• 제목/요약/키워드: Serpentine soils

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Toxic Effects of Serpentine Soils on Plant Growth

  • Kim, Jeong-Myeong;Shim, Jae-Kuk
    • Journal of Ecology and Environment
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    • 제31권4호
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    • pp.327-331
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    • 2008
  • Serpentine soils are distributed in a small area in Korea, and generally exhibit high contents of Ni, Cr, Fe, Mn, Co and Mg. We investigated the growth of woody plants and herbs in the Andong serpentine area, Korea. Pinus densiflora and P. rigida growing on serpentine soils have high contents of Fe, Mg, Ni and Co, with contents approximately twice as high as those of non-serpentine plants. Tree species on serpentine soil also had lower ratios of tree height/DBH than trees in a control area. In greenhouse culture experiments on two bodenvag herb species, Setaria viridis and Cymbopogon tortilis, the biomass of the plants was significantly affected by soil type but not by seed origins. After 66 days, the growth of S. viridis and C. tortilis seedlings was significantly inhibited in serpentine soil, and the dry weight of each species showed significant negative correlations with soil heavy metal contents (Ni, Co and Cr). These results suggest that the growth of plants was inhibited by properties of the serpentine soil, and in particular, their high heavy metal concentration, which induced dwarfing in woody plants and reduction of total plant biomass in herbs.

Plant Uptake of Heavy Metals in Andong Serpentine Soil

  • Kim, Jeong-Myeong;Yang, Keum-Chul;Choi, Sang-Kyoo;Yeon, Myung-Hun;Shin, Jin-Ho;Shim, Jae-Kuk
    • 환경생물
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    • 제24권4호
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    • pp.408-415
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    • 2006
  • Serpentines soil have high values of magnesium and low values of calcium, and are usually deficient in N and P, but rich in iron, Ni, silicates. We investigated serpentine soil properties and measured the content of nutrient elements and heavy metals in shoots and root of plant species which were in common at serpentine and non-serpentine areas in Andong, Korea. The soils showed higher pH value above 6.9. The contents of Ni, Cr, Fe and Mg of serpentine soils exhibited 77, 27, 5.5 and 12.5 times more than in non-serpentine soils, respectively. The content of Na was almost same but K was two times higher in non-serpentine soil, compared with serpentine soil. The contents of nutrient element such as K, Ca, Na and P in serpentine plants did not show conspicuous differences with non-serpentine plants. On the other hand, the concentrations of Ni, Cr, Fe, Mg and Mg/Ca were very high in plant on serpentine area. The all plant species collected at the serpentine site were bodenvag plants, which are not restricted to a specific type of substrate. By the plant species and parts of plant tissues, the absorption levels and patterns showed high variation and were species-specific. Carex lanceolata, Lysimachia clethroides and Cynanchum paniculatum contained much chromium and Eupatorium chinense and C. paniculatum exhibited high contents of Ni. In leaf tissue, C. lanceolata, Rubus parvifolius, Festuca ovina, Quercus serrata, and L. clethroides took comparatively large amount of Cr in serpentine area. E. chinense contained large amount of Ni, Cr and Fe in a leaf tissue. The stem of Galium verum, Juniperus rigida included high amount of Cr, Ni and Fe. And C. paniculatum absorbed large amount of Ni and Cr in the stem.

서로 다른 모암과 토양의 미량원소 특성 및 리기다소나무의 원소 함량 (The Trace Element Characteristics of Rocks, Top Soils, and Pinus rigida Growing on Soils Derived from Different Parent Rocks)

  • 민일식;김명희;송석환
    • 한국환경생태학회지
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    • 제12권1호
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    • pp.22-29
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    • 1998
  • 충남지역의 사문암과 변성암 및 흑색셰일지역의 암석, 토양 및 그 위에서 생육하는 리기다소나무의 미량원소 함량을 측정하여 모암별 토양의 원소함량과 식물체의 흡수확계를 조사하였다. Ni, Cr 및 Co 함량은 사문암에서 매우 높았으며, Zn, Mo 및 Fe 함량은 변성암에서 높았다. 흑색셰일의 이들 원소는 사문암과 변성암보다 공히 낮았다. 사문암 토양의 Ni, Cr 및 Co 함량은 매우 높았으며, Zn과 Fe 함량은 사문암+변성암 혼합풍화토 및 흑색셰일 토양에서 높았다. 풍화토의 미량원소 함량은 암석의 함량보다 낮았으며, 그 패턴은 Mo를 제외하고는 모두 유사하였다. 사문암 풍화토의 pH 범위는 7.73~9.55로 매우 높았다. 사문암지역 리기다소나무의 Cr 흡수량은 토양내 Cr함량에 비하여 낮았으며, Zn 은 토양내의 원소함량에 비하여 리기다소나무에 의한 흡수량이 높았다. 리기다소나무에 의하여 흡수된 Ni, Fe 및 Co 함량에 대한 Fe/Ni, Co/Ni 비율은 사문암풍화토에서 가장 낮았다.

