[국내논문]농경지 토양에서 패화석에 의한 카드뮴의 용출성 및 부동화 기작 구명 Determining Effect of Oyster Shell on Cadmium Extractability and Mechanism of Immobilization in Arable Soil원문보기
패화석에 의한 카드뮴의 용출특성과 부동화 기작을 구명하기 위해 우리나라의 대표적인 석회비료인 소석회를 비교구로 선정하여 실내에서 비교시험을 실시하였다. 두 칼슘제재의 처리량을 증가시킴에 따라 토양의 pH와 음하전도는 증가하는 결과를 나타내었으나 소석회가 패화석에 비해 토양의 pH와 음하전도를 증대시키는 효과가 더욱 우수하였다. 소석회는 패화석에 비해 1 N $NH_4OAc$ extractable Cd의 함량을 감소시키는 효과가 더욱 우수한 것으로 조사된 반면 패화석은 소석회에 비해 0.1 N HCl extracble Cd의 함량을 감소시키는 효과가 더욱 우수한 것으로 조사되었다. 본 연구에서 소석회에 의한 카드뮴의 부동화기작은 주로 토양의 음하전도의 증대에 기인된 카드뮴의 흡착에 의한 것으로 판단된다. 그러나 패화석에 의한 카드뮴의 부동화기작은 음하전도의 증대에 기인된 카드뮴의 흡착 이외에 부가적으로 다공성의 패화석 내부에 카드뮴이 물리적으로 흡착되어지는 것에 기인되는 것으로 판단된다. 결과적으로 패화석은 토양 내 식물이 이용하기 쉬운 형태의 카드뮴의 함량(F2)을 저감시키고 식물이 거의 이용하기 힘든 형태의 카드뮴의 함량(F5)을 증가시켜 카드뮴으로 오염되어진 농경지에서 식물의 카드뮴 흡수를 저감시키기 위한 토양개량제로써의 활용가능성이 높은 것으로 평가되었다.
패화석에 의한 카드뮴의 용출특성과 부동화 기작을 구명하기 위해 우리나라의 대표적인 석회비료인 소석회를 비교구로 선정하여 실내에서 비교시험을 실시하였다. 두 칼슘제재의 처리량을 증가시킴에 따라 토양의 pH와 음하전도는 증가하는 결과를 나타내었으나 소석회가 패화석에 비해 토양의 pH와 음하전도를 증대시키는 효과가 더욱 우수하였다. 소석회는 패화석에 비해 1 N $NH_4OAc$ extractable Cd의 함량을 감소시키는 효과가 더욱 우수한 것으로 조사된 반면 패화석은 소석회에 비해 0.1 N HCl extracble Cd의 함량을 감소시키는 효과가 더욱 우수한 것으로 조사되었다. 본 연구에서 소석회에 의한 카드뮴의 부동화기작은 주로 토양의 음하전도의 증대에 기인된 카드뮴의 흡착에 의한 것으로 판단된다. 그러나 패화석에 의한 카드뮴의 부동화기작은 음하전도의 증대에 기인된 카드뮴의 흡착 이외에 부가적으로 다공성의 패화석 내부에 카드뮴이 물리적으로 흡착되어지는 것에 기인되는 것으로 판단된다. 결과적으로 패화석은 토양 내 식물이 이용하기 쉬운 형태의 카드뮴의 함량(F2)을 저감시키고 식물이 거의 이용하기 힘든 형태의 카드뮴의 함량(F5)을 증가시켜 카드뮴으로 오염되어진 농경지에서 식물의 카드뮴 흡수를 저감시키기 위한 토양개량제로써의 활용가능성이 높은 것으로 평가되었다.
BACKGROUND: Oyster shell(OS) is alkaline with pH 9.8, porous, and has high concentration of $CaCO_3$. It could be used as an alternative of lime fertilizer to immobilize cadmium(Cd) in heavy metal contaminated arable soil. Therefore, this study has been conducted to compare effects of cal...
