[논문]해바라기, 갓, 강낭콩을 이용한 수생법(Rhizofiltration)의 우라늄으로 오염된 지하수 정화 효율 규명

양민준; 이민희

해바라기, 갓, 강낭콩을 이용한 수생법(Rhizofiltration)의 우라늄으로 오염된 지하수 정화 효율 규명
Rhizofiltration Process with Helianthus annuss L., Phaseolus vulgaris var., and Brassica juncea (L.) Czern. to Remediate Uranium Contaminated Groundwater 원문보기

지하수토양환경 = Journal of soil and groundwater environment, v.13 no.4, 2008년, pp.30 - 39

양민준 (부경대학교 환경해양대학 환경지질과학과) , 이민희 (부경대학교 환경해양대학 환경지질과학과)

초록
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우라늄으로 오염된 지하수를 정화하기 위하여 해바라기(Sunflower; Helianthus annuus L.), 강낭콩(Bean; Phaseolus vulgaris var.), 그리고 갓(Indian mustard; Brassica juncea (L.) Czern.)을 이용한 수생법(Rhizofiltration)의 우라늄 제거 효율을 규명하기위한 실내 실험을 실시하였다. 안정우라늄 표준 용액을 사용하여 초기 농도를 30 ${\mu}g$/L와 80 ${\mu}g$/L로 적정한 인공오염지하수를 대상으로 72시간 수생법을 실시하여 일정 시간 간격으로 오염지하수의 우라늄농도를 측정함으로써 시간에 따른 식물의 우라늄 제거 효율을 계산하였다. 해바라기의 경우 수생법 72시간 내에 인공오염수 내 우라늄의 81%와 89%가 제거되었으며, 강낭콩은 72%와 80% 제거율을 나타내었고, 갓의 경우에는 80%와 60%가 제거되어 수생법의 우라늄 제거 효율이 매우 높은 것으로 나타났다. 초기 우라늄 농도가 500 ${\mu}g$/L 이상(미국 EPA 수질허용한계농도인 30 ${\mu}g$/L 보다 18배 이상)되는 인공오염수를 대상으로 수생법을 실시한 결과 해바라기, 강낭콩, 갓의 경우 각각 97%, 70%, 77%의 높은 제거 효율을 나타내어 우라늄으로 심각하게 오염된 지하수의 경우에도 수생법을 적용할 수 있는 것으로 나타났다. 인공 오염수의 pH에 따른 수생법의 우라늄 제거 효율 변화 실험 결과, 오염수의 pH가 증가할 수 록 우라늄 제거 효율은 감소하였으며, 갓의 경우 pH 3에서 pH 9로 증가함에 따라 제거 효율은 83%에서 42%로 감소하였다. 실험 후 식물에 농축된 우라늄량을 습식분해법을 이용하여 부위별로 측정한 결과, 식물로 이동한 우라늄의 99%가 뿌리에 농축되어 있는 것으로 나타나, 수생법을 적용한 후 성장한 오염식물을 처리하는 경우 농축이 심한 뿌리 부분만을 후처리함으로써 복원 비용과 시간을 절감할 수 있는 것으로 나타났다. 마지막으로 우라늄 농도가 81.4 ${\mu}g$/L인 대전지역에 위치한 천정 지하수를 대상으로 수생법을 실시한 결과, 해바라기의 경우 인공오염지하수 실험 결과와 비슷한 제거 효율이 95.2%인 것으로 나타나, 친환경 정화방법인 수생법에 의한 우라늄 오염지하수 처리 방법이 실제 오염 현장에서 효과적으로 적용될 수 있을 것으로 판단되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The uranium removal efficiency of rhizofiltration was investigated in lab scale experiment. Three plants such as sunflower (Helianthus annuus L.), bean (Phaseolus vulgaris var.), and Indian mustard (Brassica juncea (L.) Czern.) were cultivated in artificially contaminated solution by uranium at 30 ${\mu}g$/L and 80 ${\mu}g$/L for 72 hours. The removal efficiencies of three cultivars were calculated from the ICP/MS analysis of uranium mass in solution and the plant. For Helianthus annuus L., more than 80% of initial uranium were removed from the solution and the uranium concentration of residual solution maintained lower than 10 ${\mu}g$/L. For Phaseolus vulgaris var. and Brassica juncea (L.) Czern., their uranium removal efficiencies ranged from 60 to 80%. Even the uranium concentration of solution was higher than 500 ${\mu}g$/L, these cultivars removed more than 70% of initial uranium by rhizofiltration, suggesting that the rhizofiltration has a great capability to remove uranium in the contaminated groundwater. The removal efficiency of rhizofiltration by using Brassica juncea (L.) Czern decreased from 83% to 42% with the increase of pH in solution. From the results of the analysis for the uranium accumulation in plants, 99% of uranium transferred into the plant from solution were accumulated in the root and only 1% of uranium existed in the shoot part (including leaves), suggesting that the cost and the time to treat massive grown plants after the rhizofiltration could be dramatically cut down because only their root parts needs to be treated. Finally, the genuine groundwater having high uranium concentration (81.4 ${\mu}g$/L), sampled from Daejoun area, was used in the experiment. The uranium removal efficiency of Helianthus annuus L. for the real groundwater was higher than 95%, investigating that the rhizofiltration is the very useful method to remediate uranium contaminated groundwater.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

) Czern.)등을 이용하여 다양한 수생 조건하에서 오염지하수로부터 우라늄을 제거하는 수생법의 효율을 규명하고자 하였다.
