Along with other heavy metals, arsenic (As) is one among the substances most harmful to living organisms including humans. Owing to its morphological similarity to phosphorus, the uptake of As is influenced by photosynthesis and the phosphorus uptake pathway. In this study, we varied arsenic exposure and light intensity during nutrient solution cultivation of lettuce (Lactuca sativa L.) to determine the effect of these two factors on arsenic uptake, lettuce growth, and electron transfer in photosystem II. In the treatment exposed to 30 μmol L-1 of arsenic, the shoot arsenic concentration increased from 4.73 mg kg-1 to 18.97 mg kg-1 as the light intensity increased from 22 to 122 μmol m-2 s-1. The water content and ET2o/RC of the shoots were not affected by arsenic at low light intensity; however, at optimal light intensity, they decreased progressively with arsenic exposure. Increased light intensity stimulated the growth of plant roots and shoots; contrarily, the difference in growth decreased as the concentration of As exposure increased. The results of this study suggest that the effect of As on plant growth is dependent on light intensity; in particular, an increase in light intensity can increase the uptake of As, thereby affecting plant growth and As toxicity.

Adsorption of arsenic by graphene-based adsorbents is widely applied to remove arsenic from water and has become a promising technology. However, most of the reported studies were conducted at a relatively higher concentration of arsenic in As (V) oxidative form, whereas the As (III) is more difficult to remove from water and more toxic, which prompted us to conduct the study at a lower concentration of 1 ppm in As (III). A Facile and controlled synthesis of graphene-based metal/ metal oxide nanomaterials and adsorptive removal of aqueous As (III) is reported here. Adsorbents were characterized using spectroscopy (FTIR, XPS and Raman) and microscopy (TEM). The maximum uptake of arsenic obtained was 88.8% from the RGO-Fe3O4 composite among all the adsorbents. The pseudo-second-order model and Intra-particle mass transfer diffusion model were applied to determine the adsorption kinetics with varying contact time between the adsorbents and the As (III) in water to interact. Experimental results suggest that the adsorption of As (III) onto the adsorbents was a multi-step process involving external adsorption to the surface followed by diffusion to the interior. A simple spectrophotometric method also was used for the detection and quantification of As (III).

본 연구는 유통 중인 곡류 87건 및 그 가공식품 66건을 대상으로 발암물질인 무기비소의 오염도를 조사하였다. 높 은 분리능과 감도를 가진 HPLC-ICP/MS를 이용하여 무기 비소 As(III), As(V) 및 유기비소 MMA, DMA, AsB, AsC 를 분석했으며, ICP/MS로 총비소를 정량하였다. 모든 곡 류에서 무기비소가 검출되었으며, 곡류의 총비소는 약 70- 85%의 무기비소와 약 10-20%의 DMA로 구성되었다. 곡 류 분석 결과, 담수재배 종인 쌀과 흑미에서 높았고, 밭 재배 잡곡은 오염도가 낮았다. 쌀의 평균 무기비소 농도 는 쌀눈 0.160 mg/kg, 현미 0.135 mg/kg, 백미 0.083 mg/ kg으로 외피에 비소가 많은 것으로 조사되었다. 곡류 가 공식품은 원재료의 종류와 함량에 따라 무기비소 농도가 달랐으며, 현미와 쌀눈 가공 제품에서 검출량이 많았다. 모든 시료는 기준규격을 초과하지 않았지만, 섭취 빈도가 높으므로 식품 안전을 위해 지속적인 모니터링이 필요할 것으로 판단된다.

Arsenic (As) uptake and accumulation from agricultural soil to rice vary depending on the soil environmental conditions such as soil pH, redox potential, clay content, and organic matter (OM) content. Therefore, these factors are important in predicting changes in the uptake and accumulation of As in rice plants. Here, we studied the chemical properties of As-contaminated and/or rice straw compost (RSC)-treated soils, the growth responses of RSC-applied rice plants under As-contaminated soils, the changes in As content of soil, and the relationship between As uptake and accumulation from the RSC-treated soils to the rice organs under As-contaminated soils. Rice plants were cultivated in 30 mg kg-1 As-contaminated soils under three RSC treatments: 0 (control), 12, and 24 Mg ha-1. No significant differences were indicated in the chemical properties of pre-experimental (before transplanting rice seedling) soils, with the exception of EC, OM, and available P2O5. As the treatment of RSC under 30 mg kg-1 As-contaminated soils increased, EC, OM, and available P2O5 increased proportionally in soil. Increased soil RSC under As-contaminated soils increased shoot dry weight of rice plants at harvesting stage. As content in roots increased proportionally with RSC content, whereas As content in shoots decreased under As-contaminated soil at all stages of rice plants. Nevertheless, As accumulation were significantly decreased in both roots and shoots of RSC-treated rice plants than those in the plants treated without RSC. These results indicate that the use of RSC can mitigate As phytotoxicity and reduce As accumulation in rice plants under As-contaminated soils. Therefore, RSC can potentially be applied to As-contaminated soil for safe crop and forage rice production.

