토양의 중금속 오염에 의한 피해를 예측 및 예방하기 위해서는 토양 내 중금속의 이동도 또는 토양 내 유효한 형태(유효태)의 중금속을 반드시 고려하여야 한다. 현재까지 토양 내 중금속의 이동도를 평가하기 위하여 수많은 단일용출법이 이용되고 있지만, 단일용출법에 의해 용출된 중금속 함량과 식물로 전이된 중금속 함량 간의 상관성에 대해서는 크게 알려진 바가 없다. 이 연구에서는 세계적으로 널리 이용되고 있는 단일용출법에 의한 농경지 오염토양 내 중금속의 용출 특성을 파악하고, 다양한 단일용출법 간의 상관성을 확인하였다. 또한, 실제 식물로 전이되는 중금속 함량과 단일용출법에 의하여 추출되는 함량 간의 비교 분석을 통하여 ...
토양의 중금속 오염에 의한 피해를 예측 및 예방하기 위해서는 토양 내 중금속의 이동도 또는 토양 내 유효한 형태(유효태)의 중금속을 반드시 고려하여야 한다. 현재까지 토양 내 중금속의 이동도를 평가하기 위하여 수많은 단일용출법이 이용되고 있지만, 단일용출법에 의해 용출된 중금속 함량과 식물로 전이된 중금속 함량 간의 상관성에 대해서는 크게 알려진 바가 없다. 이 연구에서는 세계적으로 널리 이용되고 있는 단일용출법에 의한 농경지 오염토양 내 중금속의 용출 특성을 파악하고, 다양한 단일용출법 간의 상관성을 확인하였다. 또한, 실제 식물로 전이되는 중금속 함량과 단일용출법에 의하여 추출되는 함량 간의 비교 분석을 통하여 토양 오염 평가 또는 안정화 공법의 효율성 평가에 이용되고 있는 단일용출법의 적절성을 파악하였다. 최종적으로 토양의 물리·화학적 특성과 단일용출법에 의하여 추출된 중금속 함량 등 토양 내 중금속의 거동에 직·간접적으로 작용하는 인자를 복합적으로 고려하여 토양 내 중금속의 이동도를 평가하는 기술을 제안하였다. 단일용출법 간의 상관분석을 통해 확인한 군집분석의 결과는 현재까지 이용되어 온 다양한 단일용출법이 몇 가지로 정리될 수 있음을 나타내었다. 동일한 기작으로 토양 내 존재하는 중금속을 추출하는 용출법 간에는 매우 높은 유사도를 보였으며, 이는 동일한 용출 기작을 이용하는 용출제의 중복 이용이 필요하지 않음을 나타내었다. 토양 내 중금속을 석회석과 제강슬래그를 이용하여 안정화한 후 5가지의 단일용출법을 적용하였으나 단일용출법의 결과는 상이하게 나타났으며, 단일용출법의 특성에 따라 안정화 효율 평가의 결과가 달라질 수 있음을 확인하였다. 또한, 단일용출법과 식물로 전이되는 중금속 함량과의 상관분석을 진행한 결과, 단일용출법이 식물로 전이되는 중금속 함량을 직접적으로 반영하지 못하는 것을 확인하였다. 토양의 물리·화학적 특성 및 단일용출법에 의하여 추출된 중금속 함량으로 각 금속별 회귀모델을 제시하였으며, 이 회귀모델을 이용한 토양 오염의 평가 방법을 제안하였다. 제안한 평가 기법은 식물로 전이되는 중금속 함량을 바탕으로 토양 내 존재하는 중금속의 잠재적 이동성을 평가하는 방식이므로 국토를 집약적으로 이용해야 하는 국내 실정과 맞닿아 있어 이용가치가 매우 높을 것이다. 제안한 방법 이외에도 국내 토양의 단일용출법에 대한 배경 값 설정 등 추가적인 연구가 진행되어 여전히 도태되어 있는 토양 오염 평가 기법이 실질적이고, 학문적 깊이가 더해진 방법으로 발전할 수 있기를 기대한다.
