토양환경보전법(1996)에 의해 농경지의 중금속 함량에 대한 토양오염 우려 및 대책기준과 2000년 식품의약품안전청 고시에 따른 쌀의 카드뮴 함량의 허용기준 0.2 mg/kg의 설정으로 인하여 우리나라 논토양과 이들 포장에서 생산되는 쌀의 중금속 함량에 대한 관심이 증가하고 있다. 이에 따라 농촌진흥청은 전국 도 농업기술원과 공동으로 전국 논토양의 중금속 함량의 현황과 장기적인 변화양상을 파악하기 위하여 1999년부터 4년 1주기로 모니터링 사업을 수행하고 있으며 3주기의 조사 결과를 검토하였다. 2007년에 조사한 전국 논토양 2,010 지점의 비소, 카드뮴, 구리, 니켈, 납, 아연의 평균함량은 각각 0.87, 0.08, 3.33, 1.19, 4.95 and $4.67mg\;kg^{-1}$이었고, 조사 논토양의 몇 지점을 제외하고는 토양오염 우려기준을 초과하지 않았다. 비소의 경우 2003년 및 2007년 조사에서 니켈의 경우 1999년과 2007년 조사에서 토양오염 우려기준 초과지점을 확인할 수 있었다. 장기적인 변화에서는 비소, 니켈, 아연이 증가하는 경향이었으나, 카드뮴과 구리의 함량은 다소 감소하는 경향을 보였다. 납의 함량은 큰 변화를 보이지 않았다. 또한, 토양내 침출성 중금속의 함량별 분포양상은 중금속별로 최빈수가 토양내 평균함량과 유사하였다. 구리를 제외한 모든 논토양의 중금속 함량의 평균값이 중간값보다 높음으로 논토양의 중금속이 정규분포보다 하향으로 편중된 분포를 보였다.
토양환경보전법(1996)에 의해 농경지의 중금속 함량에 대한 토양오염 우려 및 대책기준과 2000년 식품의약품안전청 고시에 따른 쌀의 카드뮴 함량의 허용기준 0.2 mg/kg의 설정으로 인하여 우리나라 논토양과 이들 포장에서 생산되는 쌀의 중금속 함량에 대한 관심이 증가하고 있다. 이에 따라 농촌진흥청은 전국 도 농업기술원과 공동으로 전국 논토양의 중금속 함량의 현황과 장기적인 변화양상을 파악하기 위하여 1999년부터 4년 1주기로 모니터링 사업을 수행하고 있으며 3주기의 조사 결과를 검토하였다. 2007년에 조사한 전국 논토양 2,010 지점의 비소, 카드뮴, 구리, 니켈, 납, 아연의 평균함량은 각각 0.87, 0.08, 3.33, 1.19, 4.95 and $4.67mg\;kg^{-1}$이었고, 조사 논토양의 몇 지점을 제외하고는 토양오염 우려기준을 초과하지 않았다. 비소의 경우 2003년 및 2007년 조사에서 니켈의 경우 1999년과 2007년 조사에서 토양오염 우려기준 초과지점을 확인할 수 있었다. 장기적인 변화에서는 비소, 니켈, 아연이 증가하는 경향이었으나, 카드뮴과 구리의 함량은 다소 감소하는 경향을 보였다. 납의 함량은 큰 변화를 보이지 않았다. 또한, 토양내 침출성 중금속의 함량별 분포양상은 중금속별로 최빈수가 토양내 평균함량과 유사하였다. 구리를 제외한 모든 논토양의 중금속 함량의 평균값이 중간값보다 높음으로 논토양의 중금속이 정규분포보다 하향으로 편중된 분포를 보였다.
There is an increasing concern over heavy metal contamination of paddy soils and the subsequent translocation of heavy metals to rice. Objective is to monitor the status and long-term trend of heavy metal contamination in paddy soils, periodically. In 2007 survey, the average concentrations of As(ar...
There is an increasing concern over heavy metal contamination of paddy soils and the subsequent translocation of heavy metals to rice. Objective is to monitor the status and long-term trend of heavy metal contamination in paddy soils, periodically. In 2007 survey, the average concentrations of As(arsenic), Cd(cadmium), Cu(copper), Ni(nickel), Pb(lead), and Zn(zinc) in 2,010 paddy soils nationwide were 0.87, 0.08, 3.33, 1.19, 4.95 and $4.67mg\;kg^{-1}$, respectively. Few sites, which were contaminated by As in 2003 and 2007 survey and by Ni in 1999 and 2007 survey, were over the threshold level for soil contamination designated by the Soil Environmental Conservation Act in Korea. Long-term change was shown that As, Ni, and Zn were gradually increased whereas Cd and Cu were decreased. In the distribution of extractable heavy metal contents, the modes of each heavy metal content were similar with the average contents of each heavy metals. Mean value of heavy metals except copper in paddy soils was higher than median value. It means that the downward distribution of heavy metal content in paddy rice was shown against normal distribution.
