선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 이 연구는 CCA 방부 목재로 설치된.시설물로부터 옥외 사용 중에 세 가지 유효 성분이 용출되어 주변 토양 에서의 농도 분포에 미치는 영향을 평가하고자 수행되었다. 크게 두 개의 시설물이 연구 대상으로 선정되었는데, 한 시설물은 데크, 계단 및 난간의 복합시설물이며, 다른 하나는 도로변에 설치된 방음벽이었다.
제안 방법
- CCA 방부목재를 사용하여 만든 두 곳의 구조물 현장 을 방문하여 토양시료를 채취하여 분석함으로써 얻은 결 론은 다음과 같다. 방부제의 구성 성분인 크롬, 구리 및 비소는 사용 중에 목재로부터 강우 및 풍화에 의해 환경 으로 용출되어 토양을 오염시킨다.
- ICP-MS를 사용하여 세 가지 금속에 대해 분석할 때 대상 원소의 원자량이 80 amu 이하이기 때문에 polya tomic effect에 의한 간섭으로 인한 정량분석이 어려워 oxide interference 및 double charge interference를 낮주어 분석하였다. 또한 분석 과정에서 발생할 수 있는 drift 현상을 보정하기 위해 45Sc, 89Y, ll5In 및 209Bi를 내부표 준물질로 사용하였으며, 분석에 사용된 표준원액과 내부 표준물질은 분석인증시료(Inorganic Venture Co.
- 채취한 토양시료는 실험실로 운반하여 통풍이 잘 되는 곳에서 2일 동안 건조하였다. 건조한 토양은 10 mesh(< 2 mm)의 체로 거른 후 pH, 전기전도도, 유기물 함량 및 입도(soil texture)에 대해 분석하였다. 토양의 pH는 50 mg 비커에 토양 10 g과 증류수 10 mL을 넣고 유리 막대로 잘 혼합한 후에 30분 동안 방치하였다가 시료를 저어주면서 측정하였다.
- 계단지역 토양시료는 계단 아래로부터 이격거리 0, 0.5 및 1 m 떨어진 지점에서 각각 3, 4 및 3개씩의 표토시료를 2.5 cm 이내의 깊이에서 채취하였다. 배경시료는 채취 지점으로부터 경사면의 위쪽으로 약 7 m 이상 떨어진 곳에서 아홉 개를 채취하였다.
- 방음벽의 후면부(도로 반대편)에서는 토양의 훼손 흔적이 없는 지점을 선택하여 표토시료를 채 취하였다. 방음벽 인접 지점(0 m)과 이격거리 1 및 2 m 지점으로 나누어 각 지점에서 3개씩의 표층의 토양을 채 취하였다. 배경시료는 방음벽과 5 m 이상 떨어진 곳에서 9개 채취하였다.
- 현장을 방문하여 시료를 채취하기 전에 Chrome Azurol 용액을 구조물의 목재에 분무하여 사용된 목재가 CCA로 방부 처리되었는지를 육안으로 확인하였다. 이 발 색시약은 Blassino et aL(2002)의 방법에 따라 다음과 같이 제조하였다.
대상 데이터
- 2005년 3월 5일에 방문한 방음벽 시설물은 2002년 12 월에 준공되어 약 2년 3개월 전에 강원도 홍천의 국도변에 설치되었고, 높이 0.9 m의 콘크리트 구조물 위에 2 m의 높이로 약 500 m의 구간에 걸쳐 방부 목재를 올려 만든 것이다.
- 도로 쪽은 방음벽으로부터 0.4 m 정도의 이격거리만큼만 토양으로 되어 있어 콘크리트 구조물이 구리의 용출로 인해 눈에 띨 정도의 초록색을 나타내는 지점의 바로 아래 부분(이격거리 0 m)과 0.4 m 떨어진 지점에서 표층 토양을 채취하였다. 방음벽의 후면부(도로 반대편)에서는 토양의 훼손 흔적이 없는 지점을 선택하여 표토시료를 채 취하였다.
