초록 ▼

- 충남 서천군 장항읍 장암리에 위치한 (구)장항제련소 주변을 선정, 실험을 통해 사다리 봉의꼬리, 왕갯쑥부쟁이, 구릿대, 산개고사리, 까마중을 선택하여 식물정화기술을 기반으로 한 향상된 식물상 기반 오염토양 복합 정화기술의 현장 실증화 실시함.
- 재식밀도, 예취시기, 혼합식재비율을 달리하여 실험한 결과 20x20의 간격으로 식재한 처리구에서 비소의 흡수량이 가장 우수하였고, 비소로 오염된 논토양의 경우 지상부만을 잘라 1회 예취하는 것이 좋았으며, 지하부 흡수능까지 고려할 경우 1회 예취하는 것이 효율적이었고, 중금속의 종

- 충남 서천군 장항읍 장암리에 위치한 (구)장항제련소 주변을 선정, 실험을 통해 사다리 봉의꼬리, 왕갯쑥부쟁이, 구릿대, 산개고사리, 까마중을 선택하여 식물정화기술을 기반으로 한 향상된 식물상 기반 오염토양 복합 정화기술의 현장 실증화 실시함.
- 재식밀도, 예취시기, 혼합식재비율을 달리하여 실험한 결과 20x20의 간격으로 식재한 처리구에서 비소의 흡수량이 가장 우수하였고, 비소로 오염된 논토양의 경우 지상부만을 잘라 1회 예취하는 것이 좋았으며, 지하부 흡수능까지 고려할 경우 1회 예취하는 것이 효율적이었고, 중금속의 종류 및 농도에 따라 봉의 꼬리와 혼합식재하는 것이 가장 효과적인 것으로 나 타남.
- 1차년도에 개발한 PGPR미생물 처리군과 대조군으로 구분하여 실험한 결과 미생물 처리군에서 길이성장 및 식생체량이 우수하였고, 담수조파법을 사용하여 식용피를 재배할 경우 토양 심토내 상태가 환원상태가 되어 As의 이동이 활발하였고, As 함량은 뿌리 표면에 Fe-As plaque가 형성되어 침적한 것으로 확인되었으며, 식용피를 담수조파법으로 재배하면 As의 phytostabilization이 가능함.

(출처 : 보고서 초록 3p)

Abstract ▼

IV. Result of research development
1. Hyber biomass heavy metal accumulator selecting experiment
After planting 30 angiosperm and 11 Pteridophyta and cultivating them for 7 weeks, effective plants are selected for removal Ar, cadmium, copper, lead and zinc considering heavy metal absorbing abi

IV. Result of research development
1. Hyber biomass heavy metal accumulator selecting experiment
After planting 30 angiosperm and 11 Pteridophyta and cultivating them for 7 weeks, effective plants are selected for removal Ar, cadmium, copper, lead and zinc considering heavy metal absorbing ability of ground part and underground part of plants, and migration coefficient of heavy metal absorbed underground part. The design of phytoremediation seems effective as follows: Pteris vittata for Ar, Aster magrms for Cadmium, Angelica dahurica for copper, Athyrium vidalii for lead and Solanum nigrum for zinc. In particular, Artemisia capillaris is proved effective to remove diverse heavy metal such as Ar, cadmium, lead etc.

2. Developing arsen purifying model according to plant density of Pteris multifida
For paddy soil, Peteris multifida absorbs Ar the most(232.48mg·kg^-1) in 25x25cm planting interval, but no statistical difference is shown. Pteris multifida absorbs much Ar over 200mg·kg^-1 in every sample including paddy soil unsuitable for growing. In particular, heavy metal migration coefficient is TF가 8.41~12.34, demonstrating fast transmission of Ar absorbed underground to the ground. And, it absorbs Ar over 1,300mg·kg^-1 in every sample proving Ar hyperaccumulator. No statistical difference by planting interval is shown, but it is proven narrow planting such as 15x15 or 20x20cm is useful to absorb Ar. When the absorb amount is analyzed in a single area, the sample of 20x20cm interval is the most excellent in absorption of Ar.