따라서 본 연구에서는 우라늄함량이 높은 것으로 보고된 대전 지역 10개의 지하수를 채수하여 우라늄 농도를 측정하였으며, 이 중 우라늄 농도가 80 µg/L 인 대덕구 와동지역의 천정 지하수를 이용하여 실험을 반복 실시함으로써 수생법에 의한 실제 오염지하수의 우라늄 제거 효율을 규명 하였다.
, 2006; Kantar and Honeyman, 2006). 이러한 문제를 해결하고자 본 연구에서는 식생법(Phytoremediation)의 한 종류인 육상식물을 이용한 수생법(또는 뿌리여과법: Rhizofiltration)의 우라늄 제거 효율을 규명 하였다. 수생법은 주로 식물의 뿌리를 이용하여 토양 및 지하수 내의 중금속을 흡수, 흡착하여 유해물질을 제거하는 방법이다 (Raskin and Ensley 2000; Dushenkov et al.

제안 방법

인공오염지하수의 초기 우라늄 농도를 200 µg/L로 적정한 후 72시간 동안 수생 법을 실시한 후, 식물에 농축된 우라늄량과 잔여오염수의 우라늄 농도를 측정하였다. 72시간 동안 수생법에 사용한 식물을 뿌리와 줄기(잎 포함)로 분리하여 오븐에 80℃로2일 동안 건조한 후, 건조된 식물의 부위별 무게를 측정하고 미세하게 분쇄하였다. 농질산(HNO₃) 10mL로 채운 분해용 플라스크에 분쇄된 시료를 첨가하여 12시간 방치한 후, 180 ~ 200℃까지 서서히 가열하여 1차 산분해를 실시하였으며, 최종 분해액인 Ternary solution(HNO₃ : H₂SO₄ : HClO₄= 10 : 1 : 4) 20 mL를 첨가하여 플라스크내 분해액의 색깔이 무색 또는 갈색으로 변할 때 까지 다시 가열한 후 상온에 방치하였다.
다양한 pH를 가지는 지하수조건에서 식물들의 생장 한계와 우라늄 제거 효율 변화를 관찰하기위한 실험을 실시하였다. NaOH와 HCl 용액을 첨가하여 인공오염수의 pH 를 조절하였으며, 4종류의 pH 조건에서 실험을 실시하였다(pH 3, pH 5, pH 7과 pH 9). 각 pH 조건에서 우라늄 농도를 200 µg/L로 일정하게 적정한 인공오염수 400 mL를 수경조 내에 채운 후, glass bead에서 약 4주동안 생장시킨 비교적 균일한 크기의 식물들을 20 g 씩 담그고 72시간 동안 수생법을 실시하였다.
각 pH 조건에서 우라늄 농도를 200 µg/L로 일정하게 적정한 인공오염수 400 mL를 수경조 내에 채운 후, glass bead에서 약 4주동안 생장시킨 비교적 균일한 크기의 식물들을 20 g 씩 담그고 72시간 동안 수생법을 실시하였다.
다양한 pH를 가지는 지하수조건에서 식물들의 생장 한계와 우라늄 제거 효율 변화를 관찰하기위한 실험을 실시하였다. NaOH와 HCl 용액을 첨가하여 인공오염수의 pH 를 조절하였으며, 4종류의 pH 조건에서 실험을 실시하였다(pH 3, pH 5, pH 7과 pH 9).
