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문제 정의
- 따라서 본 연구는 토양오염에 대한 생물농축을 측정하기 위하여 공벌레를 대상으로 총 5개의 연구 지역을 선택하였으며, 중금속 축적에 대한 결과와 지역의 토양오염을 연계하고자 수행되었다.
제안 방법
- 연구지역의 토양은 각 지역의 채집 지점에서 1 m × 1 m의 정방형 조사구를 지정하고 방형구 모서리 4개 지점에서 지표 5cm 이하의 표토층을 채취하여 물리화학적 성질 분석과 중금속 총량 분석을 실시하였다.
- 채집한 토양은 물리화학적 분석을 위하여 돌, 자갈, 식물뿌리 등을 제거한 후 2 mm 체로 쳤다. pH는 토양 10g에 증류수 25 ml을 넣고 혼합한 뒤, 30분간 정치한 후 pH meter(pH 300, Hanna instruments)를 이용하여 측정하였다.
- pH는 토양 10g에 증류수 25 ml을 넣고 혼합한 뒤, 30분간 정치한 후 pH meter(pH 300, Hanna instruments)를 이용하여 측정하였다. 토양 함수량(moisture content)은 토양 5 g을 110℃ 건조기에서 24시간 항량 건조하여 건조량당 백분율로 계산하였다. 유기물 함량(organic matter)은 건조된 토양을 도가니에 담아 700℃ 회화로에서 1시간 작열한 후 건조량당 백분율로 계산하였다.
- 토양 함수량(moisture content)은 토양 5 g을 110℃ 건조기에서 24시간 항량 건조하여 건조량당 백분율로 계산하였다. 유기물 함량(organic matter)은 건조된 토양을 도가니에 담아 700℃ 회화로에서 1시간 작열한 후 건조량당 백분율로 계산하였다. 토양의 양이온치환용량(Cation-exchange capacity)은 EPA method 9081에 따라 분석하였다.
- 토양의 양이온치환용량(Cation-exchange capacity)은 EPA method 9081에 따라 분석하였다. 건조된 토양 5 g에 1 M sodium acetate 33 ml를 넣고 2000 rpm에서 5분간 원심분리 후 부유용액을 따라내는 과정을 4번 반복한 뒤 isopropyl alcohol 33 ml를 넣고 같은 과정을 3번 반복하고 처리된 시료에 1 M ammonium acetate 33 ml를 넣고 원심 분리 후 부유용액을 모으는 과정을 3번 반복하여 최종적으로 모아진 시약을 Whatman filter paper No.44로 여과하여 희석 후 Atomic Flame Atomic Absorption Spectrophotometer(AAS, Vario 6, Analytikjena AG, Germany)로 Na농도를 측정 하였다. 토양 탈수소효소 활성도(dehydrogenase activity)는 Rossel(1993) 방법을 사용하였다.
- 44로 여과하였다. 채집한 공벌레는 증류수에 적신 스폰지를 담은 폴리에틸렌 용기에 투입하여 18℃에서 2일간 배설활동만을 하게 한 후 -24℃에서 24시간 냉동시켜 토양과 같은 방법으로 분석하였다. 2일간 섭식활동을 배제하고 배설활동만을 하게 하는 것은 소장 내부에 축적된 중금속 농도를 더 정확히 알기 위함이다(Hendrickx, 2003).
- 2일간 섭식활동을 배제하고 배설활동만을 하게 하는 것은 소장 내부에 축적된 중금속 농도를 더 정확히 알기 위함이다(Hendrickx, 2003). 기기분석은 AAS를 사용하였으며 중금속 분석은 토양 중 축적비가 높은 Fe, Mg과 주요 중금속으로 분류된 Cd, Pb, Cu, Zn에 대해 실시하였다. 분석 시 calibration은 검량선법을 사용하였다.
- 본 연구는 5개 지역에 대한 토양의 중금속분석을 실시하고 이를 배경농도로 활용한다. 또한 5개 지역에 대해 채집한 공벌레의 중금속 오염현황을 파악하고 이를 바탕으로 토양의 배경농도와 비교한다.
- 본 연구는 5개 지역에 대한 토양의 중금속분석을 실시하고 이를 배경농도로 활용한다. 또한 5개 지역에 대해 채집한 공벌레의 중금속 오염현황을 파악하고 이를 바탕으로 토양의 배경농도와 비교한다. 공벌레와 토양의 중금속 농도의 비교를 위해 토양농도와 공벌레 농도의 상관관계를 파악하는 2원 배치법을 사용한다.
- 05). 또 각 지역별 토양의 평균 중금속 총 함량과 공벌레 체내에 축적된 중금속 총 함량간의 단순 상호관계를 보기 위하여 산포도를 그리고 상관 분석을 실시하였다. 상관계수는 pearson의 계수를 사용하였다(P<0.
- 2006년 7월-9월 중순 관악, 시화, 이대, 상암, 굴포 5곳에서 채집한 토양에 대해 중금속 분석을 실시하였다. 오염물질의 농도분석은 모두 6개의 중금속을 대상으로 분석을 수행하였으며, Fe, Mg, Cu, Pb은 각 지역별로 유의한 차이를 나타내었다(P <0.