There is an increasing concern over heavy metal contamination of paddy soils and the subsequent translocation of heavy metals to rice. Objective is to monitor the status and long-term trend of heavy metal contamination in paddy soils, periodically. In 2007 survey, the average concentrations of As(arsenic), Cd(cadmium), Cu(copper), Ni(nickel), Pb(lead), and Zn(zinc) in 2,010 paddy soils nationwide were 0.87, 0.08, 3.33, 1.19, 4.95 and $4.67mg\;kg^{-1}$, respectively. Few sites, which were contaminated by As in 2003 and 2007 survey and by Ni in 1999 and 2007 survey, were over the threshold level for soil contamination designated by the Soil Environmental Conservation Act in Korea. Long-term change was shown that As, Ni, and Zn were gradually increased whereas Cd and Cu were decreased. In the distribution of extractable heavy metal contents, the modes of each heavy metal content were similar with the average contents of each heavy metals. Mean value of heavy metals except copper in paddy soils was higher than median value. It means that the downward distribution of heavy metal content in paddy rice was shown against normal distribution.
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문제 정의
그러나 이들 결과는 지점 선정 및 분석방법 등의 차이로 인하여 오염도의 장기적인 변화 추이를 평가하기에는 미흡하다. 따라서 본 연구는 '80~'81년, 1995년도에 조사한 논 토양의 중금속함량 조사(Kim et al., 1982, Kim et al, 1995)에 이어 1999년부터 4년 1주기로 2007년 까지 총 3회에 걸쳐 농촌진흥청에서 전국 도 농업기술원과 공동으로 전국 논토양의 중금속 함량의 현황과 장기적인 변화양상을 파악하여 안전한 농산물 생산의 기초자료를 제공하고자 수행되었다.
제안 방법
토양의 중금속 분석은 풍건 마쇄 후 유발에서 미세하게 갈아 시료로 사용하였고, 토양오염 공정시험법(MOE, 1999)에 의거 시료 10 g을 125 ml 삼각플라스크에 취하여 카드뮴, 구리, 니켈, 납 및 아연은 0.1M-HCl, 비소는 1M-HCl 용액 각각 50 ml를 가하고 30"C에서 각각 60분, 30분간 진탕한 후 여지 No. 2 로 여과하여 그 여액을 유도결합 플라스마 발광 광도분석기(ICP-OES, GBC Integra XMP)로 측정하였다.
더불어 토양중 중금속에 대한 식물의 유효도에 영향을 미치는 요인으로 Fe/Mn oxides, CEC, 토양온도, 다른 원소의 량, 인산비료 시용 등의 연구가 보고되었다(Adriano, 1986; Adriano, 2001). Table 2에서 얻어진 논토양의 중금속 함량을 토양 pH 및 유기물 함량에 따라 세분하여 이들 특성별로 논토양의 중금속의 농도분포를 비교하였다(Fig. 2, Fig. 3). Fig.
우리나라 논토양의 중금속 함량을 조사하기 위하여 광산이나 공단 등 오염원의 영향이 직접 미치지 않는 논토양을 대상으로 각도별, 농업기후지대별 및 지형별 분포 면적비율을 고려하여 정점을 선정하여 Table 1과 같이 1999년에는 4, 047지점, 2003년과 2007년에는 2, 010지점에서 3~5월에 토양을 채취하여 중금속 농도를 분석하였다.
이론/모형
토양의 일반성분 분석은 토양 및 식물체 분석법(NIAST, 2000)에 준하여 분석하였다. 토양의 중금속 분석은 풍건 마쇄 후 유발에서 미세하게 갈아 시료로 사용하였고, 토양오염 공정시험법(MOE, 1999)에 의거 시료 10 g을 125 ml 삼각플라스크에 취하여 카드뮴, 구리, 니켈, 납 및 아연은 0.
성능/효과
Table 2에서 논토양의 중금속 함량의 평균값과 중간값을 비교해 볼 때 구리를 제외하고 카드뮴 등 5종의 중금속의 평균 함량이 중간값보다 높음을 보이고있는데, 이는 일부 환경이 취약한 농경지의 높은 농도의 중금속 오염이 평균치를 높이는 결과를 보였다. 이 결과는 토양의 중금속 분포는 정규분포를 보이지 않고 하향으로 편중된 분포를 보이고 이에 따라 평균값이 중간값보다 높게 나온다는 Kim et al.
또한, 토양내 침출성 중금속의 함량별 분포양상은 중금속별로 최빈수가 토양 내 평균함량과 유사하였다. 구리를 제외한 모든 논 토양의 중금속 함량의 평균값이 중간값보다 높음으로 논 토양의 중금속이 정규분포보다 하향으로 편중된 분포를 보였다.
