휴·폐광산 인근 농경지에서 재배되는 농산물은 작물이 중금속을 흡수할 가능성이 있다. 따라서 유통단계 이전에서 오염 가능성 있는 농산물 생산을 제어할 수 있는 적절한 토양관리가 요구된다. 본 연구에서는 작물의 중금속 흡수 저감 및 안전한 농산물 생산을 위해 산업부산물인 목탄부산물(woody biochar, WB)과 인산석고(phosphogypsum, PG)를 활용하여 토양 중 중금속 고정화 효과를 알아보고자 하였다. WB와 PG의 중금속 흡착양상을 평가하기 위해 입자의 표면원소(SEM/EDS), ...
휴·폐광산 인근 농경지에서 재배되는 농산물은 작물이 중금속을 흡수할 가능성이 있다. 따라서 유통단계 이전에서 오염 가능성 있는 농산물 생산을 제어할 수 있는 적절한 토양관리가 요구된다. 본 연구에서는 작물의 중금속 흡수 저감 및 안전한 농산물 생산을 위해 산업부산물인 목탄부산물(woody biochar, WB)과 인산석고(phosphogypsum, PG)를 활용하여 토양 중 중금속 고정화 효과를 알아보고자 하였다. WB와 PG의 중금속 흡착양상을 평가하기 위해 입자의 표면원소(SEM/EDS), 작용기 분석(FTIR), 표면 원소결합 분석(XPS), Langmuir & Freundlich 등온흡착 실험을 진행하였다. 토양 중 중금속 고정화 효과를 알아보기 위해서는 중금속 오염토양에 WB를 1%, 2%, 5% (w/w), PG를 2%, 5%, 10%(w/w), WB+PG를 각각 1%씩 1:1(w/w) 비율로 처리한 뒤 봄배추를 이식하고 12주 후 수확하여 토양 내 식물유효태 중금속(Mehlich 3 extractable)및 식물체 내 중금속 함량과 건물중을 조사하였다. 중금속 흡착양상을 분석한 결과, WB와 PG 모두 Pb을 흡착하였고, WB는 Pb과 탄산염 결합을, PG는 Pb과 황산이온과의 결합을 하고 있었다. WB와 PG의 Pb에 대한 Langmuir의 최대흡착용량(S)은 각각 1111.11, 1250.00 mg kg-1이었고, Freundlich의 1/n값은 각각 0.90, 0.67이었다. 토양 중 Mehlich 3 extractable Pb은 WB 처리구와 PG 처리구가 대조구보다 적었고, Mehlich 3 extractable As는 WB 처리구가 대조구보다 적었다. 식물체 내 중금속 함량은 WB 처리구에서 Pb과 As가 대조구에 비해 적었다. 따라서 Pb/As 복합오염 농경지에서는 WB가 적합하고, Pb 단일오염 농경지에서는 WB와 PG 모두 중금속 고정화제로 활용이 가능할 것이라고 판단된다.
휴·폐광산 인근 농경지에서 재배되는 농산물은 작물이 중금속을 흡수할 가능성이 있다. 따라서 유통단계 이전에서 오염 가능성 있는 농산물 생산을 제어할 수 있는 적절한 토양관리가 요구된다. 본 연구에서는 작물의 중금속 흡수 저감 및 안전한 농산물 생산을 위해 산업부산물인 목탄부산물(woody biochar, WB)과 인산석고(phosphogypsum, PG)를 활용하여 토양 중 중금속 고정화 효과를 알아보고자 하였다. WB와 PG의 중금속 흡착양상을 평가하기 위해 입자의 표면원소(SEM/EDS), 작용기 분석(FTIR), 표면 원소결합 분석(XPS), Langmuir & Freundlich 등온흡착 실험을 진행하였다. 토양 중 중금속 고정화 효과를 알아보기 위해서는 중금속 오염토양에 WB를 1%, 2%, 5% (w/w), PG를 2%, 5%, 10%(w/w), WB+PG를 각각 1%씩 1:1(w/w) 비율로 처리한 뒤 봄배추를 이식하고 12주 후 수확하여 토양 내 식물유효태 중금속(Mehlich 3 extractable)및 식물체 내 중금속 함량과 건물중을 조사하였다. 중금속 흡착양상을 분석한 결과, WB와 PG 모두 Pb을 흡착하였고, WB는 Pb과 탄산염 결합을, PG는 Pb과 황산이온과의 결합을 하고 있었다. WB와 PG의 Pb에 대한 Langmuir의 최대흡착용량(S)은 각각 1111.11, 1250.00 mg kg-1이었고, Freundlich의 1/n값은 각각 0.90, 0.67이었다. 토양 중 Mehlich 3 extractable Pb은 WB 처리구와 PG 처리구가 대조구보다 적었고, Mehlich 3 extractable As는 WB 처리구가 대조구보다 적었다. 식물체 내 중금속 함량은 WB 처리구에서 Pb과 As가 대조구에 비해 적었다. 따라서 Pb/As 복합오염 농경지에서는 WB가 적합하고, Pb 단일오염 농경지에서는 WB와 PG 모두 중금속 고정화제로 활용이 가능할 것이라고 판단된다.