- 2006년 7월 중순~9월 중순에 관악, 시화, 이대, 상암, 굴포 5곳에서 채집한 토양과 공벌레에 대해 중금속 분석을 실시하고 비교하였다(Table 5). 공벌레 체내 Fe, Mg, Pb 축적 농도는 각 지역별로 유의한 차이를 나타내었다(P <0.
대상 데이터
- 연구 지역은 총 5곳으로 1) 서울 관악구 신림동 관악산 내 산림 2) 경기 안산시 본오동 공유수면 일원의 시화호 갈대습지공원 관찰로 주변 3) 서울 서대문구 대현동 이화여자대학교 자연과학대학 부근 산림 4) 서울 마포구 상암동 지역난방공사 주변 매립지 비탈면 5) 인천 부평구 갈산동 굴포천 부근 산림으로 선정하였다. 각 지역의 토양 표토층은 비교적 단일화(homogeneous)하며 이들 지역은 낙엽층 및 암석 등이 혼재한 지역으로 각각 다른 특징을 나타낸다(Table 1).
- 공벌레는 크기가 작은 동물이므로 전처리 방법, 중금속 체내 이동 특성, 개체의 크기와 무게에 따라 검출되는 중금속 함량이 달라질 수 있다. 따라서 중금속 분석에는 무게가 20 mg 이상인 성충만을 사용하였다. 채집은 2006년 7월-9월에 이루어졌다 (Table 2).
- 따라서 중금속 분석에는 무게가 20 mg 이상인 성충만을 사용하였다. 채집은 2006년 7월-9월에 이루어졌다 (Table 2). 공벌레는 주로 표토 하부 10cm 내외에 서식하므로 표토층을 제거하는 것으로 개체군을 확보할 수 있었다.
데이터처리
- 정규분포를 만족하지 않는다고 판단되어질 때는 Kruskal-Wallis ANOVA test를 시행하였다(P <0.05).
- 반복 실험의 결과는 평균±표준편차로 나타내었다.
- 공벌레와 토양의 중금속 농도의 비교를 위해 토양농도와 공벌레 농도의 상관관계를 파악하는 2원 배치법을 사용한다. 본 실험에서 얻어진 결과의 통계학적 유의성 검정은 SPSS(ver. 12.0K) program을 이용하여 실시하였다. 토양 성질, 토양과 공벌레 체내 중금속 농도 관측치들의 정규성 검정을 실시하였으며 정규분포를 만족할 시 각 지역별 유의한 차이가 있는지 알기 위해 One-way ANOVA test를 시행하였다.
- 0K) program을 이용하여 실시하였다. 토양 성질, 토양과 공벌레 체내 중금속 농도 관측치들의 정규성 검정을 실시하였으며 정규분포를 만족할 시 각 지역별 유의한 차이가 있는지 알기 위해 One-way ANOVA test를 시행하였다. 정규분포를 만족하지 않는다고 판단되어질 때는 Kruskal-Wallis ANOVA test를 시행하였다(P <0.
이론/모형
- 유기물 함량(organic matter)은 건조된 토양을 도가니에 담아 700℃ 회화로에서 1시간 작열한 후 건조량당 백분율로 계산하였다. 토양의 양이온치환용량(Cation-exchange capacity)은 EPA method 9081에 따라 분석하였다. 건조된 토양 5 g에 1 M sodium acetate 33 ml를 넣고 2000 rpm에서 5분간 원심분리 후 부유용액을 따라내는 과정을 4번 반복한 뒤 isopropyl alcohol 33 ml를 넣고 같은 과정을 3번 반복하고 처리된 시료에 1 M ammonium acetate 33 ml를 넣고 원심 분리 후 부유용액을 모으는 과정을 3번 반복하여 최종적으로 모아진 시약을 Whatman filter paper No.
- 기기분석은 AAS를 사용하였으며 중금속 분석은 토양 중 축적비가 높은 Fe, Mg과 주요 중금속으로 분류된 Cd, Pb, Cu, Zn에 대해 실시하였다. 분석 시 calibration은 검량선법을 사용하였다.
- 또한 5개 지역에 대해 채집한 공벌레의 중금속 오염현황을 파악하고 이를 바탕으로 토양의 배경농도와 비교한다. 공벌레와 토양의 중금속 농도의 비교를 위해 토양농도와 공벌레 농도의 상관관계를 파악하는 2원 배치법을 사용한다. 본 실험에서 얻어진 결과의 통계학적 유의성 검정은 SPSS(ver.
- 44로 여과하여 희석 후 Atomic Flame Atomic Absorption Spectrophotometer(AAS, Vario 6, Analytikjena AG, Germany)로 Na농도를 측정 하였다. 토양 탈수소효소 활성도(dehydrogenase activity)는 Rossel(1993) 방법을 사용하였다. 멸균한 glass tube에 토양 3g을 넣고 CaCO3 0.