- 또한 계단 상부에 설치되어 있는 deck의 바로 밑에서 경사면을 따라 좌측(L-No.), 우측(R-No.) 및 중간(M-No.)으로 나누어 각각 3개씩, 모두 9개의 표층 시료를 채취하 였다.
- ICP-MS를 사용하여 세 가지 금속에 대해 분석할 때 대상 원소의 원자량이 80 amu 이하이기 때문에 polya tomic effect에 의한 간섭으로 인한 정량분석이 어려워 oxide interference 및 double charge interference를 낮주어 분석하였다. 또한 분석 과정에서 발생할 수 있는 drift 현상을 보정하기 위해 45Sc, 89Y, ll5In 및 209Bi를 내부표 준물질로 사용하였으며, 분석에 사용된 표준원액과 내부 표준물질은 분석인증시료(Inorganic Venture Co.)를 사용하였다. 또한 분석 결과의 신뢰성을 확보하기 위해 다음 과 같은 QA/QC를 병행하여 실시하였다.
- 방음벽 인접 지점(0 m)과 이격거리 1 및 2 m 지점으로 나누어 각 지점에서 3개씩의 표층의 토양을 채 취하였다. 배경시료는 방음벽과 5 m 이상 떨어진 곳에서 9개 채취하였다.
- 5 cm 이내의 깊이에서 채취하였다. 배경시료는 채취 지점으로부터 경사면의 위쪽으로 약 7 m 이상 떨어진 곳에서 아홉 개를 채취하였다.
- 토양의 입도는 clay, clay loam, loam, sandy clay loam 등_으로. 시료는 비교적 미세한 입자의 토양으로 구성되었다.
- 이 시설물은 2004년 8월 강원대학교 내에 설치되었으며, 인도에서 연못(연적지)으로 통하는 경사로를 데크 (deck)와 계단으로 이어주고 있다. 이 지역에서는 2005년 3월에, 즉 시설된 후 약 7개월이 경과한 시점에서 데크와 계단지역으로 구분하여 시료를 채취하였다.
- 시설물로부터 옥외 사용 중에 세 가지 유효 성분이 용출되어 주변 토양 에서의 농도 분포에 미치는 영향을 평가하고자 수행되었다. 크게 두 개의 시설물이 연구 대상으로 선정되었는데, 한 시설물은 데크, 계단 및 난간의 복합시설물이며, 다른 하나는 도로변에 설치된 방음벽이었다.
이론/모형
- 현장을 방문하여 시료를 채취하기 전에 Chrome Azurol 용액을 구조물의 목재에 분무하여 사용된 목재가 CCA로 방부 처리되었는지를 육안으로 확인하였다. 이 발 색시약은 Blassino et aL(2002)의 방법에 따라 다음과 같이 제조하였다. Chrome Azurol S 농축물(고체) 0.
- 2, > 8 #m)로 여과하고 100 mL로_ 희석하였다. 이 용액을 다시 syringe filter(0.45 #m, 13 mm, Whatman)로 여과한 후에, U.S. EPA Method 6020A에 따라 ICP-MS(Ultramass 700, Varian)로 Cr,Cu 및 As를 분석하였다.
- 토양의 유 기물 함량은 강열감량법 (Loss-on-Ignition, LOI)으로 측정 하였는데, 5 g의 토양^ 대해 1051와 400°C 사이의 무게 차이로 즉정하였다. 입도(soil texture)는 mechanical analysis 방법 중 Bouyoucos hydrometer method에 1따 분석하였다 (Bouyoucos, 1936).
- 토양시료 중에 함유되어 있는 CCA의 구성 원소인 Cr, Cu 및 As에 대해 분석하기 위해, U.S. EPA Method 3051A(Microwave Assisted Acid Digestion of Sediments, Sludges, Soils and Oils)에 따라 시료를 추출하였다. 토 양시료 1 g을 TFM Teflon 용기에 넣고 60%의 질산 10 mL를 가한 후에 microwave oven(EnviroPrep Q45, Questron Technologies Corp.
