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문제 정의
- 본 실험은 종자소독 후 폐액 중에 남아있는 pro- chloraz를 농가에서 쉽게 활용할 수 있는 농자재를 이용하여 쉽고 안전하게 폐기할 수 있는 방법을 탐색 하고자 수행하였다.
제안 방법
- 농가처리구는 실험실에서 물 300 mL를 채우고 prochloraz의 농도가 125 ppm 되게 프로라츠 유제농약 을 처리한 후 볍씨 300 g을 넣고 각각 24시간씩 침종한 다음 1, 2, 3, 4, 5 및 6일째에 1회씩 물을 갈아주어 회수된 폐액에서 잔류량을 분석하였다. 또한 종자관리소처리구(이하 종관처리)는 함평 종자 관리소에서 소독처리된 볍씨 종자를 분양 받아 위와 같은 방법으로 물을 갈아주어 폐액에서 잔류량을 분석하였다.
- 수조에 지하수 2L를 채우고 주성분인 prochloraz의 농도가 125 ppm이 되게 프로라츠 유제를 처리하여 석회 10, 40, 100 및 200 g, 돈분퇴비 40, 80, 120 및 200 g, 볏짚재 10, 20, 40 및 60 g, 활성탄 20, 40, 80 및 200 g, 토양(사양토) 80, 200, 400 및 800 g, 제오라이트 5, 20, 40 및 60 g를 각각 투입한 후 130 rpm으 로 2분간 진탕시킨 다음 석회처리구와 돈분퇴비처리 구 및 토양처리구는 20시간, 볏짚재처리구와 제오라 이트처리구 및 활성탄처리구는 3시간동안 각각 정치하고 용액과 첨가자재를 채취하여 prochloraz 잔류량을 측정하였다. 또한 볏짚처리구는 지하수 4 L에 prochloraz가 125 ppm 수준이 되게 처리하고 볏짚을 잘게 썰어 10, 20, 30, 40 g를 130 ipm으로 2분간 저어 3 시간 정치시킨 후 용액과 볏짚을 분리 채취하여 prochloraz 잔류량을 분석하였다.
- 농가처리구는 실험실에서 물 300 mL를 채우고 prochloraz의 농도가 125 ppm 되게 프로라츠 유제농약 을 처리한 후 볍씨 300 g을 넣고 각각 24시간씩 침종한 다음 1, 2, 3, 4, 5 및 6일째에 1회씩 물을 갈아주어 회수된 폐액에서 잔류량을 분석하였다. 또한 종자관리소처리구(이하 종관처리)는 함평 종자 관리소에서 소독처리된 볍씨 종자를 분양 받아 위와 같은 방법으로 물을 갈아주어 폐액에서 잔류량을 분석하였다.
- 수조에 지하수 2L를 채우고 주성분인 prochloraz의 농도가 125 ppm이 되게 프로라츠 유제를 처리하여 석회 10, 40, 100 및 200 g, 돈분퇴비 40, 80, 120 및 200 g, 볏짚재 10, 20, 40 및 60 g, 활성탄 20, 40, 80 및 200 g, 토양(사양토) 80, 200, 400 및 800 g, 제오라이트 5, 20, 40 및 60 g를 각각 투입한 후 130 rpm으 로 2분간 진탕시킨 다음 석회처리구와 돈분퇴비처리 구 및 토양처리구는 20시간, 볏짚재처리구와 제오라 이트처리구 및 활성탄처리구는 3시간동안 각각 정치하고 용액과 첨가자재를 채취하여 prochloraz 잔류량을 측정하였다. 또한 볏짚처리구는 지하수 4 L에 prochloraz가 125 ppm 수준이 되게 처리하고 볏짚을 잘게 썰어 10, 20, 30, 40 g를 130 ipm으로 2분간 저어 3 시간 정치시킨 후 용액과 볏짚을 분리 채취하여 prochloraz 잔류량을 분석하였다.
- 물 중 prochloraz 분석은 시험용액을 separatory funnel에 옮기고 포화 NaCl 50 mL와 hexane 50 mL 를 넣고 3분간 격렬하게 흔든 후 hexane층을 분리하였다. 여기에 무수황산나트륨 충을 통과시켜 탈수시킨 후 감압 농축한 뒤 잔류물을 hexane으로 정용하여 정제용 시료로 하였다. 토양과 첨가자재 중의 prochloraz의 추출은 일정량 칭량하여 삼각플라스크에 넣고 0.
