• 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.

• 인간식물환경학회지
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• 제23권1호
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• pp.15-21
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• 2020

In this study, we compared efficiency of different aquatic plants in removing indoor pollutants and examined their potential to purify indoor air. Two liter of water in chamber was used as the control, while the other chambers containing water lettuce (Pistia stratiotes), water hyacinth (Eichhornia crassipes), and water coin (Hydrocotyle umbellata) were used as treatment groups. Temperatures inside all the chambers were maintained between 20 ℃ and 23 ℃. Humidity in the chambers with aquatic plants increased by 30% and 50% control respectively. The removal of formaldehyde per unit leaf area was examined in each aquatic plant. It turned out that water hyacinth removed the highest amount of formaldehyde, followed by water lettuce and water coin. Both water hyacinth and water lettuce increased the amount of removal of formaldehyde until the end of the experiment. In the case of airborne dust (PM 10) and fine dust (PM 2.5), water coin, which had the highest number of leaves, removed more PM 10 and PM 2.5 than the other aquatic plants, with statistically significant difference. In addition, both water coin and water hyacinth smoothly opened and closed stomata before and after the experiment. Consequently, as the aquatic plants were effective in controlling humidity and removing pollutants, they can be used as air purifying plants.

• 유기물자원화
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• 제23권4호
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• pp.21-31
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• 2015

본 연구는 거대억새(Miscanthus sacchariflorus var Geode Uksae-1)와 갈대(Phragmites australis)를 활용하여 돈분뇨 처리수 유래 영양염류(질소 및 인) 제거를 정량적으로 분석하고 생산된 바이오매스의 총 에너지가와 바이오메탄 잠재성 분석을 목적으로 수행되었다. 식물들은 일반토양과 사질토 또는 일반토양, 사질토 및 바이오세라믹의 혼합 여재로 채워진 용기에서 다루어졌다. 사용된 돈분뇨 처리수의 총질소와 총인함량은 각각 222.78 mg/L 과 66.11 mg/L에 해당하였다. 총질소와 총인 모두 바이오세라믹 첨가구에서 높은 제거율을 보였다. 거대억새에서 총질소 제거율이 가장 높게 나타났다(96.14%). 하지만 식물체의 원소분석 결과 갈대의 질소함량이 거대억새보다 더 높게 나타나 갈대의 질소흡착력이 더 뛰어난 것으로 판단된다. 반면 가장 높은 총 인 제거율을 보인 처리구는 갈대로 98.12%의 값을 보였다. 식물체 셀룰로스 함량은 일반토양 처리구보다 바이오세라믹 처리구에서 약 3~6% 더 높게 나타나 바이오세라믹은 식물섬유 형성에 영향을 미치는 것으로 사료된다. 본 연구에서 생산된 바이오매스의 바이오메탄 잠재성 분석결과 약 $57.01{\sim}99.25L-CH_4/kg$ VS의 값을 보였다. 리그닌은 식물의 바이오매스 분해를 방해하는 요소로 일반토양-사질토 여재를 사용한 갈대 처리구에서 가장 높게 나타나 메탄 생산력이 떨어지는 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제37권1호
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• pp.99-106
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• 2004

환경오염저감 및 제어기술은 환경/방재 기술분야로 포스트 반도체 주력산업의 고도화분야에 해당되며, 그 중 오염토양 및 지하수 복원기술은 앞으로 많은 수요가 예상되는 핵심기술이라 할 것이다. 국내의 경우 폐금속광산이 다수 존재하며 이로 인한 중금속 및 비소오염문제가 심각해지고 있는 시점에서 이를 복원하기 위한 최신기술의 동향을 알아보는 것이 필요할 것이다. 현재 이 분야의 선진국인 미국 및 유럽각국에서의 기술개발은 2차적인 오염을 유발하지 않을 청정기술의 개발과 개발기술의 현장적용에 초점이 맞추어 지고 있는 추세이다. 여기에 최근에 개발되어진 신기술중에 이러한 장점으로 인해 주목받고 있는 기술인 전기동력학 기술, 투수성 반응벽체기술, 고형화/안정화기술, 박테리아를 이용한 생체흡착기술, 박테리아를 이용한 용출기술, 식물정화기술을 소개하고자 한다.

