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국내 대표 재배 식물과 구연산(citric acid)을 이용한 식물추출법(phytoextraction)의 효과를 정량적으로 검증하기 위하여, 우라늄 함량이 높은 것으로 보고된 옥천대 흑색 셰일층과 점판암이 기반암인 금산군 추부지역과괴산군 덕평지역의 토양을 사용하여 식물추출법 실험을 수행하였다. 본 연구에서는 우라늄 제거효과에 대한 선행 연구가 거의 없고 성장속도가 빠른 식물 중에서 국내에서 흔히 재배되는 상추(lettuce: Lactuca sativa L.), 배추(Chinese cabbage: Brassica campestris L.), 고구마(sweet potato: Ipomoea batatas L.), 무(radish: Raphanussativus L.) 등 총 4종을 사용하였다. 오염토양 3.3 kg을 채운 식물재배 포트(30 cm × 10 cm × 11 cm)에 각 식물들을 식재한 후, 식물 성장기(온도 25℃, 습도 70%, 조도 4000 Lux (16 시간/일), CO2 농도 600 ppm 유지)에서49일 동안 재배하였으며, 재배시간별로 채취한 잎과 뿌리의 우라늄 농도를 분석하여 식물추출법에 의한 우라늄 제거량과 제거효율을 계산하였다. 구연산(citric acid)를 첨가하지 않은 식물추출법 실험결과 식물체에서 우라늄은 대부분이 뿌리에 농축되었고, 잎으로의 전이량은 매우 낮았다. 특히 네 종류 식물 중 상추 뿌리가 우라늄 농축 농도(덕평토양: 404.48 ㎍/kg)뿐 아니라 제거량도 가장 높았고(덕평토양: 1179.47 ㎍), 그 다음은 배추,고구마, 무 순이었다. 실험 결과, 식물체에 농축되는 우라늄 양은 토양 내 용출 가능한 우라늄량(특히 교환성/탄산염형태로 존재하는 우라늄량)에 비례하는 것으로 나타났다. 토양으로부터 식물로의 우라늄 흡수율을 높이기위하여 첨가제로 25 mM과 50 mM 구연산용액을 식물 수확 6일 전에 각각 300 ml씩 주입하여 식물추출법 실험을 수행한 결과, 50 mM 구연산용액을 첨가한 경우 구연산용액을 첨가하지 않은 경우보다 식물 우라늄 농도는 잎은 최소 10배에서 최대 50배, 뿌리는 최소 3배에서 최대 10배까지 증가하여, 우라늄 흡수율을 높이기 위한첨가제로 50 mM 구연산용액을 사용하는 것이 매우 효과적인 것으로 나타났다. 구연산용액을 첨가하지 않은식물추출법의 경우, 초기 우라늄 농도가 높은 덕평토양 내 교환성/탄산염결합 형태로 존재하는 우라늄량의14%를 제거할 수 있었으나, 50 mM 구연산용액을 첨가한 경우 토양 내 교환성/탄산염결합 형태로 존재하는 우라늄량을 100% 제거할 수 있었다. 이러한 결과는 구연산용액의 첨가가 토양에 존재하는 우라늄의 용해도를 증가시켜 용존 우라늄이 구연산의 카르복실기와 결합하여 식물로 쉽게 이동하고, 식물체의 생물활성도를 증가시켜 식물체 내 우라늄 전이량을 증가시키기 때문으로 판단된다.

