• 한국토양비료학회지
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• 제47권6호
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• pp.491-495
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• 2014

Phytoremediation is a technology using plants and associated soil microbes to reduce the concentrations or toxic effects of contaminants in the environments. It is regarded as a cost-effective, efficient, eco-friendly, and solar-driven technology with good public acceptance. This study was conducted to find the plants accumulating heavy metals in soils contaminated with Cd and Pb. Experimental plots (plot size: $0.81m^2$) was artificially contaminated using a contaminated soil collected from a field in vicinity of Wondong mine (WD). Sunflower, corn and castor were tested for their potential to remove heavy metals from the contaminated soils. The results indicated that sunflower was most effective in accumulating heavy metals and thus remedying the soils among the three crops. Dry weight and heavy metal uptake of sunflower shoot differed with growth period. For example, the Cd content of shoots including leaf and stem were 0.31mg, 2.23 mg, and 0.96 mg per plot at 4, 8 and 12 weeks after planting in Cd4-WD treatment; in addition, the dry weight of the shoots in Cd8-WD treatment was reduced due to heavy metal toxicity. This experiment showed that sunflower absorbed Cd, Pb and Zn in their shoots up to 8 weeks of planting; thereafter heavy metals uptake was diminished. This implies that the efficiency of these plants in cleaning the contaminated soils may be high at the early stage of plant growth.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제20권5호
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• pp.862-870
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• 2010

Cyperus rotundus L. is a perennial herb that was found to be dominating an area in northeast Brazil previously contaminated with petroleum. In order to increase our knowledge of microorganism-plant interactions in phytoremediation, the bacterial community present in the rhizosphere and roots of C. rotundus was evaluated by culture-dependent and molecular approaches. PCR-DGGE analysis based on the 16S rRNA gene showed that the bacterial community in bulk soil, rhizosphere, and root samples had a high degree of similarity. A complex population of alkane-utilizing bacteria and a variable nitrogen-fixing population were observed via PCR-DGGE analysis of alkB and nifH genes, respectively. In addition, two clone libraries were generated from alkB fragments obtained by PCR of bulk and rhizosphere soil DNA samples. Statistical analyses of these libraries showed that the compositions of their respective populations were different in terms of alkB gene sequences. Using culturedependent techniques, 209 bacterial strains were isolated from the rhizosphere and rhizoplane/roots of C. rotundus. Dot-blot analysis showed that 17 strains contained both alkB and nifH gene sequences. Partial 16S rRNA gene sequencing revealed that these strains are affiliated with the genera Bosea, Cupriavidus, Enterobacter, Gordonia, Mycoplana, Pandoraea, Pseudomonas, Rhizobium, and Rhodococcus. These isolates can be considered to have great potential for the phytoremediation of soil with C. rotundus in this tropical soil area.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2001년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.38-41
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• 2001

It has been reported that some plants have the potential to metabolize the 2,4,6-trintroluene (TNT) in contaminated soils, sediments and natural water. In this study, the effects of TNT on germination and early seedling development of Abutilion avicennae was characterized in a germination test. Concentration up to 80 mg/L TNT did not affect germination but root and shoot growth, and fresh biomass decreased as TNT concentration increased. A series of axenic hydroponical batch culture of Abutilion avicennae at various initial TNT concentration was used to determine its transformation kinetics, to identify products formed, and to evaluate phytotoxic effects on the TNT transformation process. At higher initial TNT concentrations, TNT removal rate constant decreased, however, total amount of TNT removed was increased in the culture media. Reductive transformation products of TNT were not detected in the plant culture media but higher concentrations of reduced metabolites were detected in the root and stem extracts of plant material at the 7 days of batch incubation. From these results we concluded that Abutilion avicennae has an intrinsic capacity for taking up and transforming TNT.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제34권2호
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• pp.83-93
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• 2006

