• Advances in environmental research
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• 제5권1호
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• pp.19-35
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• 2016

The phytoextraction of some toxic heavy metals from municipal waste dump soil by castor plant (Ricinus communis) was tested under natural and single or mixed chelant-assisted scenarios in pot microcosms. A sandy loam with total metal contents (mg/kg): Cd (84.5), Cu (114.5), Ni (70.3), Pb (57.8), and Zn (117.5), was sampled from an active dumpsite in Calabar, Nigeria and used for the study. Castor (small seed variety) was grown under natural phytoextraction or single/binary chelant (citric acid, oxalic acid, and EDTA) applications (5-20 mmol/kg soil) for 63 days. Castor exhibited no visual phytotoxic symptoms with typically sigmoid growth profiles at the applied chelant doses. Growth rates, however, decelerated with increase in chelant dose. Post-harvest biomass yields were higher under chelant application than for natural phytoextraction. Both root and shoot metal concentrations (mg/kg) increased quasilinearly and significantly ($p{\leq}0.05$) with increase in chelant dose, furnishing maximum levels as: Cd (55.6 and 20.9), Cu (89.5 and 58.4), Ni (49.8 and 19.6), Pb (32.1 and 12.1), and Zn (99.5 and 46.6). Ranges of translocation factors, root and shoot bioaccumulation factors were 0.21-3.49, 0.01-0.89 and 0.01-0.51, respectively. Overall, the binary chelant treatments were less toxic for R. communis growth and enhanced metal accumulation in shoots to a greater extent than the single chelant scenarios, but more so when EDTA was present in the binary combination. This suggests that the mixed chelants could be considered as alternative treatments for enhanced phytoextraction and revegetation of degraded waste dump soils.

• 생명과학회지
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• 제20권1호
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• pp.17-21
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• 2010

Phytoextraction은 식물을 이용하여 환경 정화하는 phytoremediation의 일부분으로서 금속으로 오염된 토양을 정화하는 것이다. 토양에 존재하는 금속의 추출을 용이 하기 위해서 현재 다양한 킬레이트가 사용되고 있다. Phytoextraction이 경제적이고 친환경적인 장점이 있지만 고농도로 오염된 지역에서는 적용이 어려운데 이는 식물이 이러한 지역에서 살아남기 어렵기 때문이며 이러한 문제점을 해결하는 것이 본 연구의 목적이다. 연구 대상의 금속으로서 구리를 선택하였고, 킬레이트는 아미노산인 시스테인과 히스티딘, 작은 크기의 유기산으로서 citric acid, malic acid, succinic acid, oxalic acid, 그리고 ethylenediamine (EDA)를 선택하였으며, EDTA는 비교대상으로 본 연구에 사용되었다. 다양한 농도의 구리를 포함하는 배지에 식물을 키우면서 여러 킬레이트가 식물의 뿌리 성장에 미치는 영향을 분석하였다. 시스테인, 히스티딘, 그리고 citric acid은 식물의 성장을 억제하는 구리의 영향을 완화시켜 주었지만 EDA는 오히려 더 강화시켜 주었다. 또한 킬레이트의 식물성장에 대한 영향은 구리의 식물 내 흡수를 억제 또는 촉진에 의한 것이다. 따라서 구리의 식물성장억제를 완화시켜주는 시스테인, 히스티딘, 그리고 citric acid는 고농도의 구리로 오염된 지역에 식물의 성장이 가능하도록 사용될 수 있으며 EDA는 기존의 phytoextraction에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

• 한국환경농학회지
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• 제19권3호
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• pp.213-217
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• 2000

중금속 오염토양에 대한 식물복원법(phytoremediation)중 phytoextraction을 적합한 식물종의 탐색을 위하여 비식용식물인 섬유류 3종, 화훼류 3종 및 수목류 5종을 대상으로 Cd과 Pb을 각각 15, $100\;mg\;kg^{-1}$ 으로 조절하여 처리한 토양에서 pot 재배한 후 식물중에 흡수된 함량 및 그 흡수량을 조사하였다. 식물의 건물생산량은 양황철, 물푸레나무, 사철나무 등 수목류가 섬유류 및 화훼류보다 높게 나타났다. 식물의 부위별 Cd 및 Pb함량은 줄기와 잎보다 뿌리에서 높았고, 식물별 Cd 함량은 채송화, 메리골드, 목화, 아마 순으로 높았으며 Pb 함량은 대마 및 아마에서 높게 나타났다. 식물의 Cd 및 Pb 총 흡수량은 양황철, 사철나무, 물푸레나무, 영산홍 순으로 높게 나타났다. 식물의 Cd 및 Pb 총 흡수량은 시험후 토양에 잔류한 Cd, Pb 함량과 고도의 부의 상관을 보였다. 식물의 건물생산량 및 흡수량을 볼 때 양황철, 사철나무, 물푸레나무 및 영산홍 등이 토양정화식물로의 가치가 있다고 생각된다.

