TNT와 RDX는 상업적 또는 군사적 활동이나 제조, 제조과정 상의 폐수 처리, 시험과 군사훈련, 폭탄의 비군사화 과정 등에서 자연계로 유출되어 토양과 지하수를 심하게 오염시켰다. 이러한 TNT와 RDX는 많은 육상 및 수상 생물들에게 독성이 있어 그에 대한 복원이 절실하게 요구되고 있다. 식물상 복원공법은 오염물질의 대사작용이나 흡수에 있어 선택된 식물의 능력에 기인하게 된다. 본 연구에서는 폭발성 물질로 오염된 지역에 자생하는 식물 중 어저귀(Abutilon avicennae)와 자귀풀(Aeschynomene indica)을 선택하여 TNT와 RDX의 분해에 대해 연구하였다. 식물체에 의한 TNT와 RDX의 ...
TNT와 RDX는 상업적 또는 군사적 활동이나 제조, 제조과정 상의 폐수 처리, 시험과 군사훈련, 폭탄의 비군사화 과정 등에서 자연계로 유출되어 토양과 지하수를 심하게 오염시켰다. 이러한 TNT와 RDX는 많은 육상 및 수상 생물들에게 독성이 있어 그에 대한 복원이 절실하게 요구되고 있다. 식물상 복원공법은 오염물질의 대사작용이나 흡수에 있어 선택된 식물의 능력에 기인하게 된다. 본 연구에서는 폭발성 물질로 오염된 지역에 자생하는 식물 중 어저귀(Abutilon avicennae)와 자귀풀(Aeschynomene indica)을 선택하여 TNT와 RDX의 분해에 대해 연구하였다. 식물체에 의한 TNT와 RDX의 흡수율과 전환산물을 연구하기 위해 토착식물인 자귀풀과 어저귀를 20∼80 mgTNT/L, 10∼40 mgRDX/L의 여러 가지 농도에서 수경재배하였다. TNT와 RDX로 오염된 배지내의 두 식물 종은 생체량 감소, 황백화 현상, 낙엽량 증가 등의 독성효과를 나타내었다. TNT로 오염된 배지에서의 제거율을 생체량에 대하여 보정한 결과 식물습윤중량당 흡수율은 RDX 배지에 비해 2배 이상 높았다. RDX 배지에서 자귀풀의 경우, 식물습윤중량당 흡수율은 농도증가에 변화하지 않았으나 어저귀는 농도가 증가함에 따라 크게 감소하였다. 두 식물 종 모두 TNT와 RDX를 흡수하였으며 RDX는 잎, 줄기, 뿌리 순으로 검출되었고 TNT는 대부분이 뿌리에서 발견되었다. 40 mgRDX/L로 오염된 배지에서 실험한 어저귀의 잎에서는 RDX의 분해산물인 mononitroso-RDX와 dinitroso-RDX가 검출되었다. 대부분의 사격장은 폭발성 물질과 중금속으로 복합 오염되어 있으며 TNT와 RDX의 식물상 복원공법에 있어 중금속이 식물에 의한 무기화, 전환, TNT 및 RDX와의 결합 등을 방해하는 것으로 보고되고 있다. 실험실 규모의 토양 실험에서 실험 30일 후 토양에 존재하는 TNT의 농도는 식물 식재구에 비해 대조구에서 2배 이상을 나타내어 식물이 TNT제거의 상승효과를 유발하였고 2ADNT와 4ADNT는 식물 식재구에서 높은 농도를 나타내어 식물이 근권미생물을 활성화시킨 것을 알 수 있었다. 파일럿 규모의 실험에서 RDX는 미생물을 첨가한 경우 최소량이 회수되었고 식물체내의 RDX량도 적게 축적되었다. 어저귀 및 자귀풀과 같이 폭발성 물질을 환원할 수 있는 식물에서는 전반적으로 RDX량이 적게 축적되어 뿌리에서 흡수 후 줄기와 잎으로 이동하는 동안 대부분의 RDX가 전환 또는 제거되는 것으로 판단된다.