- 전기전도도(EC)는 20 g의 토양과 물 20 mL를 50 mL의 비커에 넣고 유리막대로 잘 저어 준 후, 15-20분 동안 방치하였다가 측정하였다. 토양의 유 기물 함량은 강열감량법 (Loss-on-Ignition, LOI)으로 측정 하였는데, 5 g의 토양^ 대해 1051와 400°C 사이의 무게 차이로 즉정하였다. 입도(soil texture)는 mechanical analysis 방법 중 Bouyoucos hydrometer method에 1따 분석하였다 (Bouyoucos, 1936).
성능/효과
- CCA의 세 가지 구성 성분의 농도는 데크 바로 아래 지 점에서 모두 배경시료에 비해 현저하게 높았다(Fig. 2). As 및 (Cr의 농도는 배경농도보다 각각 3.
- 계단시설물 인접 지점, 데크의 바로 아래 지점, 그리고 방음벽 인접 지점의 농도를 배경농도로 보정한 농도(측정 농도-배경농도)를 Table 5에 나타내었다. 계단과 데크는 설치된 지 단 7개월이 경과하였고 시설 후부터 시료 채취시까지의 강수량은 약 400 mm로 그리 많지 않았다. 또 한 이 시설물은 큰 나무들에 의해 덮여 있어 목재는 주 로 강우와 간접적으로 접촉하는 환경으로 구성되어 있다.
- (2003)은 CCA로 방부 처리된 목재로 만든 데크, 보도 및 다리 구조물 지점에서 토양 중 CCA 성분을 분석한 결과, 구조물에 인접한 토양게서 각 성분의 농도가 현저하게 증가하였고, 수직적으로는 약 20 cm까지 이동하는 것을 확인하였다. 구조물의 바로 아래에서 측정한 크롬, 구리 및 비소의 평균 농도는 각각 31.1, 28.5 및 37.2 mg/kg인 반면에, 세 성분의 배경농도는 각각 8.62, 6.05 및 1.34 mg/kg으로 비소가 가장 크게 증가하였고, 크롬과 구리는 서로 유사한 수준으로 증가하 였다.
- 001), 구리는 5%의 유의수준에서 서로간에 통계적인 차이를 나타내지는 않았다. 그렇지만, 세 성분 모두 배경농도에 비해 약 5 mg^g 높아 방부 목재의 사용으로 인하여 토양에서 세 성분의 농도가 증가하였다는 것을 알 수 있었다.
- 반면에, 비소의 경우에는 방음벽 시료의 0 m 지점의 세 시료 중 두 시료의 농도가- 거주지역에 대한 기준치(20 mg/kg)를 초과하는 것으로 나타났다. 그렇지만, 인간의 경구섭취를 통한 노출에 대해서는 모든 시료에 대 해 기준치 (0.4 mg4<g)를 초과하는 것으로 나타났으며, 식 물에 대한 독성을 기준(37 mgkg)으로 볼 때에는 방음벽 에 인접한 지점 중 두 시료에서 이 기준치를 초과해 식 물에 피해를 줄 수 있음을 시사하였다.
- 67 mgkg에 비해 각 각 173, 518 및 434 mg/kg만큼 높았다. 그리고 0.4 m 에서 세 성분의 농도는 방음벽 후면부의 배경농도인 46.5,30.8 및 9.88 mg/kg과 차이가 없어, 이 지점에서의 세 성분의 수평 이동은 0.4 m 이내의 범위에서 일어났음을 알 수 있었다.
- 3 m까지 농도에 영향을 준다고 하였다. 또한 구조물의 사용 연한이 토양에서의 농도에 영향을 주어, 2-10년이 경과한 시설물보다는 2년 이내의 시설물 주변의 토양에서 더 높은 수준을 나타냈다. 이는 시간에 따라 구조물로부터 성분들의 용출이 감소하는데다가 토양으로 용출된 크롬, 구리 및 비소가 그 지점에 머무르지 않고 점차 수평 및 수직으로 이동하기 때문인 것으로 해석하였다.
- 37로 다소 산성을 나타내었다. 모든 시료에 대해 전기전도도는 114-293 #S/cm의 분포를 보였으며, 유기물 함량은 1% 이내였다. 토양의 입도는 clay, clay loam, loam, sandy clay loam 등_으로.
