Phytoextraction은 식물을 이용하여 환경 정화하는 기술로서 금속으로 오염된 토양을 정화하는 것이다. 토양에 존재하는 금속의 추출을 용이 하기 위해서 현재 다양한 킬레이트가 사용되고 있다. Phytoextraction이 경제적이고 친환경적인 장점이 있지만 고농도로 오염된 지역에서는 적용이 어려운데 이는 식물이 이러한 지역에서 살아남기 어렵기 때문이며 이러한 문제점을 해결하는 것이 본 연구의 목적이다. 연구 대상의 금속으로서 수은을 선택하였고, 킬레이트는 아미노산인 시스테인과 히스티딘, 작은 크기의 유기산으로서 citric acid, malic acid, succinic acid, oxalic acid, 그리고 ethylenediamine (EDA)를 선택하였으며, EDTA는 비교 대상으로 본 연구에 사용되었다. 다양한 농도의 수은을 포함하는 배지에 식물을 키우면서 여러 킬레이트가 식물의 뿌리 성장에 미치는 영향을 분석하였다. 수은에 의한 식물의 성장 억제는 시스테인과 EDA에 의해서 완화되었으며 히스티딘과 citrate는 별 다른 영향이 없었다. Malate, succinate, 그리고 oxalate는 수은에 의한 식물 성장 억제를 더 촉진시켰다. 따라서 수은의 식물성장억제를 완화시켜주는 시스테인과 EDA는 고농도의 수은으로 오염된 지역에서 식물의 성장이 가능하도록 유용하게 사용될 수 있을 것이다.
Phytoextraction은 식물을 이용하여 환경 정화하는 기술로서 금속으로 오염된 토양을 정화하는 것이다. 토양에 존재하는 금속의 추출을 용이 하기 위해서 현재 다양한 킬레이트가 사용되고 있다. Phytoextraction이 경제적이고 친환경적인 장점이 있지만 고농도로 오염된 지역에서는 적용이 어려운데 이는 식물이 이러한 지역에서 살아남기 어렵기 때문이며 이러한 문제점을 해결하는 것이 본 연구의 목적이다. 연구 대상의 금속으로서 수은을 선택하였고, 킬레이트는 아미노산인 시스테인과 히스티딘, 작은 크기의 유기산으로서 citric acid, malic acid, succinic acid, oxalic acid, 그리고 ethylenediamine (EDA)를 선택하였으며, EDTA는 비교 대상으로 본 연구에 사용되었다. 다양한 농도의 수은을 포함하는 배지에 식물을 키우면서 여러 킬레이트가 식물의 뿌리 성장에 미치는 영향을 분석하였다. 수은에 의한 식물의 성장 억제는 시스테인과 EDA에 의해서 완화되었으며 히스티딘과 citrate는 별 다른 영향이 없었다. Malate, succinate, 그리고 oxalate는 수은에 의한 식물 성장 억제를 더 촉진시켰다. 따라서 수은의 식물성장억제를 완화시켜주는 시스테인과 EDA는 고농도의 수은으로 오염된 지역에서 식물의 성장이 가능하도록 유용하게 사용될 수 있을 것이다.
Phytoextraction is a technique that uses plants to remediate metal-contaminated soils. However, this technique cannot be applied in highly metal-contaminated areas, as plants cannot normally grow under such conditions. Therefore, this study investigated the introduction of various biodegradable chel...
Phytoextraction is a technique that uses plants to remediate metal-contaminated soils. However, this technique cannot be applied in highly metal-contaminated areas, as plants cannot normally grow under such conditions. Therefore, this study investigated the introduction of various biodegradable chelating agents to increase the bioavailability of metals in highly metal-contaminated areas. Mercury (Hg) was selected as the target metal, while cysteine (Cys), histidine (His), malate, succinate, oxalate, citrate, and ethylenediamine (EDA) were used as biodegradable chelating agents. Plants were grown on agar media containing various chelating agents and Hg to analyze the effect on plant root growth. Cys and EDA were both found to diminish the inhibitory effect of Hg on plant root growth, whereas His, citrate, and ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA) did not show any significant effects, and malate, succinate, and oxalate even promoted the inhibitory effect of Hg on plant root growth. Thus, Cys and EDA would seem to be promising biodegradable chelating agents for highly Hg-contaminated areas.
