토양 침출액(1:1, 1:2, 1:5)을 이용한 포화침출액 전기전도도 평가를 위한 토성별 환산 계수

서보성 ( Bo-seong Seo ),정영재 ( Young-jae Jeong ),최준 ( Choi Joon ),허준 ( Heo Joon ),이동환 ( Dong-hwan Lee ),이수진 ( Su-jin Lee ),백누리 ( Nu-ri Baek ),이승민 ( Seung-min Lee ),최우정 ( Woo-jung Choi ) 한국환경농학회 2020 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2020 No.-

전기전도도(EC: Electrical Conductivity)는 토양의 염 농도 지표로서 토양의 염류도를 평가하는데 활용된다. USDA Salinity laboratory에서는 포화 반죽법으로 추출한 토양 용액의 EC(EC_e)를 토양 염 농도 평가 기준으로 정하였으나, 포화 반죽법은 비용과 노동 부담이 크기 때문에 토양과 물의 비율을 1:1,1:2, 1:5로 측정한 EC(각각 EC_1:1, EC_1:2, EC_1:5)에 환산 계수(conversion factor)를 적용하여 EC_e를 추정할 수 있다. 환산 계수는 투입된 물의 양 차이는 물론 토양의 양이온 교환 용량 (CEC)과 희석에 따른 이온 활동도 등에 영향을 받을 수 있지만, 이에 관한 체계적인 연구는 부족하다. 본 연구에서는 토성별 환산 계수를 평가하고, 환산 계수에 대한 영향 인자를 구명하기 위해, 토성이 다른 두 가지 토양(실트질양토, 사양토)을 대상으로 7가지 염 농도(용액 기준 1, 2, 4, 8, 12, 16, 24 dS m^-1) 수준에서 EC_1:1, EC_1:2,EC_1:5와 EC_e, 그리고 각 침출액의 양이온 농도(Na⁺, K⁺, Mg²⁺, Ca²⁺) 농도를 분석하였다. EC_1:1, EC_1:2, EC_1:5의 환산 계수는 실트질양토에서 각각 2.2, 4.1, 9.3였고, 증류수 투입량이 많은 사양토에서는 각각 3.3, 6.0, 16.2였다. 하지만, 두 토양 간의 환산 계수 비는 평균 1.6배로 증류수 투입비(1.4배) 보다 높았는데, 이는 사양토의 CEC가 실트질양토보다 낮아 양이온 용출량이 많았고 희석에 의해 이온의 활동도가 증가하였기 때문으로 판단된다. 또한, 희석배수가 증가함에 따라 침출액 중 2가 양이온의 당량 분율(Charge equivalent molar ratio)은 감소한 반면 1가 양이온의 당량 분율은 증가하였다. 이는 희석에 의해 염 농도가 낮아짐에 따라 토양 음전하에 의한 2가 양이온의 흡착이 증가하기 때문으로 판단된다. 당량 분율은 토성 간에도 차이가 있었는데, 포화침출액 중 1가 양이온의 분율은 사양토가 더 높았고, 2가 양이온은 실트질양토에서 더 높았다. 이는 CEC가 높은 실트질양토보다 CEC가 낮은 사양토에서 1가 양이온에 대한 2가 양이온의 흡착 선호도가 더 크기 때문으로 판단된다. 본 연구에서 산정한 토성별 환산 계수를 실제 간척지 토양에 적용한 결과, 토성을 고려한 환산 계수를 적용하면 보다 정확한 EC_e 산정이 가능한 것으로 나타났다. 향후 다양한 토성별 환산 계수 산정이 필요하다.

중금속 흡착을 위한 원위치 피복소재로서 천연제올라이트의 양이온교환용량에 따른 적용성 평가

강구(Ku Kang),신원호(Weon-Ho Shin),홍성구(Seong-Gu Hong),김영기(Young-Kee Kim),박성직(Seong-Jik Park) 大韓環境工學會 2017 대한환경공학회지 Vol.39 No.2