- 각 토양시료의 물리화학적 성질과 세 가지 CCA 성분의 농도를 Table 1에 나타내었다. 물리화학적 성질을 분 석한 결과, 토양의 pH는 5.92-8.23의 비교적 넓은 분포를 나타냈고, 전기전도도는 44.9-140.9 #S/cm의 분포를 나타 냈으며, 유기물 함량은 0.5 m-2 지점에서 3.0%로 다른 지점에 비해 10배 이상 높은 것을 제외하면 0.17-0.33% 로 낮은 편이었다. 그리고 토양의 입도는 모두 sand로 입자가 비교적 큰 분포를 나타내었다.
- 5 mg/ kg였으나, 구리의 경우에는 오히려 배경농도보다 낮아 음 의 값을 나타내었다. 반면에 데크 바로 하단부의 표토에 서 측정된 농도는 배경농도에 비해 세 성분 모두 5 mg/ kg 내외만큼 증가하여 계단 시료보다는 더 높은 증가를 볼 수 있었다. 이와 같은 차이는 구조적으로 볼 때 수평 적으로 설치된 데크가 경사 구조의 계단에 비해 강수와 접촉하는 시간이 길뿐만 아니라 접촉 표면적이 넓어 더 많은 양의 성분들이 용출되었기 때문으로 판단된다.
- 연못 진입 시설물에서의 세 성분의 농도는 시설물의 주변과 배경지역에서 모두 낮게 낮았는데, 이는 한 지점만 loamy sand이고 나머지 모든 시료는 sand여서 토양의 단위 표면적이 작은 데다가 유기물 함량이 낮았기 때문일 것으로 생각된다. 반면에 방음벽에서의 입도는 sandy loam에서부터 clay까지 분포하였으며, 그 중에서도 clay loam이 가장 많은 빈도를 보였다. 또한 유기물의 함량도 연못 진입 시설물(0.
- 8 mg/kg 더 높은 농도를 나타내었다. 반면에 이격거리 1 m 지점에서는 크롬, 구리 및 비소의 농도가 배경농도에 비해 각각 2.3, 2.6 및 1.8 mg/kg 높은 정도였고, 2 m 이격거리의 지점에서는 배경 농도의 수준을 나타냈다.
- 반면에, pole과 같이 목재와 토양의 직접적인 접촉이 있 는 경우에는 구리의 용출이 가장 많아 바로 인접한 토양 에서 구리의 농도가 가장 많이 증가하였고, 비소와 크롬 의 농도는 시설 연한에 따라 다르게 나타났다. Chirenje et al.
- 또한 지형적으로 데크는 도로와 연못의 중간에 위치하고 있어 강우시에 데크 아래의 토양으로 많은 양의 강수가 유입되 지 않기 때문에 용출된 성분이 빗물과 함께 유입되는 비 율이 적을 것으로 예상된 반면에, 계단의 하단부는 연못 의 주위 산책로와 맞닿아 있어, 강우시 위 지점에서 내려 오는 빗물에 의해 용출된 성분이 손실되기 쉬운 위치에 있다. 방음벽 토양에서는 세 가지 성분의 농도 증가가 뚜 렷하게 나타났으며, 특히 비소의 농도 증가가 눈에 띄어 39.8 mg^g 만큼이나 증가하였고, 구리와 크롬이 각각 13.9 및 6.00 mg/kg 만큼 증가하여 비소>구리>크롬의 경 향을 나타내었다.
- 도로 방향의 콘크리트 구조물에 눈에 띌 정도로 구리 성분의 용출 흔적이 나타난(초록색) 지점에서는 CCA 성 분의 용출로 인한 농도 증가가 두드러졌다(Table 4). 벽에 인접한 지점에서 크롬, 구리 및 비소의 농도는 각각 217, 548 및 444 mg/kg으로, 0.4 m 떨어진 지점에서 채취한 시료 중의 농도인 43.6, 30.5 및 9.67 mgkg에 비해 각 각 173, 518 및 434 mg/kg만큼 높았다. 그리고 0.
