• 제목/요약/키워드: Pistia stratiotes

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수생식물을 이용한 중금속 제거에 관한 연구 (Removal of Heavy Metals using Aquatic Plant)

  • 이상호;이인구
    • 한국지반환경공학회 논문집
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    • 제3권4호
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    • pp.5-10
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    • 2002
  • Pistia stratiotes(Water Lettuce)는 고도처리를 위한 폐수로부터 무기오염원 제거에 적용되어질 수 있다. 본 연구는 2차 처리된 폐수로부터 중금속을 제거하기 위하여 시도하였다. 납(Pb)과 크롬(Cr(VI))의 초기 농도를 0.5, 1.0, 1.5mg/L로 각각 다르게 적용되어 졌다. 그 외에 납(Pb)과 크롬(Cr(VI))을 혼합하여 제거효율을 관찰하였다. Pistia stratiotes에 의해 납(Pb)은 41.0~72.0%의 제거효율을 보였고 크롬(Cr(VI))은 25.0~30.0%의 제거효율을 보였다. Pistia stratiotes는 정지된 상태에서 수일 동안 중금속에 노출되어 중금속을 제거할 수 있었다. 그러나, 중금속은 식물에 독성을 일으켜 엽록소합성을 억제하고 생체량이 감소하면서 결국은 식물의 일부가 사멸하는 것이 관찰되었다. Pistia stratiotes에 의한 납(Pb)과 크롬(Cr(VI))의 제거효율은 식물의 성장과 함께 증가하였다.

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Efficiency of Removal of Indoor Pollutants by Pistia stratiotes, Eichhornia crassipes and Hydrocotyle umbellata

  • Park, Hye-Min;Lee, Ae-Kyung
    • 인간식물환경학회지
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    • 제23권1호
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    • pp.15-21
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    • 2020
  • In this study, we compared efficiency of different aquatic plants in removing indoor pollutants and examined their potential to purify indoor air. Two liter of water in chamber was used as the control, while the other chambers containing water lettuce (Pistia stratiotes), water hyacinth (Eichhornia crassipes), and water coin (Hydrocotyle umbellata) were used as treatment groups. Temperatures inside all the chambers were maintained between 20 ℃ and 23 ℃. Humidity in the chambers with aquatic plants increased by 30% and 50% control respectively. The removal of formaldehyde per unit leaf area was examined in each aquatic plant. It turned out that water hyacinth removed the highest amount of formaldehyde, followed by water lettuce and water coin. Both water hyacinth and water lettuce increased the amount of removal of formaldehyde until the end of the experiment. In the case of airborne dust (PM 10) and fine dust (PM 2.5), water coin, which had the highest number of leaves, removed more PM 10 and PM 2.5 than the other aquatic plants, with statistically significant difference. In addition, both water coin and water hyacinth smoothly opened and closed stomata before and after the experiment. Consequently, as the aquatic plants were effective in controlling humidity and removing pollutants, they can be used as air purifying plants.

서낙동강 수질의 이화학적 특성과 수생관속식물의 분포 (Physico-Chemical Characteristics of Water and Distribution of Vascular Hydrophytes in the West Nakdong River, South Korea)

