산불 진화용 소화약제의 산림생태환경 영향 평가 - 식물 및 토양생물독성에 대하여 - An Forest Ecological Environment Impact Assessment of Forest Fire Suppression Chemicals - To Plants & Soil Organism -원문보기
전 세계적으로 산불이 빈번히 발생되고 대형화산불이 끊임없이 발생되고 있다. 따라서 산불진화를 보다 효과적으로 신속히 하기위해 산불진화용 소화약제가 사용되고 있다. 산불용 소화약제는 일반적으로 물리적 형태에 따라 분말, 액상, 포(泡), 겔(gel)로 구분되어 사용되고 있다. 우리나라에서는 직접적인 산불진화용 소화약제인 강화액과 포소화약제를 사용하고 있어 본 연구에서는 이러한 소화약제들의 식물독성(종자발아율, 소나무 용기묘 치사율) 및 토양생물 독성(지렁이 급성독성) 등 산림생태에 대한 독성평가를 실시하였다. 그 결과, 강화액 및 포소화약제 모두 영향을 미치는 것으로 나타났으며 특히, 강화액의 경우 모든 독성실험방법에 대해 실험개체 모두 100%의 치사율을 나타내어 독성이 가장 강한 것으로 조사되었다. 따라서 향후, 산불진화용 소화약제에 대한 산림생태환경독성 영향평가 방법과 기준제시가 필요할 것으로 판단된다.
전 세계적으로 산불이 빈번히 발생되고 대형화산불이 끊임없이 발생되고 있다. 따라서 산불진화를 보다 효과적으로 신속히 하기위해 산불진화용 소화약제가 사용되고 있다. 산불용 소화약제는 일반적으로 물리적 형태에 따라 분말, 액상, 포(泡), 겔(gel)로 구분되어 사용되고 있다. 우리나라에서는 직접적인 산불진화용 소화약제인 강화액과 포소화약제를 사용하고 있어 본 연구에서는 이러한 소화약제들의 식물독성(종자발아율, 소나무 용기묘 치사율) 및 토양생물 독성(지렁이 급성독성) 등 산림생태에 대한 독성평가를 실시하였다. 그 결과, 강화액 및 포소화약제 모두 영향을 미치는 것으로 나타났으며 특히, 강화액의 경우 모든 독성실험방법에 대해 실험개체 모두 100%의 치사율을 나타내어 독성이 가장 강한 것으로 조사되었다. 따라서 향후, 산불진화용 소화약제에 대한 산림생태환경독성 영향평가 방법과 기준제시가 필요할 것으로 판단된다.
Forest fires occur the world over, with large-scale fires constantly breaking out. A suppressant a type of forest fire chemical is widely used to respond to fires rapidly and effectively. In general, suppressants used for fires have been divided into dry powder, liquid, foam, and gel type, according...
Forest fires occur the world over, with large-scale fires constantly breaking out. A suppressant a type of forest fire chemical is widely used to respond to fires rapidly and effectively. In general, suppressants used for fires have been divided into dry powder, liquid, foam, and gel type, according to physical form and use. This study has conducted toxicity tests relating to phytotoxicity(Pinus densiflora seed germination rate and mortality of containerized seedling), and soil organism toxicity(earthworm acute toxicity tests), of these suppressants, with the loaded stream suppressant for direct forest fire extinguishing a Loaded Stream and foam concentrates generally being used in Korea. From the results of the tests, the loaded stream and the foam concentrate had an effect on the toxicity levels. In the case of the loaded stream type, it was observed that toxicity indicating a 100% lethality rate was found among all toxicity test methods. Therefore, it is determined that forest ecology environmental toxicity impact assessments related to the suppressant used to extinguish forest fires are necessary in the near future.
Forest fires occur the world over, with large-scale fires constantly breaking out. A suppressant a type of forest fire chemical is widely used to respond to fires rapidly and effectively. In general, suppressants used for fires have been divided into dry powder, liquid, foam, and gel type, according to physical form and use. This study has conducted toxicity tests relating to phytotoxicity(Pinus densiflora seed germination rate and mortality of containerized seedling), and soil organism toxicity(earthworm acute toxicity tests), of these suppressants, with the loaded stream suppressant for direct forest fire extinguishing a Loaded Stream and foam concentrates generally being used in Korea. From the results of the tests, the loaded stream and the foam concentrate had an effect on the toxicity levels. In the case of the loaded stream type, it was observed that toxicity indicating a 100% lethality rate was found among all toxicity test methods. Therefore, it is determined that forest ecology environmental toxicity impact assessments related to the suppressant used to extinguish forest fires are necessary in the near future.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
1년생과 2년생 소나무 용기묘를 사용하여 산불진화용 소화약제에 대한 생존율에 대해 조사하였다. 용기묘 처리구는 종자발아 실험과 동일한 산불진화용 소화약제를 각 농도별로 1 l/m2씩 살포(김동현 등, 2006)하고 난 뒤 약제의 영향을 보기위해 물 공급없이 21℃ 온실에서 4일간 생육한 후 5일째부터 21일간 관수를 실시하였다.