대표적인 방사능핵종인 우라늄에 의해 오염된 지하수를 수생법을 이용하여 효과적으로 정화할 수 있는지를 규명하기위한 실내 배치실험을 실시하였다. 먼저 인위적으로 우라늄을 오염시킨 인공지하수를 대상으로 세 종류의 식물을 이용한 수생법의 우라늄 제거효율을 규명하였다.
먼저 인위적으로 우라늄을 오염시킨 인공지하수를 대상으로 세 종류의 식물을 이용한 수생법의 우라늄 제거효율을 규명하였다. 두종류의 우라늄 농도를 가지는 인공지하수를 사용하였으며, pH가 다른 오염지하수를 대상으로 실험을 반복함으로써 지하수의 pH 변화에 따른 수생법의 우라늄 제거효율 변화를 관찰하였다. 실험 후 사용한 식물의 뿌리와 줄기(잎 포함)에 축적되어있는 우라늄함량을 각각 측정하여 오염지하수와 식물사이의 우라늄 질량분배를 계산하였으며, 실제로 우라늄축적이 발생하는 식물 부위를 규명하였다.
실험 후 사용한 식물의 뿌리와 줄기(잎 포함)에 축적되어있는 우라늄함량을 각각 측정하여 오염지하수와 식물사이의 우라늄 질량분배를 계산하였으며, 실제로 우라늄축적이 발생하는 식물 부위를 규명하였다. 마지막으로 우라늄함량이 높은 대전광역시 대덕구 와동지역의 지하수를 대상으로 수생법을 실시하여 실제 오염지하 수로부터의 우라늄 제거효율을 규명하였다.
대표적인 방사능핵종인 우라늄에 의해 오염된 지하수를 수생법을 이용하여 효과적으로 정화할 수 있는지를 규명하기위한 실내 배치실험을 실시하였다. 먼저 인위적으로 우라늄을 오염시킨 인공지하수를 대상으로 세 종류의 식물을 이용한 수생법의 우라늄 제거효율을 규명하였다. 두종류의 우라늄 농도를 가지는 인공지하수를 사용하였으며, pH가 다른 오염지하수를 대상으로 실험을 반복함으로써 지하수의 pH 변화에 따른 수생법의 우라늄 제거효율 변화를 관찰하였다.
세 식물에 대한 우라늄 생장 한계 농도 범위를 규명하기 위하여 우라늄 농도가 약 500-700 µg/L 인 인공오염지하 수에 대하여 실험을 반복하였으며, 실험 결과를 낮은 우라늄 농도를 가지는 인공오염지하수를 이용한 실험 결과와 비교하였다. 모든 실험에서 시료 채취와 시료의 우라늄 분석은 같은 방법으로 실시하였으며, 동일한 식물생장기 조건을 적용하였다. 실험의 신뢰성을 확보하기 위하여 모든 배치 실험은 반복 실시하였다.
수생법에 이용하기 위하여 분양받은 씨앗을 식물 생장기(Growth chamber)에서 각 식물을 발아시켰다. 발아를 위한 식물생장기의 조건은 기존의 연구를 참고하여(Dushenkov et al., 1997; Dushenkov et al., 1995), 온도는 25℃, 습도는 75%, 광주기는 5000 Lux로 하루 16시간, CO₂ 농도는 500 ppm 으로 유지하였다. 식물이 뿌리를 내리고 발아할 수 있도록 직경이 1 mm 인 glass bead로 채워진 유리 배양조에 씨앗들을 저장하였고, 주기적으로 증류수를 첨가하여 발아 시켰으며, 발아하는 동안에는 다른 영양물질은 첨가하지 않았다.
인공오염수의 샘플링은 12시간마다 실시하였으며 ICP/MS로 우라늄 농도를 분석하였다. 뿌리여과에 의한 우라늄 제거 효과만을 고려하기 위하여 식물을 성장시키지 않은 오염지하수만을 첨가한 수경조를 이용하여 실험을 반복하여 다른 실험 결과와 비교하였다. 세 식물에 대한 우라늄 생장 한계 농도 범위를 규명하기 위하여 우라늄 농도가 약 500-700 µg/L 인 인공오염지하 수에 대하여 실험을 반복하였으며, 실험 결과를 낮은 우라늄 농도를 가지는 인공오염지하수를 이용한 실험 결과와 비교하였다.