  • 윤해순;김구연;김승환;이원화;이기철
    • The Korean Journal of Ecology
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    • 제25권5호
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    • pp.305-313
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    • 2002
  • 서낙동강의 물과 저토의 이화학적인 환경을 측정하고, 수생관속식물의 식생을 조사하였다. 수질은 수소이온농도, 용존산소, 엽록소a, 총질소 그리고 총인에 의하면 부영양화 상태이었으나 여름에는 지소에 따라 과영양 상태이었다. 수중 저토는 약산성 이었으며, 모래의 함량이 높았으나 SI는 점토, SU는 미사의 비율이 컸다. 수생식물 분포는 총 16과 26종 1변종으로 총 27분류군이었다. 지소별 우점종은 DU, GA 그리고 SU에서는 마름(Trapa japonica)이 우점하였고, DA에서는 노랑어리연꽃(Nymphoides peltata), SI는 자라풀(Hydrocharis dubia)이 우점하였다. SI와 SU에서 종다양도, 균등성이 높았으며, 우점도는 DA에서 높았다. 6월에 유입된 외래종 물상추(Pistia stratiotes)와 부레옥잠(Eichhornia crassipes)이 수역 전체에 확산되어 서낙동강 전체의 우점종이 되었다. 낙동강 하구둑 축조 당시와 비교하여 서낙동강에서 소멸된 종은 민나자스말(Najas marina), 톱니나자스말(Najas minor), 이삭물수세미(Myriophyllum spicatum), 어리연꽃(Nymphoides indica)이었다. 수생식물의 최대 현존량은 10월에 DU에서 가장 높았다(445g·Dw/㎡). 하구둑 축조당시인 1985년에 비하여 DU와 CA지소의 총현존량은 33.5%로 감소하였으며, 우점종 마름의 감소율이 56.7% 이었다. 종 수와 유사도 지수를 근거로 집괴분석한 결과에 따르면 GA-SU-DU, DA와 SI의 3집단으로 구분되어졌다. 외래종의 유입으로 인한 수생식물군락의 교란은 SI와 SU에 분포하는 가시연꽃(Euryale ferox)과 감소추세 종 자라풀을 포함하여 수역전체의 자생종들 특히 수금류의 먹이식물로 이용되는 마름, 나사말, 말즘 등의 감소를 초래하였다.

수생식물을 이용한 엔도설판(${\alpha},\;{\beta}$) 및 페니트로치온의 제거 (Phytoremediation of the pesticides, endosulfan (${\alpha}$ and ${\beta}$) and fenitrothion, using aquatic plants)

  • 김종향;이방희;허종수;이근선;고성철
    • 한국응용과학기술학회지
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    • 제27권3호
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    • pp.249-256
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    • 2010
  • A phytoremediation study has been conducted to see if some known aquatic plants can remove the pesticides, endosulfan-${\alpha},\;{\beta}$ and fenitrothion which are frequently used in the crop protection and golf course management, and are likely to exist as residual pollutants in the aquatic ecosystems. Among the five aquatic plants tested in the microcosms, water lily Nymphaea tetragona Georgi showed the highest degradation efficacies (85~95%) for the three pesticides as opposed to the control(13~26%). The efficacies for the other plants were in the range of 46~80% in the order of Pistia stratiotes, Cyperus helferi, Eichhornia crassipes, and Iris pseudoacorus. Fenitrothion, an organo-phosphorus pesticide, was much more vulnerable to the phytoremediation than the organo-chlorine pesticides, endosulfan-${\alpha}$ and endosulfan-${\beta}$. The kinetic rate constants ($min^{-1}$) for removal of the three pesticides were more than 10 times higher than the control (non-planting) in case of Nymphaea tetragona Georgi. This aquatic plant showed kinetic rate constants about 2 times as much as the lower kinetic rate constants shown by Iris pseudoacorus. The reason for the highest degradation efficacy of water lily would be that the plant can live in the sediment and possess roots and broad leaves which could absorb or accumulate and degrade more pollutants in association with microbes. These results indicate that some of the selected aquatic plants planted near the agricultural lands and wetlands could contribute to remediation of pesticides present in these places, and could be applicable to protection of the aquatic ecosystems.

수생식물을 이용한 담수 순환여과식 양식용수내의 무기영양염 처리 효율 (Inorganic Nutrient Removal Efficiency of Aquatic Plants from Recirculating Aquaculture System)