특히 산불진화용 소화약제의 산림환경에 대한 유해성 평가에 관한 연구는 송사리 반수치사량(LC50) 어독성 실험(김정윤 등, 2007) 결과, 국립산림과학원에서 개발한 제품(F_K) 6658 ppm, 강화액 2046 ppm, Class A Foam제인 P사 3597 ppm로 나타나 환경독성분석이 중요한 것으로 나타났다. 본 연구에서는 국내에서 사용, 개발되어진 산불진화에 직접 사용하는 단기성 산불진화 소화약제에 대해 산림환경에 포함되는 식물과 토양 생물에 대한 독성영향평가를 실시하였다.
가설 설정
종자발아율조사는 소화약제 살포시 지표면에 떨어진 종자에 그대로 영향을 준다는 최악의 노출상황을 가정하여 시험하였다. Table 4에 나타낸 바와 같이 강화액, 포소화약제별로 농도를 달리한 3종의 산불진화용 소화약제에 공시종자를 각 처리구별 24시간 침지한 후 종 자발아시험기를 이용하여 25±3℃에서 각 처리구별로 소나무종자 50립씩을 Petri dish에 옮겨 발아시험을 실시하였다.
제안 방법
7일 동안 광 조건은 낮은 600±200 lux로 12시간(08시~20시)) 유지시켜 주었고 밤은 0 lux, 12시간 유지시켜 주었다.
Table 4에 나타낸 바와 같이 강화액, 포소화약제별로 농도를 달리한 3종의 산불진화용 소화약제에 공시종자를 각 처리구별 24시간 침지한 후 종 자발아시험기를 이용하여 25±3℃에서 각 처리구별로 소나무종자 50립씩을 Petri dish에 옮겨 발아시험을 실시하였다.
Table 4에 나타낸 바와 같이 강화액, 포소화약제별로 농도를 달리한 3종의 산불진화용 소화약제에 공시종자를 각 처리구별 24시간 침지한 후 종 자발아시험기를 이용하여 25±3℃에서 각 처리구별로 소나무종자 50립씩을 Petri dish에 옮겨 발아시험을 실시하였다. 발아시험 개시 후 매일 1회씩 30일간 증류수를 분무하여 수분을 공급하였고 유근(幼根)이 출현한 종자를 발아종자로 판정하여 매일 발아 개수를 조사하였다.
용기묘 처리구는 종자발아 실험과 동일한 산불진화용 소화약제를 각 농도별로 1 l/m2씩 살포(김동현 등, 2006)하고 난 뒤 약제의 영향을 보기위해 물 공급없이 21℃ 온실에서 4일간 생육한 후 5일째부터 21일간 관수를 실시하였다. 약제 살포 후 하루간격으로 용기묘 엽색 변화 및 생존율을 조사하였다. 각 농도별 용기묘 처리구 시험 개수는 Table 4에 나타냈다.
약제 추천사용량(1 l/m2)으로 줄지렁이 10마리를 각 농도별로 1분 동안 침지했다가 약제가 처리되지 않은 갈색적윤산림토양(B3)을 2 mm 채로 선별한 흙에 옮겼다. 처리는 3반복으로 하였으며, 20Φ에서 7일간 유지시켰다.
1년생과 2년생 소나무 용기묘를 사용하여 산불진화용 소화약제에 대한 생존율에 대해 조사하였다. 용기묘 처리구는 종자발아 실험과 동일한 산불진화용 소화약제를 각 농도별로 1 l/m2씩 살포(김동현 등, 2006)하고 난 뒤 약제의 영향을 보기위해 물 공급없이 21℃ 온실에서 4일간 생육한 후 5일째부터 21일간 관수를 실시하였다. 약제 살포 후 하루간격으로 용기묘 엽색 변화 및 생존율을 조사하였다.