BACKGROUND: Oyster shell(OS) is alkaline with pH 9.8, porous, and has high concentration of $CaCO_3$. It could be used as an alternative of lime fertilizer to immobilize cadmium(Cd) in heavy metal contaminated arable soil. Therefore, this study has been conducted to compare effects of calcium(Ca) materials [OS and $Ca(OH)_2$] on Cd extractability in contaminated soil and determined mechanisms of Cd immobilization with OS. METHODS AND RESULTS: Both Ca materials were added at the rates of 0, 0.1, 0.2, 0.4, and 0.8% (wt Ca wt-1) in Cd contaminated soil and the mixtures were incubated at $25^{\circ}C$ for 4 weeks. Both Ca materials increased pH and negative charge of soil with increasing Ca addition and decreased 1N $NH_4OAc$ extractable Cd concentration. 0.1 N HCl extractable Cd concentration markedly decreased with addition of OS. 1 N $NH_4OAc$ extractable Cd concentration was related with pH and net negative charge of soil, but not with 0.1 N HCl extractable Cd concentration. We assumed that Cd immobilization with $Ca(OH)_2$ was mainly attributed to Cd adsorption resulted from increase in pH-induced negative charge of soil. Scanning electron microscope (SEM) images and energy dispersive spectroscopy(EDS) analyses were conducted to determine mechanism of Cd immobilization with OS. There was no visible precipitation on surface of both Ca materials. However, Cd was detected in innerlayer of OS by EDS analyses but not in that of $Ca(OH)_2$. CONCLUSION: We concluded that Cd immobilization with OS was different from that with $Ca(OH)_2$. OS might adsorbed interlayer of oyster shell or have other chemical reactions.
BACKGROUND: Oyster shell(OS) is alkaline with pH 9.8, porous, and has high concentration of $CaCO_3$. It could be used as an alternative of lime fertilizer to immobilize cadmium(Cd) in heavy metal contaminated arable soil. Therefore, this study has been conducted to compare effects of calcium(Ca) materials [OS and $Ca(OH)_2$] on Cd extractability in contaminated soil and determined mechanisms of Cd immobilization with OS. METHODS AND RESULTS: Both Ca materials were added at the rates of 0, 0.1, 0.2, 0.4, and 0.8% (wt Ca wt-1) in Cd contaminated soil and the mixtures were incubated at $25^{\circ}C$ for 4 weeks. Both Ca materials increased pH and negative charge of soil with increasing Ca addition and decreased 1N $NH_4OAc$ extractable Cd concentration. 0.1 N HCl extractable Cd concentration markedly decreased with addition of OS. 1 N $NH_4OAc$ extractable Cd concentration was related with pH and net negative charge of soil, but not with 0.1 N HCl extractable Cd concentration. We assumed that Cd immobilization with $Ca(OH)_2$ was mainly attributed to Cd adsorption resulted from increase in pH-induced negative charge of soil. Scanning electron microscope (SEM) images and energy dispersive spectroscopy(EDS) analyses were conducted to determine mechanism of Cd immobilization with OS. There was no visible precipitation on surface of both Ca materials. However, Cd was detected in innerlayer of OS by EDS analyses but not in that of $Ca(OH)_2$. CONCLUSION: We concluded that Cd immobilization with OS was different from that with $Ca(OH)_2$. OS might adsorbed interlayer of oyster shell or have other chemical reactions.
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문제 정의
를 포함하고 있어 토양의 pH를 증대시킬 수 있으므로 중금속 오염 농경지 내 카드뮴을 화학적으로 안정화시키는 토양개량제로 활용될 수 있을 것으로 예측된다. 따라서, 본 연구는 경남해안지역에서 환경문제가 되고 있는 패화석의 농업적 활용성을 높여보고자 실시되었다. 이를 위해 패화석과 우리나라의 대표적 석회비료인 소석회가 카드뮴의 용출성에 미치는 효과를 비교하고 패화석의 카드뮴 부동화 기작을 구명하여 중금속 오염 농경지의 카드뮴 부동화를 위한 개량제로 패화석의 활용 가능성을 모색하여 보았다.
