본 논문은 식물환경정화가 식물을 통해 오염된 토양과 수질을 정화하고 비용이 저렴과 친환경 기술이라는 점에서 미래의 유망한 환경복원 기술이라 설명한다. 알루미늄은 토양의 \( \mathrm{pH} \)가 산성이 되면 알루미늄은 토양액에 용해되어 식물에게 심각한 해를 주고 EDTA는 phytoextraction에서 다양한 중금속 추출에 자주 사용되는 chelate로서의 장점이 있는 반면, 환경에서 자연분해 되지 않는다는 단점이 있다. 이러한 점을 반영해 고농도의 금속이 오염된 지역에서도 생물학적정화를 할 수 있도록 대표적인 금속 오염물질로 알루미늄을 선택하였고, 고농도의 알루미늄이 존재하는 곳에서도 식물이 성장하고 생분해가 잩 되는 친환경적인 킬레이트 선별을 연구하였다.
<h1>서 론</h1> <p>빠르게 발전을 거듭하는 전 세계적인 산업화와 현대적인 농업 기술의 발달로 인해서 환경오염 문제는 심각하다. 이는 생태계를 파괴하고 생물의 안전을 위협하는 심각한 요소이기 때문에 오염된 환경은 정화되어야 한다. 예전부터 사용된 물리적 화학적 방법의 환경정화는 빠르고 간편하다는 커다란 장점이 있는데 비해 비용이 비싸 오염된 모든 지역을 정화하기란 현실적으로 어렵고 또한 토양을 황폐화시키는 큰 문제점이 존재한다.</p> <p>식물과 미생물을 이용한 생물학적 환경정화는 비용이 저렴해서 경제적이며, 아주 적은 오염물질의 농도에서도 효과적으로 사용이 가능하며 오염지역을 파괴하지 않는 친환경적 방법으로서 방사능물질, 중금속 및 유기오염물질을 정화하는데 관심을 갖게 되었다. 식물환경정화(phytoremediation)는 식물을 이용하여 오염된 토양과 수질을 정화하는 기술로서, 저렴한 비용과 친환경적이기 때문에 미래의 유망한 환경복원 기술이다. 식물환경정화는 phytoextraction, phytostabilization, phytovolatilization, rhizofiltration등의 세부적인 방법으로 분류되며phytoextraction은 토양에 존재하는 금속이 식물의 뿌리를 통해서 식물 내로 들어와 식물의 잎이나 줄기에 축적이 되면 이를 수거해서 따로 처리하는 방법이다.</p> <p>알루미늄은 이온 상태인 \( \mathrm{Al}^{3+} \) 로 식물의 뿌리에서 흡수 되어 식물 내에 존재하는 oxalate와 결합하여 1:3 비율인 Al-oxalate 로 안정화되어 식물에 직접적인 피해를 주지 않는다. 뿌리에서 흡수된 알루미늄은 잎으로 이동될 때 물관에서 Al-oxalate가 Al-citrate (1:1) 형태로 전환되어 이동하여 잎에 도착하게 되면 다시 Al-oxalate (1:3)로 형태가 바뀌게 된다. 알루미늄은 식물대사에서 알려진 기능이 없는 불필요한 금속으로서 중성 토양에서는 물에 용해가 되지 않는 상태로 식물에 직접적인 피해를 주지 않는다. 하지만 토양의 \( \mathrm{pH} \) 가 \( 4.5 \) 이하로 내려가 산성이 되면 알루미늄은 급격한 변화를 일으켜 토양액에 용해되어 식물에게 심각한 해를 끼친다. 실제 전 세계적으로 농경지의 \( 40 \% \) 정도는 산성 토양이기 때문에 알루미늄에 의한 농작물의 피해는 작물 생산량에 걸림돌이 되는 주된 요소로 작용한다.</p> <p>EDTA는 phytoextraction에서 다양한 중금속 추출에 자주 사용되는 chelate로서의 장점이 있는데 비해서 환경에서 자연적인 분해가 잘 일어나지 않아 새로운 환경오염문제를 야기한다. 따라서 최근에는 자연적인 생분해가 잘 잍어나는 친환경적인 킬레이트에 대한 연구가 활발이 일어나고 있으며 그 대표적인 것으로 식물의 뿌리에서 토양으로 분비되는 분자량이 적은 유기산(LMWOA, low molecular weight organic acid)과 EDDS (ethylenediamoine disuccinic acid)이다.</p> <p>현재까지의 phytoextraction에 관한 연구는 토양에 존재하는 금속을 식물 내로 홉수가 용이하도록 하는 것에 주력을 해 왔다. 하지만 생물학적정화의 단점은 오염물질의 농도가 너무 높으면 생물이 정화는 물론 성장도 불가능하다는 것이다. 따라서 본 연구는 고농도의 금속이 오염된 지역에서도 생물학적정화가 가능하게 하는 것을 목적으로 대표적인 금속 오염물질로 알루미늄을 선택하였으며 고농도의 알루미늄이 존재하는 조건에서도 식물이 성장이 가능하며 생분해가 잩 되는 친환경적인 킬레이트 선별에 연구 초점을 두었다.</p>