3. Developing Ar purification model according to Pteris multifida cutting time
When the gross amount of accumulated Ar on the ground during the cultivation in each sample, Pteris multifida that is cultivated by twice cutting in 12 weeks interval has accumulated the largest heavy metal statistically (260.5mg·kg^-1). Accordingly, when carrying out Phytoremediation using Pteris multifida on the Ar polluted paddy soil, in case of harvesting the ground part only it is good to cut twice in cultivation, and if the absorbing ability of underground is also considered, it is good to cultivate in cutting once. But, considering that the gross amount of Ar Pteris multifida absorbs from the soil is small and that labor force and cost of cutting during the cultivation, it seems better to select one time cutting. Pteris multifida grown in forest absorbs more Ar than in paddy soil, and the absorbed Ar on the ground part in every sample is over 1,318mg·kg^-1 which demonstrates Pteris multifida is hyperaccumulator for forest planting. As to the content of accumulated Ar in the same weight, the plant that is cut after 12 weeks cultivation, and cut again after another 12 weeks cultivation (twice cutting) is proved the most effective, but as to the content of Ar by unit area, the sample with one time cutting has the most effective statistically. Therefore, one time cutting cultivation for the Ar purification of the polluted forest is recommended.

4. Developing heavy metal purification model by rate of mixed planting
In th paddy soil polluted by multiple heavy metals including Ar, Pteris multifida and other indigenous plants are planted in a different rate for 24 weeks. And the absorbed amount of heavy metals by investigating dry weight of ground and underground part of the plants, and heavy metal accumulated amount per unit area. As a result, it would be better to apply different types of plants and rates of indigenous plants planted with Pteris multifida according to polluted heavy metals’ types and concentration.

5. Developing heavy metal purification by a soil conditioner treatment
It examines the suitable soil conditioner types and concentration that effect on the improvement of Ar accumulated amount of Pteris multifida by treating citric acid and sulfur powder per concentration. When citric acid is added in the concentration of 200g·m^-2, Pteris multifida accumulated on the ground part is 1,822.2mg·kg^-1, which is the largest, and Ar absorbing ability of Pteris multifida increases statistically significantly. It is followed by citric acid of 400g·m^-2 and sulfur powder of 30g·m^-2 sample that accumulate 1,586.8 and 1,433.6mg·kg^-1 demonstrating improvement of Ar absorbing ability

6. Developing suitable treatment of harvested Pteris multifida
After drying Pteris multifida used in this experiment at a drying oven with 60°C for 72 hours, and then incinerating the sample at 700 °C for 2 hours, the change of heavy metal content and fresh-weight and dry weight are investigated between incinerated Pteris multifida and non-incinerated Pteris multifida. The heavy metal of Pteris multifida tends to decrease by incineration in every sample. But, for copper, the content of copper increases on the ground part by incineration, but it is not a statistically significant difference. While copper does not change the contents of heavy metal by incineration, Ar, cadmium, lead and zinc has reduced more than twice, and particularly lead content decreases much.
When incinerating harvested Pteris multifida, the heavy metal is volatilized in the process. Thus, in case of incinerating Pteris multifida, a device to collect and remove volatilized heavy metal must be installed.

7. On-spot experiment of Phytoremediation
Barnyardgrass(Echinochloa spp) is selected as Phytoremediation to Janghang heavy metal polluted paddy soil as freshwater drilling. The plant is planted and cultivated for 5 months by dividing experimental group of multi-function PGPR CH3 developed in the first year and control group.
The growth and fresh weight of PGPR experimental group increase significantly after treatment, and the heavy metal the plants absorb also increases. For As, when treated with PGPR experimental group, the concentration of plants' ground part increases 3.9 times than that of control group, and Ni absorbed amount increases 4.5 times than control group.
As to heavy metal removal amount by unit area, PGPR experimental group is 14.583 mg-As/m² and it increases 7.5 times compared with control group with 1.954 mg-As/m². The plant growing effect by microorganism treatment, and by chelate effect of organic acid that microorganism produces make possible to increase As migration from root to stem.

8. On-spot experiment of barnyardgrass cultivation with freshwater drilling
When barnyardgrass is cultivated using freshwater drilling, the migration of As is more active than in the 1st year as the condition of indepth soil becomes restored. Thus As contents in roots increases much. In PGPR experiment group, the average is 341.86 mg-As/kg-D.W., and in control group it is 526.91 mg-As/kg-D.W. The maximum value of control group is 1481.28 mg-As/kg-D.W. As such high As contents is made possible by depositing Fe-As plaque on the surface of root. Thus, it shows that phytostabilization of As is possible when barnyardgrass is cultivated with freshwater drilling.

