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GWP (Global Warming Potential)를 고려한 가시박바이오차르의 토양 납 제거 효과 분석
김유진(You Jin Kim),박한(Han Park),김민호(Min Ho Kim),서성희(Sunghee Seo),옥용식(Yong Sik Ok),유가영(Gayoung Yoo) 大韓環境工學會 2015 대한환경공학회지 Vol.37 No.7
유기물의 열분해로 생성되는 바이오차는 토양 탄소 저장량을 증가시킴으로써 기후변화를 완화할 수 있는 전략으로 소개되고 있다. 또한 바이오차는 토양의 흡착능을 증대시켜 중금속으로 오염된 토양을 정화할 수 있다고 보고된다. 본 연구는 두 종류 바이오차의 토양 중금속 제거 효과와 함께 기후변화 완화효과를 동시에 알아보기 위해 수행되었다. 두 종류의 바이오차는 가시박 및 차 찌꺼기 바이오매스를 열분해 하여 준비했다. 납으로 오염된 농경지 토양은 바이오차 및 바이오매스와 혼합되어 60일 동안 배양하였다. CO₂, CH₄, N2O는 배양 기간 동안 주기적으로 측정되었고 토양 분석은 배양 종료 후아세트산을 이용한 납 추출량을 비롯한 생화학적 요소에 대해 수행하였다. 그 결과, 배양 후 납의 양은 BC_Ch에서 71% 만큼 감소했다. 배양 중 CO₂와 N2O 발생은 BC_Ch, TW_Ch에서 각각 BC_Bm, TW_Bm 대비 약 24%, 34% 감소하였다. CH₄ 발생은 바이오차 처리에 의한 유의한 차이를 나타내지 않았다. GWP 계산 과정에서 온실가스(CO₂, CH₄, N2O), 토양에 처리한 가시박 및 차 찌꺼기 바이오매스와 바이오차, 토양 내 총 탄소량을 고려하였으며, 바이오차 투입으로 토양 내 납의 농도가 감소한 BC_Ch를 제외한 나머지 처리구와 대조구에 제올라이트를 투입하였다고 가정하여 GWP 계산을 수행하였다. BC_Ch가 GWP 측면에서 가장 유리한 것을 보였는데, 이는 가시박 바이오차가 높은 납 흡착과 토양 내 탄소 격리 효과를 나타냈기때문으로 사료된다. 결론적으로, 가시박으로부터 생성한 바이오차를 투입하는 것이 토양 오염 저감과 기후변화 완화 효과를 동시에 기대할 수 있는 전략임을 시사한다. Biochar, a by-product from pyrolysis of biomass, is a promising option to mitigate climate change by increasing soil carbon sequestration. This material is also considered to have potential to remediate a soil with heavy metal pollution by increasing the soil’s adsorptive capacity. This study conducted the assessment of two biochars considering the climate change mitigation potential and heavy metal removal capacity at the same time. Two kinds of biochars (BC_Ch, TW_Ch) were prepared by pyrolyzing the biomass of burcucumber (BC_Bm) and tea waste (TW_Bm). The soils polluted with Pb were mixed with biochars or biomass and incubated for 60 d. During the incubation, CO₂, CH₄, and N2O were regularly measured and the soil before and after incubation was analyzed for chemical and biological parameters including the acetate extractable Pb. The results showed that only the BC_Ch treatment significantly reduced the amount of Pb after 60 d incubation. During the incubation, the CO₂ and N2O emissions from the BC_Ch and TW_Ch were decreased by 24% and 34% compared to the BC_Bm and TW_Bm, respectively. The CH₄ emissions were not significantly affected by biochar treatments. We calculated the GWP considering the production of amendment materials, application to the soils, removal of Pb, and soil carbon storage. The BC_Ch treatment had the most negative value because it had the higher Pb adsorption and soil carbon sequestration. Our results imply that if we apply biochar made from burcucumber, we could expect the pollution reduction and climate change mitigation at the same time.
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