Heavy metal concentration of plants in Baekdong serpentine area, western part of chungnam

충남 서부 백동 사문암지역 식물체의 중금속 함량

Heavy metal elements were analysed to assess degrees of heavy metal contents for the plants, M. sinensis, A. vulgaris and G. oldhamiana, from the Baekdong serpentine area within the western part of Chungnam. The area was divided into two sites ; serpentine area (SP, consisting of serpentinite, SP) and non-serpentine area (NSP, containing amphibole schist, AS and gneiss, GN). Their host rocks(R) and top soils(S) were also collected from the each site. As the results of the study, the plants contain high concentration of Ni Cr, Co in the SP and Fe, Zn in the AS and GN. Plants from the AS of the NSP contain mainly high content in the most of elements. Averages of Ni, Co and Cr for the plants decreased in the order of SP, AS and GN. In the total element contents, M. sinensis and A. vulgaris decreased in the order of Fe > Ni or Cr > Zn > Co > As > Sc within the SP and in the order of Fe > Zn > Cr > Ni, within the GN. Comparing among the parts of plants, root parts were higher in the most of elements than the above grounds. In the relative element ratios of plants collected from the SP and GN (SP/GN) M. sinensis was lower than A. vulgaris in the most of elements, suggesting that the M. sinenis shows low absorption within the infertile serpentine soil and high absorption within the fertile gneiss soil. In the element contents of the top soils and their host rocks, the SP shows higher Ni, Co and Cr contents than the others. Their total contents decreased from SP to AS and GN, suggesting that the soils reflect the composition of their host rocks. Total element contents of the SP decreased in the order of Fe> Cr or Ni> Co> Zn> As> Sc and, for the GN, in the order of Fe> Zn> Cr> Ni> Co or Sc, respectively. In the relative element ratios, R/S of the SP decreased in the order of Cr> As> Fe> Sc> Co> Ni> Zn and for the GN, in the order of Sc> Fe> Ni> Zn> Cr> Co. Comparing with plants within the each site, their top soils were higher than the plants in the most of elements. and their increase and decrease trends for each element are similar. Differences of element contents between the top soils and plants decreased in the order of SP, AS and GN. Plants of the GN were moi-e similar to their soils than those of the others, suggesting that each plant species show different absorptions within the different soils. Comparing with the plants of GN, higher Ni, Co, Cr contents within those of the SP and their survival within the infertile serpentine soil suggest that the M. sinensis, A vulgaris and G. oldhamiana may be the tolerance species in the serpentine soil. Comparisons with the upper crust show that M. sinensis, and A. vulgaris within the SP show high Hi and Cr contents. suggestive of hyperaccumulation. Upper results with the previous studies for the contaminated soils developed as parent materials with the serpentinites suggest additional studies for ecological behaviors for the plant and degrees of accumulations for the elements need to know phytoextraction of the heavy metal elements within the soils.

충남 서부 백동 사문암 지역에서 식물체내 중금속 오염정도를 알기 위해 사문암 지역과 각섬석 편암 및 편마암을 포함하는 인접 변성암으로 구성된 비 사문암 지역으로 나누어 식물체를 채취하였고 이들과 관계를 알기 위해 식물체가 서식하는 근접 지점에서 상부토양 및 모암시료도 채취 분석하였다. 이 결과 식물체에서 사문암 지역은 Ni. Cr, Co함량이, 비 사문암 지역은 Fe, Zn함량에서 각각 높았고 두 비사문암 지역 중 대부분 원소가 각섬석 편암 지역에서 높았다. 식물체내 평균 Ni, Co, Cr함량은 사문암, 각섬석 편암 및 편마암 순으로 감소하였고 쑥과 참억새의 절대원소함량은 사문암 지역에서 Fe, Ni 또는 Cr, Zn, Co, As, Sc순서로, 편마암 지역에서는 Fe, Zn, Cr, Ni순서로 감소했고 식물체 부분별 차이에서 대부분 원소에서 지하부가 높았다. 사문암과 편마암 지역 식물체 원소 함량 상대비에서 쑥에 비해 참억새가 대부분의 원소에서 낮은 값을 보였는데 이는 쑥보다 참억새가 척박한 사문암 토양내에서의 낮은 흡수량을, 그리고 비옥한 편마암 토양에서 높은 흡수량을 보이고 있음을 암시한다. 암석과 토양의 절대 원소 함량 비교에서 사문암 지역이 높은 Ni, Co및 Cr함량을 보였고, 이들 원소의 함량은 사문암, 각섬석 편암 및 편마암의 순으로 감소됐는데 이는 상부토양이 모암조성을 반영하기 때문일것으로 추정된다. 암석 및 상부토양의 절대 원소함량에서 사문암지역은 Fe, Cr또는 Ni, Co, Zn, As, Sc, 편마암지역은 Fe, Zn, Cr, Ni, Co또는 Sc순서로 각각 감소했으며 암석과 토양의 상대비는 사문암 지역이 Cr, As, Fe, Sc, Co, Ni, Zn, 편마암 지역은 Sc, Fe, Ni, Zn Cr, Co순서로 각각 감소했다. 상부토양과 식물체의 원소 함량 비교에서 토양이 대부분 원소에서 골았고, 각 원소의 증감에 따라 식물체와 토양은 유사한 경향을 보였다. 토양과 식물체의 각 원소 함량차이에서 사문암, 각섬석 편암, 편마암 순으로 감소했으며 편마암지역 토양이 식물체의 함량에 가장 근접했다. 토양과 식물체의 각 원소함량 관계에서 동종의 개체일지라도 상부토양차이에 따라서 식물체내 원소 흡수량은 상당한 차이를 보였다. 척박한 사문암 지역의 식물이 변성암 지역의 식물과 비교하여 높은 Ni, Co, Cr 함량을 보이면서도 생존하는 것은 이들 식물이 척박한 사문암 지역에서도 생존할 수 있는 내성종임을 암시한다. 상부지각 암석 평균치와 비교에서 사문암 지역의 쑥과 참억새는 상부지각 암석 평균치보다 Ni, Cr 함량에서 높았는데 이는 사문암 지역 식물체내에는 이들 원소들이 과량 축척되었음을 의미한다. 위 연구 결과와 기존 사문암을 모재로 발달된 중금속에 오염된 토양에 대한 연구들을 재고해 보았을 때 식물체를 이용한 토양내 중금속 제거를 위해서는 사문암 지역내 식물체의 생태학적인 연구와 중금속 축척정도등과 같은 추가적인 연구가 필요함을 강력히 암시한다.