본 연구에서는 오염퇴적물의 원위치 피복을 위한 소재의 적용성 평가를 위해 양이온교환용량이 다른 제올라이트의 중금속 흡착특성을 평가하였다. 실험을 위해 양이온교환용량이 높은 제올라이트(HCzeo, 163.74 cmol/kg), 중간 값의 양이온교 환용량의 제올라이트(MCzeo, 127.20 cmol/kg), 양이온교환용량이 낮은 제올라이트(LCzeo, 70.62 cmol/kg)를 사용하였다. 비표면적을 측정한 결과 HCzeo (59.43 m²/g) > MCzeo (52.10 m²/g) > LCzeo (10.12 m²/g)순으로 높은 결과를 나타내었다. 광물학적 조성 분석을 위해 XRD 측정결과 LCzeo는 quartz와 albite로 구성되었고 MCzeo와 HCzeo의 구성광물은 quartz, albite와 더불어 clinoptilolite, heulandite, mordenite도 측정되었다. HCzeo, MCzeo, LCzeo를 이용한 Cd, Cu, Ni, Zn의 동역학적 흡착실험 결과 실험 6시간대에 흡착 평형에 도달하였다. 평형흡착실험 결과 Cd과 Zn의 흡착은 제올라이트의 양이온교환용량에 따라 증가하였지만 Cu와 Ni의 흡착은 양이온교환용량에 따라 증가하는 경향을 보이지 않았다. 이에 따라 오염퇴적물의 원위치 피복적용에 있어 Cd과 Zn으로 오염된 지역은 양이온교환용량이 높은 제올라이트의 피복적용이 효과적이지만 Cu와 Ni로 오염된 지역의 경우 가격이 저렴한 양이온교환용량이 낮은 제올라이트를 적용하여도 무방할 것으로 판단된다. We investigated the efficiency of natural zeolite with different cation exchange capacity (CEC) as capping material for the remediation of marine sediments contaminated with heavy metals. Three different zeolite with high CEC (HCzeo, 163.74 cmolc/kg), medium CEC (MCzeo, 127.20 cmolc/kg), and low CEC (LCzeo, 70.62 cmolc/kg) were used. The surface area of the zeolite was in decreasing order: HCzeo (59.43 m²/g) > MCzeo (52.10 m²/g) > LCzeo (10.12 m²/g). The results of mineralogical composition obtained from X-ray diffraction (XRD) show that LCzeo was mainly composed of quartz and albite. In the XRD result of MCzeo and HCzeo, the peaks of clinoptilolite, heulandite, and mordenite were also observed along with that of quartz and albite. Sorption equilibrium onto the HCzeo, MCzeo, and LCzeo was reached in 6 h at initial concentration of 10 mg/L and 100 mg/L. Higher adsorption of Cd and Zn onto the zeolite with higher CEC were achieved but adsorption of Cu and Ni were not dependent on the CEC of zeolite. It can be concluded that the zeolite with high cation exchange ability is recommended for the contaminated sediments with Cd and Zn but the inexpensive zeolite with low CEC for Cu and Ni.

차바자이트의 흡착 및 이온 교환 특성: Cs 및 다른 양이온과의 경쟁

백우현 ( Woo Hyeon Baek ),하수현 ( Su Hyeon Ha ),홍수민 ( Su Min Hong ),김선아 ( Seon Ah Kim ),김영규 ( Yeong Kyoo Kim ) 한국광물학회 2016 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.29 No.2

