, 2,000 및 4,000 ppm/kg을 rat에 투여했을 때 음수량은 정상대조군에 비해 점차 감소하였고 황산Cu 용량이 증가할수록 음수량은 감소하는 경향을 나타냈으나 유의한 변화는 인정되지 않았다. 3, 황산Cu 1,000, 2,000 및 4,000 ppm/kg을 rat에 투여했을 때 증체량은 정상대조군에 비해 약간의 감소를 나타냈으나 황산Cu용량이 증가할수록 증체량은 점차 감소하였다. 4. 황산Cu 1,000, 2,000 및 4,000 ppm/kg을 rat에 투여했을 때 정상대조군에 비해 혈액치중 RBC 및 WBC치는 유의한 증가경향을 나타냈고, Hb량과 PCV치는 약간 감소하는 경향을 나타냈다. 한편, PLT치는 정상대조군에 비해 유의한 증가경향을 나타냈다. 5. 황산Cu 2,000 및 4,000 ppm/kg을 rat에 투여했을 때 간내 Cu, Mn, Fe, Pb 및 Zn의 잔류함량은 정상대조군에 유의한 증가를 나타냈다. 황산Cu 2,000 및 4,000 ppm/kg을 rat에 투여했을 때 신장내 Cu의 함량은 대조군에 비해 감소하였고, Mn, Fe, Pb, Zn의 함량은 정상 대조군에 비해 증가를 나타냈다.

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중금속(重金屬) 이온의 토양(土壤) 흡착에 관한 연구 -(제1보) CEC 및 유기탄소 함량이 낮은 광물토양에의 Cd, Cu, Ni, 및 Zn의 흡착과 이에 미치는 pH 및 인산의 효과- (Studies on Heavy Metal Ion Adsorption by Soils. -(Part 1) PH and phosphate effects on the adsorption of Cd, Cu, Ni and Zn by mineral soils with low CEC and low organic carbon content)

  • 김명종;해리.엘.마토
    • Applied Biological Chemistry
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    • 제20권3호
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    • pp.300-309
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    • 1977
  • The information related to the heavy metal pollution in the environment was obtained from studies on the effects of pH, phosphate and soil properties on the adsorption of metal ions (Cd, Cu, Ni, and Zn) by soils. Three soil materials; soil 1 with low CEC (8.2 me/100g) and low organic carbon content (0.34%); soil 2 with high CEC (36.4 me/100g) and low organic carbon content (1.8%) and soil 3 with high CEC (49.9 me/100g) and high organic carbon content (14.7%) were used. Soils were adjusted to several pH's and equilibrated with metal ion mixtures of 4 different concentrations, each having equal equivalents of each metal ion (0.63, 1.88, 3.12 and 4.38 micromoles per one gram soil with and without 10 micromoles of phosphate per one gram soil). Reported here are the results of the equilibrium study on soil I. The rest of the results on soil 2 and soil 3 will be repoted subsequeutly. Generally higher metal ion concentration solution resulted in higher final metal ion concentrations in the equilibrated solution and phosphate had minimal effect except it tended to enhance removal of cadmium and zinc from equilibrated solutions while it tended to decrease the removal of copper and nickel. In soil 1, percentages of added metal ions removed at pH 5.10 were; Cu 97, Ni 69, Cd 63, and Zn 55, while increasing pH to 6.40, they were increased to Cu 90.9, Zn 99, Ni 96, and Cd 92 per As initial metal ion concentration increased, final metal ion concentrations in the equilibrated solution showed a relationship with pH of the system as they fit to the equation $p[M^{++}]=a$ pH+b where $p[M^{++}]=-log$[metal ion concentration in Mol/liter]. The magnitude of pH and soil effects were reflected in slope (a) of the equation, and were different among metal ions and soils. Slopes (a) for metal ions in the aqueous system are all 2. In soil 1 they were; Zn 1.23, Cu 0.99, Ni 0.69 and Cd 0.59 at highest concentration. The adsorption of Cd, Ni, and Zn in soil 1 could be represented by the Iangmuir isotherm. However, construction of the Iangmuir isotherm required the correction for pH differences.