비소의 경우 '03년 및 '07년 조사에서, 니켈의 경우 '99년과 '07년 조사에서 토양오염 우려 기준 초과지점을 확인할 수 있었다. 논토양의 오염 정도는 토양환경보전법에서 정한 유해물질 토양오염 우려 기준에 대비하여 평균함량이 비소, 카드뮴, 구리, 니켈, 납, 아연이 각각 1/7, 1/19, 1/15, 1/34, 1/20, 1/64 수준이며 이는 99 percentile 함량이 토양오염 우려 기준보다 현저히 낮음을 보여 매우 안전한 수준임을 확인할 수 있었다. Nakai(2007)는 일본의 대표 논 토양 232지점 조사에서의 침출성 중금속 농도를 비소 1.
이러한 결과는 화산회토지역인 용암류 대지의 니켈 함량이 비화산회토지역에 비해 높은 농도를 보인 결과(unpublished data)와 일치하였다. 또한, 토양 중 중금속의 가장 낮은 농도를 보인 지형 특성으로는 비소 및 카드뮴이 산록경사지(Mountain foot sloped) 에서, 구리, 납, 아연은 용암류대지에서 가장 낮은 농도를 보였다. 이러한 결과는 토양침식이나 물질의 용탈에 의해 산록경사지 등의 낮은 중금속 농도와 물에 의해 운반, 퇴적된 충적 모재로서 하성평탄지나 하해 혼성평탄지의 높은 중금속 농도를 추정할 수 있으나 이에 대한 보다 면밀한 검토가 필요하다.
농도분포를 비교하였다. 유형별 중금속 농도분포에서는 카드뮴, 구리, 납의 농도가 미숙답(Newly reclaimed) 및 보통답(Well adapted)에서 높게 나타났으며, 아연과 니켈은 특이산성답(Acid sulfate)에서 가장 높은 농도를 보였다. 토양중 중금속의 가장 낮은 농도를 보인 유형특성으로는 비소, 구리 및 납이 특이산성 답에서, 카드뮴과 아연은 습답(Poorly drained)에서 가장 낮은 농도를 보였다.
비소의 경우 2003년 및 2007년 조사에서 니켈의 경우 1999년과 2007년 조사에서 토양오염 우려기준 초과지점을 확인할 수 있었다. 장기적인 변화에서는 비소, 니켈, 아연이 증가하는 경향이었으나, 카드뮴과 구리의 함량은 다소 감소하는 경향을 보였다. 납의 함량은 큰 변화를 보이지 않았다.
지형별 중금속 농도분포에서는 비소 및 니켈의 농도가 용암류대지(Lava terrace)에서 타 지형 특성보다 가장 높게 나타났으며 카드뮴, 구리, 아연 은하 해 혼성평탄지(Flovio-marine plain)에서, 납은 하성평탄지(Alluvial plain)에서 각각 가장 높은 농도를 보였다. 이러한 결과는 화산회토지역인 용암류 대지의 니켈 함량이 비화산회토지역에 비해 높은 농도를 보인 결과(unpublished data)와 일치하였다.
결과는 Table 3과 같다. 토성별로 함유된 각각의 중금속 농도분포는 일정한 경향을 보이지 않았으나, 비소는 미사질식양토에서, 카드뮴은 식양토에서, 구리, 니켈, 납 및 아연은 미사질 양토에서 각각 가장 높았고 양질사토에서는 조사된 전체 중금속의 농도가 가장 낮게 나타났다. 일반적으로 사질토양보다 양질이나 식질토양의 중금속 농도가 높은 경향을 보였는데,이는 약용작물 재배지에서 양질토양에 비해 양질 사토의 중금속 농도가 낮은 함량을 보인 Jung et al(1996) 보고와 일치하였다.
후속연구
조치를 취하여야 한다. 또한 농경지의 건전한 유지 보전과 안전 농산물 생산을 위하여 지속적인 모니터링을 추진하여야 할 것으로 생각된다.
또한, 토양 중 중금속의 가장 낮은 농도를 보인 지형 특성으로는 비소 및 카드뮴이 산록경사지(Mountain foot sloped) 에서, 구리, 납, 아연은 용암류대지에서 가장 낮은 농도를 보였다. 이러한 결과는 토양침식이나 물질의 용탈에 의해 산록경사지 등의 낮은 중금속 농도와 물에 의해 운반, 퇴적된 충적 모재로서 하성평탄지나 하해 혼성평탄지의 높은 중금속 농도를 추정할 수 있으나 이에 대한 보다 면밀한 검토가 필요하다.
이상의 결과를 종합하여 보면 조사기간내의 논 토양중금속 함량은 전체 평균에서의 변동사항은 크지 않지만, 농경지 내의 중금속 오염이 증가되는 요인을 파악하여 오염원의 관리 및 이에 대한 정책수립 등이 수반되어야 하며, 또한 극소수의 지점에서 토양오염 우려 기준을 초과하고 있고 이에 따라 토양개량 등 적절한 조치를 취하여야 한다. 또한 농경지의 건전한 유지 보전과 안전 농산물 생산을 위하여 지속적인 모니터링을 추진하여야 할 것으로 생각된다.
참고문헌 (22)
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