방사성 폐기물의 주요 성분 중 하나인 Cs의 자연에서 정출되는 제올라이트인 차바자이트(chabazite)에 대한 흡착 특성을 알아보기 위해 XRD, EPMA, EC, pH, ICP 분석방법을 이용하여 동정 및 화학성분 분석을 하였다. 그리고 추가적으로 양이온 교환능력을 확인하였고 시간과 농도에 따른 Cs 흡착 및 타 양이온(Li+, Na+, K+, Rb+, Sr2+)에 대한 경쟁흡착 실험을 실시하였다. 본 연구에 사용된 차바자이트의 화학식은 Ca1.15Na0.99K1.20Mg0.01Ba0.16Al4.79Si7.21O24였고 Si/Al 비율과 양이온 교환능력은 각각 1.50와 238.1 meq/100 g으로 측정되었다. 시간과 농도에 따른 Cs 흡착 등온 실험결과를 흡착 반응 속도 모델과 등온 흡착 모델에 적용해본 결과 각각 유사 2차 반응과 Freundlich 모델에 부합하였으므로 고체 표면에 흡착 물질이 2개 이상의 다중 흡착 층을 이루는 것을 알 수 있으며 모델로부터 유도되는 상수 값을 통해 차바자이트의 Cs 흡착 능력정도를 평가하였다. 경쟁 흡착 실험 결과 이온의 종류에 따라 이온 교환되어 차바자이트 내에 존재하는 Cs의 몰 분율에서 차이를 보였다. 각 양이온과 세슘과의 액체에서 고체 내로 흡착되는 경쟁 경향이 Na+, Li+, Sr2+, K+ 그리고 Rb+ 순으로 선택성이 있었으며 이는 수화 직경의 순서와 유사한 양상을 보였다. Kielland 도시법을 이용하여 Cs과 타 양이온의 교환 평형관계를 도시해 보았을 때에는 Sr2+가 가장 선택성이 높았으며 그 다음으로 Na+, Li+,K+, Rb+ 순으로 선택성이 나타났고 모든 타 양이온에 대하여 양의 값을 나타내었다. Kielland 도시법에서 나타나는 평형상수 값의 순서는 열역학 및 반응 속도론적인 의미를 내포하고 있으므로 수용액에서 공극 내로 들어가는 Cs은 Sr2+과의 공존 시 선호도가 높다는 것을 알 수 있다. 이는 경쟁하고 있는 수화된 양이온 간의 직경 차이가 원인일 것으로 추측된다. 본 연구 결과는 차바자이트가 높은 Cs 친화력을 가지는 것을 보여줌으로써 방사성 물질로 오염된 물에서 Cs을 선택적으로 교환할 수 있음을 보여주고 있다. To investigate the sorption characteristics of Cs, which is one of the major isotopes of nuclear waste, on natural zeolite chabazite, XRD, EPMA, EC, pH, and ICP analysis were performed to obtain the informations on chemical composition, cation exchange capacity, sorption kinetics and isotherm of chabazite as well as competitive adsorption with other cations (Li+, Na+, K+, Rb+, Sr2+). The chabazite used in this experiment has chemical composition of Ca1.15Na0.99K1.20Mg0.01Ba0.16Al4.79Si7.21O24 and its Si/Al ratio and cation exchange capacity (CEC) were 1.50 and 238.1 meq/100 g, respectively. Using the adsorption data at different times and concentrations, pseudo-second order and Freundlich isotherm equation were the most adequate ones for kinetic and isotherm models, indicating that there are multi sorption layers with more than two layers, and the sorption capacity was estimated by the derived constant from those equations. We also observed that equivalent molar fractions of Cs exchanged in chabazite were different depending on the ionic species from competitive ion exchange experiment. The selectivity sequence of Cs in chabazite with other cations in solution was in the order of Na+, Li+, Sr2+, K+ and Rb+ which seems to be related to the hydrated diameters of those caions. When the exchange equilibrium relationship of Cs with other cations were plotted by Kielland plot, Sr2+ showed the highest selectivity followed by Na+, Li+, K+, Rb+ and Cs showed positive values with all cations. Equilibrium constants from Kielland plot, which can explain thermodynamics and reaction kinetics for ionic exchange condition, suggest that chabazite has a higher preference for Cs in pores when it exists with Sr2+ in solution, which is supposed to be due to the different hydration diameters of cations. Our rsults show that the high selectivity of Cs on chabazite can be used for the selective exchange of Cs in the water contaminated by radioactive nuclei.

Na-, K-버네사이트 층간 구조에 대한 분자동역학 시뮬레이션 연구

박수정,권기덕 한국암석학회·(사)한국광물학회 2020 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.33 No.3