  • 마진석;오승용;조재윤
    • 한국양식학회지
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    • 제16권3호
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    • pp.171-178
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    • 2003
  • Inorganic nutrients such as nitrogen and phosphate compounds accumulate in recirculating aquaculture systems. These nutrients must be removed from the system before they affect pH and fish health. For this purpose, aquatic plants are a simple and inexpensive method of removal. There are four commonly used aquatic plants: Eichhornia crassipes (water hyacinth), Pistia stratiotes (water lettuce), Hygrophila angustifolia, and Hydrocotyle leucocephala in freshwater recirculating aquaculture systems in Korea, but their efficiencies are not known. Therefore, removal efficiencies of inorganic nutrients from a freshwater recirculating aquaculture water with four commonly used aquatic plants were tested. Removing efficiencies of TAN, N $O_2$$^{[-10]}$ -N, and N $O_3$$^{[-10]}$ -N of the plants in 210 L aquaria for 48-hour period were tested. The removing efficiencies of TAN, N $O_3$$^{[-10]}$ -N, and P $O_4$$^{3-}$-P of the two most effective plants, water hyacinth and water lettuce, were also tested in 690 L (surface area of 1.55 $m^2$) tanks under 2 different initial stocking densities, 4 kg and 6 kg, for 22 days. Proximate analysis major nutrients and N and P contents of the all plants were analyzed for calculating net removal weight of N and P by the plants. Water lettuce was the most effective for removing TAN, N $O_2$$^{[-10]}$ -N, and N $O_3$$^{[-10]}$ -N from the water for 48-hour period tested followed by water hyacinth and Hygrophila angustifolia. Water lettuce reduced TAN, N $O_2$$^{[-10]}$ -N, and N $O_3$$^{[-10]}$ -N concentration from 2.3 mg/L, 0.197 mg/L, and 21.4 mg/L to 0.4 mg/L, 0.024 mg/L and 17.4 mg/L, respectively while water hyacinth reduced them down to 0.6 mg/L, 0.029 mg/L and 17.9 mg/L, respectively. The concentrations of TAN, N $O_2$$^{[-10]}$ -N, and N $O_3$$^{[-10]}$ -N in Hydrocotyle leucocephala group were rather increased up to 3.7 mg/L, 5.7 mg/L and 48.2 mg/L, respectively. This is because the creeping stem of Hydrocotyle leucocephala had to be cut to meet stocking weight resulting in decaying of the stem in the aquaria during experiment. The net growth in weight of water hycinth and water lettuce of 4 kg each in the 1.55 $m^2$ tanks for 22 days were 9.768 kg and 10.803 kg respectively, and those at initial weight of 6 kg each were 8.393 kg and 9.433 kg, respectively. The reason of lower net growth in the later group was restricted growth space. Nitrogen and phosphorus contents in water hyacinth were 2.89% and 0.27%, and those in water lettuce were 3.87% and 0.36%, respectively. Average quantities of removed N and P from 1.55 $m^2$ tanks by water hyacinth for 22 days were 18.9 g and 1.75 g, while those by water lettuce were 36.8 g and 3.5 g, respectively. Therefore water lettuce showed much higher efficiencies for removing both N and P from recirculating aquaculture water than water hyacinth.

나고야의정서 대응을 위한 담수식물 산업화 방향 설정 연구 (A Study on the Establishment of the Fresh Water Plant Industry for the Response of the Nagoya Protocol)

  • 유윤진;조동길;김상철;신수영;조수현
    • 한국환경복원기술학회지
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    • 제20권6호
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    • pp.161-180
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    • 2017
  • As the competition for securing cross-border biological sovereignty becomes intensified due to the adoption of the Nagoya Protocol, this study analyzed patent trends only for freshwater plants in order to secure national biological sovereignty. As a result, freshwater plants include a total of 68 genera and 128 species, and a total of 60 genera and 3,256 patents were surveyed. Among them, iris was the most industrialized, 14.71% followed by angelica(8.48%) and Mentha(6.94%). However, unconfirmed eight genera (Aneilema, Artemisia Cabomba, Nymphoides, Pistia stratiotes L., Pseudoraphis Griff., Ruppia) are not patented freshwater plants and it is expected that patent entry is high and barrier is low in the future. Based on patent results, Cooperative Patent Classification analysis was carried out and as a result, a total of 15 industry sectors were derived. And biopharmaceutical(30.24%) was found to be the most industrialized industry sector followed by agricultural chemistry (28.89%), biochemical industry (16.25%). In the biomedical industry, angelica(17.74%) was the most used and Iris (9.55%), Sium(20.56%) and angelica (20.48%) were found to be the most used in agricultural chemistry, biochemical industry and bio food industry, respectively. The analysis of detailed industry fields for 15 industry sectors showed that medicines of unknown structure containing substances from plants (37.77%), raw materials (46.57%) such as insect repellants, attracting agents and preparation of peptides(16.82%) with more than 21 amino acids were most frequently used in biopharmaceutical, agricultural chemistry and biochemical industry, respectively. This study is of significance as a basic data to know which freshwater plants are used in which field in order to secure biological sovereignty and patent analysis is considered necessary to continuously secure the biological sovereignty for freshwater plants.