- 이렇게 모인 빗물은 콘크리트 구조물의 아 래쪽으로 흘러내려 바로 인접한 토양에서 세 가지의 성분 이 고농도로 검출되게 한 것으로 판단된다. 비록 이 연구 에서는 0 이에서 하나의 시료(혼합시료임)만을 채취하여 자료의 해석에 있어서 제한이 있기는 하지만, 구조물의 형 태에 따라 토양의 특정 지점에 고농도로 구성 성분이 오 염될 수 있다는 것을 알 수 있었다.
- 크롬과 비소의 농도는 계단 시설물에 인접한 지역에서 증가한 반면에, 구리는 배경농도와 거의 차이를 보이지 않았다. 수평분포를 볼 때 크롬은 0 m와 0.5 m 사이에 농도 차이가 거의 없었고, 1 m에서는 다소 감소하는 경향을 보여(3.95 7 4.09 3.52 mg/kg) 배경농도(2.30 mg/kg)보다 더 높은 값을 나타냈다. 반면에, 비소는 0 이에서 0.
- 3배 높았다. 유기물의 함량은 데크 아래 지점의 시료와 배경 시료간에 차이가 거의 없어 각각 0.32% 및 0.25%로 낮았으며, 토양의 입도는 하나의 시료(M-3)만 loamy sand 이었고 나머지 시료는 모두 sand였다.
- 이 연구의 결과로부터 방부목재가 실외 환경에서 사용 되는 동안에 강우와의 접촉 및 풍화에 의해 CCA의 유효 성분이 환경 중으로 용출되어 토양에서 구리, 크롬 및 비소의 농도가 증가하는 것을 알 수 있었다. 세 가지의 성분 중에서도 특히 독성이 강한 것으로 알려져 있는 비소의 농도 증가가 두드러지게 나타나 이로 인한 건강 영향을 평가할 필요가 있음을 시사하였다.
- 또한 미국 EPA에서도 사람과 생태 계로 나누어 superfund site와 같은 오염지역에 대한 토양 오염기준을 설정하였다(2002, Table 6). 이와 같은 두 기 관에서 설정한 기준치에 의해 측정한 토양의 오염도를 평 가해 볼 때, 크롬과 구리는 배경지역뿐만 아니라 시설물 인접 토양에서 기준치보다 낮은 수준으로 존재하는 것을 알 수 있다. 반면에, 비소의 경우에는 방음벽 시료의 0 m 지점의 세 시료 중 두 시료의 농도가- 거주지역에 대한 기준치(20 mg/kg)를 초과하는 것으로 나타났다.
- 재현성은 RPD(relative percent difference)로 계산하였는데, 채취한 시료 중 동일한 시료에 대해 중복하여 분석 한 결과 0.27-0.4%의 범위에 있어 좋은 재현성을 보였다. Cr, Cu 및 As에 대한 회수율은 각각 94.
- 크롬, 구리 및 비소의 농도는 모두 0 이에서 배경농도 보다 높아(Fig. 3), 크롬은 배경농도에 비해 평균 6.0, 구리는 13.9, 그리고 비소는 39.8 mg/kg 더 높은 농도를 나타내었다. 반면에 이격거리 1 m 지점에서는 크롬, 구리 및 비소의 농도가 배경농도에 비해 각각 2.
- 1에 그래프로 나타내었다. 크롬과 비소의 농도는 계단 시설물에 인접한 지역에서 증가한 반면에, 구리는 배경농도와 거의 차이를 보이지 않았다. 수평분포를 볼 때 크롬은 0 m와 0.
후속연구
- 또한 구조물의 사용 연한이 길수록 토양에서 농도가 더 증가하며, 용출되는 양은 구조물의 형태별로 접 촉면적 및 접촉시간 등에 따라 결정되는 것으로 추정된다. 우리나라에서는 아직 CCA 처리 방부목재에 대한 환경 규제가 이루어지고 있지 않지만, 이 연구 결과는 옥외 사 용 중 CCA 성분이 목재로부터 환경으로 용출됨에 따라 환경에 미치는 위해성을 평가하고, CCA 처리 목재를 과 학적인 방법에 의해 규제할 수 있는 근거를 마련하는데 유용하게 사용될 수 있을 것으로 생각된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.