조경수 13 수종의 형태적 생리적 특성과 초미세먼지(PM2.5) 저감량의 관계

김근효1*, 전지현1, 정희진1, 김태경1, 홍정현1, 전기성2, 김현석1,3,4,5

1서울대학교 농림생물자원학부 산림환경학전공, 2한국도로공사 도로교통연구원, 3서울대학교 농업생명과학연구원, 4서울대학교 협동과정 농림기상학전공, 5국가농림기상센터

Fine particulate matter (PM2.5) reduction capacities and their relation to morphological and physiological traits in 13 landscaping tree species

Kunhyo Kim1*, Jihyeon Jeon1, Heejin Jung1, Tae Kyung Kim1, Jeonghyun Hong1, Gi-Seong Jeon2, and Hyun Seok Kim1,3,4,5

1Department of Agriculture, Forestry and Bioresources, Seoul National University, 2Korea Expressway Corporation Research Institute, 3Research Institute of Agriculture and Life Sciences, 4Interdisciplinary Program in Agricultural and Forest Meteorology, 5National Center for Agro Meteorology,

요약: 화석 연료의 사용과 자동차 배기가스가 증가함에 따라 초미세먼지(PM2.5)는 현재 세계적으로 가장 중요한 환경 문제 중 하나로 떠오르고 있다. 이에 본 연구에서는 주요 조경수종 13 수종을 대상으로 PM2.5 저감 능력을 정량화 하고, 수종별 물리적, 생리적 특성과 PM2.5 저감 능력의 관계를 분석하였다. 실험은 실내 공간을 모형화한 챔버를 통해 진행하였으며, 형태적 특성은 잎의 넓이, 잎의 둘레, 엽면적비(SLA), 엽중량비(LMA)를 측정하였고, 생리적 특성은 광합성 속도인 최대광합성량(Amax), 카르복실화속도(VCmax), 전자전달속도(Jmax), 호흡량(Rd)과 기공전도도(gS), 증산량, 엽록소 함량을 측정하였다. 실험 결과 엽면적당 PM2.5 저감량은 은행나무(0.127 ± 0.024 μg cm-2)가 가장 높고 스트로브잣나무(0.0072 ± 0.0008 μg cm-2)가 가장 낮았으며, 활엽수종(0.085 ± 0.007 μg cm-2)이 침엽수종(0.009 ± 0.001 μg cm-2)보다 약 9.4배 높았다(P < 0.001). 상관관계 분석 결과 종간 PM2.5 저감능력은 SLA로 가장 잘 설명되었으며(R2 = 0.541, P = 0.004), 종내 개체목간 저감능력은 엽면적당 둘레비로 가장 잘 설명되었다(R2 = 0.61, P < 0.001). 또한 PM2.5는 광합성 특성인 Amax, VCmax, Jmax, Rd와도 상관관계를 보여 수목의 물리적 기작 뿐만 아니라 생리적 기작에 의해서도 저감되는 것으로 나타났다(P < 0.001). 이러한 발견은 조경수를 통해 초미세먼지를 효과적으로 저감하기 위해서는 수종의 물리적 특성과 생리적 특성을 종합적으로 고려하여 앞으로의 식재 수종을 선정하는 것이 필요하며, 이미 식재되어 있는 수종에 대해서는 건강한 생리적 활성을 유지하도록 지속적인 관리가 필요하다는 것을 의미한다.

Abstract: With the increasing use of fossil fuels, fine particulate matter(PM2.5) is emerging as a serious environmental problem worldwide. In this study, we quantified and compared the PM2.5 reduction capacities of 13 major landscaping tree species and analyzed the relationship between the physical and physiological characteristics of each species and PM2.5 reduction. Results showed that the amount of PM2.5 reduction differed among species; reduction per leaf area was the highest in Ginkgo biloba(0.127 ± 0.024 μg cm-2) and the lowest in Pinus strobus(0.0072 ± 0.0008 μg cm-2). Moreover, PM reduction by the broadleaf species(0.085 ± 0.007 μg cm-2) was approximately 9.4-fold that by the needleleaf species(0.009 ± 0.001 μg cm-2). Correlation analysis revealed that differences in PM2.5 reduction were described by specific leaf area between species (P = 0.004), and explained by the length of margin per leaf area among individual trees (P < 0.05). Additionally, reduction in PM2.5 correlated with photosynthetic properties such as maximum assimilation and carboxylation rates, indicating that PM2.5 is reduced not only by physical but also by physiological processes(P < 0.001).

사사: 본 연구는 한국도로공사 공공용역사업과 산림청 R&D 사업(2019156A00-2021-0101) 과제의 지원으로 수행됨.