• Title/Summary/Keyword: 중금속

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식물을 이용한 토양내의 중금속 오염원 제거에 관한 연구 (Study on the elimination of heavy metal pollutants in the soil by plant)

  • 강경홍;김인성
    • 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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    • pp.61-76
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    • 1996
  • 본 연구는 하천유역의 중금속을 제거하는데 식물을 활용하기 위해 1994년 7월부터 10월까지 전라북도에 위치한 전주천과 그 주변하천에서 7개 지점을 선정하여 토양층과 물의 Pb, Cu, Zn 및 Fe 등의 함량을 조사하였고 그 주변에 자생하는 고마리, 마름 및 노랑어리연꽃의 중금속 농축량과 부위별 중금속 농축량을 조사하였다. 그리고 재료식물내의 중금속 농축량과 서식지 토양의 중금속 함량과의 관계를 밝히기 위해 재료식물내의 중금속 함유량과 토양의 중금속 함량간의 상관계수를 조사하였다. 실험실 조건하에서 재료식물의 중금속 흡수경향을 조사하기 위해 재료식물 중 고마리를 선정하여 Pb, Cu 및 Zn 등을 여러 농도로 처리한 용액에 고마리의 뿌리부분을 침수하여 재배한 후 그농축량을 측정하였고, 그 결과를 7개 채집지에서 자생한 고마리의 중금속 농축량의 측정치와 비교 분석하였다. 7개 채집지에서 자생한 고마리의 부위별 중금속 농축량은 Pb와 Zn의 경우 줄기<잎<뿌리의 순서로 증가하였고 Cu와 Fe는 잎<줄기<뿌리의 순서로 증가하였으며, 중금별 농축량은 Pb$\leq$Zn의 순서로 증가하였다. 고마리의 배양 실험 결과, 서식지에서 조사된 결과인 잎과 줄기에서 Pb

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Crab shell과 chemical sorbent의 중금속 제거능 비교에 관한 연구

  • 안희경;박병윤;김동석
    • 한국환경과학회:학술대회논문집
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    • pp.134-139
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    • 2000
  • Crab shell의 중금속 제거 가능성과 그 효율을 검토하기 위하여 chemical sorbent인 cation exchange resin(CER), zeolite, granular activated carbon(GAC), powdered activated carbon(PAC)의 중금속 제거능을 비교한 결과 다음과 같은 결론을 도출할 수 있었다. 1) 0.1 mM~l.0 mM의 초기 중금속 농도에서 중금속 제거량에 미치는 영향을 비교해 보았을 때 중금속 제거의 평형에 도달하는 시간은 농도가 높을수록 오래 걸렸으며 단위 흡착제 질량당 중금속 제거량은 초기 중금속 농도가 높을수록 증가하였다. 특히 구리 이온 제거 실험에서는 낮은 농도에서 crab shell의 구리 이온 제거량이 CER의 경우보다 조금 떨어지는 경향을 보였으나, 대부분의 중금속 제거에 있어서는 crab shell이 다른 chemical sorbent에 비해 뛰어난 중금속 제거능력을 보였다. 2) 흡착 등온 모델에 적용해 보았을 때, 단위 흡착제 질량당 중금속 최대 흡착량이 crab shell > CER > zeolite > PAC =GAC의 순으로, 모든 중금속 제거 실험에서 crab shell이 가장 뛰어난 것으로 나타났다. 실제 폐수처리 공정에서는 GAC나 PAC가 많이 이용되고 있는데, 수중의 중금속을 보다 효율적이고 경제적으로 처리할 수 있는 crab shell을 폐수처리 공정에 응용할 수 있는 방안을 검토할 필요성이 있을 것으로 판단된다.

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게 껍질을 이용한 중금속 제거공정에서 각 중금속들($Pb^{2+}$, $Cr^{3+}$, $Cd^{2+}$)의 제거능 비교

  • 신주남;박병윤;김동석
    • 한국환경과학회:학술대회논문집
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    • pp.168-172
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    • 2001
  • 실제로 폐수 등에는 중금속 이온이 단일이온으로 존재하기보다는 여러 중금속으로 존재하여 있는 것이 대부분이다. 이런 혼합 중금속의 이온들은 모두 경쟁적인 관계에 있으면서 각각의 중금속이온의 제거능은 떨어지지만 전체적인 중금속 제거량은 비슷한 것으로 나타났다.