7일 동안 광 조건은 낮은 600±200 lux로 12시간(08시~20시)) 유지시켜 주었고 밤은 0 lux, 12시간 유지시켜 주었다. 이후 줄지렁이를 토양에서 분리하여 치사율을 조사하였다.
또한 조류(鳥類) 등 포식자의 먹이로서 육상생태계에 대한 외래물질의 영향평가에서 주요한 지표종으로 선정되었다. 지렁이에 대한 급성독성시험은 대표적인 토양오염지표생물인 줄지렁이(Eisenia foetida)에 대해 Table 5와 같이 농도별로 여지 접촉법와 침지법, 토양표토처리법 등 3가지 실험방법(김 등, 2000)을 모두 실시하여 독성평가를 실시하였다.
처리는 3반복으로 하였으며 20Φ에서 7일 동안 낮에는 600±200 lux 광조건으로 12시간(08시~20시) 유지시켜 주었고 밤은 0 lux 12시간 유지시켜 주었다.
처리는 3반복으로 하였으며, 20Φ에서 7일간 유지시켰다.
탈출을 방지하기 위하여 뚜껑을 덮었고 광(光)이 없는 20Φ 항온실에 옮겨 24시간 후에 치사율을 조사하였다.
토양표토처리법은 지렁이 서식환경에 적합한 갈색적 윤산림토양(B3) 750 g을 1 l유리비이커에 채우고 줄지렁이(Eisenia foetida) 10마리를 방사하여 7일간 서식케한 후 표면에 산불진화용 소화약제를 각 농도별로 1 l/m2씩 살포하였다. 처리는 3반복으로 하였으며 20Φ에서 7일 동안 낮에는 600±200 lux 광조건으로 12시간(08시~20시) 유지시켜 주었고 밤은 0 lux 12시간 유지시켜 주었다.
페트리디쉬(Φ8.5 cm)에 여지(Whatman No.6 Φ110mm) 를 깔고 피펫으로 물에 용해한 각 약제농도별로 희석액 2ml를 주입한 후 10마리의 줄지렁이를 넣고 3반복으로 처리하여 실험하였다.
대상 데이터
산불진화용 소화약제에 대한 식물실험독성은 독성에 민감한 종자에 대한 발아율 실험을 위해 경북 봉화군 춘양면에서 2006년 10월에 채취하여 2℃의 저온 종자저장고에 보관한 공시재료인 소나무 종자를 이용하여 2007년 10월에 실험하였다. 소나무 용기묘 생존율 실험에서는 상기 장소에서 채집한 동일 소나무 종자를 2007년 4월에 파종한 1년생과 2006년 4월에 파종한 2년생 소나무 용기묘에 대해 2007년 10월 실험을 실시하였다.
산불진화용 소화약제에 대한 식물실험독성은 독성에 민감한 종자에 대한 발아율 실험을 위해 경북 봉화군 춘양면에서 2006년 10월에 채취하여 2℃의 저온 종자저장고에 보관한 공시재료인 소나무 종자를 이용하여 2007년 10월에 실험하였다. 소나무 용기묘 생존율 실험에서는 상기 장소에서 채집한 동일 소나무 종자를 2007년 4월에 파종한 1년생과 2006년 4월에 파종한 2년생 소나무 용기묘에 대해 2007년 10월 실험을 실시하였다.
실험에 사용된 산불진화용 공시 소화약제는 Table 2의 강화액 A, B type에 속하는 제품(2007제조)과 Table 3의 포소화약제 범위에 속하는 국립산림과학원 개발품 (F_K, 2005제조), Class A Foam제인 P사의 제품(F_P, 2007제조)을 사용하였다.
성능/효과
1) 식물독성 평가를 위한 소나무 종자발아율 실험에서는 24시간 침지시에는 모두 독성반응을 나타내었고 이중 강화액이 0% 발아율로 독성이 가장 높은 것으로 나타났다.
2) 식물독성 평가를 위한 소나무 용기묘 1, 2년생 치사율 조사실험에서 강화액 처리구의 치사율 100%로 가장 높은 독성을 보였고 Foam 제품인 F_K와 F_P 처리구에서는 전체적으로 1년생 치수에 비해 2년생 치수의 생존율이 높았고, 각 약제처리 내에서는 농도가 높을수록 생존율이 저하되는 경향을 나타냈다.
3) 토양독성 평가를 위한 지렁이 독성실험결과 강화액의 치사율이 100%로 포소화약제보다 독성이 강한 것으로 조사되었다.