따라서, 본 연구는 경남해안지역에서 환경문제가 되고 있는 패화석의 농업적 활용성을 높여보고자 실시되었다. 이를 위해 패화석과 우리나라의 대표적 석회비료인 소석회가 카드뮴의 용출성에 미치는 효과를 비교하고 패화석의 카드뮴 부동화 기작을 구명하여 중금속 오염 농경지의 카드뮴 부동화를 위한 개량제로 패화석의 활용 가능성을 모색하여 보았다.
제안 방법
1% (wt/wt)가 된다. 따라서 석회비료 추천량의 0, 1, 2, 4, 8 배를 처리하기 위해 플라스틱 용기 내 건토 500g에 소석회와 패화석을 칼슘의 무게비로 0, 0.1, 0.2, 0.4, 0.8% (wt/wt)로 처리를 하였다. 플라스틱 용기에 칼슘제재들과 혼합된 토양을 용적밀도가 1.
6 cm3을 얻었다. 밭토양 조건을 유지하기 위해 토양 공극 부피의 70% 수분인 증류수 160㎖를 첨가한 후 2일에 한번씩 무게를 측정하여 유실된 수분을 보충하였다. 처리되어진 토양은 암조건의 인큐베이터에 25℃에서 4주간 놓아졌다.
처리구는 3반복으로 설치되었으며 각 처리구는 인큐베이터 안에 완전임의배치법에 따라 놓아졌다. 4주간의 인큐베이션 후 토양 내 1 N NH4OAc extractable Cd 함량(유효태 카드뮴 함량, Gommy et al., 1998; Brun et al., 2001), 0.1 N HCl extractable Cd 함량, 토양 pH, 음하전도를 측정하였다.
유효인산의 함량은 Lancaster method(RDA, 1988)를 이용하여 분석하였다. 총중금속(Cd, Cu, Pb) 함량을 분석, 측정하기 위해서 왕수(Aqua regia)를 이용하여 습식분해 시킨 후 Whatman No.42 (pore size 2.5 ㎛) 여과지로 여과한 후 각 중금속의 농도를 ICP-OES로 측정하였다.
1 N HCl extraction 방법을 이용하였다. 카드뮴의 함량 중 1 N NH4OAc extractable Cd 함량은 토양:용액 비 1:5의 비로 1 M NH4OAc로 1시간 침출한 후 여과하여 ICP-OES로 Cd의 함량을 분석하였다. 0.
카드뮴의 함량 중 1 N NH4OAc extractable Cd 함량은 토양:용액 비 1:5의 비로 1 M NH4OAc로 1시간 침출한 후 여과하여 ICP-OES로 Cd의 함량을 분석하였다. 0.1 N HCl extractable Cd 함량은 토양과 용액을 1 : 3 의 비율로 혼합하여 1시간동안 침출한 후 0.45 ㎛ membrane filter에 여과하고 ICP-OES로 분석하였다.
ethyl alcohol을 분리시킨 후 상등액은 따라내고 남은 토양에 1 M NH4OAc 30 ㎖을 가하여 1 시간 동안 침출하였다. 침출 후 여과시켜 여과액 내의 나트륨(Na)의 함량을 ICP-OES로 분석하여 음하전도를 구하였다.
남은 토양에 30% H2O2를 가하여 85℃에서 분해 후 1 M NH4OAc 용액을 가하여 oxidizable Cd fraction (F4)을 침출하였다. 그 후 왕수(HNO3:HCl, 1:3) 분해법에 의해 residual fraction (F5)를 침출하였고 위의 5가지 형태로 침출한 것들은 ICP-OES로 중금속 함량을 측정하였다.
패화석과 소석회에 의한 카드뮴의 부동화 기작을 구명하기 위해 패화석의 원료가 되는 굴 껍데기와 소석회의 원료가 되는 석회석(calcite)을 분쇄하여 0.84 mm 체로 통과시킨 후 각각의 5 g을 50 ml centrifuge에 넣고 Cd 1,000 mg/L CdCl2 용액 25 ml를 가하여 6 주간 25℃에서 교반시켰다. 반응 후 centrifuge를 15 분간 6,000 rpm으로 원심분리하여 상등액은 따라내고 남아 있는 각각의 칼슘제재에 ethyl alcohol 20 ml을 가하여 남아있는 상등액을 3회 반복하여 씻어냈다.