The objective of this research is to investigate the uranium (U) removal efficiencies of thephytoextraction with the addition of citric acid as a reagent for the naturally uranium contaminated soil. Fourdifferent plants such as lettuce (Lactuca sativa L.), Chinese cabbage (Brassica campestris L.), sweet potato(Ipomoea batatas L.), and radish (Raphanus sativus L.) were cultivated for 49 days in a phytotron using plasticpots (30 cm × 10 cm × 11 cm) containing 3.3 kg of U contaminated soil. As a chelating agent, 300 ml of 25 mM(or 50 mM) citric acid solution was added into the soils. Leaves and roots of the plant were collected after 49 daysof cultivation and their uranium concentrations were analyzed using an ICP/MS to calculate the removal efficiency(%) and the removal amount (㎍) per each plant. When the citric acid solution was not used, U concentrations inroots and leaves of lettuce were 404.48 ㎍/kg and 3.45 ㎍/kg for Duckpyeong soil (initial U concentration: 28.85mg/kg), indicating that the most of uranium extracted from the soil were accumulated in roots. Among the four plants used in this study, the lettuce roots showed the highest U concentration, and the roots of chinese cabbage,sweet potato and radish in order. With 50 mM citric acid solution, U concentration of leaves and roots increasedby 10~50 times and 3~10 times, compared to those without citric acid solution, suggesting that the use of 50 mMcitric acid solution as a chelating agent is very effective in enhancing the U removal from the soil. Only 14% ofU in exchangeable/carbonate fractions were removed by the phytoextraction when the citric acid was not used.

But nearly 100% of U were removed when 50 mM citric acid solution was added to the soil. Results suggestedthat the addition of citric acid to the soil can increase the solubility of U attached on the carboxyl group of citricacid in soil water and thus accelerate the biological activity of the plant, following the increase of U transitioncapacity into the plant.

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기사명 저자명 페이지 원문 목차
후기 플라이스토세 몽골 흡수굴 호수 탄산염 퇴적물의 환경/기후학적 의미 최현구, 정공수, 임재수, 김주용, 남욱현, 양동윤, 이광식, 이진영 pp.441-455

제주도 구조운동사 윤선, 정차연, 현원학, 송시태 pp.457-474

청송 주왕산응회암의 용결작용과 조직적 진화 황상구 pp.475-488

울진 왕피리 보암 리튬광상의 성인 최윤호, 박영록, 노진환 pp.489-500

구연산(citric acid)을 첨가한 식물추출법(phytoextraction)의 우라늄 제거 효과 규명 한이경, 박수민, 이민희 pp.501-515

국내 6개 대도시의 지하수 수위 및 수질특성 비교 윤상웅, 최현미, 이진용 pp.517-528

군산분지 마이오세-플라이오세 식물파편의 탄소동위원소 조성 홍성경, 신영재 pp.529-537

충남 다사리 해안사구에 기록된 폭풍퇴적층 최광희, 장태수, 최정헌, 김윤미, 이수용 pp.539-549

반응형 웹기반 멀티플랫폼 지질정보시스템(MGEO) 개발 한종규, 연영광 pp.551-564

참고문헌 (49건) : 자료제공( 네이버학술정보 )

