DOI QR코드

DOI QR Code

Vegetation Distribution Near Abandoned Metalliferous Mines and Seed Germination Properties of Woody Plants by the Contaminated Soils

폐광산 주변의 목본 식생 현황 및 오염 토양에 대한 목본 종자의 발아 특성

  • Seo, Kyung-Won (Division of Environmental Science and Ecological Engineering, Korea University) ;
  • Kim, Rae-Hyun (Division of Environmental Science and Ecological Engineering, Korea University) ;
  • Koo, Jin-Woo (Division of Environmental Science and Ecological Engineering, Korea University) ;
  • Noh, Nam-Jin (Division of Environmental Science and Ecological Engineering, Korea University) ;
  • Kyung, Ji-Hyun (Division of Environmental Science and Ecological Engineering, Korea University) ;
  • Kim, Jeong-Gyu (Division of Environmental Science and Ecological Engineering, Korea University) ;
  • Son, Yo-Whan (Division of Environmental Science and Ecological Engineering, Korea University)
  • 서경원 (고려대학교 환경생태공학부) ;
  • 김래현 (고려대학교 환경생태공학부) ;
  • 구진우 (고려대학교 환경생태공학부) ;
  • 노남진 (고려대학교 환경생태공학부) ;
  • 경지현 (고려대학교 환경생태공학부) ;
  • 김정규 (고려대학교 환경생태공학부) ;
  • 손요환 (고려대학교 환경생태공학부)
  • Published : 2006.03.31

Abstract

This study was carried out to select the Eco-tree for successful phytoremediation of abandoned metalliferous mines. We examined vegetation and heavy metal concentrations of woody plants in abandoned mining areas, and also conducted seed germination and seedling growth experiment on contaminated soils from Gahak and Geumjeong mines. Pinus densiflora, Robinia pseudoacacia, Lespedeza bicolor and Alnus japonica showed high frequency in the survey areas and had high heavy metal concentrations compared to other species. Heavy metal concentrations were higher in roots than in leaves and stems. The seed germination rate was in the order of P. densiflora, L. bicolor, R. pseudoacacia, and Alnus japonica from the incubactor and greenhouse experiment. In the incubator experiment germination rate was highest in the control soil for P. densiflora and A. japonica. Germination rate of P. densiflora was highest on the 100% contaminated soil for Gahak mine while germination rate decreased with increased percentage of contaminated soil for Geumjeong mine. In the greenhouse experiment germination rate was lowest on the 40% contaminated soil for Gahak mine while germination rate was lowest on the 20% contaminated soil for Geumjeong mine and increased with increased percentage of contaminated soil. Shoot growth was highest for L. bicolor while root growth was highest for R. pseudoacacia except for 20% contaminated soil in Geumjeong mine.

