[논문]납에 오염된 토양에서 생장한 애기장대의 식물기관에 축적된 납 농도

박종범

문제 정의

그러나 이러한 중금속에 노출된 식물에서 식물체 내의 각 영양기관에 축적된 중금속의 농도를 측정한 연구결과는 아직 보고된 바 없다. 따라서 본 연구는 환경부고시 오염물질 배출기준농도와 이보다 10배, 90배 높은 농도의 납을 첨가한 토양에서 생장한 애기장대 식물체의 줄기, 뿌리, 잎 등 각 영양기관에 축적된 납의 농도를 조사하여 고등식물의 생장에 어떠한 영향을 미치는지를 연구하였다. 이러한 연구는 토양 속에 오염된 중금속 농도와 식물체 내에 축적된 중금속 농도와의 연관성과 식물체 각 영양기관에 축적된 중금속이 실제로 식물체의 생장에 어떠한 영향을 미치는지를 유주할 수 있게 하며, 중금속에 내성을 가지는 식물의 연구 또는 식물체를 이용한 중금속 제거에 대한 기초적인 자료를 제공하게 될 것이다.

제안 방법

Growth chamber내에서 약 15일 정도 재배한 애기장대에 납을 3가지 농도(환경부에서 고시한 오염물질 배출기준치 농도(1 mg/L), 이보다 10배(10 mg/L), 50배(50 mg/L) 높은 농도)로 각각 처리하였다. 애기장대를 growth 사lamber에서 배양하는 동안 각각 다른 납 농도가 포함된 영양액과 납용액이 들어 있지 않은 영양액을 3〜4일 간격으로 250 ml씩 묘판이 담긴 용기에 공급하여 45일간 배양한 후, 성체식물의 각 영 양기관에 축적된 납의 농도는 원자흡광분광계(atomic absorbtion spectrophotometer)를 사용하여 측정하였다.
각각 처리하였다. 애기장대를 growth 사lamber에서 배양하는 동안 각각 다른 납 농도가 포함된 영양액과 납용액이 들어 있지 않은 영양액을 3〜4일 간격으로 250 ml씩 묘판이 담긴 용기에 공급하여 45일간 배양한 후, 성체식물의 각 영 양기관에 축적된 납의 농도는 원자흡광분광계(atomic absorbtion spectrophotometer)를 사용하여 측정하였다. 애기장대 식물체에 묻어 있던 흙을 깨끗이 세척하여 물기를 말린 다음 줄기, 뿌리, 잎 등을 분리하여 절단한 후 약 48시간 동안 동결 건조시킨 재료를 1 g씩 100 ml의 질산에 녹여서 시료를 만든 후 원자흡광분광계로 측정하였다.
애기장대를 growth 사lamber에서 배양하는 동안 각각 다른 납 농도가 포함된 영양액과 납용액이 들어 있지 않은 영양액을 3〜4일 간격으로 250 ml씩 묘판이 담긴 용기에 공급하여 45일간 배양한 후, 성체식물의 각 영 양기관에 축적된 납의 농도는 원자흡광분광계(atomic absorbtion spectrophotometer)를 사용하여 측정하였다. 애기장대 식물체에 묻어 있던 흙을 깨끗이 세척하여 물기를 말린 다음 줄기, 뿌리, 잎 등을 분리하여 절단한 후 약 48시간 동안 동결 건조시킨 재료를 1 g씩 100 ml의 질산에 녹여서 시료를 만든 후 원자흡광분광계로 측정하였다.

대상 데이터

애기징■대 G4广ahidopsis tbaliana) Col-0 종자는 미국 Ohio State University5] Arabidopsis Biological Resource Center (ABRC)에서 분양받아 사용하였으며, 납 용액은 시판중인 표준용액(Kanto Chemical Co.)을 구입하여 사용하였다.

성능/효과

토양 속에 첨가된 납의 농도가 증가하면 애기장대 식물체 내에 축적된 납의 농도도 증가하였는데, 특히 오염물질 배출기준농도보다 50배 높은 납이 첨가된 토양에서 생장한 식물 체내에 축적된 납 농도는 정상식물보다 약 2.6배 증가하였다. 이러한 결과는 토양 속에 오염된 납은 식물의 줄기나 잎보다는 뿌리에 더 많이 축적되며, 줄기와 잎에 축적되는 납 농도는 토양 속에 오염된 납 농도에 비례하여 증가하지 않으나 뿌리에서는 농도에 비례하여 매우 증가하였음을 나타내고 있다.
영 양액만을 첨가한 토양에서 생장한 애기장대 정상식물의 줄기에 축적된 납의 농도와 비교하여 오염물질 배출기준농도와 이보다 10배 높은 농도, 50배 높은 농도의 납을 첨가한 토양에서 생장한 애기장대의 줄기에 축적된 납의 농도는 농도별로 큰 차이없이 약 20% - 30% 증가하여 비교적 유사한 증가율을 나타내었다.
오염물질 배출기준농도(1 mg/L)와 이보다 10배 높은 농도(10 mg/L), 50배 높은 농도 (50 rng/L)의 납을 첨가한 토양에서 생장한 애기장대의 잎에 축적된 납의 농도는 영양액만을 첨가한 토양에서 생장한 애 기장대 정상식물의 잎에 축적된 납의 농도와 비교하여 약 45% - 60% 증가하여 농도별로 큰 차이가 없는 비교적 유사한 증가율을 나타내었다.
영양액만을 첨가한 토양에서 생장한 애기장대 정상식물의 뿌리에 축적된 납의 농도와 비교하여 오염물질 배출기준농도(1 mg/L)와 이보다 10배 높은 농도(10 mg/L)51 납을 첨가한 토양에서 생장한 애기장대의 뿌리에 축적된 납의 농도는 각각 약 100%, 128% 증가하였다. 반면 오염물질 배출기준농도보다 50배 높은 농도(50 mg/L)의 납을 첨가한 토양에서 생장한 애기장대의 뿌리에 축적된 납의 농도는 정상식물의 뿌리와 비교하여 약 861% 라는 놀라운 증가율을 나타내었다.
반면 오염물질 배출기준농도보다 50배 높은 농도(50 mg/L)의 납을 첨가한 토양에서 생장한 애기장대의 뿌리에 축적된 납의 농도는 정상식물의 뿌리와 비교하여 약 861% 라는 놀라운 증가율을 나타내었다.
6배 증가하였다. 이러한 결과는 토양 속에 오염된 납은 식물의 줄기나 잎보다는 뿌리에 더 많이 축적되며, 줄기와 잎에 축적되는 납 농도는 토양 속에 오염된 납 농도에 비례하여 증가하지 않으나 뿌리에서는 농도에 비례하여 매우 증가하였음을 나타내고 있다.

후속연구

따라서 본 연구는 환경부고시 오염물질 배출기준농도와 이보다 10배, 90배 높은 농도의 납을 첨가한 토양에서 생장한 애기장대 식물체의 줄기, 뿌리, 잎 등 각 영양기관에 축적된 납의 농도를 조사하여 고등식물의 생장에 어떠한 영향을 미치는지를 연구하였다. 이러한 연구는 토양 속에 오염된 중금속 농도와 식물체 내에 축적된 중금속 농도와의 연관성과 식물체 각 영양기관에 축적된 중금속이 실제로 식물체의 생장에 어떠한 영향을 미치는지를 유주할 수 있게 하며, 중금속에 내성을 가지는 식물의 연구 또는 식물체를 이용한 중금속 제거에 대한 기초적인 자료를 제공하게 될 것이다.

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