산불진화용 소화약제 처리구중 강화액 처리구에서는 소나무 용기묘 1, 2년생 모두 고사하여 생존율이 0%로 나타났다. F_K와 F_P 처리구에서는 전체적으로 1년생 소나무 용기묘에 비해 2년생 소나무 용기묘의 생존율이 높았고 각 약제처리 내에서는 농도가 높을수록 생존율이 현저히 저하되는 경향을 보였다.
식물독성 실험결과 종자발아율이 낮은 이유는 24시간 강제로 약제를 침수시켰기 때문에 약제살포 실험보다 독성이 높은 것으로 나타났다. 강화액 A, B의 경우, 소나무 종자발아 및 용기묘 모두에 대해 독성이 강한 것으로 나타났고 F_K가 F_P에 비해 10%이상 고농도 에서는 낮은 독성을 보였고 10%미만 저농도에서는 높은 독성 경향을 보였다. 이는 약제특성뿐만 아니라 제조년월에 따른 소화약제의 변질로 인한 식물독성이 나타날 수 있는 점에서 제품의 안정성에 대한 고려도 필요할 것으로 사료된다.
그러나 지렁이의 서식처를 고려하면 표토처리법에 의한 결과가 실제 자연생태계에서의 지렁이 개체들의 반응을 적절하게 반영한다고 사료된다. 따라서 산불진화용 소화약제 중 국립산림과학원 개발품 F_K 개발품의 치사율이 각 처리구 모두 가장 낮았다.
따라서 소나무 용기묘 1년생의 약제독성에 따른 치사율은 Table 7에 보이는 바와 같이 강화액 A, B (100%)> F_P 10% 농도 (96%）> F_K 10% 농도 (48%) > F_K 1.0% 농도 (22%) > F_P 1.0% 농도 (10%) > F_K 0.5% 농도 (7%) > F_P 0.5% 농도 (1%) 순으로 독성이 강한 것으로 나타났고 소나무 용기묘 2년생에 대한 치사율은 강화액 A, B(100%)와 F_P 10% 농도 (5.3%)을 제외하고는 독성이 없는 것으로 나타났다.
0%의 발아율을 보여, 24시간 소화약제 침지 후 발아에서는 매우 낮은 발아율 경향을 나타내어 소화약제에 대한 독성이 나타났다. 또한 일반적인 약제농도증가에 따른 발아율 감소경향을 보이지 않고 약제 농도에 따라 다른 발아율 경향을 보였다.
지렁이는 토양비옥도 개선 및 유지와 육상 food web 의 주요한 부분을 차지한다(Edward와 Lofty, 1977). 또한 조류(鳥類) 등 포식자의 먹이로서 육상생태계에 대한 외래물질의 영향평가에서 주요한 지표종으로 선정되었다. 지렁이에 대한 급성독성시험은 대표적인 토양오염지표생물인 줄지렁이(Eisenia foetida)에 대해 Table 5와 같이 농도별로 여지 접촉법와 침지법, 토양표토처리법 등 3가지 실험방법(김 등, 2000)을 모두 실시하여 독성평가를 실시하였다.
소나무 용기묘 1, 2년생에 대한 각 소화약제 농도별 살포 21일 경과 후 생존율 및 상태는 Table 6, Figure 4와 같다. 산불진화용 소화약제 처리구중 강화액 처리구에서는 소나무 용기묘 1, 2년생 모두 고사하여 생존율이 0%로 나타났다. F_K와 F_P 처리구에서는 전체적으로 1년생 소나무 용기묘에 비해 2년생 소나무 용기묘의 생존율이 높았고 각 약제처리 내에서는 농도가 높을수록 생존율이 현저히 저하되는 경향을 보였다.
식물독성 실험결과 종자발아율이 낮은 이유는 24시간 강제로 약제를 침수시켰기 때문에 약제살포 실험보다 독성이 높은 것으로 나타났다. 강화액 A, B의 경우, 소나무 종자발아 및 용기묘 모두에 대해 독성이 강한 것으로 나타났고 F_K가 F_P에 비해 10%이상 고농도 에서는 낮은 독성을 보였고 10%미만 저농도에서는 높은 독성 경향을 보였다.