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Paraquat에 의해 유도된 Superoxide Dismutase 결핍 효모의 산소 독성 (Oxygen Toxicity of Superoxide Dismutase-Deficient Saccharomyces cerevisiae by Paraquat)

  • 김지면;남두현용철순허근
    • KSBB Journal
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    • 제10권5호
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    • pp.561-567
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    • 1995
  • 활성산소 소거 효소인 superoxide dismutase (SOD)가 결핍된 효소 변이주들을 대상으로 하여, 활성산소 유발물질인 paraquat을 배지에 첨가하여 배양하면서 산소 독성을 관찰하였다. 호기 상태에서 는 MnSOD (mitochondria SOD) 결핍 효모는 CuZnSOD (세포질 SOD) 결핍 효모보다 성장이 많 이 저하되었지만, 혐기 상태에서는 이들 SOD 결핍 효모 모두 성장 속도에서 야생 효모와 큰 차이를 보이지 않았다. Paraquat으로 처 리한 결과, 호기 배양 에서 CuZnSOD 결핍 효모는 O.OlmM 이상에서 성 장하지 않음을 알 수 있었다. 따라서 O.OOlmM paraquat을 배지에 첨가한 후 호기적으로 배양하면서 세포내 성분의 변화를 관찰하였더니, CuZnSOD 결핍 효모에셔는 catalase 역가가 떨어진 반면 glutathion peroxidase 역가와 세포막 지질의 과산 화물이 증가하였으며, MnSOD 결핍 효모에서는 catalase 역가와 glutathion peroxide 역가가 모두 조금씩 증가하면서 세포막 지질의 과산화물은 그다지 변화하지 않았다. 이러한 사실로부터 CuZnSOD 가 없는 경우 활성산소 소거계로써 catalase 보다 glutathion peroxidase가 훨씬 활성화되어지지만, 이렇게 활성화된 glutathion peroxidase로는 세포질내 산소 radical을 완벽히 제거하는데에는 다소 불충분 하다는 사실을 알 수 았었다. 한편, 혐기적 배양에서 는 SOD 결핍 효모들의 catalase 역가는 모두 감소 한 반면, glutathion peroxidase 역가는 다소 증가하였고, 또한 세포막 지질의 과산화물은 다소 감소하는 추세를 보였다. 이는 혐기 상태에서 산소 radical 이 소량밖에 생기지 않으므로, 활성화된 glutathion p peroxidase에 의해 어느 정도 극복되어지기 때문인 것으로 사료된다. 두 집단 간에 어느 정도 방향성은 있는 것으로 판단된다.ds for eagerness for lasting life not only in this world but also in the other world., Keun-Kap, Scarf, Pee-Bak, Hung-Kap, Pok-Kap, Yang-Dang-Kap, We-Yo-Kap, Kum-Kap, and caries arms. Lower-level officials wore Pe-Bal, Kun-Mo, gae, won-leung, very small sleve jacket, a long coat reaching up to the knee length, slacks, belt, loin cloth and apron. 5) Children's bind their hair up angle shape and wore a half long jacket raching up to the hip and slacks. 나) Women's wear; 1. hair style and hair dress; 1) High rank women's hair style was very extravaganceful. They made their hair top knot (one, two, or more knots) and decoraed precious stone, pan shape head dress, wheel shape head dress, and flower shape precious stone decorated head dress. 2. Clothes ; 1) High rank ladi's wore Kun-Kyun attached jacket, and jacket sleeves decorated pleats, and pleats decorated long skirt, apron, back apron, knot belt, scarf, this type is the same

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철도정비부지 내 매립된 폐기물에 의해 중금속으로 오염된 토양의 인체위해성 평가 (Human Risk Assessment of Soil Contaminated with Heavy Metal by Waste Reclaimed in Railway Maintenance Site)

