Contaminated soils and water by heavy metals have posed a serious threat to environment and human health, which can be solved by both physicochemical and biological methods. Phytoremediation has recently become a topic of scientific research and gained much attention as a cost-effective and eco-friendly alternative. Many kinds of hyperaccumulator plants have been applied to deal with heavy metal contaminants such as As, Cd, Pb, Zn and various radionuclides. In recent study, a seedling vigor index (SVI) model, which uses specific hyperaccumulator plants (i.e., sunflower) as test subjects, is proposed to predict the phytotoxicity of heavy metals. However, whether this mathematical model can be commonly used has not been cleared yet. In this study, rapeseeds were treated with Cd, Pb, Ni, Zn to validate the SVI model which was proposed by some scholars previously. The phytotoxicity of heavy metal was evaluated using seed germination test and seedling length measurement. The test shows that germination percentage and seedling length decreased when heavy metal concentration increased. According to the results of regression analysis, heavy metal concentration is linear to germination percentage, root and shoot length, corresponding with SVI model. It can be concluded that the SVI estimation model obtained from sunflowers can also be applied to rapeseeds to describe the relative effects of heavy metal concentration on plants growth and development.. However, further experiments using more hyperaccumulator plants to validate the applicability of the SVI model are necessary.

Seaweeds are received high attending as one of new and renewable energy sources. In this study, the effects of organic loading rate (OLR) and hydraulic retention time (HRT) on anaerobic digestion with Laminaria japonica were investigated using labrotory-scale semi-continuous stirred type reactors. The results demonstrated that anaerobic digestion of Laminaria japonica performed stably with OLRs in the range of 1.00 ~ 1.50 g-VS/L⋅d and HRTs in the range of 27 ~ 40 days. The maximum methane production obtained was 251.33 mL-CH4/L⋅d, which was achieved for an OLR of 1.50 g-VS/L⋅d and a HRT of 27 days. However, an OLR of 1.75 g-VS/L⋅d and a HRT of 23 days brought about a decrease in the pH and volatile fatty acids (VFAs) accumulation, causing the destabilization of the reactor and process failure. The reactors operated at a constant influent substrate concentration, i.e., 40 g-VS/L, thus OLR and HRT could not be treated separately and independently. According to the limited results of this study, it seems that the suitable OLR of anaerobic digestion of Laminaria japonica was lower than 1.50 g-VS/L⋅d and suitable HRT was higher than 27 days.

특정 중금속에 대한 식물독성(Phytotoxicity)을 파악하기 위해 오염물질로 처리된 수용액에서의 발아실험(Germination Test)이 일반적으로 수행되고 있는데, 그 결과를 토양오염의 조건에 바로 적용할 수 없다는 한계가 존재한다. 이러한 한계를 극복하고자 토양에서의 발아실험 역시 수행되고 있으나, 이러한 실험들의 경우는 특정 오염수준의 대상 토양을 채취하여 해당 오염 정도에서의 식물독성을 측정하는 일회성의 검증에 그칠뿐더러, 토양 내 중금속 오염수준 변화에 따른 식물독성을 파악할 수도 없다. 또한 토양에서의 발아실험에 소요되는 노력 및 비용이 수용액 실험과 비교해 훨씬 크다는 단점 역시 가지고 있다. 유채는 유료 작물로 어디서나 잘 자라고 그 용도가 다양하여 많은 연구가 이루어진 식물 중 하나이며 중금속으로 오염된 토양의 복원 공법 중 하나인 식물정화기술(Phytoremediation)에서도 흔히 사용되는 식물이다. 또한 수확된 씨앗을 이용하여 바이오디젤(Biodiesel) 생산원료로 이용할 수 있는 장점이 있어 식물정화기술 분야에서 연구가 활발하게 진행되고 있는 식물종이다. 따라서 본 연구의 목적은 서로 다른 상(相, phase)인 수용액과 토양에서 Pb, Ni과 As이 유채에 미치는 영향을 확인하고 그 두 상의 차이 및 상관관계를 조사하여, 대상 식물의 수용액 상 발아실험 결과만을 통해 토양에서의 중금속 농도 및 독성을 추정하기 위한 방법을 제안하고자 하였다.