Soils near abandoned mining area are often contaminated by heavy metals due to mining waste, deposition of airborne mining dust and inflow of aqueous runoff from acid mining drainage. This can be a major human health concern when such soils are used for agriculture to produce food crops. Therefore, ...
Soils near abandoned mining area are often contaminated by heavy metals due to mining waste, deposition of airborne mining dust and inflow of aqueous runoff from acid mining drainage. This can be a major human health concern when such soils are used for agriculture to produce food crops. Therefore, it is urgent to develop effective strategies for lowering the risk from contamination of agricultural land near abandoned mining area. Two by-products, woody biochar (WB) and phosphogypsum (PG), were used for immobilization of heavy metals in the soils. The aim of this study was (1) to assess Pb/Cd/As adsorption capacities of WB and PG, and (2) to reduce mobility and phytoavailability of Pb/Cd/As by WB and PG. WB and PG were analyzed for assessing adsorption capacities by FTIR, XPS, Langmuir & Freundlich isotherm constants. A pot experiment was conducted to investigate the effect of WB and PG treatments on growth of Chinese cabbage (Brassica chinensis L.). The soil was treated with WB (1, 2, 5%, w/w), PG (2, 5, 10%, w/w) and WB+PG 1:1 (1%+1%, w/w). Results of the FTIR and XPS analyses showed that the forms of Pb adsorbed by WB and PG were PbCO3 and PbSO4, respectively. The maximum amounts of Pb adsorbed, as evaluated by Langmuir isotherm were 1111.11 for WB and 1250.00 mg kg-1 for PG. The 1/n values of Pb adsorbed evaluated by Freundlich isotherm were 0.90 and 0.67 for WB and PG, respectively. Application of WB and PG reduced uptake of Pb/As resulting in increased plant growth. Therefore, both WB and PG can be used to produce safe agricultural products.
Soils near abandoned mining area are often contaminated by heavy metals due to mining waste, deposition of airborne mining dust and inflow of aqueous runoff from acid mining drainage. This can be a major human health concern when such soils are used for agriculture to produce food crops. Therefore, it is urgent to develop effective strategies for lowering the risk from contamination of agricultural land near abandoned mining area. Two by-products, woody biochar (WB) and phosphogypsum (PG), were used for immobilization of heavy metals in the soils. The aim of this study was (1) to assess Pb/Cd/As adsorption capacities of WB and PG, and (2) to reduce mobility and phytoavailability of Pb/Cd/As by WB and PG. WB and PG were analyzed for assessing adsorption capacities by FTIR, XPS, Langmuir & Freundlich isotherm constants. A pot experiment was conducted to investigate the effect of WB and PG treatments on growth of Chinese cabbage (Brassica chinensis L.). The soil was treated with WB (1, 2, 5%, w/w), PG (2, 5, 10%, w/w) and WB+PG 1:1 (1%+1%, w/w). Results of the FTIR and XPS analyses showed that the forms of Pb adsorbed by WB and PG were PbCO3 and PbSO4, respectively. The maximum amounts of Pb adsorbed, as evaluated by Langmuir isotherm were 1111.11 for WB and 1250.00 mg kg-1 for PG. The 1/n values of Pb adsorbed evaluated by Freundlich isotherm were 0.90 and 0.67 for WB and PG, respectively. Application of WB and PG reduced uptake of Pb/As resulting in increased plant growth. Therefore, both WB and PG can be used to produce safe agricultural products.
Keyword
#고정 중금속 목탄부산물 인산석고 immobilization heavy metals woody biochar phosphogypsum
학위논문 정보
저자
김정우
학위수여기관
서울시립대학교 일반대학원
학위구분
국내석사
학과
환경원예학과 토양환경연구실
지도교수
김계훈
발행연도
2022
총페이지
vi, 80 p.
키워드
고정 중금속 목탄부산물 인산석고 immobilization heavy metals woody biochar phosphogypsum
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