세 식물에 대한 우라늄 생장 한계 농도 범위를 규명하기 위하여 우라늄 농도가 약 500-700 µg/L 인 인공오염지하 수에 대하여 실험을 반복하였으며, 실험 결과를 낮은 우라늄 농도를 가지는 인공오염지하수를 이용한 실험 결과와 비교하였다.
세 종류의 식물에 대하여 우라늄 생장 한계 범위를 파악하기 위하여 해바라기의 경우에는 인공오염지하수의 우라늄 농도를 543 µg/L로 적정하고, 강낭콩과 갓의 경우에는 각각 646 µg/L와 608 µg/L로 적정하여 수생실험을 반복 실시하였으며 그 실험 결과를 Fig. 7에 나타내었다.
수생법 실험 후 식물체 내 축적된 우라늄량을 측정하여, 인공오염수와 식물체 사이의 우라늄 질량분배를 계산하였으며, 식물의 우라늄 축적능력과 식물의 부위별 축적능력을 규명하는 실험을 실시하였다. 인공오염지하수의 초기 우라늄 농도를 200 µg/L로 적정한 후 72시간 동안 수생 법을 실시한 후, 식물에 농축된 우라늄량과 잔여오염수의 우라늄 농도를 측정하였다.
오염수의 샘플링은 12시간 마다 실시하였으며 샘플링 한 시료는 ICP/ MS로 분석하였다. 수생법에 의한 우라늄 제거 효과만을 고려하기 위하여 식물을 생장시키지 않은 오염지하수만을 첨가한 수경조를 이용하여 실험을 반복하여 다른 실험 결과와 비교하였다. 다양한 pH를 가지는 오염지하수를 이용한 실험은 Fig.
)의 씨앗들은 농업생명공학연구원(National Institute of Agricultural Biotechnology)으로부터 분양받아 실험에 이용되었다. 수생법에 이용하기 위하여 분양받은 씨앗을 식물 생장기(Growth chamber)에서 각 식물을 발아시켰다. 발아를 위한 식물생장기의 조건은 기존의 연구를 참고하여(Dushenkov et al.
수생법은 식물의 뿌리를 지지할 수 있도록 격자상의 지지판이 내부에 설치된 유리수경조(12 cm × 12 cm × 8 cm)를 사용하였으며, 인위적으로 우라늄으로 오염시킨 인공 오염지하수 400 mL를 유리수경조에 채우고, 발아시킨 각 식물 20 g을 유리수경조 내 뿌리지지판에 담근 후 식물생 장기의 발아조건과 같은 조건에서 총 72시간 동안 성장시켰다.
탈이온수를 이용하여 최종 분해액의 부피를 40 mL로 맞춘 후 5B 여과지로 여과하는 기존의 습식분해법을 사용하였으며(NIAST, 2000), 최종 여과액을 ICP/MS로 분석하였다. 식물 부위별 농축된 우라늄량을 측정하여 부위별 우라늄 축적량을 결정하고, 질량분배율을 계산하였다. Fig.
, 1995), 온도는 25℃, 습도는 75%, 광주기는 5000 Lux로 하루 16시간, CO₂ 농도는 500 ppm 으로 유지하였다. 식물이 뿌리를 내리고 발아할 수 있도록 직경이 1 mm 인 glass bead로 채워진 유리 배양조에 씨앗들을 저장하였고, 주기적으로 증류수를 첨가하여 발아 시켰으며, 발아하는 동안에는 다른 영양물질은 첨가하지 않았다. 모든 실험에 사용되어진 식물들은 유리 배양 조에서 4주 동안 생장시킨 비교적 균일한 크기의 식물들을 사용하였다.
두종류의 우라늄 농도를 가지는 인공지하수를 사용하였으며, pH가 다른 오염지하수를 대상으로 실험을 반복함으로써 지하수의 pH 변화에 따른 수생법의 우라늄 제거효율 변화를 관찰하였다. 실험 후 사용한 식물의 뿌리와 줄기(잎 포함)에 축적되어있는 우라늄함량을 각각 측정하여 오염지하수와 식물사이의 우라늄 질량분배를 계산하였으며, 실제로 우라늄축적이 발생하는 식물 부위를 규명하였다. 마지막으로 우라늄함량이 높은 대전광역시 대덕구 와동지역의 지하수를 대상으로 수생법을 실시하여 실제 오염지하 수로부터의 우라늄 제거효율을 규명하였다.
