토양환경기술사시험자료집 - 오염확산방지 및 정화기술Ⅱ(28)

※ 식물재배정화법(Phytoremediation)Ⅱ

 

1. 식물재배정화법 적용범위

      (1) 부지별

              1) 토양 - 오염면적이 넓을 때

                         - 오염깊이가 얕을 때

                         - 오염정도가 심하지 않아 처리가 긴급하지 않을 때

              2) 지하수  - 깊이 10ft (약 3m)이내

                             - 처리지하수량이 많을 때

                             - 오염정도가 낮을 때

      (2) 오염원별 : 중금속, 방사성물질, 유기화합물 등 다양한 범위

      (3) 오염성상

      (4) 식물선별

              1) 속성수

              2) 강한 흡수력으로 증산작용 활발

              3) 환경적응 탁월

              4) 오염원에 대한 내성구비

              5) 삽목수월

              6) 유지관리가 용이한 식물

 

2. 식물종 선택절차

      (1) 식물재배정화방법 및 제거대상 오염원의 선정

      (2) 부지정보 수집(기후, 변화량, 일조량, 오염원의 정도 등)

      (3) 식물종 선택기준 확립

              1) 일반적인 생장조건 고려

              2) 식물재배정화 관련 필요조건 고려

      (4) 선택기준에 의하여 이용가능한 식물종의 선정

 

3. 식물재배정화법 설계인자

      (1) 오염원 및 그로 인한 문제점 파악

      (2) 적합한 식물 선정

      (3) 선정된 식물의 오염원에 대한 처리도

      (4) 식물 식종 방법

      (5) 토양 및 지하수내의 처리영역 및 증산량

      (6) 오염원 흡수율 및 정화기간

 

4. 식물재배정화법 영향인자 (식물뿌리계의 발달에 영향을 미치는 인자)

      (1) 토양조성

              토양의 질감, 구조, 공극율 등이 다양하여 식물뿌리의 발달에 다양한 Stress를 미친다.

      (2) 토양수분

              식물 생명의 가장 결정적 요인

              (물은 영양분 운반체의 기능, 기체교환을 통제, 온도변이를 적당하게 한다)

      (3) 토양공기

              식물은 탄수화물을 이산화탄소와 물로 전환시키거나 호흡하는데

              산소(전자수용체)를 필요로 한다.

      (4) 토양온도

              1) 온도는 식물에게 세포수준에서 영향을 미친다(삼투포텐셜, 이온의 수화,

                  기공의 활성, 증산, 자유에너지, 막투과성, 용질의 용해도, 확산, 효소의 활성 등)

              2) 낮은 온도는 물의 점성을 증가시켜 식물의 수분흡수를 감소시킨다.

              3) 물질대사활동이나 뿌리의 생장 역시 낮은 온도에서 감소한다.

      (5) 토양 PH 

              1) PH 4.0 이하에서 뿌리는 짧아지고, 두꺼워지며, 수가 적어진다.

              2) 고농도의 수소이온은 흡착지에서 양이온과 경쟁하여 이온수송에 방해가 된다.

      (6) 수문, 지질, 화학적 특성

      (7) 화학독성

              수소이온과 알루미늄이온은 토양산성에 의한 독성효과의 주원인이다.

      (8) 무기영양분

              1) 식물은 필요한 무기영양분을 대부분 뿌리를 통해 이온형태로 흡수한다.

              2) 적정 영양분은 식물의 최적의 생체생산량(Biomass)에 필수적이다.

      (9) 질소고정세균

              질소는 식물계와 분해미생물 모두에 의해 이용된다.

      (10) 근권의 영향

              근권(Rhizosphere)은 미생물집단이 인접한 뿌리의 영향을 받는 토양의 범위이다.

 

5. 식물체로의 중금속 축적

      (1) 식물에 의한 대부분의 이온흡수는 근권의 토양용액 중의 농도에 의존한다.

      (2) 토양용액 중의 농도는 Humus, 철˙망간˙알루미늄산화물, 점토광물에 의해

           흡착되는 양에 좌우된다.

      (3) 흡착은 일반적으로 PH 가 증가할수록 증가한다(Mo 제외).

              산성토양에서 흡착율 저하 → 용액의 중금속농도 상승 → 식물체로의 전이가 커짐

      (4) 흡착된 중금속의 탈착은 Microsite에서 PH를 변화시키는 미생물의 활동에 의존한다.

      (5) 중금속 저항성 식물의 중금속 흡수저해유형

              1) 근권에서의 경쟁에 의한 중금속 배제

                     - 히스속의 식물(Heather), Calluna Vulgaris 등은 Mycorrhiza 등의 미생물이 존재하는

                        환경에서 더 적은 양의 구리, 아연을 함유하는데, 이는 Mycorrhiza가 금속흡수의

                        증가에 부정적인 효과를 가하기 때문이다.

                     - 뿌리에서의 배제는 Ca, Mg 등의 양이온과 중금속간의 경쟁에서 기인한다.

              2) 근권에서의 부동화

                     많은 식물종은 뿌리로부터 새싹이나 어린가지로 Cd, Cu, Pb, Zn을 포함한 중금속을 

                     제한적으로 이동시키며, 주로 뿌리의 세포벽에 보유한다.

              3) 생화학적인 부동화

                     식물체는 일반적으로 Ni 과 같은 식물독성이 있는 중금속의 상당량을 유기산과 반응

                     시켜 복합체를 만들어 흡수가 용이하지 않도록 부동화시킨다.