여러 산업현장에서 배출되는 중금속은 독성이 없는 상태로 분해되거나 안정화되지 않고, 먹이사슬을 따라 생물의 체내에 고농도로 축적되어 여러 가지 병을 유발하는 문제점을 가지고 있는 오염물질이다. 이러한 중금속으로 오염된 토양을 정화하기 위하여 식물을 이용한 친환경적이며 경제적인 식물상 복원 기법이 주목 받고 있으며, 그 효율을 증대시키기 위한 방법 중 하나로 식물과 근권미생물 간의 상리공생적 상호관계에 대한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 중금속으로 오염된 토양에서 식물과 식물의 근권에서 서식하는 근권세균 사이의 상호 기작에 관한 기존 연구 결과 및 동향에 대하여 알아보았다. 식물의 뿌리에 의해 형성되는 근권의 물리 화학적, 생물학적 특성은 근권세균의 생물량 및 활성, 군집구조에 직 간접적인 영향을 미친다. 뿌리삼출물은 미생물에게 유용한 탄소원과 성장인자로 제공됨으로써 토양 내 서식하고 있는 근권세균의 성장과 대사를 촉진하는 역할을 한다. PGPR은 식물뿌리성장을 억제하는 ethylene의 전구체인 ACC를 제거하는 ACC deaminase활성, 식물성 호르몬인 LAA생성 능력, 철 공급체인 Siderophore합성 능력을 모두 가지고 있을 뿐만 아니라 토양 속 인을 식물이 이용할 수 있도록 가용화 시키는 능력까지 가지고 있는 것으로 나타났다. 이러한 PGPR은 높은 농도의 중금속으로 오염된 토양에서 식물이 보다 잘 성장하고 서식할 수 있도록 도와준다. 따라서 이들 PGPR을 식물상 복원에 적용할 경우, 중금속의 높은 정화 효과를 기대할 수 있다

• Journal of Ecology and Environment
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• 제42권4호
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• pp.191-198
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• 2018

Improper management and unsanitary approaches are implemented in disposal of leachate, which has resulted in groundwater pollution at village Uruli Devachi, Pune, India. Various physico-chemical treatment methods are commercially available for leachate treatment. However, the application of biological methods viz. phytoremediation to the municipal solid waste landfill leachate has been limited. We report the remediation ability of Typha aungstifolia and Acrorus calamus that is capable of reducing hazardous constituents from the landfill leachate. After 96 h of hydraulic retention time (HRT), it was observed that T. aungstifolia-treated sample showed high reduction potential in reducing biochemical oxygen demand, chemical oxygen demand, hardness, total dissolved solids, Na, Mg, Ca and Ni whereas A. calamus showed greater reduction capacity for alkalinity, Cl, Cu, Zn and Cr. Furthermore, it was also observed that T. aungstifolia withstood longer HRT than A. calamus. In situ application of T. aungstifolia and A. calamus for remediation of landfill leachate carries a tremendous potential that needs to be further explored.

• 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.

• 한국환경농학회지
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• 제21권2호
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• pp.122-129
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• 2002

중금속 오염원을 제거하는 기술을 개발하고자 미나리를 도입하여 중금속 종류에 따른 적정 농도별로 중금속 흡수, 정화효율성 및 식물체내에서 중금속 축적과 이행과정을 조사하였다. 미나리를 이용한 중금속 정화효율성은 Cd의 경우 미나리 정식 6일 후 Artificial solution 처리구와 문막 공업폐수 처리구는 각각 53%, 73%의 정화효율성을 보였으며, Cu의 경우에는 각각 28%, 100%의 정화효율성을 보였다. 환경부에서 규정한 Cd의 청정지역 배출허용기준인 0.02 mg/L은 모든 처리구에서 10일 이후에 나타났으며, Cu의 기준농도인 0.5 mg/L은 Artificial solution 처리구의 경우 10일 이후, 문막 공업폐수 처리구는 3시간 이후에 나타났다. 또한 시간이 경과함에 따라 미나리내 중금속의 축적농도는 높아지는 경향을 보였으며, 처리구의 오염수 중금속 농도보다도 5$\sim$10배 이상 축적되었다. 미나리 식물체에 흡수된 중금속의 뿌리에서 지상부로의 이행율은 Artificial solution 처리구에서 Cd은 25%, 문막 공업폐수 처리구에서 Cu는 25% 이행하였다. 중금속에 대한 미나리의 생육반응은 문막 공업폐수 처리를 제외한 모든 처리구에서 미나리 생장이 억제되는 결과를 보였다. 따라서 본 연구결과 미나리는 중금속 오염수의 중금속 정화를 위한 식물정화기술에 유용하게 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국자원식물학회지
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• 제21권3호
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• pp.230-235
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• 2008

The aquatic fern Azolla spp. is of value as a bio-fertilizer for wetland paddy. It is popular and cultivated widely in other countries like China, Vietnam, and the Philippines, but has yet to be taken up in Korea, in a big way. It fixes nitrogen as high as 3-5kg N per day, because it contains nitrogen fixing blue-green algae, Anabaena azollae. Azolla's ability to create a light-proof mat that suppresses other weeds has been used for centuries in rice production. Azolla spp. has also the capacity to take up the heavy metals such as Mercury and Chromium (75${\sim}$100%) and may be used as a bioaccumulator in the phytoremediation. Azolla meal also can be used as an unconventional feed resource has a potential as a feedstuff for livestock.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제19권3호
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• pp.25-32
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• 2014