물상추를 이용한 양어장 배출수의 질소 및 인의제거 (Nitrogen and Phosphorus Removal in Effluent from the Fish Culture farm by Using Water Lettuce, Pistia stratiotes)

  • 박종호;이원호;조규석;황규덕
    • 한국양식학회지
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    • 제16권4호
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    • pp.252-256
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    • 2003
  • 양식장에서 생성되는 어류의 노폐물이나 미섭취되고 남은 사료분은 고농도의 질소와 인을 함유하고 있으나 미처리된 상태로 처리하고 있어 그에 따른 처리방안이 요구된다. 본 연구에서는 기존의 처리공정의 대용으로 생태공학적 처리로서 경제적으로 질소와 인 제거를 위해 실내재배조에 물상추를 적용하였다. 앙식장 배출수 처리를 위한 생물여과상의 처리효율을 향상시키기 위하여 물상추 여과조를 설치하여 다양한 조건하에 시도되었다. 실험 재료인 수초는 물상추를 재배하였고, 6개의 수조(62${\times}$60${\times}$86cm)에 재배조 용량이 80 L가 되도록 채우고 수리학적 체류시간(hydraulic retention time; HRT)을 1, 2, 4, 8일로 하여 운영하였다. HRT 8일인 경우 1차 배출수를 대상으로 하였을 경우 BOD, T-N, T-P의 제거율은 92.8, 79.0 및 93.6%로 각각 나타났다.

물상추의 무기이온 흡수 특성을 이용한 수질정화 (Water Purification by Inorganic Ion Absorption Character of Water Lettuce (Pistia stratiotes L.))

  • 이성춘;이정식
    • 화훼연구
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    • 제17권1호
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    • pp.1-8
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    • 2009
  • 본 연구는 부유 식물 물상추를 이용하여 수질 개선과 무기양분 흡수 특성을 알아보기 위하여 수행되었다. 초기 Sonneveld-2S 처리에서 물상추는 $NH^+_4$$NO^-_3$보다 더 많이 흡수하여 초기 pH 값이 가장 낮았으나 시간이 지남에 따라 pH가 올라갔다. 대부분 빗물로 구성된 연못은 EC가 생육시기 전반에 걸쳐 낮았다. 식재 30일에서 50일 사이에 총 부유물질이 모든 처리에서 급격하게 증가하다가 그 이후 다시 감소하였다. 생육기간 동안 DO는 낮아졌으며 동시에 COD 값은 이와 상반된 결과를 보였다. 식재 100일 후 물상추의 초장, 초폭, 분지수와 생체중은 Sonneveld-2S 처리에서 가장 높았으며 연못물에서 가장 낮았다. 연못물 처리를 제외한 모든 처리에서 분지수는 급격히 증가하였다. 특히 생활하수에서 초장과 초폭은 Sonneveld-2S와 Sonneveld-1S 처리와 거의 비슷할 정도로 식물 생장이 왕성하였다. Yamazaki의 공식으로 무기 양분의 흡수량을 계산한 결과 총질소는 Sonnveld-2S에서 $112.5me{\cdot}L^{-1}$, Sonnveld-1S에서 $56.6me{\cdot}L^{-1}$, Sonnveld-1/2S에서 $17.4me{\cdot}L^{-1}$, 연못물에서 $3.7me{\cdot}L^{-1}$ 그리고 생활하수에서 $31.8me{\cdot}L^{-1}$로 다른 무기 이온에 비해 질소를 가장 많이 흡수하였다. 총 질소의 흡수량은 각각 식물체 분석 결과 물상추 내 총 질소는 모든 처리에서 지하부가 지상부에 비해 더 높았다. 생활하수 처리에서 총 질소는 지상부와 지하부가 비슷한 수준을 보였다. 인은 Sonnveld-2S에서 $15.6me{\cdot}L^{-1}$, Sonnveld-1S에서 $1.72me{\cdot}L^{-1}$, Sonnveld-1/2S에서 $3.13me{\cdot}L^{-1}$, 생활하수에서 $5.0me{\cdot}L^{-1}$ 흡수하였다. 물상추가 식물 양분 형태로 질소와 인을 흡수 및 제거하여 부영양화된 수질을 정화할 수 있음을 알 수 있었다.

