최근에 이르러 급격한 산업화로 인하여 습지의 자정능력이 한계에 이르게 되었고, 자연 정화되던 하ㆍ폐수가 그대로 방류되어 수질환경의 오염이 가속화되었으며, 이에 대한 대책이 시급한 실정이다. 오염된 수질환경을 정화시키는 방법은 크게 물리 화학적인 방법과 생물학적 방법으로 분류할 수 있는데 최근에는 경제적이고 고도의 기술이 필요하지 않은 생물학적 정화 방법 중 수생식물을 이용하는 연구가 각광 받고 있다. 본 연구는 국내에서 하ㆍ폐수 처리에 적용한 사례가 비교적 적은 개구리밥의 종인 Spirodela polyrhiza 를 이용하여 부영양화의 제한 인자인 ...
최근에 이르러 급격한 산업화로 인하여 습지의 자정능력이 한계에 이르게 되었고, 자연 정화되던 하ㆍ폐수가 그대로 방류되어 수질환경의 오염이 가속화되었으며, 이에 대한 대책이 시급한 실정이다. 오염된 수질환경을 정화시키는 방법은 크게 물리 화학적인 방법과 생물학적 방법으로 분류할 수 있는데 최근에는 경제적이고 고도의 기술이 필요하지 않은 생물학적 정화 방법 중 수생식물을 이용하는 연구가 각광 받고 있다. 본 연구는 국내에서 하ㆍ폐수 처리에 적용한 사례가 비교적 적은 개구리밥의 종인 Spirodela polyrhiza 를 이용하여 부영양화의 제한 인자인 질소와 인 제거 능을 평가하며, 중금속 Cd과 Cu로 오염된 수질에 대한 정화 능을 평가하고자 한다. 동시에 Spirodela polyrhiza 를 이용하여 오염물질의 종류에 따른 정화효율을 비교하는 목적으로 실시되었다.
실험 결과, 질소, 인, 카드뮴, 구리를 단일 처리 시 모든 처리구에서 시간이 경과함에 따라 각 오염원의 농도가 감소하는 것을 확인하였으며, 단일 오염원 제거효율은 인(90%) > 구리(73%) > 질소(54%) > 카드뮴(43%) 순으로 인의 제거효율이 가장 뛰어나다는 것을 확인하였다. 다음으로, 2종 및 4종 혼합 질소, 인 및 중금속 처리 결과, 질소와 인을 혼합 처리 시 각 물질의 제거효율은 71%, 91%였으며, 카드뮴과 구리 혼합처리 시 제거효율은 각각 49%, 77%이였다. 질소, 인, 카드뮴, 구리 혼합 처리 시 각 물질별 제거효율이 T-N 46%, T-P 62%, Cd 24%, Cu는 42%이었다. 혼합된 오염원의 수와 각 오염원의 제거효율을 비교한 결과, 2종 혼합 시 각 오염원의 제거효율이 가장 좋았고, 4종 혼합 처리 시 오염원의 제거효율이 상대적으로 낮은 것으로 확인할 수 있었다.
오염원을 단일, 2종, 4종 혼합 처리하였을 때 식물체 내에 포함된 오염원의 분석 결과, 2종 혼합 처리구에 각 오염원이 가장 많이 포함되어 있는 것을 확인할 수 있는 반면, 가장 적은 오염원이 포함된 처리구는 4종 혼합이었으며, 이러한 결과는 앞서 언급한 내용인 2종의 오염원 혼합 시 각 오염원의 가장 높은 제거효율과 4종 혼합 처리 시 각 오염원의 제거효율이 가장 낮다는 내용에 부합하였다. 이로써 Spirodela polyrhiza 를 이용하여 다양한 종류의 오염원을 단일 및 혼합 처리하였을 때 각 오염원이 제거된다는 것을 확인하였으며, Spirodel polyrhiza 뿌리 표면의 SEM 이미지 분석을 실시하여 Spirodela polyrhiza 뿌리 표면 및 흡착 형태를 관찰하였다. 그 결과, Cd와 Cu는 Spirodela polyrhiza 뿌리 표면에서 흡착된 것으로 보여며 N과 P는 표면에 흡착된 것으로 보여지나 대부분이 이온 상태로 뿌리 내에 흡수되는 것으로 사료된다.
본 연구를 통해 Spirodela polyrhiza 가 새로운 친환경적 수질정화기술로 활용될 수 있는 가능성을 확인하였으며, 수생식물을 이용한 친환경적 수질오염정화 연구에 필요한 자료의 제공에 기여하였다고 사료된다. 또한, 추후에는 본 실험과 관련된 추가적인 연구와 기작 규명을 한 연구가 필요하다고 사료된다.