• 생명과학회지
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• 제20권7호
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• pp.1041-1046
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• 2010

Phytoextraction은 식물을 이용하여 환경 정화하는 한 기술로서 금속으로 오염된 토양을 정화하는 것이다. 토양에 존재하는 금속의 추출을 용이 하기 위해서 현재 다양한 킬레이트가 사용되고 있다. Phytoextraction이 경제적이고 친환경적인 장점이 있지만 고농도로 오염된 지역에서는 적용이 어려운데 이는 식물이 이러한 지역에서 살아남기 어렵기 때문이며 이러한 문제점을 해결하는 것이 본 연구의 목적이다. 연구 대상의 금속으로서 알루미늄을 선택하였고, 킬레이트는 아미노산인 시스테인과 히스티딘, 작은 크기의 유기산으로서 citric acid, malic acid, succinic acid, oxalic acid, 그리고 ethylenediamine (EDA)를 선택하였으며, EDTA는 비교 대상으로 본 연구에 사용되었다. 다양한 농도의 알루미늄를 포함하는 배지에 식물을 키우면서 여러 킬레이트가 식물의 뿌리 성장에 미치는 영향을 분석하였다. 알루미늄에 의한 식물의 성장 억제는 히스티딘에 의해서 약간 완화되었으며 시스테인, citrate, malate, oxalate, 그리고 succinate는 별 다른 영향이 없었다. EDTA와 EDA는 알루미늄에 의한 식물성장 억제를 강력하게 억제하였으며 이는 알루미늄의 식물 내 흡수를 억제에 의한 것이다. 따라서 알루미늄의 식물성장억제를 강력하게 완화시켜주는 EDA는 고농도의 알루미늄으로 오염된 지역에 식물의 성장이 가능하도록 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

• Current Research on Agriculture and Life Sciences
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• 제32권3호
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• pp.155-158
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• 2014

Phytoextraction은 식물을 이용하여 환경 정화하는 기술로서 금속으로 오염된 토양을 정화하는 것이다. 토양에 존재하는 금속의 추출을 용이 하기 위해서 현재 다양한 킬레이트가 사용되고 있다. Phytoextraction이 경제적이고 친환경적인 장점이 있지만 고농도로 오염된 지역에서는 적용이 어려운데 이는 식물이 이러한 지역에서 살아남기 어렵기 때문이며 이러한 문제점을 해결하는 것이 본 연구의 목적이다. 연구 대상의 금속으로서 수은을 선택하였고, 킬레이트는 아미노산인 시스테인과 히스티딘, 작은 크기의 유기산으로서 citric acid, malic acid, succinic acid, oxalic acid, 그리고 ethylenediamine (EDA)를 선택하였으며, EDTA는 비교 대상으로 본 연구에 사용되었다. 다양한 농도의 수은을 포함하는 배지에 식물을 키우면서 여러 킬레이트가 식물의 뿌리 성장에 미치는 영향을 분석하였다. 수은에 의한 식물의 성장 억제는 시스테인과 EDA에 의해서 완화되었으며 히스티딘과 citrate는 별 다른 영향이 없었다. Malate, succinate, 그리고 oxalate는 수은에 의한 식물 성장 억제를 더 촉진시켰다. 따라서 수은의 식물성장억제를 완화시켜주는 시스테인과 EDA는 고농도의 수은으로 오염된 지역에서 식물의 성장이 가능하도록 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

• 한국환경농학회지
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• 제29권1호
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• pp.61-65
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• 2010

Phytoextraction is a method of phytoremediation using plants to remediate metal-contaminated soils. Recently, various chelating agents were used in this method to increase the bioavailability of metals in soils. Even though phytoextraction is an economic and environment-friendly method, this cannot be applied in highly metal-contaminated areas because plants will not normally grow in such conditions. This research focuses on identifying chelating agents which are biodegradable and applicable to highly metal-contaminated areas. Lead (Pb) as a target metal and cysteine (Cys), histidine (His), citrate, malate, oxalate, succinate, and ethylenediamine (EDA) as biodegradable chelating agents were selected. Ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA) was used as a comparative standard. Plants were grown on agar media containing various chelating agents with Pb to analyze the effect on root growth. Cys strongly increased the inhibitory effect of Pb on root growth of plants, while, His did not affect on it significantly. The inhibitory effect of oxalate is weak, and malate, citrate, and succinate did not show significant effects. Both EDTA and EDA diminished the inhibitory effect of Pb on root growth. The effect of EDA is correlated with decreased Pb uptake into the plants. In conclusion, as biodegradable chelating agents, EDA is a good candidate for highly Pb-contaminated area.

