환경경영 기법을 이용한 가금산업에 적용(I) - 화학제재를 첨가한 깔짚으로부터 수용성 중금속 저감에 관한 연구를 중심으로 - Application of Poultry Industry Using Methods of Environmental Management - A Study on Decreasing Soluble Metals from Poultry Litter with Chemical Additives -원문보기
Recent studies have shown that alum addition to litter results in many environmental and economic advantages, such as reductions in metal runoff, lower ammonia emission and improved poultry performance. However, no research has been conducted to evaluate the effects of different types of alum on sol...
Recent studies have shown that alum addition to litter results in many environmental and economic advantages, such as reductions in metal runoff, lower ammonia emission and improved poultry performance. However, no research has been conducted to evaluate the effects of different types of alum on soluble metals in poultry litter. The objective of this study was conducted to investigate changes in soluble metal from poultry litter with different types of aluminum sulfate (alum) under laboratory condition. The treatments used in this study, which were mixed in the upper 1 cm of litter or sprayed onto the litter surface, were 4 g alum, 8 g alum, 8.66 g liquid alum, 17.3 g liquid alum, 11.2 g A7 (high acid alum), and 22.4 g A7 (high acid alum)/100 g litter. Applying different types of alum to poultry litter reduced (P<0.05) concentrations of soluble Fe (9 to 54%), Cu (9 to 49%) and Zn (11 to 40%), relative to untreated litter, whereas it increased Ca and Mg (P 17.3 g liquid alum (48% and 42%) > 8 g alum (48% and 31%) > 4 g alum (28% and 10%) > 8.6 g liquid alum (10% and 9%) > 11.2 g A7 (8.6% and 9%). Additionally, the high reduction in soluble Zn concentration was 4 g alum (40%), followed by 8 g alum (26%), 22.4 g A7 (25%), 17.3 g liquid alum (23%), 8.66 g liquid alum (18%), and 11.2 g A7 (11%), respectively. In conclusion, the current studies suggest that treating poultry litter with different types of alum can be applied to reduce soluble metal (Fe, Cu, and Zn) and to develop a production to merchandise for poultry litter that would result in reduction in pollutants from these materials. Furthermore, in order to improve environmental management in the poultry industry, the use of alum, liquid alum and high acid alum all should be provided a valid means of reducing negative environmental impact.
Recent studies have shown that alum addition to litter results in many environmental and economic advantages, such as reductions in metal runoff, lower ammonia emission and improved poultry performance. However, no research has been conducted to evaluate the effects of different types of alum on soluble metals in poultry litter. The objective of this study was conducted to investigate changes in soluble metal from poultry litter with different types of aluminum sulfate (alum) under laboratory condition. The treatments used in this study, which were mixed in the upper 1 cm of litter or sprayed onto the litter surface, were 4 g alum, 8 g alum, 8.66 g liquid alum, 17.3 g liquid alum, 11.2 g A7 (high acid alum), and 22.4 g A7 (high acid alum)/100 g litter. Applying different types of alum to poultry litter reduced (P<0.05) concentrations of soluble Fe (9 to 54%), Cu (9 to 49%) and Zn (11 to 40%), relative to untreated litter, whereas it increased Ca and Mg (P 17.3 g liquid alum (48% and 42%) > 8 g alum (48% and 31%) > 4 g alum (28% and 10%) > 8.6 g liquid alum (10% and 9%) > 11.2 g A7 (8.6% and 9%). Additionally, the high reduction in soluble Zn concentration was 4 g alum (40%), followed by 8 g alum (26%), 22.4 g A7 (25%), 17.3 g liquid alum (23%), 8.66 g liquid alum (18%), and 11.2 g A7 (11%), respectively. In conclusion, the current studies suggest that treating poultry litter with different types of alum can be applied to reduce soluble metal (Fe, Cu, and Zn) and to develop a production to merchandise for poultry litter that would result in reduction in pollutants from these materials. Furthermore, in order to improve environmental management in the poultry industry, the use of alum, liquid alum and high acid alum all should be provided a valid means of reducing negative environmental impact.
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문제 정의
본 연구에서는 환경경영 개선 방법으로 실험실 연구를 통해 서로 다른 형태의 황산알루미늄을 깔짚에 처리한 구와 대조구를 비교하고, 수용성 중금속함량에 어떠한 변화가 있는지를 규명하고 이에 따른 환경경영 기초자료를 얻고자 수행하였다.
최근 화학제재를 이용한 방법이 경제적으로 축산 환경경영에 이점을 제공한다는 보고가 있으며, 이에 따라 본 연구에서는 실험실 연구를 통하여 유기질 가치 자원인 깔짚에 새로운 형태의 황산알루미늄을 첨가하여 깔짚의 특성과 수용성 중금속함량의 변화를 조사하였다. 이에 따라 환경문제를 최소화하고 양계부분의 환경경영 개선방법으로서 기초자료를 얻고자 하는데 그 목적이 있다. 100 g 깔짚에 첨가된 다른 형태의 황산알루미늄은 4 g alum, 8 g alum, 8.