토양의 중금속 오염에 의한 피해를 예측 및 예방하기 위해서는 토양 내 중금속의 이동도 또는 토양 내 유효한 형태(유효태)의 중금속을 반드시 고려하여야 한다. 현재까지 토양 내 중금속의 이동도를 평가하기 위하여 수많은 단일용출법이 이용되고 있지만, 단일용출법에 의해 용출된 중금속 함량과 식물로 전이된 중금속 함량 간의 상관성에 대해서는 크게 알려진 바가 없다. 이 연구에서는 세계적으로 널리 이용되고 있는 단일용출법에 의한 농경지 오염토양 내 중금속의 용출 특성을 파악하고, 다양한 단일용출법 간의 상관성을 확인하였다. 또한, 실제 식물로 전이되는 중금속 함량과 단일용출법에 의하여 추출되는 함량 간의 비교 분석을 통하여 토양 오염 평가 또는 안정화 공법의 효율성 평가에 이용되고 있는 단일용출법의 적절성을 파악하였다. 최종적으로 토양의 물리·화학적 특성과 단일용출법에 의하여 추출된 중금속 함량 등 토양 내 중금속의 거동에 직·간접적으로 작용하는 인자를 복합적으로 고려하여 토양 내 중금속의 이동도를 평가하는 기술을 제안하였다. 단일용출법 간의 상관분석을 통해 확인한 군집분석의 결과는 현재까지 이용되어 온 다양한 단일용출법이 몇 가지로 정리될 수 있음을 나타내었다. 동일한 기작으로 토양 내 존재하는 중금속을 추출하는 용출법 간에는 매우 높은 유사도를 보였으며, 이는 동일한 용출 기작을 이용하는 용출제의 중복 이용이 필요하지 않음을 나타내었다. 토양 내 중금속을 석회석과 제강슬래그를 이용하여 안정화한 후 5가지의 단일용출법을 적용하였으나 단일용출법의 결과는 상이하게 나타났으며, 단일용출법의 특성에 따라 안정화 효율 평가의 결과가 달라질 수 있음을 확인하였다. 또한, 단일용출법과 식물로 전이되는 중금속 함량과의 상관분석을 진행한 결과, 단일용출법이 식물로 전이되는 중금속 함량을 직접적으로 반영하지 못하는 것을 확인하였다. 토양의 물리·화학적 특성 및 단일용출법에 의하여 추출된 중금속 함량으로 각 금속별 회귀모델을 제시하였으며, 이 회귀모델을 이용한 토양 오염의 평가 방법을 제안하였다. 제안한 평가 기법은 식물로 전이되는 중금속 함량을 바탕으로 토양 내 존재하는 중금속의 잠재적 이동성을 평가하는 방식이므로 국토를 집약적으로 이용해야 하는 국내 실정과 맞닿아 있어 이용가치가 매우 높을 것이다. 제안한 방법 이외에도 국내 토양의 단일용출법에 대한 배경 값 설정 등 추가적인 연구가 진행되어 여전히 도태되어 있는 토양 오염 평가 기법이 실질적이고, 학문적 깊이가 더해진 방법으로 발전할 수 있기를 기대한다.
Many researchers in various major fields have obtained results that total content of heavy metals in soil by itself are not a good measure for assessing their bioavailability and not a very useful tool to determine potential risks from soil and contamination. For this reason, the scientific communit...