• 한국환경농학회지
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• 제33권3호
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• pp.220-230
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• 2014

BACKGROUND: Excessive metals in the soil have become one of the most significant environmental problems. Phytoremediation has received considerable attention as a method for restoring the contaminated soils. The microbes having remarkable metal tolerance and plant growth-promoting abilities could also play a significant role in remediation of metal-contaminated soils, because bioaugmentation with such microbes could promote phytoextraction of metals. Therefore, the present study was focused on evaluating the phytoextraction of heavy metals (Co, Pb and Zn) in Helianthus annuus (sunflower) induced by bioaugmentation of a phosphate solubilizing bacterium. METHODS AND RESULTS: A phosphate solubilizing bacterium was isolated from metal-contaminated soils based on the greater halo size (>3 mm) with solid NBRIP agar medium containing 10 g glucose, 5 g $Ca_3(PO_4)_2$, 5 g $MgCl_2{\cdot}6H_2O$, 0.25 g $MgSO_4.7H_2O$, 0.2 g KCl, 0.1 g $(NH_4)_2SO_4$ in 1 L distilled water. Isolated bacterial strain was assessed for their resistance to heavy metals; $CoCl_2.6H_2O$, $2PbCO_3.Pb(OH)_2$, and $ZnCl_2$ at various concentrations ranging from $100-400{\mu}g/mL$ (Co, Pb and Zn) using the agar dilution method. A pot experiment was conducted with aqueous solutions of different heavy metals (Co, Pb and Zn) to assess the effect of bacterial strain on growth and metal uptake by Helianthus annuus (sunflower). The impact of bacterial inoculation on the mobility of metals in soil was investigated under laboratory conditions with 50 mL scaled polypropylene centrifuge tubes. The metal contents in the filtrate of plant extracts were determined using an atomic absorption spectrophotometer (Perkinelmer, Aanalyst 800, USA). CONCLUSION: Inoculation with Enterobacter ludwigii PSB 28 resulted in increased shoot and root biomass and enhanced accumulation of Co, Pb and Zn in Helianthus annuus plants. The strain was found to be capable of promoting metal translocation from the roots to the shoots of H. annuus. Therefore, Enterobacter ludwigii PSB 28 could be identified as an effective promoter of phytoextraction of Co, Pb and Zn from metal-contaminated soils.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제21권6호
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• pp.146-155
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• 2016

The field feasibility tests for a phytoextraction process were performed to identify the effect of citric acid as a chelate on the uranium (U) transfer into the plant for the naturally U contaminated soil in Duckpyeongri, Korea. For the feasibility tests, lettuce and Chinese cabbage were cultivated for 49 days on four testing grounds ($1m{\times}1m{\times}0.5m$ in each) in 2016. The citric acid solution was added to two testing grounds (one for lettuce and the other for Chinese cabbage) increasing the U transfer in two crop plants and their results were compared to those without the citric acid solution. When without the citric acid solution, the U concentration of plant after the cultivation was low (< $45{\mu}g/kg$ for leaves and < $450{\mu}g/kg$ for roots). However, with the addition of 50 mM citric acid solution, the U concentration of lettuce leaves and roots increased by 24 times and 1.8 times, and the U concentration of Chinese cabbage leaves and roots increased by 86.7 times and 5.4 times. The absolute accumulated U amount (${\mu}g$) in lettuce and Chinese cabbage also increased by 8.7 times and 50 times, compared to those without citric acid solution. Less than 8% of the U amount of exchangeable/carbonate phases was removed by using the lettuce and Chinese cabbage when the citric acid solution was not applied. However 52% and 66% of the U amount in exchangeable/carbonate phases were removed by the lettuce and the Chinese cabbage when the citric acid solution was added. The effect of the citric acid on the U transfer capability into the plants was quantitatively investigated by the field feasibility test, suggesting that U existing as exchangeable/carbonate phase in soil can be successfully removed by the phytoextraction process using Chinese cabbage with citric acid.

• 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.

• 한국산림과학회지
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• 제90권5호
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• pp.600-607
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• 2001

본 연구는 Pb로 오염된 토양의 phytoextraction을 위해 현사시 (Populus alba ${\times}$ glandulosa)와 박달나무(Betula schmidtii)의 Pb의 흡수능력 및 이에 대한 내성을 조사하였다. 종자로 양묘한 박달나무 및 삽목으로 증식한 현사시 묘목을 화분에 식재 후 Pb를 함유한 수용액으로 관수하였다. 이들 2수종은 $Pb(NO_3)_2$ 농도 800ppm이상의 처리구에서 생장량 감소가 관찰되었다. 대부분의 Pb는 식물체의 뿌리에 축적되었고, 극히 일부분만이 식물체의 지상부위로 이동되었다. 박달나무와 현사시의 Pb의 지상부 전위율은 각각 1.6~2.6%와 1.2~1.6%로 나타났다. 지상부 수체의 최대 Pb 함량은 현사시의 경우 468.0mg/kg, 박달나무는 602.0mg/kg 이었다. Pb에 대한 내성은 박달나무가 현사시에 비해 일반적으로 높은 경향이었으나, 현사시 72-16호 클론은 전체 클론 중에서 가장 높은 내성을 보였다.Biomass 생산과 Pb 흡수능력을 고려하여 이들 두 수종의 phytoextraction을 위한 가능성을 제시하였다.