The amount of TPH contaminated soil treated at off-site remediation facilities is ever increasing. For the recycle of the treated-soil on farmlands, it is necessary to restore biological and physico-chemical soil characteristics and to remove residual TPH in the soil by an economic polishing treatment method such as phytoremediation. In this study, a series of experiments was performed to select suitable plant species and to devise a proper planting method for the phyto-restoration of TPH-treated soil. Rye (Secale cereale) was selected as test species through a germination test, among 5 other plants. Five 7-day-old rye seedlings were planted in a plastic pot, 20 cm in height and 15 cm in diameter. The pot was filled with TPH-treated soil (residual TPH of 1,118 mg/kg) up to 15 cm, and upper 5 cm was filled with horticulture soil to prevent TPH toxic effects and to act as root growth zone. The planted pot was cultivated in a greenhouse for 38 days along with the control that rye planted in a normal soil and the blank with no plants. After 38 days, the above-ground biomass of rye in the TPH-treated soil was 30.6% less than that in the control, however, the photosynthetic activity of the leaf remained equal on both treatments. Soil DHA (dehydrogenase activity) increased 186 times in the rye treatment compared to 10.8 times in the blank. The gross TPH removal (%) in the planted soil and the blank soil was 34.5% and 18.4%, respectively, resulting in 16.1% increase of net TPH removal. Promotion of microbial activity by root exudate, increase in soil permeability and air ventilation as well as direct uptake and degradation by planted rye may have contributed to the higher TPH removal rate. Therefore, planting rye on the TPH-treated soil with the root growth zone method showed both the potential of restoring biological soil properties and the possibility of residual TPH removal that may allow the recycle of the treated soil to farmlands.

• 한국토양비료학회지
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• 제41권1호
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• pp.55-64
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• 2008

일반적으로 근권부로 알려진, 토양과 뿌리 사이의 계면(soil-root interface)에서 일어나는 주요 기작에 대한 세부적 이해는 성공적인 phytoremediation 기술을 위해 특정 식물의 적용 가능성을 평가하는데 있어 매우 중요하다. 가령 어떤 식물은 토양중 낮은 중금속 유효도라는 제한인자를 극복하기 위해 근권부에서 특정 기작을 일으키기도 한다. 본 연구는 토양 고정 (land stabilization)에 탁월한 효과를 보이고 있는 vetiver grass(Vetiveria zizanioides)를 중금속으로 오염된 3가지의 다른 토양에 재배함으로써, 식물 뿌리가 근권부 토양의 화학적 특성에 미치는 영향과 이에 따른 식물의 중금속 흡수 특성을 조사하였다. Vetiver grass 재배 후 근권부 토양의 토양수 pH는 시험에 이용된 모든 토양에서 0.3-1.1 만큼 증가하였고, 토양수 중 유기탄소의 함량도 $23mg\;L^{-1}$ 에서 $173mg\;L^{-1}$로 가장 많이 증가한 PP02 토양을 비롯해서 모든 토양에서 증가하였다. 이와 같은 근권부 토양수의 화학적 변화는 중금속 오염토양에 노출된 vetiver grass의 뿌리에서 나온 분비물(exudates)에서 비롯된 것이다. 결과적으로 근권부 토양수의 화학적 특성 변화는 중금속(카드뮴, 납, 구리, 아연) 유효도 및 화학종 변화에 영향을 미쳤다. 중금속의 최초 유효도는 시험에 이용된 토양의 종류에 따라 달랐으며 vetiver grass 재배 후 이 유효도의 변화 또한 토양 종류의 영향을 받아 증가 또는 감소하였다. 가장 높은 중금속 유효도를 보인 토양은 Ko01 토양으로 토양수 중 카드뮴과 납의 농도가 각각 $2,091{\mu}g\;L^{-1}$, $318{\mu}g\;L^{-1}$ 이었다. 일반적으로 vetiver grass에 의해 증가한 pH는 중금속 유효도를 감소시켰고, 반면에 증가한 유기탄소는 토양중 중금속과 복합물질을 형성하면서 토양수 중 중금속의 농도를 높였다. Donnan speciation 기술을 이용한 화학종 분리 결과 토양수 중 순이온으로 존재하는 카드뮴과 아연의 농도가 현저히 감소하였고, vetiver grass에 의하여 체내에 축적된 중금속의 함량은 토양중 중금속 총함량이 아닌 토양수 중 중금속 유효도와 깊은 관계를 보였다.