Many researchers in various major fields have obtained results that total content of heavy metals in soil by itself are not a good measure for assessing their bioavailability and not a very useful tool to determine potential risks from soil and contamination. For this reason, the scientific community is moving towards the consensus that evaluation of metal contamination based solely on total soil content is insufficient to predict the actual ecological impact. The aims of this study are to analyze the correlation between 10 widely used single extractions in the context of evaluating the soil contamination, to predict the heavy metals content of plant uptake using the physical-chemical properties of soil and extraction characteristics of single extraction, and to propose a new contamination assessment method using the heavy metals uptake into lettuce predicted by statistical methods. Single extractions were divided into several groups such as weak (exchangeable), normal (low concentration of organic or inorganic acids), and aggressive (high concentration of organic or inorganic acids and complex agents) extractants according to hierarchical cluster analysis of the single extractions based on Pearson correlations although the extraction characteristics are different for each heavy metals such as As, Cd, Cu, Pb and Zn. These results indicate that the single extractions, which have been consistently developed in various study fields until recently, can be divided into several groups. It also indicates that applying all single extractions are wasteful when assessing the heavy metals contamination in soil. Descriptive multivariate regression models based on physical-chemical characteristics of soil and extracted heavy metals by single extraction method were constructed for predicting heavy metals uptake into lettuce. Preliminary cross validation with internal datasets obtained from experiments resulted in reasonably good fits between predicted and observed concentrations. Rather than routinely include a total concentration in soils or plant uptake of heavy metals in soil pollution assessment, heavy metal uptake could preliminarily be estimated based on general soil characteristics. These models can play a valuable role as a preliminary assessment tool for evaluation of soils potentially contaminated with heavy metals. Based on the predicted heavy metals uptake into plants, a new method of soil contamination assessment was proposed. Criteria values for heavy metals uptake into plant predicted by regression analysis should be presented of an appropriate level to accomplish this, so that method of standardizing the criteria value using statistical techniques applied to determine the detection limits of instrumental analysis was proposed. Based on the results of this study, single extractions could predict the heavy metals uptake into plants. In addition, it was confirmed that a new method for evaluating the heavy metals contamination of the soil could be proposed based on the heavy metals uptake into plants.
Many researchers in various major fields have obtained results that total content of heavy metals in soil by itself are not a good measure for assessing their bioavailability and not a very useful tool to determine potential risks from soil and contamination. For this reason, the scientific community is moving towards the consensus that evaluation of metal contamination based solely on total soil content is insufficient to predict the actual ecological impact. The aims of this study are to analyze the correlation between 10 widely used single extractions in the context of evaluating the soil contamination, to predict the heavy metals content of plant uptake using the physical-chemical properties of soil and extraction characteristics of single extraction, and to propose a new contamination assessment method using the heavy metals uptake into lettuce predicted by statistical methods. Single extractions were divided into several groups such as weak (exchangeable), normal (low concentration of organic or inorganic acids), and aggressive (high concentration of organic or inorganic acids and complex agents) extractants according to hierarchical cluster analysis of the single extractions based on Pearson correlations although the extraction characteristics are different for each heavy metals such as As, Cd, Cu, Pb and Zn. These results indicate that the single extractions, which have been consistently developed in various study fields until recently, can be divided into several groups. It also indicates that applying all single extractions are wasteful when assessing the heavy metals contamination in soil. Descriptive multivariate regression models based on physical-chemical characteristics of soil and extracted heavy metals by single extraction method were constructed for predicting heavy metals uptake into lettuce. Preliminary cross validation with internal datasets obtained from experiments resulted in reasonably good fits between predicted and observed concentrations. Rather than routinely include a total concentration in soils or plant uptake of heavy metals in soil pollution assessment, heavy metal uptake could preliminarily be estimated based on general soil characteristics. These models can play a valuable role as a preliminary assessment tool for evaluation of soils potentially contaminated with heavy metals. Based on the predicted heavy metals uptake into plants, a new method of soil contamination assessment was proposed. Criteria values for heavy metals uptake into plant predicted by regression analysis should be presented of an appropriate level to accomplish this, so that method of standardizing the criteria value using statistical techniques applied to determine the detection limits of instrumental analysis was proposed. Based on the results of this study, single extractions could predict the heavy metals uptake into plants. In addition, it was confirmed that a new method for evaluating the heavy metals contamination of the soil could be proposed based on the heavy metals uptake into plants.
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