Phytoextraction is a technique that uses plants to remediate metal-contaminated soils. However, this technique cannot be applied in highly metal-contaminated areas, as plants cannot normally grow under such conditions. Therefore, this study investigated the introduction of various biodegradable chelating agents to increase the bioavailability of metals in highly metal-contaminated areas. Mercury (Hg) was selected as the target metal, while cysteine (Cys), histidine (His), malate, succinate, oxalate, citrate, and ethylenediamine (EDA) were used as biodegradable chelating agents. Plants were grown on agar media containing various chelating agents and Hg to analyze the effect on plant root growth. Cys and EDA were both found to diminish the inhibitory effect of Hg on plant root growth, whereas His, citrate, and ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA) did not show any significant effects, and malate, succinate, and oxalate even promoted the inhibitory effect of Hg on plant root growth. Thus, Cys and EDA would seem to be promising biodegradable chelating agents for highly Hg-contaminated areas.
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문제 정의
토양에 존재하는 금속의 추출을 용이 하기 위해서 현재 다양한 킬레이트가 사용되고 있다. Phytoextraction이 경제적이고 친환경적인 장점이 있지만 고농도로 오염된 지역에서는 적용이 어려운데 이는 식물이 이러한 지역에서 살아남기 어렵기 때문이며 이러한 문제점을 해결하는 것이 본 연구의 목적이다. 연구 대상의 금속으로서 수은을 선택하였고, 킬레이트는 아미노산인 시스테인과 히스티딘, 작은 크기의 유기산으로서 citric acid, malic acid, succinic acid, oxalic acid, 그리고 ethylenediamine (EDA)를 선택하였으며, EDTA는 비교 대상으로 본 연구에 사용되었다.
, 2000) 오염물질의 농도가 너무 높으면 식물이 정화는 물론 성장도 불가능하다는 것이다. 따라서 본 연구는 고농도의 금속이 오염된 지역에서도 pytoextraction이 가능하게 하는 것을 목적으로 상대적으로 연구가 미흡한 수은을 선택하였으며 고농도의 수은이 존재하는 조건에서도 식물이 성장이 가능하며 생분해가 잘 되는 친환경적인 chelate 선별에 연구 초점을 두었다.
히스티딘은 니켈(Ni)과 결합하여 니켈 해독 작용에서 중요한 역할을 한다고 알려졌다(Kerkeb and Krämer, 2003). 따라서 이러한 두 종류의 아미노산이 뿌리를 통한 식물의 수은 흡수에 어떻게 영향을 미치는 지를 알아보았다. 실험 조건에서 시스테인과 히스티딘의 처리농도가 200 µM에서 식물의 성장은 거의 영향을 받지 않았다.
예를 들어서 citrate는 카드뮴, 니켈, 아연에 대한 저항성에 관여를 하고 있으며, malate는 아연에 대해서 저항성을 가지고 있다. 따라서 저분자의 유기산이 수은의 식물 내로 흡수되는 과정에서 어떠한 영향을 주는지 알아보았다. 이번 실험에서 처리한 4종류의 유기산의 농도가 200 µM 되어도 식물의 성장에는 별다른 영향을 주지 않았다.
제안 방법
연구 대상의 금속으로서 수은을 선택하였고, 킬레이트는 아미노산인 시스테인과 히스티딘, 작은 크기의 유기산으로서 citric acid, malic acid, succinic acid, oxalic acid, 그리고 ethylenediamine (EDA)를 선택하였으며, EDTA는 비교 대상으로 본 연구에 사용되었다. 다양한 농도의 수은을 포함하는 배지에 식물을 키우면서 여러 킬레이트가 식물의 뿌리 성장에 미치는 영향을 분석하였다. 수은에 의한 식물의 성장 억제는 시스테인과 EDA에 의해서 완화되었으며 히스티딘과 citrate는 별 다른 영향이 없었다.
8% agar 배지를 수직상태에서 7일간 배양하였으며 배양 조건은 23℃에서 18시간 빛을 쪼였다. 배지에는 다양한 농도의 수은(HgCl2)과 여러 chelate (Cys, His, malic acid, citric acid, succinic acid, oxalic acid, EDTA, or EDA)를 조합하여 처리하였으며 배양을 마친 후 식물의 뿌리 길이를 자를 이용하여 측정하였다.