각 pH 조건에서 우라늄 농도를 200 µg/L로 일정하게 적정한 인공오염수 400 mL를 수경조 내에 채운 후, glass bead에서 약 4주동안 생장시킨 비교적 균일한 크기의 식물들을 20 g 씩 담그고 72시간 동안 수생법을 실시하였다. 오염수의 샘플링은 12시간 마다 실시하였으며 샘플링 한 시료는 ICP/ MS로 분석하였다. 수생법에 의한 우라늄 제거 효과만을 고려하기 위하여 식물을 생장시키지 않은 오염지하수만을 첨가한 수경조를 이용하여 실험을 반복하여 다른 실험 결과와 비교하였다.
오염지하수의 우라늄농도에 따른 제거 효율변화를 관찰하기 위하여 각 식물에 대하여 2종류의 우라늄 농도를 가지는 인공오염지하수를 이용하였다. 우라늄 농도가 30과 80 µg/L로 적정된 인공오염수 400 mL를 수경조 내에 각각 담그고 72시간 동안 식물배양기 내에서 식물을 성장시켜 수생법을 실시하였다.
우라늄 농도가 30과 80 µg/L로 적정된 인공오염수 400 mL를 수경조 내에 각각 담그고 72시간 동안 식물배양기 내에서 식물을 성장시켜 수생법을 실시하였다.
수생법은 식물의 뿌리를 지지할 수 있도록 격자상의 지지판이 내부에 설치된 유리수경조(12 cm × 12 cm × 8 cm)를 사용하였으며, 인위적으로 우라늄으로 오염시킨 인공 오염지하수 400 mL를 유리수경조에 채우고, 발아시킨 각 식물 20 g을 유리수경조 내 뿌리지지판에 담근 후 식물생 장기의 발아조건과 같은 조건에서 총 72시간 동안 성장시켰다. 유리수경조 내 오염지하수 샘플링은 12시간마다 약2 mL 정도 채취하여 ICP/MS(Perkin elmer(U.S.A), Elan⁶¹⁰⁰⁾로 우라늄농도를 분석하여 시간별 수생법에 의해 오염지하수로부터 제거된 우라늄량을 계산하였다. 분석의 신뢰성을 위하여 모든 분석은 2회 반복하였으며, 분석값의오차가 5% 이내인 경우에만 참값으로 인정하여 두 값의 평균을 최종 농도값으로 사용하였다.
우라늄 농도가 30과 80 µg/L로 적정된 인공오염수 400 mL를 수경조 내에 각각 담그고 72시간 동안 식물배양기 내에서 식물을 성장시켜 수생법을 실시하였다. 인공오염수의 샘플링은 12시간마다 실시하였으며 ICP/MS로 우라늄 농도를 분석하였다. 뿌리여과에 의한 우라늄 제거 효과만을 고려하기 위하여 식물을 성장시키지 않은 오염지하수만을 첨가한 수경조를 이용하여 실험을 반복하여 다른 실험 결과와 비교하였다.
인공오염지하수의 초기 우라늄 농도를 200 µg/L로 적정한 후 72시간 동안 수생 법을 실시한 후, 식물에 농축된 우라늄량과 잔여오염수의 우라늄 농도를 측정하였다.
농질산(HNO₃) 10mL로 채운 분해용 플라스크에 분쇄된 시료를 첨가하여 12시간 방치한 후, 180 ~ 200℃까지 서서히 가열하여 1차 산분해를 실시하였으며, 최종 분해액인 Ternary solution(HNO₃ : H₂SO₄ : HClO₄= 10 : 1 : 4) 20 mL를 첨가하여 플라스크내 분해액의 색깔이 무색 또는 갈색으로 변할 때 까지 다시 가열한 후 상온에 방치하였다. 탈이온수를 이용하여 최종 분해액의 부피를 40 mL로 맞춘 후 5B 여과지로 여과하는 기존의 습식분해법을 사용하였으며(NIAST, 2000), 최종 여과액을 ICP/MS로 분석하였다. 식물 부위별 농축된 우라늄량을 측정하여 부위별 우라늄 축적량을 결정하고, 질량분배율을 계산하였다.

대상 데이터

) Czern.)의 씨앗들은 농업생명공학연구원(National Institute of Agricultural Biotechnology)으로부터 분양받아 실험에 이용되었다. 수생법에 이용하기 위하여 분양받은 씨앗을 식물 생장기(Growth chamber)에서 각 식물을 발아시켰다.