최근에 이르러 급격한 산업화로 인하여 습지의 자정능력이 한계에 이르게 되었고, 자연 정화되던 하ㆍ폐수가 그대로 방류되어 수질환경의 오염이 가속화되었으며, 이에 대한 대책이 시급한 실정이다. 오염된 수질환경을 정화시키는 방법은 크게 물리 화학적인 방법과 생물학적 방법으로 분류할 수 있는데 최근에는 경제적이고 고도의 기술이 필요하지 않은 생물학적 정화 방법 중 수생식물을 이용하는 연구가 각광 받고 있다. 본 연구는 국내에서 하ㆍ폐수 처리에 적용한 사례가 비교적 적은 개구리밥의 종인 Spirodela polyrhiza 를 이용하여 부영양화의 제한 인자인 질소와 인 제거 능을 평가하며, 중금속 Cd과 Cu로 오염된 수질에 대한 정화 능을 평가하고자 한다. 동시에 Spirodela polyrhiza 를 이용하여 오염물질의 종류에 따른 정화효율을 비교하는 목적으로 실시되었다.
실험 결과, 질소, 인, 카드뮴, 구리를 단일 처리 시 모든 처리구에서 시간이 경과함에 따라 각 오염원의 농도가 감소하는 것을 확인하였으며, 단일 오염원 제거효율은 인(90%) > 구리(73%) > 질소(54%) > 카드뮴(43%) 순으로 인의 제거효율이 가장 뛰어나다는 것을 확인하였다. 다음으로, 2종 및 4종 혼합 질소, 인 및 중금속 처리 결과, 질소와 인을 혼합 처리 시 각 물질의 제거효율은 71%, 91%였으며, 카드뮴과 구리 혼합처리 시 제거효율은 각각 49%, 77%이였다. 질소, 인, 카드뮴, 구리 혼합 처리 시 각 물질별 제거효율이 T-N 46%, T-P 62%, Cd 24%, Cu는 42%이었다. 혼합된 오염원의 수와 각 오염원의 제거효율을 비교한 결과, 2종 혼합 시 각 오염원의 제거효율이 가장 좋았고, 4종 혼합 처리 시 오염원의 제거효율이 상대적으로 낮은 것으로 확인할 수 있었다.
오염원을 단일, 2종, 4종 혼합 처리하였을 때 식물체 내에 포함된 오염원의 분석 결과, 2종 혼합 처리구에 각 오염원이 가장 많이 포함되어 있는 것을 확인할 수 있는 반면, 가장 적은 오염원이 포함된 처리구는 4종 혼합이었으며, 이러한 결과는 앞서 언급한 내용인 2종의 오염원 혼합 시 각 오염원의 가장 높은 제거효율과 4종 혼합 처리 시 각 오염원의 제거효율이 가장 낮다는 내용에 부합하였다. 이로써 Spirodela polyrhiza 를 이용하여 다양한 종류의 오염원을 단일 및 혼합 처리하였을 때 각 오염원이 제거된다는 것을 확인하였으며, Spirodel polyrhiza 뿌리 표면의 SEM 이미지 분석을 실시하여 Spirodela polyrhiza 뿌리 표면 및 흡착 형태를 관찰하였다. 그 결과, Cd와 Cu는 Spirodela polyrhiza 뿌리 표면에서 흡착된 것으로 보여며 N과 P는 표면에 흡착된 것으로 보여지나 대부분이 이온 상태로 뿌리 내에 흡수되는 것으로 사료된다.
본 연구를 통해 Spirodela polyrhiza 가 새로운 친환경적 수질정화기술로 활용될 수 있는 가능성을 확인하였으며, 수생식물을 이용한 친환경적 수질오염정화 연구에 필요한 자료의 제공에 기여하였다고 사료된다. 또한, 추후에는 본 실험과 관련된 추가적인 연구와 기작 규명을 한 연구가 필요하다고 사료된다.
Increasing urbanization, industrialization, and huge population are leading to the deterioration of the water quality. Contaminated water has conventionally been treated by physical, chemical and biological methods. Phytoremediation is a technology that involves the use of plants to remove pollutant...