최근 화학제재를 이용한 방법이 경제적으로 축산 환경경영에 이점을 제공한다는 보고가 있으며, 이에 따라 본 연구에서는 실험실 연구를 통하여 유기질 가치 자원인 깔짚에 새로운 형태의 황산알루미늄을 첨가하여 깔짚의 특성과 수용성 중금속함량의 변화를 조사하였다. 이에 따라 환경문제를 최소화하고 양계부분의 환경경영 개선방법으로서 기초자료를 얻고자 하는데 그 목적이 있다.
제안 방법
그리고 A7(high acid alum)은 액상 황산알루미늄보다 높은 산(acid)을 함유한 액상 형태의 황산알루미늄이다. 실험은 플라스틱 용기에 화학제재를 처리 후 42일 동안 그대로 두었고 샘플은 즉시 분석에 이용하였다.
45㎛ membrane filter를 이용하여 여과시켰다. 여과된 액상시료는 HCl로 pH 2에 맞추어 Ca, Mg, Fe, Cu 및 Zn 함량을 ICP(inductively coupled plasma)로 분석하였다.
대상 데이터
본 실험은 가금 사육을 하고 있는 농장에서 약 10 kg 깔짚(poultry litter) 샘플을 채취하였다. 채취한 샘플은 잘 섞이도록 5분 정도 흔들어 준 다음 플라스틱 백에 넣어 분석을 위하여 냉장고에 보관하였다.
데이터처리
본 실험에서 얻어진 자료들의 통계 분석은 난괴법(a randomized complete block design)으로서 SAS package16)의 GLM procedure로 분석분석을 실시하였으며, 처리 평균간의 차이는 Fisher’s Protected LSD 검정으로 5% 수준에서 검정하였다.
성능/효과
대조구와 비교할 때 이들 황산알루미늄 처리구의 Zn 함량은 그 종류와 특성에 따라 11~40%로 감소되었다. 8 g alum, 22.4 g A7, 그리고 17.3 g liquid alum 처리구는 수용성 Zn 함량 감소가 각각 26%, 25%, 23%로 중간 정도 범위에서 결정되었으며 이는 높은 비율로 첨가된 화학제재의 효능이 비슷하다는 것을 의미한다. 가장 큰 감소 범위는 약 40%인 4 g alum 처리구로 이런 결과는 아마도 실험준비 과정에서의 실수나 분석기기의 오차로 보여진다.
05). 대조구와 비교할 때 이들 황산알루미늄 처리구의 Zn 함량은 그 종류와 특성에 따라 11~40%로 감소되었다. 8 g alum, 22.
2 g/kg, 수용성 Mg 함량은 총 Mg 함량에 대하여 평균 17% 범위로 보고되어 있다10). 본 연구에서 관측된 결과와 보고된 Ca과 Mg 함량을 비교해 보면, 그 범위가 분명히 다르며 다양한 변이들이 존재한다는 사실을 추측할 수 있다. 앞에서 언급했듯이 Mg과 Ca은 가금성장, 계란 및 가금사양에서 없어서 안될 다량 무기물(trace element)로서 매우 중요한 물질이다.
수용성 Ca(Fig. 1A)과 Mg(Fig. 1B) 함량은 대조구와 비교할 때 다양한 형태의 황산알루미늄 처리구에서 증가하는 경향이었다(P<0.05).
수용성 Ca과 Mg 함량은 대조구보다 다른 형태의 황산알루미늄 처리구에서 증가하였지만(P<0.05), 수용성 Fe, Cu 및 Zn 함량은 다른 형태의 황산알루미늄 처리구에서 감소되는 것으로 관측되었다(P<0.05).
수용성 Fe(Fig. 2A)과 Cu(Fig. 2B) 함량은 대조구보다 다양한 형태의 황산알루미늄 처리구에서 감소되는 것으로 관측되었다(P<0.05).
황산알루미늄을 처리한 깔짚의 수용성 Fe, Cu 및 Zn 함량은 그 종류에 따라 각각 9~54%, 9~49%, 11~40%로 감소되었다. 수용성 Fe와 Cu 함량 감소의 가장 큰 범위는 22.4 g A7(54%와 49%), 17.3 g liquid alum(48%와 42%), 8 g alum(48%와 31%), 4 g alum(28%와 10%), 8.6 g liquid alum(10%와 9%) 그리고 11.2 g A7(8.6%와 9%) 처리구 순으로 나타났다. 그리고 수용성 Zn의 경우는 4 g alum(40%) 처리구에서 가장 큰 감소를 보였으며, 그 다음은 8 g alum, 17.
수용성 Zn 함량(Fig.2C)은 대조구보다 서로 다른 형태의 황산알루미늄 처리구에서 감소되는 것으로 나타났다(P<0.05).