폐광산 주변 오염지역의 식생복원에 이용할 목본 수종을 선발하기 위하여 본 연구를 수행하였다. 먼저, 폐광산 지역의 식생을 조사하고, 현지 오염 토양에 자생하는 목본식물의 중금속 오염도를 분석한 결과, 대부분의 지역에서 소나무, 아까시나무, 싸리, 오리나무 등이 넓은 면적을 차지하고 있었고, 다른 수종에 비해 생육 상태도 양호하였다. 이 수종들은 체내 중금속 농도도 높게 나타났으며, 특히 뿌리 부위에서 높은 값을 보였다. 이들 네 목본 수종을 대상으로 비오염토양과 가학광산(Cd, Cu, Pb, Zn 오염지) 및 금정광산(As 오염지)토양의 배합 비율별 종자 발아 특성을 연구한 결과, 발아율은 온실과 incubator 실험에서 모두 소나무 > 싸리 > 아까시나무 > 오리나무 순으로 나타났다. Incubator에서는 소나무와 오리나무의 발아율이 비오염 토양에서 가장 높게 나타났다. 소나무의 발아율은 가학광산 토양의 경우 100%처리 수준에서 높게 나타난 반면, 금정광산 토양의 경우 광산 토양의 비율이 증가함에 따라 감소하는 현상을 보였다. 온실에서 소나무의 발아율은 가학광산 토양의 경우 40% 처리 수준에서 가장 낮은 반면, 금정광산 토양의 경우 20% 처리 수준에서 발아율이 가장 낮았고 광산 토양의 비율이 증가할수록 소나무의 발아율이 증가하였다. 유묘 생장의 경우, 금정광산 토양 20% 수준을 제외한 두 광산 토양의 모든 처리구에서 지상부 생장은 싸리가 가장 높았으며, 지하부 생장은 아까시나무가 가장 높았다. 본 연구 결과는 중금속 오염현장에 실제로 적용될 Eco-tree 선발을 위한 기초 자료로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.펄펄 끓인 후 쌀을 넣어 조리하였고, 잡곡류는 낱알이 큰 것을 부수거나 물에 침지하였으며, 견과류, 서류, 구근류, 과일 등도 잘게 썰어 사용하였다. 치료식으로 한약재료는 물에 우리거나 삶았고, 육류는 푹삶아 육수에 밥을 하였다. 비빔밥은 되게 밥을 조리하여 나물과 밥을 일부 비빈후에 웃기로 얹었다. (1) 쌀밥은 물을 먼저 끓이다 쌀을 넣고 펄펄 끓여 된밥으로 조리하였다. 육수에 쌀을 넣고 밥을 조리하기도 하였으며, 찰밥은 제사밥으로 시루에 조리하였다. (2) 잡곡밥은 메밀, 보리, 율무 등을 사용하여 물에 곡식알이 큰것(콩)부터 미리 담가 삶거나 잘게 부숴 조리하였다. 팥등은 미리 삶거나 두쪽으로 조개 솥밑바닥에 깔았으며 대추나 밤은 세쪽으로 자른 후 물을 많이 붓고 기타재료를 섞어 밥을 하였다. 3) 국밥등은 말린국화 황국을 우려내 쌀을 넣고 밥을 조리하였으며, 국밥은 고기류와 뼈등을 푹삶아 육수에 밥을 말아 고기와 나물로 웃기를 얹었다. 굴밥등은 밥이 반쯤 익으면 재료를 미리 볶거나 씻어 넣고 조리하였다. 4) 비빔밥은 먼저 쌀로 밥을 되직하게 조리한 후 나물을 미리 밥과 슬쩍 비비다가 밥위에 나물과 웃기, 고명을 얹고 고추가루를 뿌렸다. 5) 남촉잎 등은 삶아 냉각후 쌀로 밥을 조리하였으며, 남촉줄기와 잎은 찧어 즙내 쌀로 밥을 조리하였다. 복숭아 연근 고구마는 잘게 썰어 쌀이 반쯤 익으면 함께 넣고 도라지는 물에 우려 푹 삶았고, 감자, 송이 등은 잘게 썰어 쌀과 함께 밥을 조리하였다. 4. 약선 음식조리방법 약선음식의 재료는 평상시 식생활에 사용되고 있던 식품들의 기능성분과 약이성을 이용하여 만성적인 질병과 급성적인 복통 설사