• 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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• 제99권5호
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• pp.711-719
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• 2010

We investigated physiological responses and phytoextraction ability of Pinus thunbergii in cadmium contaminated soil as part of our efforts in identifying plant materials for the restoration and revegetation of forest soil contaminated by heavy metals. Thirty seedlings (ten per treatment) were assigned to three treatments (control, 0.3 and 0.6 mM $CdSO_4$ solution) at first year experiment. At second year, ten seedlings per treatment treated with Cd during the first year experiment were divided by two groups (no Cd-treated and consecutive Cd-treated group). At first experiment, photosynthetic pigment content, and superoxide dismutase (SOD) and glutathione reductase (GR) activities have significantly reduced by Cd application, and the reduction rate was increased much higher as the rate of Cd application increased. On the other hand, thiol and malondialdehyde (MDA) content were significantly increased at the application of 0.6 mM of Cd. At the second year experiment, a general increase in chlorophyll and carotenoid content was observed with Cd treatment while SOD and GR activities showed a relative reduction compared to the control. Similar to the first year measurement, thiol and MDA contents also increased considerably due to Cd treatment. At harvest, dry matter was significantly reduced by Cd treatment especially at the rate of 0.6 mM Cd, but dry yield of P. thunbergii treated with 0.3 mM Cd was less affected and it was comparable with the control seedling. Cadmium concentration in seedling tissues increased with increasing Cd application rate while Cd uptake was higher in seedlings supplied with 0.3 mM Cd, which could be ascribed to their high dry matter. Overall, our study has demonstrated the unique physiological response of P. thunbergii to Cd-prolonged exposure by showing that the changes in photosynthetic pigment content and antioxidative enzyme activities were dependent on the concentration and duration of treatment. In addition, our results have demonstrated the potential of P. thunbergii to withstand up to 0.3 mM Cd (equivalent to cumulative Cd concentration of 134.4 to 268 mg $kg^{-1}$) without showing growth reduction, hence it might be used for phytoremediation of Cd contaminated areas.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제25권8호
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• pp.1205-1215
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• 2015

Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) have great potential for assisting heavy metal hyperaccumulators in the remediation of contaminated soils. However, little information is available about the symbiosis of AMF associated with an antimony (Sb) accumulator plant under natural conditions. Therefore, the objective of this study was to investigate the colonization and molecular diversity of AMF associated with the Sb accumulator ramie (Boehmeria nivea) growing in Sb-contaminated soils. Four Sb mine spoils and one adjacent reference area were selected from Xikuangshan in southern China. PCR-DGGE was used to analyze the AMF community composition in ramie roots. Morphological identification was also used to analyze the species in the rhizosphere soil of ramie. Results obtained showed that mycorrhizal symbiosis was established successfully even in the most heavily polluted sites. From the unpolluted site Ref to the highest polluted site T4, the spore numbers and AMF diversity increased at first and then decreased. Colonization increased consistently with the increasing Sb concentrations in the soil. A total of 14 species were identified by morphological analysis. From the total number of species, 4 (29%) belonged to Glomus, 2 (14%) belonged to Acaulospora, 2 (14%) belonged to Funneliformis, 1 (7%) belonged to Claroideoglomus, 1 (7%) belonged to Gigaspora, 1 (7%) belonged to Paraglomus, 1 (7%) belonging to Rhizophagus, 1 (7%) belonging to Sclervocystis, and 1 (7%) belonged to Scutellospora. Some AMF sequences were present even in the most polluted site. Morphological identification and phylogenetic analysis both revealed that most species were affiliated with Glomus, suggesting that Glomus was the dominant genus in this AMF community. This study demonstrated that ramie associated with AMF may have great potential for remediation of Sb-contaminated soils.

• 한국습지학회지
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• 제25권2호
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• pp.145-158
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• 2023