9. Barnyardgrass germination percentage and heavy metal toleration increase
To verify the effect of PGPR CH3 on the barnyardgrass germination and early growth, germination percentage experiment in heavy metal polluted soil is carried out, and EC50 value is calculated and compared using TSK model based on the experiment result. As a result, when GH3 is vaccinated, it reduces As, Cu and Ni toxicity to increase EC50 value significantly. Accordingly, Phytoremediation is applied into heavy metal polluted soil, the microorganism developed in this research shall improve the germination and initial growth.

10. Simultaneous application of chemical stabilization and Phytoremediation
When chemical stabilization and Phytoremidiation are simultaneously applied, chemical stabilization keeps to prevent elution of heavy metal. When chemical stabilization is used, it promotes the growth of plants, and achieved double harvest compared with control group where no plant is cultivate.
Though there is a slight difference, in most cases, when planting plants the elution of heavy metal is minimized to achieve heavy metal stabilization.

11. Heavy metal concentration of harvested plants by parts
By analyzing parts of harvested plants such as roots, stem and leaves, heavy metal like Pb, Cu, Zn, Ni, Cd is contained much in root. On the other hand, for As, heavy metal is detected in leaves with high concentration.

12. Stabilization efficiency experiment through consecutive extraction
The stabilization efficiency of heavy metal is confirmed by cnsecutive extraction. The result is that the 1st stage extraction shows the best stabilization efficiency by zeolite and magnetite， and the 2nd stage extraction by calcium oxide and magnetite, and the 3rd stage extraction by calcium oxide, and magnetite.

13. Stabilizers
When comparing the growth of plant, absorption of heavy metal and stabilization of soil, stabilizers of calcium, oxide magnetite and 3 zeolites that promote growth of plants, have high absorption percentage of heavy metal, and have a high stabilization of soil, seem to be suitable for Phytoremediation.