Keywords

References

  1. Lee, P. K., Jo, H. Y., and Youm, S. J. (2004) Geochemical approaches for investigation and assessment of heavy metal contamination in abandoned mine sites, Econ. Environ. Geol. 37(1), 35-48
  2. Park, Y. H. (1994) Management practices of inactive and abandoned metalliferous mine areas in Korea, Korean Fnviromrent Technology & Research, KETRI/ 1994/RE-14, Seoul, Korea, 572p
  3. Adriano, D. C. (1986) Trace Elements in the Terrestrial Environment, Springer-Verlag, New York, USA, 533p
  4. Jung, M. C. (1999) Investigation on soil contamination and its remediation system in the vicinity of abandoned Au-Ag mine in Korea, Econ. Environ. Geol. 32(1), 73-82
  5. Jung, Y. J. and Lee, S. H. (2001) Potential contamination of soil and groundwater from the residual mine tailings in the restored abandoned mine area: Shiliung mine area, Econ. Environ. Geol. 34(5), 461-470
  6. Jung, G. B., Kim, W. I., Lee, J. S., Lee, J. S., Park, C. W., and Koh, M. H. (2005) Characteristics of heavy metal contamination in residual mine tailing near abandoned metalliferous mines in Korea, Korean J. Environ. Agric. 24(3), 222-231 https://doi.org/10.5338/KJEA.2005.24.3.222
  7. Thornton, I. (1983) Applied Environmental Geochemistry, Academic Press. London, UK, 501p
  8. Cunningham, S. D., Berti, W. R., and Huang, J. W. (1995) Phytoremediation of contaminated soils, Trends in Biotechnol. 13, 393-397 https://doi.org/10.1016/S0167-7799(00)88987-8
  9. Jung, G. B., Kim, W. I., Lee, J. S., and Kim, K. M. (2002) Phytoremediation of soils contaminated with heavy metal by long-term cultivation, Korean J. Environ. Agric. 21(1), 31-37 https://doi.org/10.5338/KJEA.2002.21.1.031
  10. Kim, J. G., Lim, S. K., Lee, S. H., Lee, C. H., and Jeong, C. Y. (1999) Evaluation of heavy metal pollution and plant survey around inactive and abandoned mining areas for phytoremediation of heavy metal contaminated soils, Korean J. Environ. Agric. 18(1), 28-34
  11. Ok, Y. S., Kim, S. H., Kim, D. Y., Lee, H. N., Lim, S. K., and Kim, J. G. (2003) Feasibility of phytoremediation for metal-contaminated abandoned mining area, Korean J. Soil Sci. Fert. 36(5), 323-332
  12. Salt, D. E., Blaylock, M., Kumar, N. P. B. A., Dushenkov, V., Ensley, B. D., Chet, I., and Raskin, I. (1995) Phytoremediation: a novel strategy for the removal of toxic metals from the environmental using plants, Bio/Technol. 13, 468-474 https://doi.org/10.1038/nbt0595-468
  13. Ok, Y. S., Kim, J. G., Yang, J. E., Kim, H. J., Yoo, K. Y., Park, C. J., and Chung, D. Y. (2004) Phytoremediation of heavy metal contaminated soils using transgenic plants, Korean J. Soil Sci. Fert. 37(6), 396-406
  14. Choi, M. K. and Chiang, M. H. (2003) Physiological and biochemical responses, and heavy metal accumulation of Artemisia princeps and Helianthus annuus in the abandoned zinc mine area for phytoremediation, Korean J. Hort. Sci. Technol. 21(4), 451-456
  15. Jung, K. C., Kim, B. J., and Han, S. G. (1993) Survey on heavy metals contents in native plant near old zinc-mining sites, Korean J. Environ. Agric. 12(2), 105-111
  16. Lee, J. P., Park, N. K, and Kim, B. J. (1994) Influence of heavy metal contents in soils near old zinc-mining sites on the growth of com, Korean J. Environ. Agric. 13(3), 241-250
  17. Lee, J. Y., Lee, I. H., and Lee, S. Y. (1996) Geochemical study on pollution of heavy metals in soils, plants and streams in the vicinity of abandoned metal mines - Dalseong and Kyeongsan mines -, Econ. Environ. Geol. 29(5), 597-613
  18. Min, E. S., Song, S. H., and Kim, M. H. (1998) Heavy metal pollution in soil and vegetation near the closed Daeseong coal mine in Keumsan, Chungnam, J. KoSSGE. 3(2), 41-51