식물이 뿌리를 내리고 발아할 수 있도록 직경이 1 mm 인 glass bead로 채워진 유리 배양조에 씨앗들을 저장하였고, 주기적으로 증류수를 첨가하여 발아 시켰으며, 발아하는 동안에는 다른 영양물질은 첨가하지 않았다. 모든 실험에 사용되어진 식물들은 유리 배양 조에서 4주 동안 생장시킨 비교적 균일한 크기의 식물들을 사용하였다. 수생법에 사용한 식물의 씨앗과 배양조는 Fig.
실험에 사용된 인공 오염지하수는 SIGMA-ALDRICH에서 구입한 원자흡광분석용 안정우라늄동위원소 표준시약 (Uranium atomic absorption standard solution, 1000 µg/mL in 1 wt. % HNO3)을 증류수에 희석하여 사용하였으며, 오염수의 우라늄농도를 미국 EPA의 우라늄 수질허용농도(Water quality standard limit)인 30 µg/L와 이보다 높은 80 µg/ L로 적정하여 사용하였다.
우라늄 농도가 81.4 µg/L인 대전광역시 대덕구 와동에서 채취한 천정 지하수를 대상으로 해바라기를 이용한 수생법의 우라늄제거 결과를 Fig. 10에 나타내었다.

데이터처리

A), Elan⁶¹⁰⁰⁾로 우라늄농도를 분석하여 시간별 수생법에 의해 오염지하수로부터 제거된 우라늄량을 계산하였다. 분석의 신뢰성을 위하여 모든 분석은 2회 반복하였으며, 분석값의오차가 5% 이내인 경우에만 참값으로 인정하여 두 값의 평균을 최종 농도값으로 사용하였다. 실험에 사용된 인공 오염지하수는 SIGMA-ALDRICH에서 구입한 원자흡광분석용 안정우라늄동위원소 표준시약 (Uranium atomic absorption standard solution, 1000 µg/mL in 1 wt.

성능/효과

인공오염수의 pH가 산성에서 염기성으로 증가함에 따라 식물로 이동되는 우라늄 제거량은 감소하여 pH9인 오염지하수의 경우 우라늄제거율은 약 50-60%를 나타내었다. 72시간 수생법으로 해바라기와 강낭콩을 성장시킨 경우, 식물로 이동된 우라늄의 대부분(99% 이상)이 뿌리부분에 농축되어있는 것으로 나타나, 수생법 적용 후 현장에서 오염 식물을 후처리하는 경우에 뿌리 부분만을 분리하여 처리할 수 있을 것으로 판단되었다. 인공오염지하수 실험 결과 제거 효율이 가장 좋은 해바라기를 이용하여 실제 우라늄 오염지하수를 대상으로 수생법을 적용하였으며, 그 결과 제거 효율이 95% 이상으로 나타나 수생법에 의한우라늄 오염 지하수 정화방법이 현장에서 효과적으로 적용될 수 있음을 입증하였다.
이러한 결과는 해바라기나 강낭콩을 이용하여 수생법을 적용하는 경우, 전체 식물 부위 중 우라늄 농축능이 매우 높으나 소량을 차지하는 뿌리만을 처리하고 식물의 대부분을 차지하는 줄기부분(잎 포함)은 특별한 후처리가 필요 없기 때문에, 수생법에 의해 성장한 오염식물을 후처리하는 비용과 시간을 현저하게 줄일 수 있다는 것을 의미한다. 따라서 기존의 식생법과 관련된 연구 결과에서 꾸준히 문제시되어왔던 식생법 실시 후 오염물질이 농축된 다량의 식물을 처리해야하는 식생법의 한계를 효과적으로 극복할 수 있을 것으로 판단되었다.
세 종류의 식물 중 해바라기의 우라늄 제거 효율이 가장 높았으며, 뿌리 축적량도 건조 뿌리 g당 161.54 µg을 나타내어 매우 높은 우라늄 농축률을 나타내었으며, 강낭콩은 이보다 낮은 g당 75.32 µg이었다.
수생법 적용 후 오염지하수의 우라늄 농도는 미국 EPA의 수질허용한계농도인 30 µg/L보다 매우 낮은 3.9 µg/L를 나타내어, 해바라기를 이용한 수생법에 의해 실제 우라늄 오염 지하수를 효과적으로 정화할 수 있음을 입증하였다.
10에 나타내었다. 실험 결과 수생법 12시간 내에 초기 우라늄의 67.2%가 제거되었으며, 48시간과 72시간 내에 각각 85.4%와 95.2%가 제거되었다. 수생법 적용 후 오염지하수의 우라늄 농도는 미국 EPA의 수질허용한계농도인 30 µg/L보다 매우 낮은 3.