2 g A7 (11%) 처리구 순으로 관측되었다. 전체적으로 본 연구 결과는 다른 형태의 황산알루미늄 첨가 수준을 높일수록 수용성 Fe, Cu 및 Zn 함량이 크게 감소되었다는 것을 보여준다. 또한, 황산알루미늄을 이용한 Sims와 Luka-McCafferty15)의 선행연구와 일치하였다.
05). 황산알루미늄을 처리한 깔짚의 수용성 Fe, Cu 및 Zn 함량은 그 종류에 따라 각각 9~54%, 9~49%, 11~40%로 감소되었다. 수용성 Fe와 Cu 함량 감소의 가장 큰 범위는 22.
05). 황산알루미늄을 처리한 깔짚의 수용성 Fe와 Cu 함량은 그 종류에 따라 각각 9~54%, 9~49%로 감소되었다. 수용성 Fe와 Cu 함량 감소의 가장 큰 범위는 22.
후속연구
그 이후 Sim와 Luka-McCafferty15)의 연구에서도 Moore 등14)등의 선행 연구를 입증하기 위해 황산알루미늄을 깔짚에 이용하는 것이 효과적이라는 사실을 보고하였다. 따라서 지금까지도 화학제재에 대한 연구가 계속 진행되고 있지만, 화학제재를 깔짚에 첨가하여 수용성 중금속과 관련된 이전의 보고가 많이 없었기에 이에 대한 선행 연구 바탕으로 환경경영 개선의 한 방법으로 모색하여 본다면 향후 경제적인 측면에서도 효과를 거둘 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구 결과를 종합해 보면, 깔짚에 새로운 형태의 황산알루미늄 적용은 가금산업에서 시급히 해결해야 될 문제인 수용성 Fe, Cu 및 Zn 함량을 줄일수 있으며, 더 나아가 환경경영 측면에서 연구가 이루어진다면 환경경영개선을 통한 경제적인 이익과 경영의 효율적인 측면에서도 효과를 기대할 수 있을 것으로 판단된다.
몇몇 보고된 깔짚에 함유된 Cu와 Zn 함량은 연구자마다 다르며, van der Watt 등8)의 연구에서는 1196와 631 mg/kg, Nicholson 등17)은 743과 501 mg/kg로 보고하였다. 본 연구에서 한가지 주목해야 할 사실은 깔짚에 서로 다른 형태의 황산알루미늄을 첨가했을 때 수용성 중금속이 감소되는 메커니즘으로서 현재로서는 정확한 이유는 불분명하며 이에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다. Moore 등14)에 따르면 황산알루미늄 특성으로 인해 유거수에서 중금속 함량이 감소되는 이유는 수용성 유기탄소(soluble organic C) 함량과 관련이 있음을 제시하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
계분과 깔짚에는 무엇이 포함되어 있는가?
특히, 축 분뇨 가운데서 계분과 깔짚은 유기질 비료와 영양소원으로 가치가 있기 때문에 환경경영개선 통해 수익을 창출할 수 있는 것으로 알려져 있다1,4,5). 이러한 계분과 깔짚에는 Al, Ca, Cr, Fe 등의 21개 광물질이 포함되어 있으며3), 이들 광물질은 계란생산량의 증대와 증체량 그리고 사료효율의 향상 및 질병을 예방할 목적으로 투여된 가금 사료에 첨가된다6~8). 그런데 대부분 가금 사료에 첨가된 과잉의 광물질은 분으로 직접 배설되거나 침착 되어 광물질이 농집되는 결과를 초래하며, 이를 토양에 살포 후 토양오염과 지하수오염으로 이어지는 사이클을 형성하게 된다.
가축 사육 시 환경규제 조치에 대한 예시로 무엇이 있는가?
더욱이 급변하는 현대 사회에서 환경에 관한 문제는 매우 민감한 문제이기도 하지만 가축 사육과 축산 폐기물 생성에 따른 새로운 법령들이 제정되어 이에 대한 처벌이 계속 강화 추세에 이르게 되었다. 가축 사육 시 환경규제 조치에 대한 예로는 살 처분 시 부과금을 낙농가들에게 지불하거나 축사에서 환경 오염물질의 배출 시 배출량 한도를 어느 정도로 규제할 것인지 등을 제시하고 있다1). 이런 시점에도 불구하고 축산업의 모든 부분이 점점 세분화되고 그러한 경영 및 연구 결과에만 의존하고 있으며 축산업 전반적인 경영에 관한 연구는 보고되지 않고 있다2,3).
축산업에서 큰 관심사가 되고 있는 것은 무엇인가?
우리나라 축산업의 현주소는 30년 전에 비하여 비약적인 발전을 이루었다. 그러나 밀집된 시설과 대량 생산에 의한 축 분뇨, 폐사가축 그리고 가공 폐기물과 같은 축산 부산물의 처리가 커다란 관심사가 되고 있다. 따라서 이들 부산물을 처리 방법에 따라 축산경영자들에게는 경제적인 이익 창출이 될수도 있지만 환경경영 부재로 인하여 환경오염이라는 큰 문제가 될 수도 있다1).
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