생활오폐수에 대한 정화력이 높은 수생식물 선발 (Selection of Aquatic Plants Having High Uptake Ability of Pollutants in Raw Sewage Treatment)

  • 김춘송;고지연;이재생;박성태;구연충;강항원
    • 한국환경농학회지
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    • 제26권1호
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    • pp.25-35
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    • 2007
  • 인공습지나 수변녹지 및 완충 저류지와 같은 수질정화시설을 조성하는데 이용할 수 있는 수생식물을 선발하고자 낙동강 하류에 자생하는 수생식물과 외래 수생식물, 습생작물을 대상으로 부영양화 성분(T-N, T-P) 및 EC 관련 무기성분에 대한 정화능력을 검정하였다. 수생식물의 생육기간 동안 $225{\sim}444\;L\;m^{-2}$ 범위의 생활오폐수를 사용하였으며, 건물생산량이 많았던 벼와 부들, 줄, 비자루국화, 율무, 털물참새피 등이 350 L $m^{-2}$ 이상으로 가장 많은 생활하수를 소모하였다. 질소와 인의 체내흡수량과 실제 정화능력(정화효율 및 정화량) 및 수확 후 토양을 분석한 결과, 초장이 크면서 건물량도 많았던 벼, 비자루국화, 부들, 율무, 털물참새피, 줄 등이 부영양화성분에 대한 우수 정화식물로 선발되었다. 무기성분 중 K에 대한 정화력은 부영양화성분의 우수 정화식물로 선발된 수생식물과 더불어 물상추와 부레옥잠이 높은 결과를 보였다. EC와 관련이 높은 Ca와 Na, Cl에 대한 정화효과가 우수한 수생식물로는 물상추와 부레옥잠, 털물참새피가 선발되었으며, 특히 털물참새피는 $SO_4$에 대한 정화효과도 뛰어났다.

낙동강 하구의 수생관속식물의 분포 변화와 수금류(고니류)의 먹이식물인 세모고랭이의 성장 변화 (Changes of Distribution of Vascular Hydrophytes in the Nakdong River Estuary and Growth Dynamics of Schenoplectus triqueter, Waterfowl Food Plant)