TNT와 RDX는 상업적 또는 군사적 활동이나 제조, 제조과정 상의 폐수 처리, 시험과 군사훈련, 폭탄의 비군사화 과정 등에서 자연계로 유출되어 토양과 지하수를 심하게 오염시켰다. 이러한 TNT와 RDX는 많은 육상 및 수상 생물들에게 독성이 있어 그에 대한 복원이 절실하게 요구되고 있다. 식물상 복원공법은 오염물질의 대사작용이나 흡수에 있어 선택된 식물의 능력에 기인하게 된다. 본 연구에서는 폭발성 물질로 오염된 지역에 자생하는 식물 중 어저귀(Abutilon avicennae)와 자귀풀(Aeschynomene indica)을 선택하여 TNT와 RDX의 분해에 대해 연구하였다. 식물체에 의한 TNT와 RDX의 흡수율과 전환산물을 연구하기 위해 토착식물인 자귀풀과 어저귀를 20∼80 mgTNT/L, 10∼40 mgRDX/L의 여러 가지 농도에서 수경재배하였다. TNT와 RDX로 오염된 배지내의 두 식물 종은 생체량 감소, 황백화 현상, 낙엽량 증가 등의 독성효과를 나타내었다. TNT로 오염된 배지에서의 제거율을 생체량에 대하여 보정한 결과 식물습윤중량당 흡수율은 RDX 배지에 비해 2배 이상 높았다. RDX 배지에서 자귀풀의 경우, 식물습윤중량당 흡수율은 농도증가에 변화하지 않았으나 어저귀는 농도가 증가함에 따라 크게 감소하였다. 두 식물 종 모두 TNT와 RDX를 흡수하였으며 RDX는 잎, 줄기, 뿌리 순으로 검출되었고 TNT는 대부분이 뿌리에서 발견되었다. 40 mgRDX/L로 오염된 배지에서 실험한 어저귀의 잎에서는 RDX의 분해산물인 mononitroso-RDX와 dinitroso-RDX가 검출되었다. 대부분의 사격장은 폭발성 물질과 중금속으로 복합 오염되어 있으며 TNT와 RDX의 식물상 복원공법에 있어 중금속이 식물에 의한 무기화, 전환, TNT 및 RDX와의 결합 등을 방해하는 것으로 보고되고 있다. 실험실 규모의 토양 실험에서 실험 30일 후 토양에 존재하는 TNT의 농도는 식물 식재구에 비해 대조구에서 2배 이상을 나타내어 식물이 TNT제거의 상승효과를 유발하였고 2ADNT와 4ADNT는 식물 식재구에서 높은 농도를 나타내어 식물이 근권미생물을 활성화시킨 것을 알 수 있었다. 파일럿 규모의 실험에서 RDX는 미생물을 첨가한 경우 최소량이 회수되었고 식물체내의 RDX량도 적게 축적되었다. 어저귀 및 자귀풀과 같이 폭발성 물질을 환원할 수 있는 식물에서는 전반적으로 RDX량이 적게 축적되어 뿌리에서 흡수 후 줄기와 잎으로 이동하는 동안 대부분의 RDX가 전환 또는 제거되는 것으로 판단된다.
The environmental release of TNT and RDX, which has resulted in severe soil and groundwater contamination during most of the 20th century, has been associated with various commercial and military activities, including manufacturing, waste discharge, testing and training, and ordnance demilitarizatio...
The environmental release of TNT and RDX, which has resulted in severe soil and groundwater contamination during most of the 20th century, has been associated with various commercial and military activities, including manufacturing, waste discharge, testing and training, and ordnance demilitarization. Since TNT and RDX are toxic to many aquatic and terrestrial species, the remediation of contaminated soils is necessary. Recent efforts have sought to reduce the cost of remediation with alternative technologies such as bioremediation and phytoremediation. Phytoremediation processes rely on the ability of plants to uptake and in some cases, to metabolize pollutants. In this study, Aeschynomene indica and Abutilon avicennae, indigenous to areas with explosives contamination, were selected to determine if these plants can be used for the phytoremediation of TNT and RDX. Uptake and translocation of TNT and RDX by plants in hydroponic culture was quantified using two indigenous plant species, Aeschynomene indica and Abutilon avicennae, cultured in media containing concentrations of TNT ranging from 20 to 80 mg/L and RDX ranging from 10 to 40 mg/L. Both species experienced weight loss, severe yellow wilting, and increases in falling leaves when TNT and RDX were included in the culture media. The rate of TNT removal from the culture media normalized to the plant fresh weight was over 2 times than K values in RDX cultures. For Aeschynomene indica, the rate of RDX removal from the culture media normalized to the plant fresh weight was not altered over the RDX concentration range tested. For Abutilon avicennae, however, higher RDX concentrations resulted in lower rates of RDX removal normalized to plant fresh weight. The order of abundance of RDX in both Aeschynomene indica and Abutilon avicennae was root, stem and leaf. In contrast, most of the TNT taken up by the 2 species was found in the roots. Chromatograms of Aeschynomene indica and Abutilon avicennae extract contained RDX degradation intermediates, which were identified as mononitroso-RDX and dinitroso-RDX by comparing their mass spectra with those of authentic standards. Most of general shooting ranges have been contaminated with co-contaminants, explosives and heavy metals. In phytoremediation of the TNT and RDX, heavy metals inhibit mineralization, transformation and sequestration of TNT and RDX absorbed by the plant. Therefore, these studies examined removal of TNT and RDX on heavy metals(Cu, Pb, Cd) by Abutilon avicennae and Aeschynomene indica in lab and pilot-scale experiment. After 30 days, TNT concentration in unplanted soil culture exceeded two times than TNT concentration in culture with plant. In contrast, 2ADNT and 4ADNT concentration in soil with plants was higher than concentration in unplanted soil culture. These trends indicated that plants could promote TNT transformation and microbial activity in the contaminated rhizosphere as compared to control soil. In pilot-scale study, when plants were cultured in combined contaminated soil with microorganism, microorganism activity was very high and recovery of explosives was the lowest. The lower concentration of TNT and RDX were absorbed by Abutilon avicennae and Aeschynomene indica than by H. annuus and E. crusgalli because of the transforming ability of Abutilon avicennae and Aeschynomene indica.