Increasing urbanization, industrialization, and huge population are leading to the deterioration of the water quality. Contaminated water has conventionally been treated by physical, chemical and biological methods. Phytoremediation is a technology that involves the use of plants to remove pollutants from the environment. Besides being an economical, energy-efficient, and eco-friendly method, it can be applied to the large contaminated areas and is especially useful in treating a variety of contaminants (heavy metals, radionuclides, and organic substances). This study was carried out to evaluate the removal capacity of the heavy metals Cd and Cu as well as the nutrients N and P from the synthetic wastewater, using Spirodela polyrhiza, a species of duckweed living in the water. Additionally, the study was performed to compare their removal efficiencies by the Spirodela polyrhiza, according to the kinds and types of pollutants in the synthetic wastewater. As N, P, Cd and Cu were singly added to the synthetic wastewater with the Spirodela polyrhiza, their respective concentrations were decreased over time. Their removal efficiencies follows the order: P (90%)> Cu (73%)> N (54%)> Cd (43 %). In treatment of binary mixture of N and P, the removal efficiencies of N and P were 71% and 91%, respectively, where as in treatment of binary mixture of Cd and Cu, those of Cd and Cu were 49% and 77%, respectively. In the treatment of quaternary mixture of N, P, Cd, and Cu, the removal efficiencies of N, P, Cd, and Cu were 46%, 62%, 24%, and 42%, respectively. According to the number of mixture of pollutants, the removal efficiencies of pollutants were more efficient in binary mixture treatments than in quaternary mixture treatments. The pollutants contained in the Spirodela polyrhiza were analyzed when treated with single, binary and quaternary mixtures. As a result, the pollutants were the most included inside the plant treated with the binary mixture. On the other hand, they were least contained in the quaternary mixture. The results were consistent with those mentioned in the previous that their removal efficiencies were higher in the treatment of binary mixture than those in the treatment of quaternary mixture. Therefore, it appears that a variety of pollutants can be removed by a Spirodela polyrhiza when they existed in form of single, binary and quaternary mixture. On the analysis of scanning electron microscopy (SEM) for the root of Spirodela polyrhiza, the Cd and Cu appear to be absorbed to the root surface, while the N and P are considered to be absorbed into the its root as the form of ion. Based on the results obtained from this study, it appears that the duckweed Spirodela polyrhiza can be potentially used as one of the efficient and eco-friendly water treatment technologies for the removal of the nutrients N and P and the heavy metals from the industrial wastewater. The further research is extensively needed to elucidate the mechanisms involved in the removal of the pollutants by the duckweed Spirodela polyrhiza from the industrial wastewater.
Increasing urbanization, industrialization, and huge population are leading to the deterioration of the water quality. Contaminated water has conventionally been treated by physical, chemical and biological methods. Phytoremediation is a technology that involves the use of plants to remove pollutants from the environment. Besides being an economical, energy-efficient, and eco-friendly method, it can be applied to the large contaminated areas and is especially useful in treating a variety of contaminants (heavy metals, radionuclides, and organic substances). This study was carried out to evaluate the removal capacity of the heavy metals Cd and Cu as well as the nutrients N and P from the synthetic wastewater, using Spirodela polyrhiza, a species of duckweed living in the water. Additionally, the study was performed to compare their removal efficiencies by the Spirodela polyrhiza, according to the kinds and types of pollutants in the synthetic wastewater. As N, P, Cd and Cu were singly added to the synthetic wastewater with the Spirodela polyrhiza, their respective concentrations were decreased over time. Their removal efficiencies follows the order: P (90%)> Cu (73%)> N (54%)> Cd (43 %). In treatment of binary mixture of N and P, the removal efficiencies of N and P were 71% and 91%, respectively, where as in treatment of binary mixture of Cd and Cu, those of Cd and Cu were 49% and 77%, respectively. In the treatment of quaternary mixture of N, P, Cd, and Cu, the removal efficiencies of N, P, Cd, and Cu were 46%, 62%, 24%, and 42%, respectively. According to the number of mixture of pollutants, the removal efficiencies of pollutants were more efficient in binary mixture treatments than in quaternary mixture treatments. The pollutants contained in the Spirodela polyrhiza were analyzed when treated with single, binary and quaternary mixtures. As a result, the pollutants were the most included inside the plant treated with the binary mixture. On the other hand, they were least contained in the quaternary mixture. The results were consistent with those mentioned in the previous that their removal efficiencies were higher in the treatment of binary mixture than those in the treatment of quaternary mixture. Therefore, it appears that a variety of pollutants can be removed by a Spirodela polyrhiza when they existed in form of single, binary and quaternary mixture. On the analysis of scanning electron microscopy (SEM) for the root of Spirodela polyrhiza, the Cd and Cu appear to be absorbed to the root surface, while the N and P are considered to be absorbed into the its root as the form of ion. Based on the results obtained from this study, it appears that the duckweed Spirodela polyrhiza can be potentially used as one of the efficient and eco-friendly water treatment technologies for the removal of the nutrients N and P and the heavy metals from the industrial wastewater. The further research is extensively needed to elucidate the mechanisms involved in the removal of the pollutants by the duckweed Spirodela polyrhiza from the industrial wastewater.
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