Birnessite is a layered manganese oxide mineral with ~7 Å of d-spacing. Because of its high cation exchange capacity, birnessite greatly impacts the chemical compositions of ground water and fluids in sediment pores. Understanding the cation exchange mechanisms requires atomistic investigations of the crystal structures and coordination environments of hydrated cations in the interlayer. In this study, we conducted classical molecular dynamics (MD) simulations, an atomistic simulation method of computational mineralogy, for triclinic Na-birnessite and K-birnessite whose chemical formula are from previous experiments. We report our MD simulation results of the crysta structures, coordination environments of Na+ and K+, and the polytypes of birnessite and compare them with available experimental results. The simulation results well reproduced experimental lattice parameters and provided atomic level information for the interlayer cation and water molecule sites that are difficult to distinguish in X-ray experiments. We also report that the polytype of the Mn octahedral sheets is identical between Na- and K-birnessite, but the cation positions differ from each other, demonstrating a correlation between the coordination environment of the interlayer cations and the crystal lattice parameters. This study shows that MD simulations are very promising in elucidating ion exchange reactions of birnessite. 버네사이트(birnessite)는 약 7Å의 d-spacing을 가지는 대표적인 층상형 산화망간광물로 높은 양이온 교환능력을 가지기 때문에 지하수나 퇴적물 공극 유체의 화학조성을 결정짓는 중요한 역할을 한다. 버네사이트의 양이온 교환 반응 기작을 규명하기 위해서는 층간 내 양이온의 배위 환경과 결정구조에 대한 원자 수준의 이해가 매우 중요하다. 이번 연구에서는 원자 수준의 계산광물학 방법인 고전 분자동역학(classical molecular dynamics; MD) 시뮬레이션을 이용하여 기존 실험에서 보고된 화학조성을 가지는 삼사정계 N a-와 K-버네사이트의 결정구조, 층간 양이온의 배위 환경 및 적층 구조를 계산하였다. 계산 결과는 기존 X-선 실험에서 보고된 격자 상수와 층간 배위 환경을 잘 재현하여 시뮬레이션 방법의 신뢰성을 보여주었으며, X-선 실험만으로는 구분하기 어려운 층간의 양이온과 물 분자 위치를 구별한 원자 수준의 정보를 제공하였다. 망간 팔면체 층의 적층 순서는 동일하지만 층간 내 N a+와 K+의 위치가 서로 상이하고, 층간 양이온의 배위 환경과 결정구조 간의 상관관계를 보인다. 원자 수준의 분자동역학 시뮬레이션은 버네사이트의 양이온 교환 반응 기작 규명에 크게 기여할 것으로 기대한다.

나트륨 염 첨가가 셀룰로오스 나노섬유의 rheology에 미치는 영향

신수정,전소영,( Rahmini ) 한국공업화학회 2019 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2019 No.1

양이온 첨가가 셀룰로오스 나노섬유의 점탄성에 미치는 영향을 탐색하였다. 셀룰로오스 나노섬유는 카르복시메틸화 전처리후 고압균질기를 사용하여 제조하였다. Rheometer를 사용하여 만들어진 셀룰로오스 나노섬유의 점탄성 성질을 측정하였다. 카르복시메틸화 전처리된 셀룰로오스 나노섬유는 카르복시기간의 정전기적 반발력으로 점탄성 성질이 높지 않았지만 양이온 첨가에 의한 정전기적 반발력을 완화시키 점탄성 성질이 향상되었다. 1가 양이온의 경우 리튬양이온이 가장 효과적이었고, 소디윰(나트륨), 포타슘 (칼륨) 순으로 점탄성 성질을 향상 시켰다. 양이온의 크기가 작은 단단한 양이온이 셀룰로오스 나노섬유의 점탄성 성질을 향상시키는데 더욱 유용한 구조로 판단된다.

자로사이트 내 양이온 종과 pH에 따른 침철석으로의 광물 변화 특성

김영규 ( Yeongkyoo Kim ) 한국광물학회 2024 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.37 No.2

