김원일·정구복·윤순강

서  언

농업에 있어서 건전한 육묘는 작물의 안정적 생산에 필수적이며 이에 따라 상토의 국내 사용량이 급격히 증가하고 있다. 상토의 사용량이 증가함에 따라 상토용 원제의 수입량이 증가하고 있으며 1996년의 경우 61,849톤이 수입되어 이는 국내 소요량의 60∼70%를 차지하고 있다. 또한 상토의 이용의 증가는 유해원소가 들어있을 가능성이 있는 저니토, 퇴비, 하수슬러지 등의 농경지에 부적절한 폐기물이 상토 원료로 사용될 가능성을 배제할 수 없다. 이러한 가능성에 따라 김 등은 중금속에 의해 오염된 상토를 이용하여 어린모를 재배하였을 때 나타나는 생육 피해와 흡수에 미치는 유기물의 시용효과를 조사하였는데 상토에서 중금속에 관련된 연구는 극히 제한되었있는 실정이다. 

따라서 본 실험의 목적은 우리나라에서 유통되고 있는 상토원료 및 시판 상토에 함유된 유해중금속의 현황 파악하고 나아가 상토의 유해중금속 규제기준 설정의 기초자료를 제공하는데 있다. 

재료 및 방법

우리나라에서 현재 시판되는 원예용 및 수도용 상토와 외국으로부터 수입하는 상토 및 상토조제 원료를 전국에서 원예용상토 67점, 수도용상토 7점, 상토원료 12점을 구입하여 시료로 사용하였다. 수집 분석된 상토의 내역은 표 1과 같다. 상토 중의 카드뮴, 크롬, 구리, 니켈, 납, 아연 등 중금속 함량은 토양의 공정분석법과 동일하게 0.1N-HCl 침출액을 사용하였고 상토 중 비소의 함량은 1N-HCl 침출액을 사용하여 침출한 뒤 ICP-OES(Integra XMP, GBC)에 의해 분석 정량 하였다. 

결과 및 고찰

1. 침출액 비율검토

상토 중의 중금속 함량에 대한 공정시험법은 아직 설정되지 않았는데 이에 대한 공정시험법의 정립이 또한 시급하다. 현재 농업분야에서 이루어지고 있는 중금속의 함량분석은 토양, 비료 및 퇴비, 식물체(농산물) 등에서 이루어지고 있는데 토양은 작물의 흡수와 관련하여 0.1N-HCl 침출액에 의한 분석과 비료, 퇴비 및 식물체 등은 산분해에 의한 전함량 분석을 수행한다. 상토는 시료 성격상 토양과 유사하여 현행 토양오염 공정시험법에서 사용중인 토양 중 중금속 함량은 0.1N-HCl 침출액에 의하여, 비소는 1N-HCl 침출액에 의하여 침출한 후 ICP에 의해 분석 정량 하였다. 

상토와 침출액과의 비율은 토양오염 공정시험법에서는 1:5의 비율로 침출하여 분석하고 있는데 수도용상토에서는 1:5의 비율을 적용할 때 50ml의 침출액에서 여액량이 30∼35ml로서 분석에 충분하였으나 원예용상토에서는 1:5의 비율을 적용할 때 50ml의 침출액에서 일부 시료는 건조상토에 침출액이 흡수되어 여액을 전혀 얻을 수 없어 침출액의 비율을 1:10으로 상향 조정하여 분석하였다. 이는 원예용상토의 pH, EC, 양이온 등 다른 화학성의 분석에서도 1:5의 비율이 적절치 않아 1:10으로 상향조절한 것과 유사한 결과이다(표 2). 

표 3은 우리나라에서 현재 시판되고 있는 상토 및 상토원료의 카드뮴 등 7종의 중금속 평균함량과 함량범위를 나타내고 있다. 원예용상토 67종의 중금속 평균함량이 카드뮴은 0.074, 크롬은 0.364, 구리는 1.398, 니켈은 0.903, 납은 1.221, 아연은 9.466, 비소는 0.566 mg/kg DW이였고, 이는 우리나라 시설재배 토양의 중금속 평균함량이 카드뮴은 0.208, 구리는 3.69, 납은 2.49, 아연은 23.3, 비소는 0.65 mg/kg으로 원예용상토의 중금속 함량이 원소별로 낮음을 보였다. 또한 시판 원예용상토의 중금속 최대함량이 토양오염 우려 및 대책기준을 초과하지 않았다. 

< Table 1. Nursery bed soils in Korea >

< Table 2. Comparison of filtrate amount extracted by different ratio between 0.1N-HCl extractant and nursery bed soils >

수도용상토 7종의 중금속 평균함량은 카드뮴은 0.991, 크롬은 0.585, 구리는 2.916, 니켈은 3.351, 납은 1.519, 아연은 12.78, 비소는 1.643 mg/kg DW이였다. 이는 우리나라 논토양의 중금속 평균함량인 카드뮴은 0.133, 구리는 4.52, 납은 4.62, 아연은 3.90 mg/kg과 비교하여 볼 때 수도용상토의 카드뮴 평균함량이 다소 높음을 확인할 수 있는데 이는 수도용상토 1종의 카드뮴 함량이 5.54 mg/kg으로서 토양오염 대책기준을 크게 상회함으로써 전체적인 평균함량을 증가를 보여주는데 이는 상토원료로 하수오니 등 불량폐기물의 유입되었을 가능성이 있어 이에 대책이 시급하다. 특히 농경지로의 유입이 금지되어 있는 불량폐기물이 아직 기준이 설정되어 있지 않는 상토로 만들어져 우회적으로 유입된다면 무제는 보다 심각하다. 

< Table 3. Average contents and their range of heavy metals in nursery bed soils and raw materials in Korea (Unit : mg/kg DW) >

또한 상토원료 12종의 중금속 평균함량은 카드뮴은 0.071, 크롬은 0.162, 구리는 1.442, 니켈은 0.511, 납은 1.690, 아연은 4.801 비소는 0.599 mg/kg DW이였다. 이는 원예용상토와 중금속 평균함량과 유사한 수준이며 중금속의 최대함량 또한 토양오염 우려기준 이하의 수준이다. 

적  요

1. 상토에서의 극미량인 중금속의 분석은 항상성을 유지하기 위하여 모든 상토 시료는 건조 상태여야 하고, 중금속 침출액과 상토의 비율은 원예용상토는 1 : 10, 수도용상토는 1 : 5가 적합하다. 

2. 전국에서 수집한 원예용상토 67점과 수도용상토 6점의 중금속 함량이 토양오염 우려기준 이하였으나, 수도용상토 1점의 카드뮴함량이 5.54mg/kg으로 대책기준을 상회하였다. 

인용문헌

김복영, 정병간, 최정원, 윤을수, 최선. 1995. 우리나라 논 토양중 중금속 자연함량. 한토비지. 28(4):295∼300

김정규, 이창호, 이원석, 임수길. 1998. 어린모의 중금속 흡수에 미치는 유기물 시용 효과. 한국환경농학지. 17(2): 150∼155

정구복, 정기열, 조국현, 정병간, 김규식. 1997. 시설재배지 토양 및 채소류중 중금속함량 조사. 한토비지. 30(2):152∼160

환경부. 1999. 토양오염공정시험법