카드뮴 용액과 반응한 패화석과 석회석을 막자사발에서 분쇄하여 200 mesh 체로 걸러 표면 이미지 분석을 위한 시료로 준비하였다. SEM(scanning electron microscope, Hitachi FE-SEM S-4700, Japan)과 EDS(energy dispersive spectroscopy, Hitachi FE-SEM S-4700, Japan)를 이용하여 패화석과 석회석 표면의 이미지 분석을 실시하였다.
5까지 증대하여 Cd(OH)2의 형태로의 침전반응은 이루어지지 않으나 CdCO3형태로의 침전반응이 이루어질 수 있을 것으로 예상되어 진다. 따라서 패화석과 소석회의 처리에 따른 CdCO3 형태로의 카드뮴 침전반응의 형성 유무를 판단하기 위하여 패화석의 원료가 되는 굴 껍데기와 소석회의 원료가 되는 석회석(calcite)을 CdCl2 1,000 mg/L의 카드뮴용액과 반응시킨 후 각 칼슘제재 표면의 이미지 분석을 실시하였다. SEM 이미지 분석을 실시한 결과, 두 칼슘제재의 표면에서 가시적인 침전반응은 확인되지 않았다[Fig.
패화석에 의한 카드뮴의 용출특성과 부동화 기작을 구명하기 위해 우리나라의 대표적인 석회비료인 소석회를 비교구로 선정하여 실내에서 비교시험을 실시하였다. 두 칼슘제재의 처리량을 증가시킴에 따라 토양의 pH와 음하전도는 증가하는 결과를 나타내었으나 소석회가 패화석에 비해 토양의 pH와 음하전도를 증대시키는 효과가 더욱 우수하였다.
대상 데이터
본 연구를 수행하기 위해 경남 합천군 술곡리의 봉산광산 (128°01'N 34°37'E) 인근 밭토양을 공시토양으로 선정하였다.
본 연구를 수행하기 위해 경남 합천군 술곡리의 봉산광산 (128°01'N 34°37'E) 인근 밭토양을 공시토양으로 선정하였다. 대상지역의 토양은 칠곡통에 속하는 토양이었으며 점토 6.1%, 미사 35.0%, 모래 58.9%를 포함하는 사질양토(sandy loam)이었다. 공시토양의 이화학적 특성은 Table 1에 나타냈다.
밭토양 내 카드뮴의 부동화에 대한 패화석과 소석회의 효과를 비교하기 위하여 시중에서 판매되고 있는 패화석비료(분말도 2~5mm 이하, 칼슘함량 34.0%)와 소석회비료(분말도 1.7mm 이하, 칼슘함량 38.6%)를 공시칼슘제재로 선발하였다. 밭토양의 석회비료 추천량인 2Mg/ha를 토양의 용적 밀도가 1.
반응 후 centrifuge를 15 분간 6,000 rpm으로 원심분리하여 상등액은 따라내고 남아 있는 각각의 칼슘제재에 ethyl alcohol 20 ml을 가하여 남아있는 상등액을 3회 반복하여 씻어냈다. 카드뮴 용액과 반응한 패화석과 석회석을 막자사발에서 분쇄하여 200 mesh 체로 걸러 표면 이미지 분석을 위한 시료로 준비하였다. SEM(scanning electron microscope, Hitachi FE-SEM S-4700, Japan)과 EDS(energy dispersive spectroscopy, Hitachi FE-SEM S-4700, Japan)를 이용하여 패화석과 석회석 표면의 이미지 분석을 실시하였다.
데이터처리
F-test 결과값이 p <0.05의 범위에서 유의한 경우에만 최소 유의차 검정(LSD)을 실시하였다.