대상 데이터
EDA(ethylenediamine)는 구조식은 C2H4(NH2)2로서 EDTA의 일부분이며 화학공장에서 여러 화학물질 생산에 사용되며 전형적인 chelate ligand로 작용한다. 비록 EDTA는 생분해가 잘 안 되는 물질이지만 다양한 금속에 강력한 chelate로 작용하는 것으로 잘 알려져 있어 참고 대상으로 본 연구에 포함시켰다. 본 실험조건에서 EDTA와 EDA는 처리 농도가 250 µM 되어도 식물의 뿌리성장에는 별다른 영향을 보이지 않았다.
애기장대(Arabidopsis thaliana cv. Columbia)의 야생형(wildtype) 씨를 반 농도의 Murashige & Skoog 염, 2%(w/v) sucrose(pH 5.8)를 포함하는 100 × 100 × 15 mm2 plates의 0.8% agar 배지를 수직상태에서 7일간 배양하였으며 배양 조건은 23℃에서 18시간 빛을 쪼였다.
Phytoextraction이 경제적이고 친환경적인 장점이 있지만 고농도로 오염된 지역에서는 적용이 어려운데 이는 식물이 이러한 지역에서 살아남기 어렵기 때문이며 이러한 문제점을 해결하는 것이 본 연구의 목적이다. 연구 대상의 금속으로서 수은을 선택하였고, 킬레이트는 아미노산인 시스테인과 히스티딘, 작은 크기의 유기산으로서 citric acid, malic acid, succinic acid, oxalic acid, 그리고 ethylenediamine (EDA)를 선택하였으며, EDTA는 비교 대상으로 본 연구에 사용되었다. 다양한 농도의 수은을 포함하는 배지에 식물을 키우면서 여러 킬레이트가 식물의 뿌리 성장에 미치는 영향을 분석하였다.
성능/효과
본 실험조건에서 EDTA와 EDA는 처리 농도가 250 µM 되어도 식물의 뿌리성장에는 별다른 영향을 보이지 않았다.
이번 실험에서 처리한 4종류의 유기산의 농도가 200 µM 되어도 식물의 성장에는 별다른 영향을 주지 않았다.
후속연구
Malate, succinate, 그리고 oxalate는 수은에 의한 식물 성장 억제를 더 촉진시켰다. 따라서 수은의 식물성장억제를 완화시켜주는 시스테인과 EDA는 고농도의 수은으로 오염된 지역에서 식물의 성장이 가능하도록 유용하게 사용될 수 있을 것이다.
본 연구 결과는 고농도의 수은으로 오염된 토양을 식물을 이용하여 정화할 때 식물이 오염된 지역에서 성장이 가능하고 정화도 가능하게 해주는 친환경적인 킬레이트로서 시스테인과 EDA가 또한 저 농도의 수은으로 오염된 지역은 malate, succinte, oxalate가 적절한 후보임을 제시를 하며 실제로 현장에서 적용이 가능한지는 앞으로 더 연구가 수행되어야 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
생물학적 환경정화의 특징은?
생물학적 환경정화는 식물 및 미생물을 이용하며 기존의 물리화학적 방법과 비교하여 비용이 저렴하고 저 농도의 오염물질 정화에 적합하며 오염지역을 파괴하지 않는 친환경적이다. 식물을 이용하여 오염된 토양과 수질을 정화하는 식물환경정화(phytoremediation)는 친환경적으로 정화하는 환경복원기술이다(Ebbs et al.
phytoextraction란 무엇인가?
, 1999). 식물환경정화의 한 부분인 phytoextraction은 토양에 오염된 독성 금속이 식물의 뿌리를 통해서 흡수되어 식물의 잎이나 줄기에 축적이 되면 이를 수거해서 안전하게 처리하는 방법이다(Epsteine et al., 1999; Wu et al.
본 논문에서 Phytoextraction의 문제점을 보완하기 위해 사용된 금속은?
Phytoextraction이 경제적이고 친환경적인 장점이 있지만 고농도로 오염된 지역에서는 적용이 어려운데 이는 식물이 이러한 지역에서 살아남기 어렵기 때문이며 이러한 문제점을 해결하는 것이 본 연구의 목적이다. 연구 대상의 금속으로서 수은을 선택하였고, 킬레이트는 아미노산인 시스테인과 히스티딘, 작은 크기의 유기산으로서 citric acid, malic acid, succinic acid, oxalic acid, 그리고 ethylenediamine (EDA)를 선택하였으며, EDTA는 비교 대상으로 본 연구에 사용되었다. 다양한 농도의 수은을 포함하는 배지에 식물을 키우면서 여러 킬레이트가 식물의 뿌리 성장에 미치는 영향을 분석하였다.
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