토양 중 중금속의 식물유효도에 기초한 오염농경지 안전관리기준 도입

우리나라는 농경지 토양의 중금속 관련 관리를 위해서 `토양환경보전법`상의 중금속 기준(왕수 분해에 의한 총농도)을 사용하고 있다. 농경지 토양의 주된 기능이 농산물을 생산하는 것이고, 최근에 높아지고 있는 안전한 농산물에 대한 국민적 요구를 감안할 때 중금속과 관련된 농경지 토양의 관리에 총농도 기준을 적용하는 것은 바람직하지 않은 바가 있다. 지금까지 많은 연구에서 토양에서 자라는 식물(작물)에 축적되는 중금속의 농도는 토양 중 중금속의 총함량 보다는 식물이 흡수할 수 있는 형태인 유효태 농도에 의해서 결정된다고 보고되고 있다. 또한 식물유효태의 개념 이 작물의 중금속 흡수에 매우 중요하다고 인식하고 있는 유럽의 몇몇 국가들(독일, 오스트리아, 스위스 등)은 총함량 기준 이외에 화학적 추출법에 의한 식물유효태 기준을 법적으로 운용하고 있다. 화학적 추출방법은 식물에 의해서 흡수되는 유효태 농도를 직접 측정할 수 없기 때문에, 간접 적으로 식물이 쉽게 흡수할 수 있는 형태(수용태, 치환태 등을 포함)의 중금속 농도를 측정하는 방법으로 중성염 추출법, 킬레이트 추출법, 묽은산추출법, 그리고 이들 추출원리를 복합적으로 적용 한 복합추출법(예, Mehlich3) 등이 있다. 본 연구에서는 우리나라 농경지 토양에서 재배하는 작물의 중금속 축적농도와 토양 중 중금속 총함량, 화학적 추출법에 의한 유효태 농도와의 상관분석을 통해서 유효태 농도에 의한 관리의 개념을 뒷받침할 수 있는 국내 근거 자료를 확보하고자 하였다. 이와 더불어 상관분석으로 도출한 상관관계식(중금속 전이함수)에 식품공전에 있는 각 작물의 중금속 허용기준치를 대입하여 토양 중 식물유효태 농도 기준(안)을 도출하였고, 도출한 기준(안)의 타당성을 검증하였다. 이를 위해서, 전국의 폐금속 광산 인근에서 오염정도와 토양특성이 서로 다른 농경지 토양 100점을 채취하여 포트(약 5L) 100개에 각각 충진하여 3가지 작물(벼, 참깨, 대두)을 재배하였다. 수확 시기에 각 작물의 가식부를 채취하여 중금속의 축적 농도를 분석하였고, 토양 시료를 확보하여 총중금속 농도와 단일추출법에 의한 식물유효태 농도를 측정하였다. 단일추출법으로는 현재 세계적으로 널리 이용 되고 있는 1 M NH 4 NO 3 (중성염), 0.05 M EDTA(킬레이트), Mehlich3 추출법(복합추출법)을 이용하였다. 백미, 참깨, 대두의 가식부 축적 농도는 모두 토양 중 중금속의 총농도 보다 단일추출법에 의한 식물유효태 농도와 더 높은 상관관계를 보였다. 상관관계식(전이모델)을 이용하여 도출한 각 작물에 대한 토양 중 중금속의 유효태 기준(안)은 다음과 같았다: 1 M NH 4 NO 3 방법으로 백미 0.04, 참깨 0.04, 대두 0.03 mg kg -1 , EDTA 방법으로 백미 0.98, 참깨 0.63, 대두 0.53 mg kg -1 , 그리고 Mehlich3 방법으로 백미 0.97, 참깨 0.76, 대두 0.64 mg kg-1. 도출된 기준(안) 수치에 대한 타당성 검증에서도 중금속의 총농도보다 유효도 기준(안) 농도가 각 작물의 중금속 허용 기준치 초과 여부 판정에 더 부합하는 것으로 나타났다.