[미국] 플로리다 국제대, 부유식 플랫폼서 재배한 꽃 사용해 오염 수로 정화

자연 제거보다 질소 52%, 인 36% 제거 효율 높아

플로리다 국제대학교의 연구에 따르면, 저비용의 부유식 플랫폼에서 꽃을 재배해 12주 동안 오염된 수로를 정화했으며, 자연 제거보다 질소(N) 52%, 인(P) 36% 제거 효율이 높은 것으로 나타났다.  [사진출처(Photo Source) = 로크 로드리게스(Locke-Rodriges)]

플로리다 국제대학교의 연구에 따르면, 저비용의 부유식 플랫폼에서 꽃을 재배해 12주 동안 오염된 수로를 정화했으며, 자연 제거보다 질소(N) 52%, 인(P) 36% 제거 효율이 높은 것으로 나타났다. 또한 정화에 사용된 꽃은 수십억 달러에 이르는 꽃시장에 판매할 수 있어 경제적 이익을 창출할 수 있다.

본 연구팀이 다양한 꽃을 시험해 본 결과, 자이언트 메리골드(Giant Marigolds)는 긴 줄기와 크기가 큰 꽃을 생산해 시장성이 띄어난 것으로 나타났다. 

중요한 이유

수질 오염은 대부분 농장, 도시 잔디, 하수 범람에 의해 발생한다. 강우 시 많은 양의 질소와 인을 비롯해 다양한 화학물질이 호수와 강으로 유입된다. 이 영양소는 조류의 먹이가 돼 광범위하고 유해한 녹조를 발생시킨다. 이를 통해 용존산소가 심각하게 저하돼 수생 생물이 생존할 수 없는 ‘데드 존’을 만들 수 있다. 도시가 확장됨에 따라 영양 유출은 수생태계의 건강에 영향을 미치는 중요한 문제가 되고 있다.

플로리다에 있는 마이에미-데이드(Miami-Dade) 카운티와 브라우어드(Broward) 카운티에서는 수질 오염이 가속화되고 있다. 2020년 발생한 이 지역 최대 규모의 물고기 떼죽음은 이처럼 증가하는 환경 문제를 분명하게 보여준다.

연구 방법

본 연구팀은 사우스 플로리다의 지속 가능한 농업과 수질 오염에 대해 연구하고 있다. 멕시코 아즈텍족의 치남파스와 플로리다의 미코스키족의 나무섬 정착지를 포함한 전통적인 부유식 농장 관행에서 영감을 받아 수로의 과도한 영양소를 제거하는 방법으로 부유식 플랫폼에 절단된 꽃을 재배하는 방법을 실험했다.

연구팀은 근처 오염된 수로의 수질 상태를 반영한 약 2천300리터의 야외 테스트 탱크에서 비매트(Beemats)라 불리는 저비용의 폴리에틸렌 폼 매트(1.2x1.8미터)를 띄었다. 매트에 지니아, 해바라기, 자이언트 메리골드를 포함한 실생묘(Flower Seedling)를 심었다. 오염된 탱크 물은 영양소가 풍부해 비료가 필요하지 않았다. 실생묘가 12주 이상 식물로 성장함에 따라 탱크의 수질 개선을 추적했다.

탱크 규모의 실험에 성공한 후 인근 코랄 가블스(Coral Gables) 운하와 리틀 리버(Little River)운하로 실험 규모를 넓혔다. 운하에서 수행된 실험에서는 부유식 플랫폼(22.7kg)을 바닥에 고정시키고 안정성을 더욱 높이기 위해 강가에 고정시켰다. 이 과정은 단순하고 실행 가능하게 만들면서 주변 환경에 어떠한 변화도 일으키지 않았다.

아직 알려지지 않은 것

자이언트 메리골드의 여분의 뿌리가 이번 연구를 성공적으로 이끌었다고 추측할 수 있는데, 이는 막뿌리(Adventitious Roots)로 알려진 줄기에서 자란다. 이러한 뿌리는 부유식 플랫폼에서 식물이 안정적으로 자라는 데 도움을 줄 수 있다. 이와 같은 뿌리를 가진 추가 식물을 식별하는 것은 식물 선택의 폭을 넓히는 데 도움이 될 수 있다.