자로사이트는 pH가 낮은 다양한 환경에서 발견되는 알루나이트 계열의 광물로 양이온이나 산화음이온이 공침 또는 치환된 형태로 구조 내 존재할 수 있다. 자로사이트는 pH 변화에 민감하여 pH 증가와 같은 지구화학적 변화 시 쉽게 침철석으로 상변화를 거치며 이러한 과정 중 자로사이트 내의 유해 이온들이 방출되어 추가적인 환경적 피해를 유발 할 수 있다. 자로사이트의 양이온 자리에 K 뿐만 아니라 Na와 NH4가 대신 존재할 수 있으며 다른 양이온을 포함하는 자로사이트의 생성은 산성광산배수 뿐만 아니라 특히 제련산업에 있어서 중요하다. 본 연구는 서로 다른 양이온을 함유하고 있는 세 종류의 자로사이트를 합성한 후 pH 변화에 따른 각 자로사이트의 침철석으로의 상변화 과정을 비교 연구하였다. 모든 자로사이트들은 pH의 변화에 민감하여 pH 4에서 보다 pH 8에서 훨씬 높은 상변화율을 보였다. 상대적으로 낮은 pH 4에서는 구조적으로 가장 안정한 K-자로사이트의 침철석으로의 상변화가 가장 느리게 일어났다. 다른 두 자로사이트의 경우 함유된 양이온이 K 이온보다 반경이 작거나 커서 구조적 안정성에 차이가 있고 이로 인하여 침철석으로의 전환이 더 빨리 일어났다. 그러나 pH 8에서는 K-자로 사이트가 다른 자로사이트에 비하여 훨씬 더 빠른 침철석으로의 변화를 보였으며 이는 수용액 속의 K 이온의 급격한 증가에서도 확인될 수 있었다. 높은 pH에서 K-자로사이트의 상변화 양상은 낮은 pH에서 보여주는 것과 확연하게 다르며 침철석으로의 변화 기작이 pH 4에서 와는 다르다는 것을 지시한다. 이에 대하여는 추후 추가의 연구가 필요하다. 본 연구 결과는 산성광산배수나 제련소 폐기물의 처분 등에서 자로사이트의 상변화가 중금속의 거동에 중요한 영향을 미칠 수 있음을 지시하며 제련 산업 폐기물 처리에 있어서 중금속의 거동을 예측하는데 중요한 정보를 제공할 수 있을 것으로 생각된다. Jarosite, a mineral belonging to the alunite family, is found in various low pH environments and can incorporate cations or oxyanions into its structure, either by coprecipitation or substitution. This mineral is sensitive to pH changes and can easily transform into goethite upon geochemical changes, such as an increase in pH. This transformation can release toxic ions from the jarosite, potentially causing additional environmental damage. In addition to potassium (K), sodium (Na) and ammonium (NH4) can also substitute for cations in jarosite. The formation of jarosites containing these and other cations is significant not only for acid mine drainage but also for the smelting industry. In this study, three different types of jarosites containing various cations were synthesized and the phase transformation of each jarosite to goethite upon pH change were compared. All the jarosites were sensitive to pH changes, showing much higher rates of phase change at pH 8 than at pH 4. At the relatively low pH of 4, the phase transformation of K-jarosite, which is most stable in structure, to goethite was the slowest. For the other two jarosites, the cations have either smaller or larger radii than K ions, resulting in differences in structural stability and they showed more rapid transformations to goethite. However, at pH 8, K-jarosite exhibited a much more rapid transformation to goethite than the other jarosites, which was also evident from the rapid increase in K ions in aqueous solution. The mineral transformation behavior of K-jarosite at higher pH is significantly different from that at lower pH, indicating that the mechanism of the transformation to goethite differs between these conditions, which requires further investigation. The results of this study indicate that the mineral transformation of jarosite in acid mine drainage or smelter waste disposal may significantly influence the behavior of heavy metals. This research provides valuable insights for predicting the behavior of heavy metals in smelting industry waste disposal.