  • ;정민정;문세흠;박진규
    • 유기물자원화
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    • 제27권3호
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    • pp.63-74
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    • 2019
  • 본 연구에서는 대규모 철도부지를 상업부지로 개발함에 따라 과거 부지 내부에 산업 폐기물 등이 부적절하게 처리되어 중금속 폐기물로 오염된 토양의 Cu, Pb, Zn, Ni 에 대한 인체 위해성 평가를 수행하였다. 위해성 평가는 토양의 복원 및 복원과정에서 필요한 고려요소를 도출하는데 주요한 과정이다. 본 연구에서는 위해성 평가를 위해 환경부 위해성평가지침을 준용하여 노출농도 결정, 노출량 산정, 발암 및 비발암 위해도를 결정하였다. 이를 통해 철도부지의 중금속 오염토양의 인체 위해성 평가 결과를 제시하였다. 노출농도 산정결과 토양내 중금속 함량은 621.3 Cu mg/kg, 2,824.5 Pb mg/kg, 1,559.1 Zn mg/kg, 45 Ni mg/kg이고, 독성금속별 인체 노출량 결과, 노출경로별로는 토양의 실외비산 > 토양섭취 > 토양 접촉 순으로 나타났으며, 오염물질별로는 Pb > Zn > Cu > Ni 순으로 나타났다. 발암위해도 평가 결과, USEPA에서 제시한 허용발암위해도(TCR > $10^{-6}$) 보다 높게 나타났으며, 독성위해도(비발암성) 평가 결과, HI 지수(HI< 1.0)도 성인 3.5, 어린이 4.85, Cu 1.94 ~ 2.16, Pb 1.37 ~ 2.90으로 나타났다. 따라서 대상부지의 중금속으로 오염된 토양의 복원관리가 필요할 것으로 판단된다.

국내에서 시판 중인 근채류의 중금속에 관한 조사 연구 (A Study on the Heavy Metal Contents of Root Vegetables on the Retail Markets in Korea)

  • 김덕웅
    • 동아시아식생활학회지
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    • 제15권4호
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    • pp.465-474
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    • 2005
  • This study was conducted to estimate the contents of heavy metals 'mercury(Hg), cadmium(Cd), lead(Pb), arsenic(As), zinc(Zn), copper(Cu), chrome(Cr) and manganese(Mn)' in root vegetables which were produced in Korea. The levels of heavy metals were determined using a mercury analyzer, an ICP(inductively coupled plasma spectrometer) and an AAS(atomic absorption spectrophotometer) after wet digestion. The values of heavy metals 'mean(minimum-maximum)' mg/kg(ppm) in root vegetables (radish, turnip, carrot, ginger, edible burdock, taro, Chinese yam, east indian lotus) were as follows ; Hg : 0.0019(0.0002${\~}$0.0062), Cd : 0.0088(ND${\~}$0.0402), Pb : 0.021(ND${\~}$0.1070), As : 0.0401(ND${\~}$0.1732), Zn : 1.865(0.4186${\~}$6.9319), Cu : 0.648 (0.1826${\~}$4.0172), Cr : 0.121(0.0132${\~}$1.2030), and Mn : 2.730(0.0477${\~}$10.0468) mg/kg. These results showed that Hg were generally similar to and Cd was lower but Ph, As, Zn, Co, Mn were little higher than the levels of those reported contents in root vegetables on retail markets in Korea. Although the tolerable limit of Cd and Hg is not set in a regulation of WHO/FAO, the tested mean levels(Pb, As, Zn, Cu) were lower than the regulated ones of WHO/FAO, Pb '0.1-2.0', As '1.0', Zn '5.0', and Cu 0.1${\~}$50 mg/kg from vegetables. Therefore, root vegetables sold in the retail markets were evaluated as safe in terns of the heavy metal contents.

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