Study on the Potential of Phytoremediation using Wild Plants for Heavy Metal Pollution

중금속 오염에 대한 Phytoremediation 용 야생식물 연구

The potentials of some Korean wild plants as a phytoremediator for cleaning heavy metal pollution were measured. Several plant species, Ambrosia trifida, Brassica juncea, Rumex crispus, and Abutilon theophrasti screened previously for phytoremediator were treated with cadmium and copper solution. In order to know the growth response to heavy metal stress, the plants were cultivated in hydroponic system containing heavy metals with different concentration. To know the effects of heavy metals on emergence and seedling growth, seeds of 4 species were sown in the pot and watered with heavy metal solution adjusted pH to 6.5, 5.5, and 4.5. A proposed species as potential phytoremediator, A. trifida, showed tolerance to $20{\mu}mol/L$ Cd and $80{\mu}mol/L$ Cu in nutrient solution without apparent growth reduction, and up to $100{\mu}mol/L$ Cd and $400{\mu}mol/L$ Cu without critical visual injury. Up to 311mg/kg of Cd and 369mg/kg were accumulated in dried aerial part in A. trifida. In contrast, A. theophrasti showed injury at $400{\mu}mol/L$ Cu. Significant differences were shown in Cu accumulation among the four species. A. trifida had much higher concentrations of Cd in the shoot, whereas R, crispus accumulated higher concentrations of Cd in the shoot. Testing plant species showed reduced emergence rate with heavy metal treatment. When pH was lowered, the emergence and seedling growth were affected severely with heavy metal. We can suggested that A. trifida was the most proper species for phytoremediation in heavy metal-polluted regions.

중금속 오염에 대한 식물복원법(phytoremediation)에 적합한 식물종의 탐색과 확립에 필요한 기초자료를 얻기 위하여 본 연구를 수행하였다. 공시 식물은 단풍잎돼지풀, 갓, 소리쟁이, 어저귀와 같은 야생식물을 이용하였다. 이들 종에 중금속으로 카드뮴과 구리를 처리하여 유묘의 출현과 유묘시기의 생육의 변화 및 양액재배를 통해 중금속이 이들 종에 미치는 영향과 축적되는 정도를 알아보았다. 공시종을 모래에 파종 후 중금속을 토양내 위험 수준으로 처리하고 pH를 6.5, 5.5, 4.5 조절하였을 때 pH가 낮아질수록 출현율 및 유묘의 생육은 저하되었으며 카드뮴에 비해 구리의 피해가 좀더 심하였다. 공시종 중 phy-toremediation에 가장 적합한 종은 단풍잎돼지풀이었으며 이종은 중금속에 의한 유묘의 출현과 초기 생육의 영향이 다른 종에 비해 적었으며, 양액 재배에 있어서도 $20{\mu}mol/L$Cd와 $80{\mu}mol/L$ Cu정도의 농도 처리에 의한 피해 정도가 미약하였다. 미국돼지풀은 중금속 축적량이 유묘의 카드뮴 311mg/kg, 구리 369mg/kg 정도가 축적되어 양호한 결과를 나타냈다.