성능/효과
- pH, 토양 함수량, 유기물함량, 양이온치환용량, 탈수소효소 활성도는 다섯 지역 간에 유의한 차이를 나타내었다(P <0.05).
- Pb는 전 지역에서 모두 검출되었으며 특히, 과거 매립지였던 상암은 Pb 오염 농도는 385mg/g로 다른 지역에 비해 월등히 높은 농도를 나타내었다(P <0.05).
- 오염물질의 농도분석은 모두 6개의 중금속을 대상으로 분석을 수행하였으며, Fe, Mg, Cu, Pb은 각 지역별로 유의한 차이를 나타내었다(P <0.05).
- 05). 토양의 함수량은 12.0%-24.1%이고 유기물함량은 6.2%-9.7%였다, 토양의 미생물 활성을 나타내는 탈수소효소 활성도는 관악이 보다 높게 나타났다. 토양효소 중 dehydrogenase는 미생물의 에너지생산과정인 호흡과 유기물의 초기 분해단계에 매우 중요한 효소이며, 살아있는 미생물에만 존재하므로 실질적인 미생물의 활력을 측정할 수 있으며 농약, 중금속 등에 매우 민감하므로 오랜 기간 독성물질을 평가하는데 이용되어 왔다(박, 1998).
- 모래와 마사의 CEC는 미량이므로 일반적으로 무시한다. CEC의 값을 볼 때 다섯 지역의 토양 모두 5meq 이하로 점토와 부식물질의 함량이 매우 낮음을 알 수 있다.
- 중금속은 Zn> Pb> Cu 순으로 높게 축적되었다 (상암 제외 Pb> Zn> Cu). Cd은 관악과 시화에서 높은 농도로 관찰되었으며, 이화, 상암, 굴포에서는 불검출 되었다. Pb는 전 지역에서 모두 검출되었으며 특히, 과거 매립지였던 상암은 Pb 오염 농도는 385mg/g로 다른 지역에 비해 월등히 높은 농도를 나타내었다(P <0.
- 토양과 공벌레 체내 중금속 상관 분석 결과 Fe, Zn, Pb가 양의 상관 관계를 나타내었다(P <0.05).
- 중금속에 의한 자연 토양 오염도를 조사한 결과 Cu는 상암> 굴포> 시화> 관악> 이화, Zn은 시화>상암> 관악> 굴포> 이화, Pb는 상암> 이화> 굴포> 시화> 관악, Cd은 관악> 시화 순으로 높게 검출되었다.
- 05). 공벌레에 축적된 중금속은 토양보다 대체로 높았으며 Zn은 1.39배에서 2.84배에 이르는 축적비를, Cu는 4.23배에서 최고 41.70배까지 높았다. Pb는 굴포가 12.
- 6ppm 존재하는 것으로 알려져 있다(정구복, 2000). 상암은 Cd을 제외한 다른 세 중금속에서 모두 높은 수치를 기록했으며 특히 Pb 농도가 높게 나타났다(Table 3). 이는 과거 이 지역이 서울시 및 주변지역의 쓰레기 매립장으로 활용되었으며, 지정된 매립장에 쓰레기를 매립한 것 이외에도 주변지역에 불법쓰레기를 매립하여 전체적으로 중금속의 농도가 높게 나온 것으로 보인다.
- 이화의 Pb 농도가 높게 나타난 것은 교내 차량의 빈번한 이동으로 차량 통행로의 아스팔트와 주변 콘크리트 입자가 토양 표층에 축적된 것에 기인하며, 특히 납의 농도가 본 연구에서 상관관계가 높은 것으로 조사된 바 공벌레의 납축적에 대한 생물학적 농축이 중요한 고려사항으로 나타났다(Fig 1).
- 상암, 굴포, 이화는 Cd이 불검출 되었다. 공벌레와 토양의 축적비는 Fe와 Cu는 관악에서 Mg, Pb는 굴포에서, Zn은 이화에서 높게 나타났으며, Cd은 시화가 높았다. 상암과 굴포의 Pb, Cu의 공벌레 체내 축적 정도가 높게 나타난 것은 폐기물에서 용출된 Cu와 Pb가 많은 매립지 토양의 영향을 받기 때문인 것으로 사료된다.
- 또한 토양과 공벌레 체내의 농도 상관 분석에서 Pb가 양의 상관관계를 보였으며 상관계수도 높게 나타났다(P <0.05).
후속연구
- 2004), Cu를 섭취 후 축적하는 것으로 보인다. Cu와 Cd은 공벌레의 표면 세포에 축적되지 않고 내장에 축적되므로(Raessler et al., 2005), 보다 많은 지역의 연구가 진행된다면 공벌레를 통한 Cu와 Cd 모니터링이 더욱 정확하게 이루어질 수 있을 것으로 보인다. 또한 토양과 공벌레 체내의 농도 상관 분석에서 Pb가 양의 상관관계를 보였으며 상관계수도 높게 나타났다(P <0.
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