급격한 산업과 경제의 발전은 화석연료와 자원의 대량사용을 촉진시키면서 기후변화 및 대기․수질․토양오염 등의 환경문제를 야기하고 있다. 이 중 토양으로 유출된 중금속은 심각한 오염원 중 하나로, 인체에 대한 독성발현에 그치지 않고 생태계의 교란을 가져와 오염지역을 황폐화시킬 수 있는 것으로 평가된다. 폐광산지역의 토양오염은 광미 및 산성폐수가 강우 등에 의하여 중금속의 거동에 영향을 주며 인근 환경에 위협을 주는 것으로 알려져 있다. 비소는 자연계에서 혹은 산업 활동에 의하여 유출되어 무색무취의 상태로 인체에 흡수될 수 있으며 만성질환을 일으키거나 발암물질로 작용할 수 있는 것을 그 특징으로 한다. US EPA는 음용수를 대표적인 비소에 대한 노출경로로 지적하면서 토양에서 수환경으로 이어질 수 있는 중금속 오염에 대한 정화공법의 개발 필요성을 제시하고 있다. 본 연구는 연속추출법을 통하여 실험실 규모에서 비소로 오염된 토양에 대한 탈착특성을 분석하고, 이를 통하여 향후 현장규모에서 MIO를 이용한 토양세척법에 의해 선택적으로 비소를 제거하는 방안의 기초자료를 제시하는 데 그 목적을 가지고 있다. 이를 위해 대상 시료는 국내에 가장 높은 비율로 존재하는 토성인 사양토를 채취하여 토양오염기준에서 우려 및 대책농도인 25-75 mg/kg 범위로 오염시켜 확보하였으며, 각 농도별 토양에 대한 연속추출을 시행한 뒤 AAS(Atomic Absorption Spectrometer, Shimadzu AA-7000, Japan)에 의한 용출농도를 측정하였다.

경제적이면서 친환경적인 오염부지 정화 수단으로 많은 관심을 받고 있는 식물정화공법(Phytoremediation)은 공법의 특성상 오염물질을 포함하는 부산물의 발생이 필연적으로 수반되어 이에 대한 처리가 반드시 고려되어야 한다. 현재는 발생되는 식물정화공법 부산물의 대부분을 압밀 및 열분해를 통한 중간처리와 연소, 직접처분 그리고 회화 등의 최종처분으로 구분하여 처리하고 있다. 이 때 연소와 회화는 낮은 열량으로 인해 폐열 회수가 어려운 단점이 있고, 열분해공정의 경우 식물체부산물의 높은 함수율로 인한 제한 및 외부에서 별도의 에너지원 투입에 따른 효용성 저하가 지적된다. 식물정화공법 부산물은 식물 종에 따라 구성이 다양하지만 헤미셀룰로오스, 셀룰로오스, 리그닌 등의 식물섬유소와 회분으로 구성되어 있어 혐기성 조건에서 소화시킬 경우 가스화를 통해 에너지의 회수는 물론 처분을 필요로 하는 부산물의 양을 감소시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 중금속 오염부지에 식물정화공법을 적용하고 발생된 해바라기 부산물을 이용하여 에너지를 회수할 수 있는 가능성을 판단하고자 혐기성 조건에서 잠재 메탄 발생량을 확인하였다. 잠재 메탄발생량의 확인은 회분식 실험인 BMP(Biochemical Methane Potential) test를 수행하였으며, 실험은 식물정화공법의 부산물로 발생하는 지상부 중 바이오디젤의 원료로 사용 가능한 씨앗을 제외하고 줄기, 잎 그리고 꽃 각각의 부위별로 구분하여 실시하였다. 실험은 50일간 진행되었으며 발생되는 가스의 부피와 조성은 각각 t-type valve system과 TCD(Thermal Conductivity Detector)가 장착된 GC(Gas Chromatography, Younglin ACME 6100, Korea)를 이용하여 분석하였다. 이를 바탕으로 얻어진 시간에 따른 누적메탄발생량에 수정된 Gompertz 식을 적용하여 잠재메탄발생량을 구하였다.