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기능성기가 결합된 자성체를 이용한 토양의 중금속 분석 (Analysis of heavy metals from soils with magnetite immobilized functional groups)

  • Hyungsuk So;Nah, In-Wook;Hwang, Kyung-Yub
    • 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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    • pp.156-156
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    • 2003
  • 유럽의 여러나라들의 경우 토양내 중금속의 허용치는 그 사용 목적에 따라 다르게 책정되고 있으며 1999년에 제정된 독일의 새로운 토양보전법에서도 토양의 사용목적별로 중금속 허용치를 달리 정하고 있다. 여기서 중금속 농도를 측정하기 위한 방법으로는 DIN(독일 공업규격)에서 정하고 있는 증류수추출법과 왕수추출법이 채택되고 있다. 그러나 이 2가지 방법들은 토양의 중금속분석에서 가장 큰 factor로 작용하는 것이 pH인데 반하여 pH가 7인 증류수와 pH가 0인 왕수를 사용함으로써 실제환경에 적용하기에는 많은 무리수를 내포하고 있으며 차츰 적당치 못한 것으로 판명되고 있다. 실질적인 중금속의 유해성 여부는 토양에서의 그 중금속의 용해도와 유동성으로 결정되는데 강한 산성비가 내린다고 가정하였을 때 비의 pH가 약 4 정도이고 이 경우 식물 뿌리 부분의 pH는 5 정도가 되므로 pH를 기준으로 할 때 잠재적으로 유동가능한 중금속을 분석하는 데에는 pH 4.5 에서 EDTA 추출이 가장 적당하고 또한 이를 토대로 토양내 중금속 허용치를 정하는 것이 합리적이라고 하겠다. 그러나 EDTA는 pH 4에서 부분적으로 Proton과 결합되어 Metal Chelate로의 능력을 잃게 되고 또한 식물 뿌리의 중금속 흡착을 Simulation할 수 없어 불리한 점이 있다. 또한 EDTA는 분해기간이 길고 인체에 해롭다는 것이 알려지고 있어 점점 사용이 어려워지고 있다. 본 연구에서는 토양에 함유된 유동가능한 중금속농도분석을 보다 적절히 하기 위한 방법으로 EDTA와 같이 Carboxyl기가 결합된 고분자 자성체를 이용해 토양의 중금속을 분석하는 것을 제안하였고 분석을 위한 중금속 추출 시 토양시료와 증류수 그리고 고분자 자성체만을 사용하여 근본적으로 토양에서 유동 가능성이 있는 중금속만을 추출하였다. 분석실험은 토양의 Cd2+ 와 Pb2+를 대상으로 행하여졌으며, 여러 토양에서 추출 분석한 결과를 EDTA분석결과와 비교하였다. 실험결과, 중금속은 매우 신속하게 고분자 자성체와 결합하였고, 그 후 자성체를 외부 자장으로 모은 후 산으로 용해시키고, 결합된 중금속은 Graphite furnace AAS로 분석함으로써 빠르고 효율적으로 분석실험을 수행할 수 있음을 알 수 있었다. 한편, 실험에서 나타난 수치들을 비교 검토한 결과 토양 분석시 sandy soil에서는 자성체를 이용한 분석이 EDTA에 의한 방법보다 더 높은 추출도를 보인 반면, silt 함량이 많은 토양의 경우에서 EDTA분석에서 더 높은 중금속 추출도를 보였다.