통계분석은 SAS 통계프로그램(버전 9.2)을 이용하여 실시하였다(SAS institute, 2006). 처리간의 차이를 비교하기 위하여 조사된 자료는 ANOVA 검증을 통하여 분석되어졌다.
2)을 이용하여 실시하였다(SAS institute, 2006). 처리간의 차이를 비교하기 위하여 조사된 자료는 ANOVA 검증을 통하여 분석되어졌다. F-test 결과값이 p <0.
이론/모형
공시토양 및 시험 후 토양의 이화학적 분석방법은 다음과 같은 방법을 따랐다: pH(1:5 토양:물), 유기물 함량(Wakley and Black method; Allison 1965), 총질소 함량(Kjeldahl method; Bremner, 1965), 치환성 양이온 K+, Ca2+, Mg2+, Na+ (1 M NH4-acetate pH 7.0, ICP-OES, inductively coupling plasma optical emission spectroscopy, Perkin elmer model DV 4300, Shelton, CT, USA).
처리되어진 토양은 암조건의 인큐베이터에 25℃에서 4주간 놓아졌다. 처리구는 3반복으로 설치되었으며 각 처리구는 인큐베이터 안에 완전임의배치법에 따라 놓아졌다. 4주간의 인큐베이션 후 토양 내 1 N NH4OAc extractable Cd 함량(유효태 카드뮴 함량, Gommy et al.
0, ICP-OES, inductively coupling plasma optical emission spectroscopy, Perkin elmer model DV 4300, Shelton, CT, USA). 유효인산의 함량은 Lancaster method(RDA, 1988)를 이용하여 분석하였다. 총중금속(Cd, Cu, Pb) 함량을 분석, 측정하기 위해서 왕수(Aqua regia)를 이용하여 습식분해 시킨 후 Whatman No.
본 연구에서는 카드뮴의 용출성을 조사하기 위해 식물이 이용 가능한 형태의 카드뮴을 침출하는 방법인 1 N NH4OAc extraction 방법(Symeonides and McRae 1977)과 국내에서 중금속의 용출성을 파악하기 위해 주로 사용되었던 0.1 N HCl extraction 방법을 이용하였다. 카드뮴의 함량 중 1 N NH4OAc extractable Cd 함량은 토양:용액 비 1:5의 비로 1 M NH4OAc로 1시간 침출한 후 여과하여 ICP-OES로 Cd의 함량을 분석하였다.
카드뮴의 형태별 함량은 연속추출법에 의해 실시하였다(Ure et. al., 1993). 토양 1 g을 50 mL PTFE centrifuge tube에 넣은 후 10 mL의 증류수를 넣고 30분간 shaking을 하고 난 후 침출하여 water-soluble Cd fraction (F1)을 침출하였다.
성능/효과
실내에서 4주간 인큐베이션 시험을 실시한 결과, 패화석과 소석회의 처리량을 증가시킴에 따라 토양의 pH는 유의하게 증가하는 것으로 나타났다(Table 2). 토양의 pH을 증대시키는 효과는 소석회의 시용이 패화석의 시용보다 우수한 것으로 나타났으며 모든 처리량의 평균값은 패화석 시용 시 6.
실내에서 4주간 인큐베이션 시험을 실시한 결과, 패화석과 소석회의 처리량을 증가시킴에 따라 토양의 pH는 유의하게 증가하는 것으로 나타났다(Table 2). 토양의 pH을 증대시키는 효과는 소석회의 시용이 패화석의 시용보다 우수한 것으로 나타났으며 모든 처리량의 평균값은 패화석 시용 시 6.3 소석회 시용 시 7.0로 나타났다. 이러한 결과는 두 칼슘제재의 용해도 차이에 의해 기인된 것으로 판단되어진다.
Table 2에 나타난 바와 같이 패화석과 소석회의 시용양을 증가시킴에 따라 토양의 음하전도는 유의하게 증가하였다. 토양의 음하전도를 증대시키는 효과는 소석회의 시용이 패화석의 시용보다 우수한 것으로 나타났으며 모든 처리량의 평균값은 패화석 시용 시 6.5 cmolc/kg 소석회 시용 시 7.0 cmolc/kg으로 나타났다.