쥐 교감신경 뉴론 N형 칼슘통로의 2가 양이온의존성 비활성화

구용숙,Goo Yong-Sook 한국의학물리학회 2006 의학물리 Vol.17 No.2

본 연구자를 위시한 많은 연구자에 의해 칼슘이 N형 칼슘통로의 비활성화를 촉진시킨다는 것이 보고되었다. 그러나 칼슘에 의한 비활성화 촉진 효과가 고전적인 칼슘의존성 기전에 의해 기인하는지는 아직 확실하지 않다. L형 칼슘통로의 칼슘의존성 비활성화기전을 밝히기 위하여 지금까지 사용해온 방법의 하나는 세포내, 외의 칼슘농도를 변화시켜보는 것이다. 그러므로 본 연구에서는 칼슘의존성 비활성화기전의 존재 여부를 알아보기 위하여 2가 양이온을 1가 양이온인 메틸아민($MA^+$)으로 치환하였다. 선행 연구를 통해 우리는 5초 동안의 긴 저분극 자극 시 바륨과 칼슘을 사용하여 얻은 전류에서 모두 빠른 성분(${\tau}{\sim}150ms$)과 느린 성분(${\tau}{\sim}2,500ms$)의 비활성화가 있음을 알 수 있었다. 본 연구에서 세포외 2가 양이온의 농도가 0이 되도록 하였을 때 빠른 비활성화가 소실된 반면 느린 비활성화에는 영향이 거의 없었다. 또한 바륨를 사용하였을 때보다 10 mV씩 과분극시킨 전압에서의 메틸암모늄 전류 데이터를 비교하여 보았을 때 느린 비활성화의 시정수가 서로 잘 일치하였으며 이 시정수는 막전압이 저분극될수록 감소하는 막전압의존성 비활성화의 특성을 보였다. 본 연구결과와 선행연구의 결과를 종합하여 볼 때 세포외 2가 양이온의 존재는 N형 칼슘통로의 빠른 비활성화가 일어나기 위하여 필수적인 조건이며 이러한 2가 양이온의존성 비활성화기전은 기존의 칼슘의존성 또는 막전압의존성 기전과 다르다는 가설을 제안한다. Experiments from several groups Including ours have demonstrated that $Ca^{2+}$ can enhance the inactivation of N-type calcium channels. However, it is not clear if this effect can be ascribed to a 'classic' $Ca^{2+}$-dependent inactivation (CDI) mechanism. One method that has been used to demonstrate CDI of L-type calcium channels is to alter the intracellular and extracellular concentration of $Ca^{2+}$. In this paper we replaced the external divalent cation to monovalent ion ($MA^+$) to test CDI. In the previous paper, we could separate fast (${\tau}{\sim}150ms$) and slow (${\tau}{\sim}2,500ms$) components of inactivation in both $Ba^{2+}$ and $Ca^{2+}$ using 5-sec voltage step. Lowering the external divalent cation concentration to zero abolished fast inactivation with relatively little effect on slow inactivation. Slow inactivation ${\tau}$ correspond very well with provided the $MA^+$ data is shifted 10 mV hyperpolarized and slow inactivation ${\tau}$ decreases with depolarization voltage in both $MA^+\;and\;Ba^{2+}$, which consistent with a classical voltage dependent inactivation (VDI) mechanism. These results combined with those of our previous paper lead us to hypothesize that external divalent cations are required to produce fast N-channel inactivation and this divalent cation-dependent inactivation is a different mechanism from classic CDI or VDI.

Distribution and Behavior of 137Cs According to topography and nature of the soil around Yeong-Gwang NPPs,

Sang-Jun Han,Goung-Jin Lee,Hee-Geun Kim 한국방사성폐기물학회 2004 방사성폐기물학회지 Vol.2 No.4

본 연구에서는 국내 원전이 위치한 지역의 토양에서 의 축적 경향을 파악하기 위하여 원전이 위치한 영광군 관내의 평지와 고산지대인 금정산, 불갑산 및 영광원전으로부터 원거리에 위치한 내장산 등을 대상으로 토양중 의 화학적인 특성과 고도에 따른 의 축적 경향을 평가하기 위한 실험을 수행하였다. 일반적으로 국내 토양 중 의 농도는 불검출 의 범위 내에 있으며 본 연구에서 측정한 평지부분과 고산지대인 원전으로부터 2 km 떨어진 금정산, 약 20 hn 떨어진 불갑산 및 원거리에 위치한 내장산에서도 지금까지의 농도 범위에 들었다. 그러나 고산지대는 평지에서와는 다르게 고도가 증가함에 따라 농도도 증가하는 경향을 보이고 있고, 정상 부분이 하부 부분보다 더 높게 나타났고 영광원전 인근 일반평지부분보다는 의 농도는 배 정도 높은 경향을 나타내었다. 연구결과 의 분포는 지형적 요인(고도) 및 토양의 화학적 요인(양이온치환용량)과 상관성이 큰것으로 나타났다. 지형적 요인으로는 주로 고도를 들 수 가 있는데 높은 고도의 산의 경우 대기중 이 토양에 침투되는 기회가 커짐으로 동일한 토질 조건의 평지 토양에 비해 높은 준위를 나타내었다 토양의 화학적 요인으로는 양이온치환용량이 주요 인자임이 규명되었다. 양이온치환용량은 침적된 을 토양에 고정시키는 능력을 나타내며 같은 지형조건에서 높은 양이온치환용량을 가진 시료가 낮은 양이온치환용량을 가진 토양에 비해 농도는 높은 값을 보였다. This paper shows our experiment is performed to understand the exposure tendency of according to the height of area and also, to supplement it by considering chemical characters of exposed to the soil. The samples we use for this experiment are from the general flat area of Yeonggwang county where it has NPPs, the high places of Keumjung & Bulgap mountains, and Naejan mountain where it is quite far from the NPPs. The data from this experiment show that the exposure of is not harmful since its range is around 252 Bq/kg-dry in most of sampled soils such as from the general flat area, the high place of Keumjung mountain where is 2 km away from the NPPs, the other high place of Bulgap mountain where is about 20 km away from the NPPs, and Naejan mountain where it is far from the NPPs. Not like the general flat area, however, the data show that the higher the area is the more is exposed. That is, at the top of mountains, the more is exposed compared to at the bottom area. It is almost times more than the general flat area of Yeonggwang county where it has NPPs. The data also show that the spread of is deeply related to the geographical(the height of area, rainfall, etc..) factors and chemical factors of soils. As the geographical factors, there are far more chances to be exposed of at the high area of mountains through the air compared to at lower area and therefore, we can get more high-leveled readings of at the high area while it is low-leveled ones at the general flat area even if both of them have the same soil conditions. Regarding the chemical factors of soil, it is clarified that the CEC is the key factor. The CEC means the capability of sticking accumulated into the soil. Hence, the more CEC it has the more high-leveled readings of we get under the same geographical condition.