서울시 경동시장 및 인근 대형마트에서 유통 중인 건조 수산물 150여 건을 시료로, ICP-MS를 이용하여 규격 미설정 중금속인 비소, 크롬, 니켈에 의한 오염도를 확인하고 그에 따른 위해도를 분석하였다. 크롬과 니켈은 검출량 및 위해도 분석 결과, 유의할 만한 결과를 확인할 수 없었다. 비소 검출량의 경우 건조어류 1.76±1.36 (0.00- 7.34), 건조연체류 3.38±2.42 (0.06-7.89), 건조해조류 1.99±1.33 (0.28-5.97), 건조갑각류 6.62±2.50 (3.30-13.57) ppm으로, 현재 건조 농산물 일부 및 한약재에서의 3 ppm 이하 규정을 간접적으로 적용했을 때, 건조갑각류는 분석에 사용된 시료 21건 모두 기준 이상으로 검출되었고, 건조연체류는 총 20건 중 50%에 해당하는 10건이 기준 이상, 건조 어류는 총 108건 중 15건(13.9%)이 기준 초과, 건조 해조류는 35건 중 6건(17.1%)의 시료가 기준을 초과 한 결과를 보였다. 시료 건수에 따른 한계에도 불구하고, 위 결과를 통해 각 품목별 및 세부 품목별 미 규격 중금속 오염에 대한 지속적인 자료 축적과 규격 설정의 필요성을 확인할 수 있었다. 비록 %PTWI 분석 결과 아직은 안전한 것으로 확인되었지만, 중금속은 여러 경로로 인체 내로 유입되며 위해도는 총합으로써 평가해야 하므로, 해양 및 수산물의 오염으로 인한 건강 위해 가능성에 대한 확인은 다각적인 연구와 검토가 필요할 것으로 판단된다.

암모니아성 질소(NH4-N)는 산업 폐수, 농업 및 축산 폐수에 포함되어 있으며 인과 함께 수질의 부영양화를 일으 키는 물질로 잘 알려져 있다. 또한 망간(Mn)과 비소(As)는 광산 처리수 등에 포함되어 있으며, 수질 오염의 원인 물질로 알려져 있다. 천연 제올라이트는 수중에서 암모니아성 질소를 제거하는데 사용되고 있지만 낮은 흡착능력을 가진다. 이러한 천연 제올라이트의 낮은 흡착능력을 개선하기 위해 Na+, Ca2+, K+, Mg2+로 이온 치환을 진행하였다. 암모니아성 질소(NH4-N)의 흡착량과 제거율은 Na+로 이온 치환된 제올라이트에서 0.66 mg/g과 89.8%로 가장 높은 값을 보였다. 이온 치환된 제올라이트 를 이용하여 Mn과 As의 흡착실험을 진행하였다. Mg2+로 이온 치환된 제올라이트에서 Mn과 As의 높은 흡착량과 제거율을 보였다.

인산염 농도 변화에 따른 Hizikia fusiforme의 무기비소 축적량 및 생장률을 분석하였다. 무기비소에 14일간 노출 하였을 때, 2 mg L-1의 높은 인산염 농도에서 무기비소 축적량이 증가하지 않았다. 하지만 인산염 농도가 0.02 mgL-1로 낮은 경우에 무기비소 축적량이 3배 이상 증가하였다. 또한 H. fusiforme는 인산염 농도가 낮은 경우 생장률이 14.5%, 무기비소 (10 μg L-1)에 노출되었을 경우 생장률이 대조구 대비 30% 감소하였다. H. fusiforme는 인산염과 무기비소를 구분하지 못하여 인산염의 농도가 낮은 경우 무기비소 축적량이 증가하게 되고, 축적된 무기비소는 광합성 저해 및 세포분열을 방해하여 생장률을 억제한다. 특히 우리나라의 대표적인 양식생물인 H. fusiforme는 다른 해조류에 비해 상대적으로 무기비소 축적량이 높다고 알려져 있기 때문에, H. fusiforme의 식품안전성을 확보하기 위해 다양한 연구가 필요하다.