인공습지(CW)는 도시 폐수처리를 위한 효과적인 기술로, 물리-화학적 및 생물학적 자연처리과정을 통해 오염 물질이 제거된다. 본 연구는 서지학적 분석 방법을 통하여 인공습지의 현재까지의 연구 진행 상황과 향후 연구 동향을 조사하였다. 인공습지를 통한 페수 처리 성능 평가 분석을 위하여 최근 출판된 논문(오픈 액세스 학술지 포함) 100편을 기반으로 종합적 분석 및 검토를 수행하였다. 분석 결과, 스페인, 중국, 이탈리아, 미국이 논문 출판수가 두드러지는 것으로 나타났다. 논문에서 가장 많이 사용된 핵심용어는 수질(n=19), 식물 정화(n=13), 강우유출수(n=11), 인(n=11) 순으로 나타났으며, 수질개선과 영양염류 제거에 대한 인공습지의 효율성 관련 연구가 폭넓게 연구되고 있는 것으로 분석되었다. 검토된 다양한 유형의 인공습지 중 Hybrid 형태의 인공습지가 TSS(95.67%) 및BOD(88.67%)으로 오염물질 저감효율이 가장 높은 것으로 나타났으며, VSSF, HSSF는 TSS 제거(83.25% 및 78.83%)에 가장 효과적인 것으로 조사되었다. VSSF 습지는 가장 높은 COD 제거 효율(71.82%)을 보였다. 일반적으로 인공습지에서 물리적 처리(예: 침전, 여과, 흡착)와 생물학적 메커니즘(예: 생분해)은 TSS, BOD, COD 제거 효율에 영향을 미치기 때문이다. Hybrid 형태의 인공습지는 호기성 및 혐기성 조건, 다양한 식생 유형, 다양한 매체 구성 등의 다양한 인자와 여러 처리 과정을 통해 미생물 활성도 증가 및 질소 처리를 통해 TN(60.78%)의 높은 저감효과를 보였다. FWS 형태의 인공습지는 퇴적물에 결합된 인을 침전 및 식물의 흡수를 통해 높은TP 제거효율(54.50%)로 나타났습니다. 일반적으로 인공습지에는 식물 정화 능력이 뛰어난 Phragmites, Cyperus, Iris 및 Typha 이 적용되고 있다. 본 연구는 향후 도시 지역에서 발생되는 폐수 처리를 위한 지속 가능한 대안으로 제시 가능할 것으로 사료된다.

• 대한환경공학회지
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• 제29권9호
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• pp.1060-1068
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• 2007

건강유해물질인 perchlorate로 인한 음용수의 오염은 국 내외적으로 심각히 대두되고 있으나, 전세계적으로 perchlorate에 대한 국가 차원의 규제 기준을 가진 곳은 아직 없고 발암물질로 구분되지도 않은 상황이다. 최근엔 미국 환경청(US EPA)에서 perchlorate의 예방적 복원 지침서를 발표하였으며, perchlorate 분석 및 저감기술에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재 국내에서는 perchlorate에 대한 먹는 물 수질기준이나 배출 허용 기준 등이 설정되어 있지 않고, perchlorate에 관한 국내 연구는 초기 단계에 머무르고 있다. 본 연구에서는 perchlorate의 성상 및 인체 유해성에 관해 간단히 고찰하였고, 기존의 이온교환(Ion exchange), 생물반응기(Bioreactor), 액상 탄소 흡착(Liquid Phase Carbon Adsorption), 퇴비화 처리(Composting), 현장 생물학적 정화(In Situ Bioremediation), 투수성 반응 벽체(Permeable Reactive Barrier), 식물정화법(Phytotechnology), 막분리기술(Membrane Technologies) 등과 같은 저감 기술의 장단점 및 효율에 관해 소개하였다. 최근 활발히 진행되고 있는 투수성 반응 벽체와 생물학적 환원 기술의 통합 등에 대한 연구 및 분석기술 개발에 대해서도 소개하였다. 본 논문을 통해 향후 국내 실정에 맞는 고효율의 perchlorate 국내저감기술 개발을 위한 기초자료를 제공하고자 하였다.

• 한국환경농학회지
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• 제26권1호
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• pp.25-35
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• 2007

인공습지나 수변녹지 및 완충 저류지와 같은 수질정화시설을 조성하는데 이용할 수 있는 수생식물을 선발하고자 낙동강 하류에 자생하는 수생식물과 외래 수생식물, 습생작물을 대상으로 부영양화 성분(T-N, T-P) 및 EC 관련 무기성분에 대한 정화능력을 검정하였다. 수생식물의 생육기간 동안 $225{\sim}444\;L\;m^{-2}$ 범위의 생활오폐수를 사용하였으며, 건물생산량이 많았던 벼와 부들, 줄, 비자루국화, 율무, 털물참새피 등이 350 L $m^{-2}$ 이상으로 가장 많은 생활하수를 소모하였다. 질소와 인의 체내흡수량과 실제 정화능력(정화효율 및 정화량) 및 수확 후 토양을 분석한 결과, 초장이 크면서 건물량도 많았던 벼, 비자루국화, 부들, 율무, 털물참새피, 줄 등이 부영양화성분에 대한 우수 정화식물로 선발되었다. 무기성분 중 K에 대한 정화력은 부영양화성분의 우수 정화식물로 선발된 수생식물과 더불어 물상추와 부레옥잠이 높은 결과를 보였다. EC와 관련이 높은 Ca와 Na, Cl에 대한 정화효과가 우수한 수생식물로는 물상추와 부레옥잠, 털물참새피가 선발되었으며, 특히 털물참새피는 $SO_4$에 대한 정화효과도 뛰어났다.