정족산 무제치늪 식물의 무기이온, 질소 및 인의 양상

배정진,추연식,송승달 한국생태학회 2003 Journal of Ecology and Environment Vol.26 No.3

고층습지식물의 생리생태학적 특성을 규명하기 위하여 경상남도 양산시에 위치한 정족산 무제치늪에 서식하는 14과 22종의 식물을 대상으로 체내 무기양이온(K, Ca, Mg), 중금속이온(Al, Fe, Mn), 질소 및 인 함량의 계절적인 변화를 정량적으로 분석하였다. 무제치의 물은 15∼30 μ S/cm의 전기전도도(EC)와 pH 5.0∼5.6 (토양 4.3∼5.1)의 산도를 나타내었으며, Ca, Mg과 같은 2가 양이온의 함량이 낮은 반면 높은 중금속함량(특히 Al)을 보여 전형적인 산성토양의 특성을 보였다. 조사된 습지식물은 무기양이온함량에 있어 종간 뚜렷한 차이를 보였으며, 골풀, 진퍼리새, 기장대풀, 억새, 진달래, 산철쭉, 개미탑, 끈끈이주걱은 400 μ Mg DW 이하의 매우 낮은 함량을 나타내었으며, 동의나물, 숫잔대, 산제비난, 멱쇠채, 제비꽃, 바디나물은 체내 높은 무기양이 온 함량을 보였다. 특히 국화과의 멱쇠채와 제비꽃과의 제비꽃은 Ca과 Mg을 축적하는 경향성을 보였으며, 생육이 진전됨에 따라 오이풀과 꽃창포의 무기양이온 함량은 점차 감소하는 양상을 나타내었다. 한편 조사된 대부분의 식물들은 토양의 높은 중금속 함량에도 불구하고 체내 낮은 농도의 중금속을 함유하였으며, 축적된 총 중금속함량 및 조성은 식물 종간에 뚜렷한 차이를 보였다. 토양의 낮은 질소 및 인 함량에도 불구하고 조사된 대부분의 식물종들은 생육초기단계에 있어 비교적 높은 질소 및 인 함유하였으며, 생육이 진전됨에 따라 서서히 감소하는 양상을 나타내었다. 결론적으로 무제치늪에 서식하는 식물종들은 생육초기에 무기양이온 및 질소를 축적하고 생육과정에 이를 재이용하고, 중금속을 배제하는 기작을 발달시킴으로서 빈영양의 산성 환경을 극복하는 것으로 생각된다. To investigate ecophysiological characteristics of plants species adapted to moor habitat, we selected 22 species plants and analyzed inorganic cations (K, Ca, Mg), heavy metals (Al, Fe, Mn) and total nitrogen and phosphorus quantitatively. Moojechi moor indicated typical acidic and oligotrophic conditions with pH of 5.0∼5.6 (pH 4.3∼5.1 in soil) and EC of 15∼30μ S/cm, and contained very low contents of soil divalent cation such as Ca and Mg but high contents of heavy metals (esp. Al). With respect to inorganic cation contents, investigated plants species showed remarkable interspecific difference. Plant species belonging to J. effusus var. decipiens, M. japonica, I. globosa, M. sacchariflorus, R. mucronulatum, R. yedoense var. poukhanense, H. micrantha, D. rotundifolia showed very low contents of inorganic cation below 400 μ M/g DW, but plant species of C. palustris var. spontanea, L. sessilifolia, P. mandarinorum, C. lineare, S. austriaca sub. glabra, V. mandshurica, A. decursiva showed high cation contents in leaves. Especially, S. austriaca sub. glabra (Compositae) and V. mandshurica (Violaceae) showed pattern accumulating Ca and Mg with plant growth, but I. ensata var. spontanea (Iridaceae) and S. officinalis (Rosaceae) showed decreasing tendency. Meanwhile, most plant species showed low contents of soluble metal ions in leaves in spite of high heavy metal contents on soil, and indicated remarkable interspecific differences in the total contents and composition of heavy metals accumulated. Despite low contents of N and P on soil, most plant species indicated relatively high contents of N and P in leaves at the early stage of growth, and showed slowly decreasing pattern according to growth. Consequently, it seems that plant species inhabited on Moojechi moor cope with acidic-oligotrophic conditions, accumulating inorganic cations and nitrogen at the early growing stage and reutilizing them in the course of growth, and developing heavy metal excluding mechanism.