In this study, 102 residents in Gwangyang and Yeosu were evaluated for exposure to levels of urethral arsenic from April 2017 to June 2018. The geometric mean concentration of the urinary arsenic in the total studied was 154.30 μg/L, with the figure for the Gwangyang area being 201.18 μg/L and the figure for the Yeosu area being 200.21 μg/L, which signifies that there was no real difference between the two regions. The figures for males and females were 173.81 μg/L and 136.98 μg/L, respectively, indicating higher levels for males. In the case of males, the risk assessment of arsenic (As) showed that 0.54 does not exceed 1 and approximately 11.3% exceeded the reference value. For women, the number of hazardous materials did not exceed 1.41 and approximately 5.1% exceeded the reference value of the total arsenic exposure survey.

This study is focused on manganese (Mn(II)) removal by ozonation in surface water. Instant ozone demand for the water was 0.5 mg/L in the study. When 0.5 mg/L of Mn(II) is existed in water, the optimum ozone concentration was 1.25 mg/L with reaction time 10 minutes to meet the drinking water regulation. The ozone concentration to meet the drinking water regulation was much higher than the stoichiometric concentration. The reaction of soluble manganese removal was so fast that the reaction time does not affect the removal dramatically. When Mn(II) is existed with Fe, the removal of Mn(II) was not affected by Fe ion. However As(V) is existed as co-ion the removal of Mn(II) was decreased by 10%. Adding ozone to surface water has limited effect to remove dissolved organic matter. When ozone is used as oxidant to remove Mn(II) in the water, the existing co-ion should be evaluated to determine optimum concentration.

이 연구에서는 D광산 주변 A지역을 대상으로 주요 오염물질인 비소, 납에 대하여 토양 내 존재형태 를 확인하고 광물상을 파악하여 오염 토양의 정화방법을 제시하고자 하였다. D광산 주변 A지역 토양의 비소의 농도는 70.73mg/kg, 납의 농도는 612.80mg/kg로 토양오염공정시험기준의 우려기준을 초과하 였다. 비소는 대부분 잔류 형태로 약 50% 존재하였고, 약 40%가 철-알루미늄 산화물 결정화 형태로 존재하였다. 납은 철-망간 산화물과 결합된 형태로 약 50% 존재하였고, 잔류 형태로는 약 20% 존재하 는 것으로 나타났다. XRD 결과, 비소가 포함되어 있는 라벤듈란(NaCaCu5(AsO4)4Cl·5H2O)과 납과 비 소가 포함되어 있는 기터마나이트(Pb3As2S6) 등이 확인되었다. 연구지역의 비소 및 중금속 오염원은 광 물찌꺼기가 토양에 직접적으로 유입되어 산화광물의 입자상으로 존재하는 비율이 높은 것으로 판단되 며, 특히 미립자에 오염물질이 분포하는 것으로 나타나 이를 선별하여 농축된 오염물질을 1차적으로 제 거하여 정화대상의 양을 저감하는 방안도 필요하다고 판단된다.

연구에서는, 전기방사법을 이용하여 산화철-산화그래핀(Fe3O4/GO, metallic graphene oxide; MGO)이 도입된 PVdF/MGO 복합나노섬유(PMG)를 제조하였으며, 이를 활용하여 비소제거에 대한 특성 평가를 진행하였다. MGO의 경우 In-situ-wet chemical 방법으로 제조하였으며, FT-IR, XRD분석을 진행하여, 형태와 구조를 확인하였다. 나노섬유 분리막의 기 계적 강도 개선을 위하여 열처리과정을 진행하였으며, 제조된 분리막의 우수한 기계적 강도 개선 효과를 확인할 수 있었다. 그러나, PMG 막의 경우, 도입된 MGO의 함량이 증가할수록 기계적 강도가 감소되는 경향성을 보여주었으며, 기공크기 분석 결과로부터, 0.3~0.45 μm의 기공크기를 가진 다공성 분리막이 제조되었음을 확인할 수 있었다. 수처리용 분리막으로의 활용 가능성 조사를 위해, 수투과도 분석을 실시하였다. 특히, PMG2.0 샘플의 경우 0.3 bar 조건에서, PVdF 나노섬유막(91 kg/m2h)에 비해 약 70% 향상된 결과값(153 kg/m2h)을 나타내었다. 또한, 비소 흡착실험 결과로부터, PMG 막의 경우, 비소3 가와 5가에 최대 81%, 68%의 높은 제거율을 보여주었으며, 흡착등온선 분석으로부터, 제조된 PMG 막의 경우 비소3가, 5가 모두 Freundlich 흡착거동을 따른다는 것을 확인하였다. 위 모든 결과로부터, PVdF/MGO 복합 나노섬유 분리막은 비소제거 및 수처리용 분리막으로 충분히 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