, 1994). 패화석과 소석회의 시용량을 증가시킴에 따라 1 N NH4OAc extractable Cd 함량은 감소하는 결과를 나타내었으며 소석회가 패화석 보다 토양 내 1 N NH4OAc extractable Cd의 함량을 감소시키는 효과가 더욱 우수한 것으로 나타났다[Fig. 1 (A)]. 이러한 결과는 소석회가 패화석 보다 토양의 pH와 음하전도를 증대시키는 효과가 우수하기 때문인 것으로 판단된다(Table 2).
, 1994). 본 연구에서 토양의 pH는 소석회를 Ca 0.8% (wt/wt)로 처리하였을 때 최대 8.5까지 증가하였으며 0.8% 이하로 처리하였을 때는 8.0 이하로 나타났다. 토양의 pH가 8.
소석회의 시용에 따른 1 N NH4OAc extractable Cd의 함량의 변화와 달리 패화석은 소석회보다 0.1 N HCl extractable Cd의 함량을 감소시키는 효과가 우수한 것으로 나타났다[Fig. 1(B)]. 칼슘제재를 처리하지 않은 무처리에서 1 N NH4OAc extractable Cd 함량과 0.
1 N HCl 용액은 보다 많은 Cd의 형태들을 용출하기 때문인 것으로 판단된다. 패화석과 소석회의 처리에 따른 토양의 pH 및 음하전도와 1 NH4OAc extractable Cd 함량과의 관계를 분석한 결과 유의한 부의 상관관계를 확인할 수 있었다[Fig. 2 (A)와 (B)]. 그러나 토양의 pH 및 음하전도와 0.
, 2007, 2008). 패화석은 소석회에 비해 1 N NH4OAc extractable Cd의 함량을 감소시키는 효과가 낮았으나 0.1 N HCl extractable Cd의 함량을 감소시키는 효과는 더욱 우수한 것으로 나타났다. 소석회에 의한 카드뮴의 부동화 기작은 주로 음하전도의 증대에 기인된 흡착에 의한 것으로 판단되나 패화석에 의한 카드뮴의 부동화 기작은 음하전도의 증대에 기인된 흡착 이외에 또 다른 부동화기작이 존재할 것으로 예측되어진다.
, 1982). 본 연구에서 패화석과 소석회의 처리에 따른 토양 내 카드뮴의 분획특성을 조사한 결과 각 카드뮴 분획 함량들의 합과 총 카드뮴의 함량에 대한 회수율은 94-107% 범위에 있어 측정된 값들에 대한 신뢰성이 있는 것으로 판단된다(Table 3). 패화석과 소석회의 처리량 증가에 따라 총 카드뮴의 함량이 다소 감소하는 경향을 나타내었다.
본 연구에서 패화석과 소석회의 처리에 따른 토양 내 카드뮴의 분획특성을 조사한 결과 각 카드뮴 분획 함량들의 합과 총 카드뮴의 함량에 대한 회수율은 94-107% 범위에 있어 측정된 값들에 대한 신뢰성이 있는 것으로 판단된다(Table 3). 패화석과 소석회의 처리량 증가에 따라 총 카드뮴의 함량이 다소 감소하는 경향을 나타내었다. 이러한 이유는 제재의 처리량 증가에 따라 토양의 부피가 증가함에 따른 희석의 효과로 판단되어진다.
각 제재의 처리량에 따른 총 카드뮴 함량의 통계적 유의차는 발견되지 않았다. 패화석과 소석회의 처리량을 증가시킴에 따라 토양 내 이동성이 높은 치환성 및 carbonate 결합태 카드뮴(F2)의 함량이 유의하게 감소되어지는 결과를 나타내었다. 패화석과 소석회의 시용에 따른 F2의 함량변화는 1 N NH4OAc extractable Cd의 함량변화와 유사하게 소석회가 패화석에 비해 감소시키는 효과가 다소 우수한 것으로 나타났다[Fig.