The environmental release of TNT and RDX, which has resulted in severe soil and groundwater contamination during most of the 20th century, has been associated with various commercial and military activities, including manufacturing, waste discharge, testing and training, and ordnance demilitarization. Since TNT and RDX are toxic to many aquatic and terrestrial species, the remediation of contaminated soils is necessary. Recent efforts have sought to reduce the cost of remediation with alternative technologies such as bioremediation and phytoremediation. Phytoremediation processes rely on the ability of plants to uptake and in some cases, to metabolize pollutants. In this study, Aeschynomene indica and Abutilon avicennae, indigenous to areas with explosives contamination, were selected to determine if these plants can be used for the phytoremediation of TNT and RDX. Uptake and translocation of TNT and RDX by plants in hydroponic culture was quantified using two indigenous plant species, Aeschynomene indica and Abutilon avicennae, cultured in media containing concentrations of TNT ranging from 20 to 80 mg/L and RDX ranging from 10 to 40 mg/L. Both species experienced weight loss, severe yellow wilting, and increases in falling leaves when TNT and RDX were included in the culture media. The rate of TNT removal from the culture media normalized to the plant fresh weight was over 2 times than K values in RDX cultures. For Aeschynomene indica, the rate of RDX removal from the culture media normalized to the plant fresh weight was not altered over the RDX concentration range tested. For Abutilon avicennae, however, higher RDX concentrations resulted in lower rates of RDX removal normalized to plant fresh weight. The order of abundance of RDX in both Aeschynomene indica and Abutilon avicennae was root, stem and leaf. In contrast, most of the TNT taken up by the 2 species was found in the roots. Chromatograms of Aeschynomene indica and Abutilon avicennae extract contained RDX degradation intermediates, which were identified as mononitroso-RDX and dinitroso-RDX by comparing their mass spectra with those of authentic standards. Most of general shooting ranges have been contaminated with co-contaminants, explosives and heavy metals. In phytoremediation of the TNT and RDX, heavy metals inhibit mineralization, transformation and sequestration of TNT and RDX absorbed by the plant. Therefore, these studies examined removal of TNT and RDX on heavy metals(Cu, Pb, Cd) by Abutilon avicennae and Aeschynomene indica in lab and pilot-scale experiment. After 30 days, TNT concentration in unplanted soil culture exceeded two times than TNT concentration in culture with plant. In contrast, 2ADNT and 4ADNT concentration in soil with plants was higher than concentration in unplanted soil culture. These trends indicated that plants could promote TNT transformation and microbial activity in the contaminated rhizosphere as compared to control soil. In pilot-scale study, when plants were cultured in combined contaminated soil with microorganism, microorganism activity was very high and recovery of explosives was the lowest. The lower concentration of TNT and RDX were absorbed by Abutilon avicennae and Aeschynomene indica than by H. annuus and E. crusgalli because of the transforming ability of Abutilon avicennae and Aeschynomene indica.
주제어
#식물상 복원공법 식물습윤중량당 흡수율 TNT RDX Phytoremediation Removal rate normalized to the plant fresh weight Mononitroso-RDX Dinitroso-RDX
학위논문 정보
저자
권영석
학위수여기관
연세대학교 대학원
학위구분
국내박사
학과
토목공학과
지도교수
정연규
발행연도
2003
총페이지
x, 134p.
키워드
식물상 복원공법 식물습윤중량당 흡수율 TNT RDX Phytoremediation Removal rate normalized to the plant fresh weight Mononitroso-RDX Dinitroso-RDX
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