Arsenic (As) is a toxic element that easily taken up by plants root. Several toxic forms of As disrupt plant metabolism by a series of cellular alterations. In this study, we applied annealing control primer (ACP)-based reverse transcriptase PCR (polymerase chain reaction) technique to identify differentially expressed genes (DEGs) in alfalfa roots in response to As stress. Two-week-old alfalfa seedlings were exposed to As treatment for 6 hours. DEGs were screened from As treated samples using the ACP-based technique. A total of six DEGs including heat shock protein, HSP 23, plastocyanin-like domain protein162, thioredoxin H-type 1 protein, protein MKS1, and NAD(P)H dehydrogenase B2 were identified in alfalfa roots under As stress. These genes have putative functions in abiotic stress homeostasis, antioxidant activity, and plant defense. These identified genes would be useful to increase As tolerance in alfalfa plants.

비소는 화학적 형태에 따라 독성이 상이하며 무기비소의 독성이 강하며 피부병변이나 피부암을 유발시키는 발암물질로 알려져 있다. 무기비소의 인체섭취한계량으로, JECFA에서는 기존의 무기비소의 주간잠정섭취허용량 15 μg/kg b.w./week을 철회하였으며, EFSA에서는 폐, 피부암, 피부병변 등에 대한 BMDL0.1 0.3~8 μg/kg b.w./day를 제시하였다. 식품 중 쌀, 해조류 및 음료류은 무기비소 함량이 높은 식품으로 알려져 있다. 식품 중 쌀, 해조류 및 음료류은 무기비소 함량이 높은 식품으로 알려져 있다. 쌀을 재배하는 논 토양은 혐기성으로 주요 무기비소 화학종이 As(III)이기 때문에 쌀에서도 주요 무기비소 화학종이 As(III)인 반면, 수계에서는 주로 As(V)로 존재하기에 해조류에 서의 주요 무기비소 화학종은 As(V)이다. 식품 중 무기비소 분석은 증류수, 메탄올, 질산용액 등을 이용해 가온 또 는 상온조건에서 추출한 후 이온교환크로마토그래피과 액체크로마토그래피를 활용하여 비소화학종을 분리하고 원 자흡광광도계, 유도결합플라즈마 질량분석기를 통하여 정량 및 정성분석이 이루어지고 있으나, 국제적으로 통용되 는 보편화된 방법은 아직 제시되지 않고 있다. 유럽, 미국인 등의 무기비소 노출수준은 0.13~0.7 μg/kg bw/day인 반면, 우리나라를 포함한 아시아인의 무기비소 노출수준은 0.22~5 μg/kg bw/day인 것으로 추정되고 있다. 각 국가에서는 식품 중 무기비소 기준을 설정하고 있으며 국내에서도 관련 기준 설정을 준비 중에 있다. 현재까지 식품 중 무기비소 저감화를 위해 많은 연구가 이루어지고 있으며, 쌀의 경우 도정도를 높이거나 세척을 많이 할수록, 해조류는 끓이는 과정을 통해 무기비소 함량을 크게 줄일 수 있다. 식품 중 무기비소 안전관리 강화를 위해서는 관련 시험법의 국제적 조화, 실태조사를 통한 무기비소 노출에 관한 지속적인 연구가 요구된다.

In this study, the effectiveness of electrodialysis in removing inorganic arsenic from groundwater was investigated. To evaluate the feasibility of the electrodialysis, operating parameters such as treatment time, feed concentration, applied voltage and superficial velocity were experimentally investigated on arsenic removal. The higher conductivity removal and arsenic removal efficiency were obtained by increasing applied voltages and operation time. An increase of salinity concentrations in arsenic polluted groundwater exerted no effects on the arsenic separation ratios. Arsenic polluted waters were successfully treated with stack voltages of 1.8 ~ 2.4 V/cell-pair to approximately 93.4% of arsenic removal. Increase flow rate in diluate cell gave positive effect to removal rate. However, increase of superficial velocity in the concentrated cell exerted no effects on either the conductivity reduction or on the separation efficiency. Hopefully, this paper will provide direction in selecting appropriate operating conditions of electrodialysis for arsenic removal.