패화석과 소석회의 처리량을 증가시킴에 따라 토양 내 이동성이 높은 치환성 및 carbonate 결합태 카드뮴(F2)의 함량이 유의하게 감소되어지는 결과를 나타내었다. 패화석과 소석회의 시용에 따른 F2의 함량변화는 1 N NH4OAc extractable Cd의 함량변화와 유사하게 소석회가 패화석에 비해 감소시키는 효과가 다소 우수한 것으로 나타났다[Fig. 1(A)와 Table 3]. 패화석과 소석회의 시용양을 증대시킴에 따라 광물 내 고정태 카드뮴(F5)의 함량은 유의적으로 증가하였다.
패화석과 소석회의 시용양을 증대시킴에 따라 광물 내 고정태 카드뮴(F5)의 함량은 유의적으로 증가하였다. 패화석과 소석회의 시용에 따른 F5의 함량변화는 0.1 N HCl extractable Cd의 함량변화와 유사하게 패화석이 소석회에 비해 증가시키는 효과가 우수한 것으로 나타났다[Fig. 1(B)와 Table 3]. 토양 내 수용성이나 치환성의 형태로 존재하는 양분들은 식물에 의해 쉽게 흡수되는 반면에 광물 내 고정태로 존재하는 양분은 식물에 의해 거의 흡수되어지지 못한다(Adriano, 2001).
이는 토양 내 카드뮴의 형태는 패화석의 처리에 의해 식물이 이용하기 쉬운 F2의 형태에서 식물이 이용하기 어려운 F5의 형태로 전환되어 진 것으로 판단되어진다. 이상의 결과를 통해 볼 때 토양 내 패화석의 처리는 카드뮴을 불용성의 형태로 전화시켜 토양개량제로 이용 시 식물의 카드뮴흡수를 저감시킬 수 있을 것으로 판단되어진다.
, 2014). 본 연구에서 패화석과 소석회를 처리하였을 때 토양의 pH는 최대 8.5까지 증대하여 Cd(OH)2의 형태로의 침전반응은 이루어지지 않으나 CdCO3형태로의 침전반응이 이루어질 수 있을 것으로 예상되어 진다. 따라서 패화석과 소석회의 처리에 따른 CdCO3 형태로의 카드뮴 침전반응의 형성 유무를 판단하기 위하여 패화석의 원료가 되는 굴 껍데기와 소석회의 원료가 되는 석회석(calcite)을 CdCl2 1,000 mg/L의 카드뮴용액과 반응시킨 후 각 칼슘제재 표면의 이미지 분석을 실시하였다.
4 (C)와 (D)). 본 연구의 결과만으로는 패화석에 의해 카드뮴이 CdCO3로 침전되었는지에 대한 확인이 불가한 것으로 판단되나 석회석과 달리 다공질인 패화석 내부에 카드뮴이 보다 많이 물리적으로 흡착되어진 것으로 판단되어진다. 패화석의 처리가 소석회의 처리보다 0.
패화석에 의한 카드뮴의 용출특성과 부동화 기작을 구명하기 위해 우리나라의 대표적인 석회비료인 소석회를 비교구로 선정하여 실내에서 비교시험을 실시하였다. 두 칼슘제재의 처리량을 증가시킴에 따라 토양의 pH와 음하전도는 증가하는 결과를 나타내었으나 소석회가 패화석에 비해 토양의 pH와 음하전도를 증대시키는 효과가 더욱 우수하였다. 소석회는 패화석에 비해 1 N NH4OAc extractable Cd의 함량을 감소시키는 효과가 더욱 우수한 것으로 조사된 반면 패화석은 소석회에 비해 0.