또한 향후 플랫폼의 설계는 다른 절단 꽃과 작물 종의 안정성과 성장을 더욱 보장하기 위해 개선이 필요할 수 있다.

자이언트 메리골드의 여분의 뿌리가 이번 연구를 성공적으로 이끌었을 것으로 추측할 수 있는데 이는 모험적인 뿌리로 알려진 줄기에서 자란다. 이러한 뿌리는 부유식 플랫폼에서 식물이 안정적으로 유지하는 데 도움이 될 수 있다. [사진출처(Photo Source) = 로크 로드리게스(Locke-Rodriges)]

후속 연구

이러한 연구 결과는 부유식 절단 꽃 플랫폼이 수질 오염을 완화하기 위한 지속 가능한 옵션이 될 수 있음을 보여준다.

이번 연구의 저자 중 한 명인 로크 로드리게스(Locke-Rodriges) 플로리다 국제대학교 환경연구소 박사후연구원은 세계적으로 비슷한 문제에 직면한 많은 지역에서 일어날 수 있는 일을 보여주기 위해 이 연구를 확장하고 사우스 플로리다의 부유식 플랫폼을 확장하기 위해 노력하고 있다.

[원문보기]

Flowers grown floating on polluted waterways can help clean up nutrient runoff and turn a profit

Flowers grown on inexpensive floating platforms can help clean polluted waterways, over 12 weeks extracting 52% more phosphorus and 36% more nitrogen than the natural nitrogen cycle removes from untreated water, according to our new research. In addition to filtering water, the cut flowers can generate income via the multibillion-dollar floral market.

In our trials of various flowers, giant marigolds stood out as the most successful, producing long, marketable stems and large blooms. Their yield matched typical flower farm production.

Why it matters

Water pollution is caused in large part by runoff from farms, urban lawns and even septic tanks. When it rains, excess phosphorus, nitrogen and other chemicals wash into lakes and rivers.

These nutrients feed algae, leading to widespread and harmful algae blooms, which can severely lower oxygen in water, creating “dead zones” where aquatic life cannot survive. Nutrient runoff is a critical issue as urban areas expand, affecting the health of water ecosystems.

Water pollution is an escalating crisis in our area of Miami-Dade and Broward counties in Florida. The 2020 Biscayne Bay fish kill, the largest mass death of aquatic life on record for the region, serves as a stark reminder of this growing environmental issue.

How we do our work

We study sustainable agriculture and water pollution in South Florida.

Inspired by traditional floating farm practices, including the Aztecs’ chinampas in Mexico and the Miccosukees’ tree island settlements in Florida, we tested the idea of growing cut flowers on floating rafts as a way to remove excess nutrients from waterways. Our hope was not only that the flowers would pay for themselves, but that they could provide jobs here in Miami, the center of the U.S. cut-flower trade.

We floated 4-by-6-foot (1.2-by-1.8-meter) mats of inexpensive polyethylene foam called Beemats in 620-gallon (2,300-liter) outdoor test tanks that mirrored water conditions of nearby polluted waterways. Into the mats we transplanted flower seedlings, including zinnias, sunflowers and giant marigolds. The polluted tank water was rich in nutrients, eliminating the need for any fertilizer. As the seedlings matured into plants over 12 weeks, we tracked the tanks’ improving water quality.

Encouraged by the success of the marigolds in our tanks, we moved our trials to the nearby canals of Coral Gables and Little River. We anchored the floating platforms with 50-pound (22.7-kilograms) weights and also tied them to shore for extra stability. No alterations to the landscape were needed, making the process simple and doable.

What still isn’t known

The success of the giant marigolds might be linked to the extra roots that grow from their stems known as adventitious roots. These roots likely help keep the plants stable on the floating platforms. Identifying additional plants with roots like these could help broaden plant choices.

Future raft designs may also need modifications to ensure better stability and growth for other cut-flower and crop species.

What’s next

Our promising findings show floating cut-flower farms could be a sustainable option for mitigating water pollution.

One of us (Locke-Rodriguez) is expanding this research and working to scale up floating farms in South Florida as a demonstration of what could take place in the many locations facing similar issues worldwide.

[출처 = The Conversation(https://theconversation.com/flowers-grown-floating-on-polluted-waterways-can-help-clean-up-nutrient-runoff-and-turn-a-profit-215127) / 2024년 2월 13일]