- 유저 유리폿트(20 cm i.dx25 cm)에 미사질양토를 3 cm 깊이로 채운 다음 지면에서 5 cm 높이까지 물을 부어 물 표면에 부유하는 유기물들을 제거하고 지면을 잘 고른 다음 1일간 방치하여 prochloraz 표준품 희석액으로 45 ppm 되게 처리한 후 2시간, 1, 3, 7, 14, 21 및 27일에 시료를 채취하여 물 중 농약 잔류량을 분석하였으며, 시험장소는 유리온실에서 수행하였다.
- 정제는 chromatography column(10 mm i.dx20 cm)에 florisil 5 g 을 충진시켜, 이용액 5 mL을 loading 한 후 dichloromethane : n-hexane : acetonitrile (50/45/5, v/v/v) 용액으로 50 mL 용출시켜 400에서 감압농축 후 n-hexane 5 mL로 재용해하여 GLC(HP5890, NPD, HIT)로 분석하였다.
- 포장조건에서 prochloraz 농도가 50 ppm이 되도록 프로라츠 유제를 물에 희석하고 유휴지 토양에 고르게 처리한 후 처리 직후, 1, 3, 7, 14, 21, 28, 35 및 42 일에 토양을 10 cm 깊이로 대각선 방향으로 일정하게 20지점을 채취하여 토양 중 prochloraz 잔류량을 분석하였다.
대상 데이터
- 0)을 사용하였다. 광분해시험 용액은 reverse osmosis water system를 통과시킨 탈이온화된 정제수와 농촌진흥청 내의 서호에서 채취한 물을 사용하였다.
- 실험에 사용된 농약은 prochloraz(N-propyl-N-[2-(2, 4, 6-trichloro phenoxy)ethyl] -imidazole-1 -carboxamide) S. 물 중 잔류성 및 가수분해와 광분해 시험은 광관여 효과가 없는 용매인 acetonitrile에 표준품을 녹이고 희석하여 사용하였으며, 종자소독 후 볍씨세척 횟수별 처리농약의 물 중 용출성과 농자재 첨가에 의한 prochloraz의 제거율 시험은 프로라츠 유제(25%)를 사용하였다. 가수분해시험 용액은 citrate buffer(pH4.
이론/모형
- 가수분해실험은 OECD test guideline 의 "Hydrolysis as a function of pH" 법 (OECD, 1981) 에 따라 pH 4.0,7.2 및 9.0의 buffer 용액을 조제하고 각각의 완충액에 희석된 prochloraz원제를 첨가하여 실험을 수행하였다. 물 증 광분해실험은 xenon lamp가 장착된 LH153 illuminator# 광원으로, 시험용기는 quartz재질의 test tube(10 mL)를 이용하여 EPA guidelines의 "direct photolysis rate in water by sunlight"(EPA, 1999) 와 "indirect photolysis screening test" 법 (EPA, 1999)에 준하여 실험하였다.
- 0의 buffer 용액을 조제하고 각각의 완충액에 희석된 prochloraz원제를 첨가하여 실험을 수행하였다. 물 증 광분해실험은 xenon lamp가 장착된 LH153 illuminator# 광원으로, 시험용기는 quartz재질의 test tube(10 mL)를 이용하여 EPA guidelines의 "direct photolysis rate in water by sunlight"(EPA, 1999) 와 "indirect photolysis screening test" 법 (EPA, 1999)에 준하여 실험하였다.
성능/효과
- pH와 온도변화에 따른 시험농약의 가수분해성은 그림 2와 표 3에 나타낸 바와 같이 반감기는 25℃, pH 4.0, 7.2, 9.0에서 63, 86, 49일 이었고, 35℃, pH4.0, 7.2, 9.0에서 각각 63, 62, 13일 이었는데 이는 같은 온도조건에서는 산성과 중성에서 보다 알카리조건 에서 분해가 현격히 촉진됨을 알 수 있었고, 온도가 높을수록 분해가 더욱 신속하였다. 이와 같은 결과로
- 시료별 회수율 및 검출한계는 표 1과 같다. proch- loraz에 대한 회수율은 물, 토양, 돈분퇴비 모두 처리 수준에 관계없이 99%이상으로 좋은 결과를 얻었다.