두 칼슘제재의 처리량을 증가시킴에 따라 토양의 pH와 음하전도는 증가하는 결과를 나타내었으나 소석회가 패화석에 비해 토양의 pH와 음하전도를 증대시키는 효과가 더욱 우수하였다. 소석회는 패화석에 비해 1 N NH4OAc extractable Cd의 함량을 감소시키는 효과가 더욱 우수한 것으로 조사된 반면 패화석은 소석회에 비해 0.1 N HCl extracble Cd의 함량을 감소시키는 효과가 더욱 우수한 것으로 조사되었다. 본 연구에서 소석회에 의한 카드뮴의 부동화기작은 주로 토양의 음하 전도의 증대에 기인된 카드뮴의 흡착에 의한 것으로 판단된다.
1 N HCl extracble Cd의 함량을 감소시키는 효과가 더욱 우수한 것으로 조사되었다. 본 연구에서 소석회에 의한 카드뮴의 부동화기작은 주로 토양의 음하 전도의 증대에 기인된 카드뮴의 흡착에 의한 것으로 판단된다. 그러나 패화석에 의한 카드뮴의 부동화기작은 음하전도의 증대에 기인된 카드뮴의 흡착 이외에 부가적으로 다공성의 패화석 내부에 카드뮴이 물리적으로 흡착되어지는 것에기인되는 것으로 판단된다.
그러나 패화석에 의한 카드뮴의 부동화기작은 음하전도의 증대에 기인된 카드뮴의 흡착 이외에 부가적으로 다공성의 패화석 내부에 카드뮴이 물리적으로 흡착되어지는 것에기인되는 것으로 판단된다. 결과적으로 패화석은 토양 내 식물이 이용하기 쉬운 형태의 카드뮴의 함량(F2)을 저감시키고 식물이 거의 이용하기 힘든 형태의 카드뮴의 함량(F5)을 증가시켜 카드뮴으로 오염되어진 농경지에서 식물의 카드뮴 흡수를 저감시키기 위한 토양개량제로써의 활용가능성이 높은 것으로 평가되었다.
3 (A)와 (B)]. 이상의 결과를 바탕으로 볼 때 패화석과 소석회의 시용에 따른 1 N NH4OAc extractable Cd 함량의 감소는 주로 pH에 유도된 토양의 음하전도의 증대에 기인된 카드뮴의 흡착에 의한 것으로 판단되어진다. 이러한 결과는 다른 연구결과들에서도 보고되어진바 있다(Bolan et al.
후속연구
패화석은 상당량의 CaCO3를 포함하고 있어 토양의 pH를 증대시킬 수 있으므로 중금속 오염 농경지 내 카드뮴을 화학적으로 안정화시키는 토양개량제로 활용될 수 있을 것으로 예측된다. 따라서, 본 연구는 경남해안지역에서 환경문제가 되고 있는 패화석의 농업적 활용성을 높여보고자 실시되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
카드뮴이란?
카드뮴은 저농도에서도 인간과 동물에 독성이 강하며 토양 내에서 이동성이 높아 식물에 쉽게 흡수되어 먹이연쇄를 통해 환경적으로 많은 문제를 유발하고 있는 중금속이다. 또한 고농도의 카드뮴은 식물의 생육저해 현상을 유발하여 농경지의 작물생산에도 영향을 미친다(John et al.
패화석과 소석회의 처리량 증가에 따라 총 카드뮴의 함량이 다소 감소하는 경향을 나타내는 이유는?
패화석과 소석회의 처리량 증가에 따라 총 카드뮴의 함량이 다소 감소하는 경향을 나타내었다. 이러한 이유는 제재의 처리량 증가에 따라 토양의 부피가 증가함에 따른 희석의 효과로 판단되어진다. 각 제재의 처리량에 따른 총 카드뮴 함량의 통계적 유의차는 발견되지 않았다.
고농도의 카드뮴은 어떤 현상을 유발하여 농경지의 작물생산에 영향을 미치는가?
카드뮴은 저농도에서도 인간과 동물에 독성이 강하며 토양 내에서 이동성이 높아 식물에 쉽게 흡수되어 먹이연쇄를 통해 환경적으로 많은 문제를 유발하고 있는 중금속이다. 또한 고농도의 카드뮴은 식물의 생육저해 현상을 유발하여 농경지의 작물생산에도 영향을 미친다(John et al., 1972; Khan and Frankland, 1983).
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