상록활엽수 7수종의 미세먼지 흡착량 및 잎 미세구조 분석

Analysis of Particulate matter absorption and leaf microstructure of 7 evergreen broad-leaved species

2013년 세계보건기구(WHO)에서 미세먼지(Particulate Matter: PM)를 1급 발암물질로 지정한 후, 최근 미세먼지에 대한 관심이 증가하고 있다. 산림청은 미세먼지를 친환경적으로 제거하기 위해 도심 내 수목을 이용하여 효율적으로 저감할 수 있는 방안을 제안하고 있다. 그러나 수목의 PM제거 효과와 주요 메커니즘에 관한 연구는 여전히 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구는 도심 내 조경수 및 가로수로 많이 식재되고 있는 상록활엽 7수종(광나무, 먼나무, 꽝꽝나무, 후박나무, 황칠나무, 굴거리나무, 후피향나무)을 대상으로 계절별 총 PM 흡착량을 산출하고 PM흡착량과 수종별 잎 표면 미세구조와의 관련성을 분석하였다. 연구대상지는 경남 진주시 산림바이오소재 연구소 가좌시험림(35°09′46.7“N, 128°06′19.5”E)으로 수종별 생장특성이 유사한 3본(총 21본)씩 선정하여 강우발생 후 18~20일이 경과한 시점에서 방위별로 성숙한 잎 10장씩 수집하였다. 공시수종은 각각 50m 내에 위치하여 대기 중 미세먼지 농도, 온&#8901;습도, 풍속 등은 동일한 환경조건이였으며, 2020년 1월부터 9월까지 측정하였다. 수종별 9개월간 총 PM흡착량을 분석한 결과 20.19~351.20㎍/㎠ 범위였으며, 꽝꽝나무(351.20㎍/㎠), 후박나무(62.19㎍/㎠), 후피향나무(61.13㎍/㎠), 광나무(51.88㎍/㎠), 먼나무(35.94㎍/㎠), 굴거리나무(33.15㎍/㎠), 황칠나무(20.19㎍/㎠) 순으로 나타났다. 또한 같은 감탕나무과에 속하는 종들 사이에서도 차이가 있으며, 꽝꽝나무의 경우 먼나무보다 10배 정도 PM흡착능력이 높은 것으로 나타났다. 수종별 잎의 미세구조 형태를 조사한 결과 잎 당 잎 면적, 기공 밀도, 기공 길이, 기공 폭, 공변세포 면적, 엽모 밀도, 엽모 길이에 따른 유의적 차이를 보였다(p<0.05). 잎의 미세구조 형태는 수종별 PM흡착량과 상관관계를 보였으며, PM흡착량이 높은 꽝꽝나무의 경우 잎의 하부표피 구조는 매우 거칠며, 잎 당 기공 밀도, 기공 길이가 가장 큰 것으로 조사되었다. 반면 PM흡착량이 가장 낮은 황칠나무의 경우 잎의 하부표피구조는 매우 매끄럽고 기공 길이가 가장 작은 것으로 조사되었다. 잎의 미세구조 형태와 PM흡착량과의 관계를 다중회귀분석으로 분석한 결과, 잎 당 기공길이, 하부표피 거칠기는 PM축적에 대한 중요한 예측 인자로 나타났다. 따라서 잎 하부표피 거칠기 및 기공 길이의 증가는 PM흡착량 증가를 예측한 반면 PM흡착에 있어서 공변세포의 증가는 PM흡착의 감소를 유도하였다. PM흡착량과 잎 미세구조 형태적 지수 변화는 선상 회귀곡선 R2값이 0.992로 높은 유의성을 보였다. 이러한 연구결과는 향후 미세먼지 저감을 위한 도시 숲 조성 시 식물선택에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.