실험 결과 식물의 총 건조 질량에서 줄기(잎 포함)가 차지하는 비율이 해바라기의 경우 69.5%, 강낭콩은 69.1%로 전체 식물의약 70%를 차지하지만, 오염수로부터 식물 줄기에 농축되는 우라늄 농축량은 해바라기의 경우 0.67 µg/g, 강낭콩은 0.34 µg/g로 뿌리에 농축되는 농축량인 161.54 µg/g와 75.32 µg/g보다 매우 낮은 것으로 나타났다(Table 2).
초기 우라늄 농도가 600 µg/L를 초과하는 인공오염수에 대하여 수생법 48시간 내에 강낭콩과 갓의 경우 각각 70%와 77%의 제거 효율을 나타내어 해바라기의 우라늄 제거 능력이 가장 높은 것으로 나타났다. 실험 결과 초기 우라늄 농도와 관계없이 세 식물 모두 수생법 실시 12시간 이내에 총 우라늄 제거율의 80% 이상을 제거하는 것으로 나타나 비교적 짧은 시간 동안에 오염이 심각한 오염수로부터 우라늄이 제거되는 것으로 나타났다.
갓의 경우에는 48시간 내에 약 60%의 제거율을 나타내어 다른 식물보다 우라늄 제거 효율이 낮게 나타났다. 실험 결과, 수생법이 오염지하수 내의 우라늄을 제거하는데 매우 효과적인 것으로 나타났으며, 본 연구에서 사용된 세 종류의 식물들이 지하수 내의 우라늄 제거에 적합한 식물들임을 알 수있었고, 세 식물 중에서 해바라기가 가장 좋은 우라늄 제거 효율을 보여주었다.
갓을 이용한 경우, 인공오염수의 pH가 3 인 경우에는 83%의 정화 효율을 보였으며, 72시간 후 오염수조 내의 우라늄 농도는 60 µg/L로 감소하였다. 오염수의 pH가 5 인 경우의 우라늄 정화 효율은 65%이었으며, pH가 7과 9 인 경우 각각 73, 42%의 정화 효율을 나타내어 pH가 증가할수록 수생법에 의한 우라늄제거 효율은 낮아지는 경향을 나타내었다. pH 조건에 따라 제거 효율이 낮게 나타나는 이유는 pH 변화에 따라 수용액 내의 우라늄 존재 성상이 매우 민감하게 변하기 때문이며, 특히 수용액의 pH가 증가함에 따라 우라늄은 이온상으로 존재하기보다는 쉽게 고상의 침전물로 형성함으로써 수용액에 의한 식물 축적 능력은 상대적으로 감소하기 때문으로 판단된다.
우라늄으로 오염된 지하수를 정화하기 위하여 해바라기, 강낭콩, 갓을 이용한 수생법의 정화 효율을 규명하는 실내 실험을 실시하여, 수생법으로 인공오염수 내 우라늄의 약 70% 이상을 72시간 이내에 제거함으로서, 수생법이 우라늄으로 오염된 지하수를 정화하는데 매우 효과적인 방법임을 입증하였다. 세 종류의 식물 중 해바라기의 우라늄 제거 효율이 가장 높았으며, 뿌리 축적량도 건조 뿌리 g당 161.
72시간 수생법으로 해바라기와 강낭콩을 성장시킨 경우, 식물로 이동된 우라늄의 대부분(99% 이상)이 뿌리부분에 농축되어있는 것으로 나타나, 수생법 적용 후 현장에서 오염 식물을 후처리하는 경우에 뿌리 부분만을 분리하여 처리할 수 있을 것으로 판단되었다. 인공오염지하수 실험 결과 제거 효율이 가장 좋은 해바라기를 이용하여 실제 우라늄 오염지하수를 대상으로 수생법을 적용하였으며, 그 결과 제거 효율이 95% 이상으로 나타나 수생법에 의한우라늄 오염 지하수 정화방법이 현장에서 효과적으로 적용될 수 있음을 입증하였다.
초기 우라늄 농도가 543 µg/L인 오염지하수의 경우에서도 12시간 내에 97%의 제거 효율을 나타내었으며, 48시간만에 오염수조 내의 우라늄 농도는 18 µg/L로 감소하여 수생법 적용 후 지하수의 우라늄 농도가 미국 EPA 수질 허용한계농도인 30 µg/L 이하로 나타나 우라늄 제거능력이 매우 뛰어난 것으로 나타났다.