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번호 참고문헌 국회도서관 소장유무
1 Metal availability 네이버 미소장
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5 Uranium Accumulation of Crop Plants Enhanced by Citric Acid 네이버 미소장
6 충북 괴산 덕평리 일대 흑색셰일 및 흑색점판암기원 토양의 점토광물 조성 및 중금속원소의 분산 네이버 미소장
7 Engineering tolerance and hyperaccumulation of arsenic in plants by combining arsenate reductase and gamma-glutamylcysteine synthetase expression. 네이버 미소장
8 Enhanced phytoextraction of uranium and selected heavy metals by Indian mustard and ryegrass using biodegradable soil amendments 네이버 미소장
9 Vegetative remediation process offers advantages over traditional pump-and-treat technologies 네이버 미소장
10 Ghosh, M. and Singh, S.P., 2005, A review on phytoremediation of heavy metals and utilization of its byproducts, Apply. Ecology Environmental Research, 3, 1-18. 미소장
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13 Heavy Metal Contamination of Arable Soil and Corn Plant in the Vicinity of a Zinc Smelting Factory and Stabilization by Liming 네이버 미소장
14 Phytoremediation of Uranium-Contaminated Soils:  Role of Organic Acids in Triggering Uranium Hyperaccumulation in Plants 네이버 미소장
15 Lead phytoextraction: species variation in lead uptake and translocation 네이버 미소장
16 Igwe, J.C. and Abia, A.A., 2006, A bioseparation process for removing heavy metals from wastewater using biosorbents. African Journal of Biotechnology, 5, 1167-1179. 미소장
17 토양중의 중금속 연속추출방법과 사례연구 네이버 미소장
18 The effect of groundwater composition on uranium(VI) sorption onto bacteriogenic iron oxides 네이버 미소장
19 추부지역 흑색셰일 및 점판암 분포지역에서의 잠재적 독성원소들의 분산과 부화 네이버 미소장
20 Effectiveness of a commonly used sequential extraction technique in determining the speciation of cadmium in soils 네이버 미소장
21 Geology and Mineral Resources of the Okchŏn Zone-The Boundary between the Okchŏn and Chosŏn Systems in the South of Jechŏn, and the Geology in its Vicinity- 소장
22 Korea Hydro & Nuclear Power Co (KHNP), 2013, Current Status of Radioactive Waste Management in Korea. Technical Report (http://www.khnp.co.kr/). 미소장
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24 Characterization of copper-resistant bacterial community in rhizosphere of highly copper-contaminated soil 네이버 미소장
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27 충주지역 흑색셰일 분포지역에서의 잠재적 독성원소들의 분산과 부화 네이버 미소장
28 Geochemical Correlations Between Uranium and Other Components in U-bearing Formations of Ogcheon Belt 네이버 미소장
29 Lee, S.M., Kim, H.S. and Na, K.C., 1980, Explanatory Text of the Geological Map of Daejeon Sheet (1:50,000). Korea Research Institute of Geoscience and Mineral Resources. 미소장
30 Fractionation of lead in paddy soils and its bioavailability to rice plants 네이버 미소장
31 Lozano, J.C., Rodriguez, P.B., Tome, F.V. and Calvo, C.P., 2011, Enhancing uranium solubilization in soils by citrate, EDTA, and EDDS chelating amendments. Journal of Hazardous Materials, 198, 224-231. 미소장
32 Exploitation of plants for the removal of organics in environmental remediation 네이버 미소장
33 Citrate assisted phytoextraction of uranium by sunflowers: Study of fluxes in soils and plants and resulting intra-planta distribution of Fe and U 네이버 미소장
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35 Uranium(6+) sorption on montmorillonite: Experimental and surface complexation modeling study 네이버 미소장
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38 Phytoremediation 네이버 미소장
39 Enhancing Phytoextraction: The Effect of Chemical Soil Manipulation on Mobility, Plant Accumulation, and Leaching of Heavy Metals 네이버 미소장
40 Phytoremediation of Hazardous Wastes: Potential Regulatory Acceptability 네이버 미소장
41 Phytoremediation of organic and nutrient contaminants. 네이버 미소장
42 Geochemical Characteristics of Black Slate and Coaly Slate from the Uranium Deposit in Deokpyeong Area 소장
43 Organic pollutant accumulation in vegetation. 네이버 미소장
44 Rhizosphere bacteria enhance the accumulation of selenium and mercury in wetland plants 네이버 미소장
45 Tessier, A., Campbell, P. and Bisson, M., 1979, Sequential extraction proccedure for the speciation of particulate trace metals. Analysis Chemistry, 51, 844-851. 미소장
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47 Uranium(VI) adsorption to ferrihydrite: Application of a surface complexation model 네이버 미소장
48 Relationship Between Extractable Metals in Acid Soils and Metals Taken Up by Tea Plants 네이버 미소장
49 Zheljazkov, V.D., Jeliazkova, E.A., Kovacheva, N. and Dzhurmanski, A., 2008, Metal uptake by medicinal plant species grown in soils contaminated by a smelter. Environmental Experimental Botany, 64, 207-216. 미소장

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