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Crab shell 충진 칼럼을 이용한 수중 중금속의 연속 제거능 비교에 관한 연구

  • 신주남;김동석
    • 한국환경과학회:학술대회논문집
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    • pp.289-295
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    • 2002
  • Crab shell 충진 칼럼을 이용한 수중 중금속의 연속적 제거에 있어서 여러 중금속 ($Pb^{2+}$ , $Cd^{2+}$ , $Cu^{2+}$ , $Cr^{3+}$ )의 제거능 비교와 중금속 제거 전후의 crab shell의 표면 변화를 관찰해 보았다. Crab shell 충진 칼럼의 중금속 제거능을 알아보기 위해, 가장 변화가 많은 1,000 BVs까지의 crab shell g 당 각각 중금속의 제거량을 비교해 보면 $Pb^{2+}$(0.61 mmol/g) > $Cu^{2+}$(0.43 mmol/g) > $Cd^{2+}$(0.38 mmol/g) > $Cr^{3+}$(0.30 mmol/g) 순으로 나타났다. $Cd^{2+}$의 경우는 미세 침전보다는 내부의 화학적 침전이나 물리적 침전에 의한 제거가 더 많이 일어나고 $Pb^{2+}$의 경우는 유출되는 미세 침전량이 전체 제거량 중 26.6 %를 차지 하고 칼럼내 crab shell 표면에서도 다른 중금속들보다 월등히 많은 미세 침전물이 관찰 됨으로 $Pb^{2+}$의 경우는 중금속 제거는 화학적 침전이나 물리적 침전에 따른 미세침전에 의해 많이 이루어지고 있는 것으로 판단된다. $Cu^{2+}$$Cr^{3+}$의 경우, 중금속의 고유 색깔인 청색이 중금슥 제거가 끝난 후 crab shell 표면에 착색된 것을 관찰할 수 있었다. Crab shell 충진 칼럼을 이용한 수중 중금속 제거 후 중금속을 고농도로 수거하기 위한 탈착에 있어서는 초기 20 BVs 내에서 대부분의 중금속이 탈착되어 유출되는 것을 관찰 할 수 있었다.

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중금속내성균의 중금속 축적에 미치는 외부요인의 영향 (Effect of External Factors on Heavy Metal Accumulation in the Cell of Heavy Metal-Tolerant Microorganisms)

  • 조주식;이홍재;이원규;허종수
    • 한국환경농학회지
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    • v.16 no.2
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    • pp.124-129
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    • 1997
  • 중금속오염폐수처리에 미생물 이용 가능성을 검토하기 위하여 중금속에 강한 내성을 지님과 동시에 균체내 중금속 축적능력이 우수한 중금속 내성균을 분리하여 온도, pH, 및 균체 전배양시간 등과 같은 외부 요인에 따른 균체내 중금속 축적변화를 조사한 결과는 다음과 같다. 중금속화하물 종류에 따른 균체내 중금속 축적량은 $-nitrate(NO_3)$ group을 가진 중금속화합물에서 약간 높았으나 화합물 종류에 따라서 큰 차이는 없었다. 균체 전배양시간에 따른 중금속 축적은 24시간 전배양한 균체에서 높게 나타났으나 전반적으로 전배양시간에 따라서 큰 차이는 없었다. 중금속 내성균의 균체내 중금속 축적은 온도, pH등 외부환경요인에 영향을 받았으며, 중금속 내성균의 중금속 최적축적 온도는 전반적으로 $20{\sim}37^{\circ}C$ 범위였고, 중금속 최적축적 pH는 전반적으로 $6{\sim}8$ 범위였다. 중금속을 처리한 용액중 중금속 내성균의 균체량을 증가시킬수록 균체내 축적된 총 중금속양은 증가되었으나 균체 단위 g당 중금속 축적량은 감소되었으며, 균체량의 증가에 비례해서 중금속 축적량이 증가되지는 않았다.