- 이때 볍씨에서 농약이 용출되면서 세척효과가 생기고 폐액이 나온다. 농가소독볍씨와 종관소독 볍씨의 세척에 대한 용출특성은 표 2와 같으며, 농가소독볍씨와 종관소독볍씨는 1회 세척시 용출율은 9.2%와 10.6% 로 최고를 보였으며 2회는 양볍씨 모두 3.9%, 3회는2.9와 3.2%, 6회때는 1.1과 1.8%로 세척횟수가 증가할수록 용출비율은 낮아졌다. 또한 두 처리구간의 용출율은 큰 차이가 나타나지 않았다.
- Prochloraz의 광분해는 그림 3에서 보는 바와 같이 광에 노출되지 않은 대조구에 비해서 광에 노출된 순수물과 서호물에서 현격하게 분해되었다. 또한 2765 J/cnf의 광량 조사시 대조구에 비해서 순수물에서68.8%, 서호물에서는 76.2%로 분해가 촉진되었으며, 11059 J/cnf 조사시에는 순수물에서 97.8%, 서호물에서는 99.8%가 분해되었다. 이와 같은 결과는 우리나라 1일 평균 일사량이 약 820 J/cnf (, 98년)인 점을 감안하면 prochloraz의 광분해성은 3일이면 초기농도의 65% 이상이 광분해될 것으로 예상되므로 광분해가 비교적 신속한 농약성분으로 분류할 수 있다.
- 분석기기의 최소검출량은 0.1 ng 이었으며 방해물질의 의한 간섭현상이 나타나지 않았으며 검출한계는 물이 0.0004 ppm, 토양과 퇴비는 각각 0.001 ppm이었다.
- 숙성된 돈분퇴비를 폐액에 20 g/2L 첨가시 제거율은 51.8%이었으며, 100 g/2L인 경우는 90.7% 제거율보였는데 이는 폐액과 돈분퇴비 비율이 20 : 1수준이면 제거율도 높고 농민이 사용하기에 편리한 처리 방법이라 여겨진다. 또한 폐액에 돈분퇴비 100 g/2L 처리시 돈분퇴비에 흡착된 농약성분은 40.
- 유휴지 처리에 따른 piochloiaz의 소실율 실험은 그림 4와 같으며, prochloraz 50 ㎎/㎏을 유휴지 토양 에 처리하였을 때 회귀식은 Y = 3.74621 X #(r = -0.9774)로써 반감기는 12.2일로 처리 35일에 90%이상 이 소실되었다. 이는 국내 등록농약의 토양 반감기와 비교하면 소실이 비교적 빠른 농약군으로 분류할 수 있는데, 자연광에서 분해가 잘되므로 종자소독 후 prochloraz폐액을 유휴지 토양에 폐기하여도 토양오염이 문제되지 않을 것으로 판단된다.
- 토양(사양토)를 폐액에 40 g/2L되게 첨가시 pro- chloraz의 제거율은 9.8%이었으며, 400 g/2L인 경우70.3% 제거율 보였는데, 이는 폐액과 토양 비율이 5:1 로 혼합하여 일정기간 정치시킨 후 상징액을 폐기하고 침전된 토양은 일정기간 자연상태에 정치하여 처리하면 prochloraz의 제거율도 높아 농민이 사용하기에 좋은 방법이라 추천된다.
- 농가에서 이용하기 쉬운 농자재를 이용하여 시험 농약의 제거율을 시험한 결과는 표 4과 5와 같다. 폐액에 석회를 5 g/L되게 첨가시 prochloraz 제거율은4.8%, 100 이인 경우는 93.6% 제거율을 보였는데, 이는 폐액과 석회비가 10:1수준이면 제거율도 높고 농민이 사용하기에 쉬운 처리방법이라 판단되었다. 또한 폐액에 석회 100 g/L 처리시 폐액 pH는 7.
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