  • 김구연;이찬우;윤해순;주기재
    • The Korean Journal of Ecology
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    • 제28권5호
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    • pp.335-345
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    • 2005
  • 지난 25년간 낙동강 하구의 물리적 변화에 따른 수생관속식물의 분포 변화와 수금류의 주요 먹이식물인 세모고랭이의 성장에 관하여 2002년 4월부터 2004년 8월까지 조사하였다. 낙동강 하구의 담수역인 서낙동강과 낙동강 본류 그리고 기수역에 생육하는 수생관속식물은 총 17과 32분류군으로 1985년의 소산 종 16과 33종과 비교해 큰 변화는 없었다. 하구둑 건설 후 수체가 거의 정체되고 담수화된 낙동강 본류에서는 1985년 보고되었던 5종의 수생식물이 17종으로 크게 증가하였다. 특히 본류에 위치한 대저동 둔치의 못에서 보호식물인 가시연꽃 군락이 발견되었다. 2001년 여름에 서낙동강에서 번성하였던 부레옥잠과 물상추 군락은 더이상 관찰되지 않았으며, 이미 소실된 것으로 보고되었던 어리연꽃, 이삭물수세미, 줄말이 관찰되었다. 1983년 이후 낙동강 하구의 하안과 연안의 매립으로 습지 면적이 2,893ha 감소하였으며, 고니류의 먹이식물인 세모고랭이 군락의 감소와, 특히 용원 내만에 분포하였던 1,300ha에 이르는 수금류의 먹이식물인 거머리말 군락이 소실되어 하구 전체의 먹이 식물이 크게 감소하였다. 세모고랭이의 지상부는 4월부터 9월까지 성장하였으며, 전체 7개 조사지역 중 신자도, 명지 조사지소에서 세모고랭이의 초고가 $30\sim40cm$로 다른 지역$(60\sim80cm)$ 보다 성장이 불량하였다. 괴경은 9월부터 형성되었으며, 비교적 깊은 $25\sim40cm$에 많이 분포하였고(55%), 총 현존량의 $44\sim57%$를 차지하였다. 하구의 수생관속식물 분포면적은 최근 25년간 총 2,893ha에 이르는 얕은 습지의 매립으로 인해 크게 변화하고 있으며 하구를 찾는 수금류의 분포, 환경수용력 등과 크게 상관성이 있어 앞으로 심도 있는 연구가 더욱 필요하다.의 물리화학적 특성에 따라서 결정된다. 본 연구의 결과를 보면 이러한 일반적인 원칙이 각 농약의 용탈잠재성 지수에 그대로 반영되었는데, 용해도가 높고, 흡착성이 약하며 잔류성이 긴 약제일수록 대부분의 토양에서 용탈잠재성이 큰 것으로 나타났다. 토양의 특성 중에서는 특히 농약의 흡착에 직접 영향을 미치는 유기물 함량이 용탈잠재성 지수를 결정하는 중요한 요인으로 볼 수 있는데, 본 연구의 결과에서도 일반적으로 유기물 함량이 높은 화산회 토양에서는 농약의 용탈잠재성이 비화산회토양에 비교하여 낮은 것으로 나타났으며, 용해도가 높고 흡착성이 매우 낮은 약제인 metribuzin의 경우에도 투수성이 상대적으로 높은 화산회 토양에서보다 투수성이 낮은 비화산회토양에서 용탈 가능성이 높게 평가된 것으로 보아 대부분 농약의 용탈잠재성을 결정하는데 있어 토양의 투수성 보다도 유기물 함량이 더욱 중요하게 영향을 미치는 것으로 판단할 수 있다. 따라서 비화산회토를 위주로 한 유기물 함량이 낮은 토양이 분포된 지역의 지하수가 농약의 오염에 취약할 것으로 판단할 수 있으며, 이들 지역에서는 용탈잠재성이 높은 것으로 평가된 약제들의 사용을 최대한 제한함으로써 제주도 피하수의 농약 오염을 방지할 수 있을 것이다. 물론 제주도 감귤원에서는 토양의 유기물 함량과 약제의 흡착성을 우선적으로 고려하여 사용할 농약을 선택해야 할 것으로 보이나, 그 외 약제의 잔류성, 사용량, 사용시기와 함께 기후조건, 토양의 투수성, 토층이 깊이, 지하수 깊이 등의 지역적인 특성들이 농약의 용탈잠재성에 미치는 영향도 더욱 구체적으로 파악되어야 할 것이며 농약의 선택 과정에서도 이러한 특성들이 앞으로 고려되어야 할 것이다.calenol 및 citrostadienol 등이 함유(含有)되어 있었다. 6. 4-desmethylsterol fraction에 는 sitosterol (74.6%)이 주성분(主成分)을 이루고