초기 우라늄 농도가 600 µg/L를 초과하는 인공오염수에 대하여 수생법 48시간 내에 강낭콩과 갓의 경우 각각 70%와 77%의 제거 효율을 나타내어 해바라기의 우라늄 제거 능력이 가장 높은 것으로 나타났다.
해바라기와 강낭콩을 대상으로 실시한 부위별 우라늄 농축 실험 결과는 Table 2에 나타내었다. 해바라기를 72시간 동안 수생법으로 성장시킨 후 우라늄 제거율은 79.5%로 높게 나타났으며, 이 중 뿌리부분의 농축률은 99%로 대부분의 우라늄이 뿌리에 축적된 것으로 나타났다. 이러한 결과는 강낭콩의 경우에도 유사하게 나타나 총 제거율은 해바라기 보다 약간 낮은 75.
해바라기를 이용한 실험 결과는 인공오염수의 pH가 3 인 경우 99.4%의 정화 효율을 보였으며, 72시간 후 수경조 내 오염수의 우라늄 농도는 1.4 µg/L로 감소하였다.
해바라기의 경우, 수생법에 의한 우라늄 제거 효율은 81%로 가장 높은 제거 효율을 보였으며, 실험을 시작한 후 12시간 내에 우라늄 초기 농도의 70%이상이 제거되었고, 48시간 후 수경조 내 인공오염수의 우라늄 농도는 5.8 µg/L로 감소하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	방사능핵종 중 우라늄이란 무엇인가?	방사능핵종 중에서도 우라늄은 농축하여 원자력 발전을 위한 핵연료로 사용되며, 사용 후에도 핵연료폐기물의 대부분을 차지하는 가장 심각한 방사능 오염물질 중 하나이지만 우라늄으로 오염된 토양과 지하수에 대한 국내외 연구는 매우 미비한 실정이다(Saling and Fentiman, 2001). 우리나라의 경우는 인위적인 우라늄 오염 가능성뿐 아니라 지질학적인 특성상 우라늄을 함유한 광상이 여러 지역에서 나타나고 있는데, 대표적 광상은 충청북도 옥동광상 (페그마타이트 광상), 경기도 가평과 충청남도 공주지역 광상(변성광상), 김화-철원-화천일대 광상(화성광상), 옥천누 층군 흑색 점판암이 분포하는 광상(퇴적광상)등이며, 광상 들의 U3O8 평균품위는 0.
	우리나라의 대표적인 우라늄을 함유한 광상은 어디인가?	방사능핵종 중에서도 우라늄은 농축하여 원자력 발전을 위한 핵연료로 사용되며, 사용 후에도 핵연료폐기물의 대부분을 차지하는 가장 심각한 방사능 오염물질 중 하나이지만 우라늄으로 오염된 토양과 지하수에 대한 국내외 연구는 매우 미비한 실정이다(Saling and Fentiman, 2001). 우리나라의 경우는 인위적인 우라늄 오염 가능성뿐 아니라 지질학적인 특성상 우라늄을 함유한 광상이 여러 지역에서 나타나고 있는데, 대표적 광상은 충청북도 옥동광상 (페그마타이트 광상), 경기도 가평과 충청남도 공주지역 광상(변성광상), 김화-철원-화천일대 광상(화성광상), 옥천누 층군 흑색 점판암이 분포하는 광상(퇴적광상)등이며, 광상 들의 U3O8 평균품위는 0.03-0.
	해바라기, 강낭콩, 갓을 이용한 수생법의 정화 효율을 실시한 결과 세 종류의 식물 중 우라늄 제거 효율이 가장 높은 것은?	우라늄으로 오염된 지하수를 정화하기 위하여 해바라기, 강낭콩, 갓을 이용한 수생법의 정화 효율을 규명하는 실내 실험을 실시하여, 수생법으로 인공오염수 내 우라늄의약 70% 이상을 72시간 이내에 제거함으로서, 수생법이 우라늄으로 오염된 지하수를 정화하는데 매우 효과적인 방법임을 입증하였다. 세 종류의 식물 중 해바라기의 우라늄 제거 효율이 가장 높았으며, 뿌리 축적량도 건조 뿌리 g당 161.54 µg을 나타내어 매우 높은 우라늄 농축률을 나타내었으며, 강낭콩은 이보다 낮은 g당 75.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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