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수중 중금속의 연속적인 제거에 있어 여러 흡착제의 제거능 비교에 관한 연구

  • 신주남;김동석
    • 한국환경과학회:학술대회논문집
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    • pp.281-288
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    • 2002
  • Crab shell 충진 칼럼을 이용한 수중 중금속의 연속적 제거에 있어서 다른 흡착제 (CER, GAC, Zeolite)와 비교 실험을 통하여 crab shell의 중금속 제거능을 알아보았다. 수중 $Pb^2+/{2+}$ 의 column을 이용한 연속적제거에 있어서 미세침전부분이 외부로 배출됨으로 칼럼 외부에 여과시스템의 도입함으로써 중금속 제거능을 높일 수 있을 것으로 판단된다. 중금속의 연속적 제거에 있어서 CER의 1,000 BVs까지의 전체 제거량은 0.35mmol/g, GAC는 0.17mmo1/g, zeolite는 0.16 mmol/g으로 나타났고 crab shell에 의한 중금속 제거량은 0.61 mmol/g으로 다른 흡착제보다 높은 제거효율을 보였다. 수중 중금속의 연속적 제거에 있어서 여러 흡착제의 제거 순서는 crab shell > CER > GAC > zeolite 로 나타났다. Crab shell의 경우는 파과점이 2,000 BVs에서 나타나므로 일반적인 폐수처리의 화학적 처리 후 잔존하는 저농도의 중금속을 제거를 위해 crab shell 충진 칼럼이 유용 할 것으로 판단된다. Crab shell의 재사용 가능성을 알아보기 위하여 crab shell을 이용한 중금속 제거공정에서 연속적인 중금속제거와 탈착과정을 통하여 보았을 때 1회에서 $Pb^2+/{2+}$제거된 량은 0.71 mmol/g 제거되었고 2회에서는 0.27 mmol/g, 3회에서는 0.02 mmol/g으로 급격하게 crab shell의 제거능이 떨어지는 것을 관찰 할 수 있다. 이는 crab shell이 재사용이 불가능 할 것으로 판단되나 다른 흡착제보다 월등한 제거효율을 보이므로 수중 중금속의 연속적 제거 흡착제 적합할 것으로 판단된다.

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구리흡착 단백질 유전자를 함유하는 재조합 효모의 중금속 흡착 (Heavy-Metal Adsorption by Recombinant Saccharomyces cerevisiae Harboring Multiple Copies of the CUP1 Gene)

  • 서진호;박상옥;김명동;한기철;전영석;안장우;한남수
    • KSBB Journal
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    • v.17 no.1
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    • pp.38-43
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    • 2002
  • 중금속 결합 단백질인 metallothionein (MT)를 발현하는 CUP1 유전자를 다중으로 함유하는 재조합 Saccharomyces cerevisiae의 균체성장과 중금속 제거특성을 조사하였다. CUP1 유전자를 다중으로 함유하는 재조합 효모는 중금속을 포함한 배지에서의 균체성장과 중금속 흡착능이 중금속에 대하여 내성을 가지고 있는 야생효모나 숙주세포에 비하여 우수하였다. 서로 다른 플라스미드를 함유하는 중금속을 함유하는 배지에서의 균체성장과 중금속 흡착능의 차이는 중금속에 대한 내성과 중금속 흡착에 MT 단백질의 발현 수준이 중요한 영향을 미치는 것으로 추정되었다. 구리를 함유하지 않고 고농도의 아연과 망간을 함유하는 배지에서 재조합 효모는 높은 균체 농도와 중금속 제거능을 나타내었는데, 이는 MT 단백질을 발현하는 CUP1 promoter가 아연과 망간에 의해서도 발현이 유도된다는 것을 알 수 있었다. MT 단백질을 효율적으로 발현하여 재조합 효모에 의한 중금속 흡착을 최대화 할 수 있는 최적의 구리농도는 0.31 mM로 결정되었으며, 비이온계 계면활성제인 Triton X-100은 재조합 효모의 균체성장과 중금속 흡착을 증가시켰지만, 대사 저해제는 균체성장과 중금속 흡착을 모두 저해하였다.