  19. You, Y. H, Lee, C. S., and Kim, J. H. (1998) Selection of tolerant species among Korean major woody plants to restore Yeocheon industrial complex area, Korean J. Ecol. 21(4), 337-344
  20. Han, S. H., Hyun, J. O., Lee, K. J., and Cho, D. H. (1998) Accumulation of heavy metals (Cd, Cu, Zn, and Pb) in five near species in relation to contamination of soil near two closed zinc-mining sites, J. Korean For. Soc. 87(3), 466-474
  21. Oh, C. Y., Lee, J. C., Han, S. H., and Kim, P. G. (2004) Characteristics of Cd accumulation and phytoremediation among three half-sib families of Betula schmidtii, Korean J. Agric. For. Meteorol. 6(3),204-209
  22. Pulford, I. D. and Watson, C. (2003) Phytoremediation of heavy metal-eontaminated land by tree-a review, Environ. Inter. 29, 529-540 https://doi.org/10.1016/S0160-4120(02)00152-6
  23. Son, Y., Park, Y. H., Woo, K. S., Lee, I. K., and Kim, Z. S. (1998) Heavy metal concentration of soils and plants from inactvie or abandoned metalliferous mines in Korea, IUFRO Inter-Divisional Seoul Conference October 12-17, 1998, Seoul, Korea, p.194-199
  24. NlAST. (2000) Methods of Soil and Plant Analysis, National Institute of Agricultural Science and Technology, Suwon, Korea, 202p
  25. MOE. (2005) Soil Environment Conservation Act, Ministry of Environment, Korea
  26. Ross, S. M. (1994) Toxic Metals in Soil-Plant Systems, John Wiley & Sons, New York, USA, 469p
  27. Kabata-Pendias, A. and Pendias, H. (1984) Trace Elements in Soils and Plants (2nd ed.), CRC Press, Florida, USA, 315p
  28. SAS. (1998) SAS/STAT User's Guide, 6.03 edition. SAS Institute, Cary, NC, USA, 1028p
  29. Lee, J. C., Han, S. H., Jang, S. S., Lee, J. H., Kim, P. G., Hur, J. S., and Yum, K. J. (2002) Selection of indigenous tree species for the revegetation of the abandoned coal mine lands in Taeback area, Korean J. Agric. For. Meteorol. 4(2), 86-94
  30. Tilman, D. (1982). Resource Competition and Community Structure, Princeton Univ. Press, Princeton, New Jergy, 540p
  31. Bowen, H. J. M. (1979) Environmental Chemistry of the Elements, Academic Press, London, UK, 333p
  32. Yim, J. H., Kim, D. W., and Jang, S. W. (1999) Seed germination characteristics of Korean native plants for slope restoration and revegetation, J. Korean Env. Res. & Reveg. Tech. 2(3), 25-31
  33. Kim, S. H., Lee, C. H., Chung, H. G., Jang, Y. S., and Park, H. S. (2003) The germination charac-teristics of seed in Kalopanax septemlobus Koidz. by storage methods and $GA_{3}$ concentrations, J. Korean For. Soc. 92(3), 185-190
  34. Yoo, Y. K. and Kim, K. S. (1998) Effects of some pretreatments on seed germination of white forsythia (Abeliophyllum distichum), J. Korean Soc. Hort. Sci. 39(1), 86-91
  35. Jeon, G. S. and Woo, B. M. (1996) Studies on mixed-seedling of native woody and herb species, J. Korean For. Soc. 85(2), 271-279
  36. Kim, D. Y., Hong, S. H., Sea, K. W., Kang, B. H., Son, Y, and Kim, J. G. (2004) Evaluation of heavy metal pollution and plant survey around abandoned mine area for feasibility of phytoremediation, Proceedings of Korean Soc. Soil. Sci. Fert. 37(2), 192-193

Cited by

  1. Effects of Heavy Metal Contamination from an Abandoned Mine on Tomato Growth and Root-knot Nematode Development vol.27, pp.3, 2011, https://doi.org/10.5423/PPJ.2011.27.3.266
  2. Seedling Growth and Heavy Metal Accumulation of Candidate Woody Species for Revegetating Korean Mine Spoils vol.16, pp.4, 2008, https://doi.org/10.1111/j.1526-100X.2008.00485.x
  3. Current research trends for heavy metals of agricultural soils and crop uptake in Korea vol.31, pp.1, 2012, https://doi.org/10.5338/KJEA.2012.31.1.75
  4. Effects of heavy metal contamination from an abandoned mine on nematode community structure as an indicator of soil ecosystem health vol.51, 2011, https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2011.08.006