(출처 : SUMMARY 12p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 초록 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 10
• CONTENTS ... 16
• 목차 ... 20
• 표목차 ... 24
• 그림목차 ... 34
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 41
• 제1절 연구개발의 배경 및 필요성 ... 41
• 1. 연구개발의 배경 ... 41
• 2. 연구개발의 필요성 ... 41
• 제2절 연구개발의 목표 ... 45
• 1. 연구개발의 최종목표 ... 45
• 2. 연구개발의 추진전략 및 연구수행 방법 ... 47
• 제3절 연구개발의 차별성 ... 48
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 50
• 제1절 국외 현황 ... 50
• 1. 국외 기술개발 현황 ... 50
• 2. 국외 연구개발 현황 ... 52
• 제2절 국내 현황 ... 57
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 60
• 제1절 연구개발 내용 ... 60
• 제2절 연구개발 수행 결과 ... 63
• 1. 고생체량 중금속 축적식물 선정 실험 ... 63
• 가. 연구 목적 ... 64
• 나. 연구 방법 ... 64
• 다. 연구 결과 ... 68
• 2. 토양의 이용 형태에 따른 식물상 추출 ... 99
• 가. 연구 목적 ... 99
• 나. 연구 방법 ... 99
• 다. 연구 결과 ... 107
• 3. 식물상 추출 및 식물상안정화 동시고려 ... 163
• 가. 연구 목적 ... 163
• 나. 연구 방법 ... 163
• 다. 연구 결과 ... 164
• 4. 연구기간중 가상현황 ... 173
• 가. 연구 목적 ... 173
• 나. 연구 방법 ... 173
• 다. 연구 결과 ... 173
• 5. 봉의꼬리의 재식밀도에 따른 비소정화 모델 개발 ... 183
• 가. 봉의꼬리의 재식밀도에 따른 논에서의 비소정화 모델 개발 ... 183
• 나. 봉의꼬리의 재식밀도에 따른 수림지에서의 비소 정화 모델 개발 ... 191
• 6. 봉의꼬리의 예취시기에 따른 비소 정화 모델 개발 ... 198
• 가. 봉의꼬리의 예취시기에 따른 논에서의 비소 정화 모델 개발 ... 198
• 나. 봉의꼬리의 예취시기에 따른 수림지에서의 비소 정화 모델 개발 ... 207
• 7. 식물 혼합식재 비율에 의한 중금속 정화 모델 개발 ... 215
• 가. 연구 목적 ... 215
• 나. 연구 방법 ... 215
• 다. 연구 결과 ... 219
• (1) 식물을 식재하기 전 각 처리구의 토양 내 중금속 함량 ... 219
• (2) 봉의꼬리와 쑥의 혼합 식재 ... 221
• (3) 봉의꼬리와 해바라기의 혼합 식재 ... 236
• (4) 봉의꼬리와 패랭이의 혼합 식재 ... 251
• (5) 봉의꼬리와 벌개미취의 혼합 식재 ... 261
• (6) 봉의꼬리와 까마중의 혼합 식재 ... 276
• 8. 토양개량제 처리를 통한 비소 정화모델 개발 ... 290
• 가. 연구 목적 ... 290
• 나. 연구 방법 ... 290
• 다. 연구 결과 ... 292
• 9. 중금속으로 오염된 논 토양에 식재한 봉의꼬리의 차광처리를 통한 중금속 정화모델 개발 ... 298
• 가. 연구 목적 ... 298
• 나. 연구 방법 ... 298
• 다. 연구 결과 ... 299
• 10. 수확한 봉의꼬리의 적정 처리방법 개발 ... 304
• 가. 연구 목적 ... 304
• 나. 연구 방법 ... 304
• 다. 연구 결과 ... 304
• 11. 식물상정화 현장 실증 ... 306
• 가. 현장선정 및 토양의 물리화학적 특성분석 ... 306
• 나. 현장실증부지 물리화학적 특성 분석 ... 308
• 다. 현장토양내 중금속 분석 ... 316
• 라. 현장 식물의 재배 ... 320
• 12. mPGPR의 분리 및 특성 파악 ... 340
• 가. 중금속내 m-PGPR 분리 ... 340
• 나. 분리미생물의 특성 확인 ... 341
• 다. GH3 미생물의 TSS, OD, CFUs 실험방법 ... 350
• 라. 미생물 유기산 분석 ... 354
• 13. mPGPR에 의한 피발아 증진실험 결과 ... 358
• 가. 1차 피 발아실험방법 ... 358
• 나. 2차 발아실험 ... 365
• 14. 비소과축적 양치류 선별 실험실 실험 ... 369
• 15. 장항 야생초본 중금속 함량조사 ... 382
• 가. 2009년 장항제련소 잡초 내 중금속 농도조사 방법 ... 382
• 나. 장항 제련소 채집 시기 및 채집 식물명 ... 383
• 16. 안정화제 선별실험결과 ... 396
• 가. 실험방법 ... 396
• 나. 안정화 연구결과 ... 396
• 17. 식물상정화공법 현장실증 ... 432
• 가. 비소(As)의 거동 ... 432
• 나. 담수조파법에 의한 피 재배 현장실험 ... 439
• 다. 현장 실험결과 ... 450
• 18. 피 발아율 및 중금속 내성증가 ... 468
• 가. 연구 배경 ... 468
• 나. 실험 및 분석 ... 469
• 19. 연구 방법 ... 484
• 가. 연구내용 ... 484
• 20. 연구 결과 ... 487
• 가. 안정화제 종류에 따른 고사리 성장속도 ... 487
• 나. 토양의 중금속 함량 변화 ... 493
• 다. 안정화율 ... 499
• 라. DHA 측정 ... 506
• 마. Fe-As plage 측정 ... 507
• 바. 결론 ... 513
• 제3절 연구개발결과 종합 요약 ... 514
• 제4장 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 520
• 제1절 연구개발목표의 달성도 ... 520
• 제2절 연구개발에 따른 관련분야에의 기여도 ... 521
• 1. 환경적인 측면 ... 521
• 2. 경제·산업적 측면 ... 521
• 3. 기술적인 측면 ... 522
• 4. 특허 ... 523
• 5. 학술적인 측면 ... 523
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 527
• 제1절 향후 연구의 방향 제시 ... 527
• 제2절 연구개발결과의 분야별 활용계획 ... 527
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 529
• 제7장 참고문헌 ... 532
• 끝페이지 ... 537