중금속내성균의 중금속 축적에 미치는 경쟁이온 및 대사저해제의 영향 (Influence of Competing Ions and Metabolic Inhibitors on Heavy Metal Accumulation in the Cell of Heavy Metal-Tolerant Microorganisms)

  • 조주식;이홍재;허종수
    • 한국환경농학회지
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    • v.16 no.2
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    • pp.142-148
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    • 1997
  • 중금속오염폐수처리에의 미생물 이용 가능성을 검토하기 위하여 중금속에 강한 내성을 지님과 동시에 균체내 중금속 축적능력이 우수한 중금속 내성균을 분리하여 competing ion, 대사저해제 등과 같은 외부 요인에 따른 균체내 중금속 축적변화를 조사한 결과는 다음과 같다. 중금속을 처리한 용액중 양이온인 $Al^{3+}$이온과 음이온인 $CO_3\;^{2-}$$PO_4\;^{2-}$이온이 competing ion으로 존재할 경우 중금속 내성균의 균체내 중금속 축적은 크게 감소되었으나, 그외 다른 양이온들과 음이온들에 대해서는 거의 영향을 받지 않았다. Cd, Zn 및 Cu 내성균주의 Cd, Zn 및 Cu 축적은 대사저해제에 의하여 크게 감소되었으나, Pb 내성균주에 의한 Pb 축적은 거의 영향을 받지 않는 것으로 나타나 Cd, Zn 및 Cu 내성균주의 Cd, Zn 및 Cu 축적은 에너지 의존적인 과정으로서 물질대사와 관련되어 있는 것으로 생각되었으며, Pb 내성균주의 Pb 축적은 에너지 비의존적인 과정으로서 물질대사와 관련이 별로 없는 물리적인 과정에 의하여 축적되는 것으로 생각되었다. 각 중금속 내성균주들은 해당 중금속 축적능력에 비하여 낮았으나 타 중금속들의 축적능력도 있었으며, 여러가지 중금속들을 동일 농도로 복합처리 하였을 경우 해당 중금속들의 축적능력이 타 중금속들에 비하여 매우 높게 나타나 각 중금속 내성균주들의 해당 중금속 축적은 선택적인 과정에 의하여 축적되는 것으로 생각되었다.

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토양세척기법을 이용한 중금속 오염토양 처리에서 중금속 추출특성 (The Extraction Characteristics of Metal-contaminated Soil by Soil Washing)

  • 황선숙;이노섭;남궁완
    • 대한환경공학회지
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    • v.27 no.10
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    • pp.1072-1080
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    • 2005
  • 과거 납제련소 부지의 중금속으로 오염된 토양을 EDTA, citrate, HCl의 세가지 용매를 이용하여 토양세척법으로 처리한 경우 중금속의 추출특성에 대하여 중금속의 추출율과 화학적 결합형태별 변화를 중심으로 살펴보았다. EDTA를 이용한 토양세척실험에서 중금속의 추출은 Pb에 특히 효과적이었다. EDTA/HM의 물비가 증가할수록 Pb의 제거율도 증가하였고 EDTA/HM의 몰비 6.5에서 효율적인 제거가 가능하였다. Citrate를 이용한 토양세척실험에서 중금속의 추출은 다른 중금속들 보다 Zn의 추출에 효과적이었다. HCl은 모든 중금속에 대하여 전반적으로 높은 추출율을 나타내었으며 0.3N 농도에서 가장 효율적인 추출이 가능하였다. EDTA로 토양세척법 처리 전후 중금속의 결합형태별 변화는 교환성과 탄산염 형태와 같이 결합력이 약한 형태로 존재하는 중금속이 대부분 추출되었다. Citrate와 HCl 처리 후 중금속의 결합형태별 변화는 네가지 중금속 모두 유사한 경향을 보였으며 Pb은 처리 전보다 처리 후에 교환가능성 형태가 증가하는 현상이 관찰되었다. Citrate 처리시 중금속 추출효율은 비결정성 형태의 함량과 거의 일치하는 결과를 나타내었다. EDTA와 HCl을 이용한 경우는 중금속 추출효율과 중금속의 결합형태의 비교결과 Zn을 제외한 나머지 중금속의 경우 비잔류성 형태의 대부분을 제거할 수 있었다. 처리 후 토양의 TCLP 결과는 EDTA로 처리한 경우에 Pb의 USEPA 기준인 5 mg/L를 만족시켰다.