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사문암 지역에서 생육하는 대나물(Gypsophila oldhamiana)의 중금속 함량 (Heavy Metal Contents of Gypsophila oldhamiana Growing on Soil Derived from Serpentine)

  • 김명희;민일식;송석환
    • The Korean Journal of Ecology
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    • 제20권5호
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    • pp.385-391
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    • 1997
  • 충남 광천과 홍성 일대의 사문암과 변성암 지역의 암석, 토양 및 출현빈도가 높은 대나물의 중금속 함량을 측정하여 사문암 토양의 독성화 정도와 식물체의 흡수관계를 조사하였다. Ni, Cr 및 Co는 사문암에 매우 높았으며 Zn, Sc, Mo 및 Fe 는 변성암에서 더 높았다. 사문암 풍화토에서는 Ni, Cr 및 Co가 높았으며 Zn과 Fe는 비사문암 풍화토(사문암 및 변성암 풍화토와 변성암 풍화토)에서 높았고, 토양의 중금속은 암석내의 함량보다 낮았다. 사문암 풍화토에 출현하는 대나물내 중금속 함량은 혼합 풍화토의 그것보다 높게 나타났으며, 같은 사문암 지역이라도 홍성보다 광천의 중금속 함량이 높았다. 대나물의 평균 Fe:Ni의 비율은 혼합 풍화토에서는 216이고 사문암 풍화토에서는 49였다. 대나물내 Ni, Cr, Co, Fe 및 Sc 등은 지상부보다 지하부에서 높았으며, Zn과 Mo 함량은 지상부에서 높았다. 암석과 식물체의 중금속 함량 비교 결과 식물체에서보다 암석의 중금속 함량이 높았고, 대나물에 의한 Zn의 흡수는 사문암과 변성암 지역에서 높았으며 Sc와 Fe는 사문암 지역에서 뚜렷이 높았다.

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가평 사문암 지역의 토양 별 식물체내 희토류 원소 함량 차이: 억세, 쑥, 산딸기를 근거로 (Differences of Rare Earth Element Concentrations of Plants in Top Soils of Gapyeong Serpentine Area: Based on the M. sinensis, A. vulgaris and R. crataegitolius)

  • 송석환;신병철
    • 한국환경과학회지
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    • 제18권6호
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    • pp.621-632
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    • 2009
  • Rare earth contents(REE) were analysed for the plants, M. sinensis. A. vulgaris and R. crataegitolius, from two different soils serpentine area consisting of serpentinite(SP) and non-serpentine area, containing amphibole schist(AS) of Gapyeong area, and were compared with soils and host rocks. The AS were high with the differences of several times in the top soils, and with the differences of several to ten times in the host rocks relative to the SP. In the same area, the SP were high in the soil, but the rocks for the AS. In the plants, the A. vulgaris were high, but low in the R. crataegitolius. Root parts were higher than the upper parts. Differences between the upper and root parts were big in the SP rather than the AS, and were big in the R. crataegitolius, but small in the M. sinensis. Among the parts of the plants, high elements were shown in the R. crataegitolius of the SP, and the A. vulgaris and M. sinensis of the AS. In the correlation coefficients, most of the REE showed positive relationships among the element pairs, especially high positive correlation coefficients in the upper parts of the SP.Differences of the soils and plants(average) were smalle in the M. sinensis and big in the R. crataegitolius. In the upper parts. contents of the A. vulgaris were close to the soils while the R. crataegitolius showed large discrepancies with the soils. In the root parts, contents of the A. vulgaris showed discrepancies with the soils regardless of soil types, but close in the R. crataegitolius of the SP and M. sinensis of the AS.

충남 서부 백동 사문암지역 식물체의 중금속 함량 (Heavy metal concentration of plants in Baekdong serpentine area, western part of chungnam)

  • 송석환;김명희;민일식;장인수
    • 한국토양환경학회지
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    • 제4권2호
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    • pp.113-125
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    • 1999
  • 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.

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우리나라 토양의 크롬 분포특성에 관한 고찰 (Chromium Distribution in Korean Soils: A Review)

  • 김록영;성좌경;이주영;김석철;장병춘;김원일;옥용식
    • 한국토양비료학회지
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    • 제43권3호
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    • pp.296-303
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    • 2010
  • Chromium as a constituent of rocks occurs naturally in the environment in varying concentrations. However, the human activity has changed the geochemical cycle of chromium in the environment and has caused the chromium accumulation in soils. Korean soils revealed a wide range of chromium contents depending on parent material and land use. The total chromium contents of volcanic ash soils in Jeju, which were determined using $HNO_3$ + $HClO_4$ + HF, ranged from 434 to 1,164 mg $kg^{-1}$. The 'ecological' total chromium contents extracted using conc. HCl + conc. $HNO_3$ (aqua regia) in the same soils varied in a lower range of 50-189 mg $kg^{-1}$ (averaged percentage of aqua regia contents in $HNO_3$ + $HClO_4$ + HF contents: 14.9%). Serpentine soils in Andong showed a 'ecological' total chromium content of 309 mg $kg^{-1}$ and against it granitic soils in Andong only 20 mg $kg^{-1}$. In uncontaminated forest soils of Korea, the 'ecological' total chromium contents varied from 4.89 to 106 mg $kg^{-1}$ and the soluble chromium contents determined using 0.1 M HCl ranged from 0.01 to 0.64 mg $kg^{-1}$ (averaged percentage of 0.1 M HCl contents in aqua regia contents: 0.4%). Arable lands contained more soluble chromium than reported in forest soils (averaged soluble chromium: 0.36 and 0.09 mg $kg^{-1}$, respectively). In particular, the soluble chromium contents in greenhouse, orchard and upland soils were higher than in contaminated soils near mine and industrial site (maximum contents: greenhouse 15.3 mg $kg^{-1}$; upland 12.1 mg $kg^{-1}$; orchard 8.29 mg $kg^{-1}$; mine site 4.76 mg $kg^{-1}$; industrial site 2.80 mg $kg^{-1}$). On the basis of these results a accumulation of chromium in some specific arable lands can be assumed, probably by long-continued applications of fertilizers or soil amendments containing chromium. In Korean Enforcement Decree of the Soil Environment Conservation Act soil standards for total chromium do not exist yet.