산지습지 치환성 양이온 함량비의 특성과 함의

신영호(Young Ho Shin),김성환(Sung Hwan Kim),류호상(Hosahang Rhew) 대한지리학회 2014 대한지리학회지 Vol.49 No.2

국내에서 보호되고 있는 심적습지, 장도습지, 그리고 화엄늪을 대상으로 퇴적물의 지화학적 특성을 비교하여 이에 대한 함의를 도출하였다. 치환성 양이온 자료를 중심으로 연구 대상 습지들의 지화학적 특성을 살펴본 결과, 이들 습지는 공통적으로 저층습원의 유형에 포함되었지만 치환성 양이온의 분포양상은 상이했다. 치환성 양이온의 함량비를 변수로 이단계군집분석을 한 결과 3개의 군집으로 퇴적물 유형이 구분되었다. 지질, 토양, 식생 등의 환경요인의 차이로 인해 심적습지는 Ca집중퇴적물이, 장도습지는 Ca집중퇴적물과 Mg집중퇴적물이, 화엄늪은 K집중퇴적물이 각각 주요한 유형으로 나타났다. 퇴적물의 지화학적 특성은 기후변화나 인위적 환경변화로 촉발되어지는 외부 환경요인으로 인해 변경될 수 있기 때문에 산지습지의 환경변화 지시자가 될 수 있으며, 관리적 측면에서 활용될 수 있다. 또한 치환성 양이온의 함량비를 이용한 분류는 산지습지를 분류하는 하나의 방법이 될 수 있을 것이다. 따라서 습지지형 또는 습지생태계의 변화에 대한 이해를 넓히고 적절한 산지습지의 보전을 위해서는 퇴적물의 지화학적인 특성에 대한 분석 및 유형화 시도가 지속적으로 이루어져야 한다. We suggested several implications by examining geochemical properties of sediments in Simjeok, Jangdo, and Hwaeomneup mountain wetlands which are natural preservation areas. Geochemical properties of wetland sediments show that all wetlands were included in the type of fens, but their distribution patterns were different from one another. We classified three sub-groups of sediments using the two step cluster analysis on the ratio of exchangeable cations. Wetland sediments can be grouped into Ca-dominated, Mg-dominated, and K-dominated types. Simjeok wetland have Ca-dominated sediments, while the sediments of Jangdo wetland indicate the Mg-dominated and Ca-dominated characteristics. Hwaeomneup wetland is composed of K-dominated sediment mainly. Different properties in the ratio are affected by various environmental factors such as geological, pedological, and vegetational settings. Because these geochemical properties will be affected by climate change and human impacts, these will be environmental indicator in mountain wetlands and be used in wetland management. This scheme can be used for classification of mountain wetlands. Therefore, we should work on geochemical properties of wetland sediments and classification schemes based on geochemical properties not only to widen understanding in geomorphic system or ecosystem of mountain wetlands but to conserve mountain wetlands properly.