15일째의 발아율에서도 대조구에서는 이미 80%의 발아율을 나타내는데 비해, 산불진화용 소화약제 처리구의 발아율은 대조구의 1/10 이하의 발아율을 보였다. 최종발아율은 Figure 3에 나타난 바와 같이 대조구의 경우 84.7%로 높은 발아율을 나타냈으나, 산불진화용 소화약제 처리구 중 강화액 처리구에서는 발아가 일어나지 않았으며 F_K 처리구는 각 0.5%, 1%, 10%의 소화약제 농도별로 16.7%, 3.3%, 5.3%, F_P 처리구는 4.0%, 12.0%, 2.0%의 발아율을 보여, 24시간 소화약제 침지 후 발아에서는 매우 낮은 발아율 경향을 나타내어 소화약제에 대한 독성이 나타났다. 또한 일반적인 약제농도증가에 따른 발아율 감소경향을 보이지 않고 약제 농도에 따라 다른 발아율 경향을 보였다.
3% 치사를 유발하였다. 특히 3가지 지렁이 독성시험방법 중 여지접촉법 처리시 치사율이 침지법이나 표토처리법 처리시보다 높은 경향을 보여 산불진화용 소화약제에 독성에 대해 가장 민감한 독성반응을 나타내었다(Table 7).
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
강화액소화약제란?
강화액소화약제는 동절기 물소화약제의 어는 단점의 보완과 소화성능을 높이기 위해 Potassium carbonate (K2CO3), Ammonium sulfate[(NH4)2SO4], Ammonium phosphate [(NH4)2PO4], Polyoxyethylene nonylphenol (침투제) 등의 화학성분을 혼합하여 제조한 것이다. 강화액 주요성분별 조성비는 Table 2와 같이 물 58~60%, Potassium carbonate 30~40%와 Ammonium sulfate· Ammonium phosphate, Polyoxyethylene nonylphenol, 기타 첨가제 12%로 구성되어져 있으며 중성 또는 알칼리성 강화액 제조에 따라 구성비가 달라질 수 있다.
산불진화에 사용되는 소화약제는 어떻게 구분되는가?
전 세계적으로 산불진화에 사용되는 소화약제는 사용목적에 따라 직접진화와 간접진화 소화약제가 사용되며 약제의 물리적 특성에 따라 거품형(Foam Type), 분말형(Powder Type), 겔(Gel Type), 액상형(Liquid Type)으로 구분된다. 사용목적에 따른 소화약제 구분에 있어 직접진화 소화약제는 연소지역에 직접 살포하여 냉각·질식·부촉매 소화효과로 연소의 확산을 저지하기위한 단기성 소화약제이고 물과 혼합하여 연소지역 또는 산림보호대상물 및 산불확산이 예측되는 지역에 방화선을 구축하여 산불확산시 냉각·부촉매효과로 연소의 지연 및 확산을 저지하기위한 장기성 소화 약제가 있다.
직접진화 소화약제로 사용 되는 단기성 진화약제로는 무엇이 있는가?
사용목적에 따른 소화약제 구분에 있어 직접진화 소화약제는 연소지역에 직접 살포하여 냉각·질식·부촉매 소화효과로 연소의 확산을 저지하기위한 단기성 소화약제이고 물과 혼합하여 연소지역 또는 산림보호대상물 및 산불확산이 예측되는 지역에 방화선을 구축하여 산불확산시 냉각·부촉매효과로 연소의 지연 및 확산을 저지하기위한 장기성 소화 약제가 있다. 단기성 진화약제로는 FOAM(국외 15점, 국내 약 5점), 강화액(국외 5점, 국내 약 2점)이 있고 장기성 진화약제로는 국내·외 Retardant 15점(국내 58개 수입·제조업체)이 있으며 2006년 국립산림과학원 산불연구과에서 연구 개발된 단기성 진화약제인 산불진화용 포소화약제 3점이 있다. 미국, 캐나다, 러시아, 호주 등 에서는 Foam제 및 지연제를 고정익, 헬기, 진화차량, 동력펌프 등을 이용하여 사용하고 있다.
Diane L. Larson, Wesley E. Newton, Patrick J. Anderson, Steven J. Stein, "Effect of Retardant Chemical and Fire Suppressant Foam on Shrub Steppe Vegetation in Northern Nevada", International Journal of Wildland Fire, Vol.9, No.2, pp.115-127(1999)
Kostas D. Kalabokidis, "Effect of Wildfire Suppression Chemicals on People and the Environment-a Review", Global Nest: The Int. J. Vol.2, No.2, pp.129-137(2000)
C.A. Edwards and J.R. Lofty, "Biology and Ecology of Earthworms", end edn. Champman & Hall
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.