Fenitrothion과 Tebuconazole의 입상 활성탄 및 차콜에 의한 흡착과 용탈에 관한 연구 Sorption and Leaching Studies of Fenitrothion and Tebuconazole in Granular Activated Carbon and Charcoal원문보기
본 실험은 농약 흡착제(adsorbent)로서 입상 활성탄(활성탄 I 및 활성탄 II) 및 차콜의 사용가능성을 알아보기 위하여 흡착질(adsorbate)로 현재 골프장에서 사용하고 있는 살충제인 스미치온(Fenitrothion)과 살균제인 호리쿠어(Tebuconazole)를 대상으로 하였다. 흡착실험에서는 스미치온 및 호리쿠어의 처리 농도별 흡착에 미치는 영향과 흡착제의 입자크기가 흡착에 미치는 영향을 살펴본 결과, 흡착실험에서는 흡착제의 입자 크기가 작을수록 높은 흡착율을 보였으며, 활성탄이 차콜에 비하여 상대적으로 높은 흡착율을 나타내었다. 그러나 스미치온의 탈착(desorption)에 관한 실험에서는 활성탄 및 차콜 모두 1200mm 이상의 강우량에서도 스미치온이 용탈되지 않았으므로, 차콜 또한 활성탄과 함께 골프장 농약 흡착제로서의 이용 가능한 것으로 나타났다.
본 실험은 농약 흡착제(adsorbent)로서 입상 활성탄(활성탄 I 및 활성탄 II) 및 차콜의 사용가능성을 알아보기 위하여 흡착질(adsorbate)로 현재 골프장에서 사용하고 있는 살충제인 스미치온(Fenitrothion)과 살균제인 호리쿠어(Tebuconazole)를 대상으로 하였다. 흡착실험에서는 스미치온 및 호리쿠어의 처리 농도별 흡착에 미치는 영향과 흡착제의 입자크기가 흡착에 미치는 영향을 살펴본 결과, 흡착실험에서는 흡착제의 입자 크기가 작을수록 높은 흡착율을 보였으며, 활성탄이 차콜에 비하여 상대적으로 높은 흡착율을 나타내었다. 그러나 스미치온의 탈착(desorption)에 관한 실험에서는 활성탄 및 차콜 모두 1200mm 이상의 강우량에서도 스미치온이 용탈되지 않았으므로, 차콜 또한 활성탄과 함께 골프장 농약 흡착제로서의 이용 가능한 것으로 나타났다.
Golf course community has always been concerned about water quality regarding to pesticide and fertilizer managements. This study conducted to investigate sorption and leaching behavior of common pesticides used for golf course in granular activated carbon I (GAC 1), granular activated carbon II(GAC...
Golf course community has always been concerned about water quality regarding to pesticide and fertilizer managements. This study conducted to investigate sorption and leaching behavior of common pesticides used for golf course in granular activated carbon I (GAC 1), granular activated carbon II(GAC II), and charcoal. We used batch study to investigate the influence of concentrations of Smithion and Folicur and particle sizes of GAC I, GAC II, and charcoal on sorption. Also, column study was used to investigate the leaching effect of Smithion in GAC I and charcoal. We found that sorption of Smithion and Folicur were higher in less $45{\mu}m$ of particle size for GAC I, GAC II, and charcoal compared to $1.7{\sim}2.0mm$ size, and the sorption of Smithion and Folicur in less $45{\mu}m$ of particle size ranged from 90 to 99%. In the column study, there was no difference in leaching effect between GAC I and charcoal. Overall, we found that charcoal might offer a cost effective adsorbent as a pesticides in leachate.
Golf course community has always been concerned about water quality regarding to pesticide and fertilizer managements. This study conducted to investigate sorption and leaching behavior of common pesticides used for golf course in granular activated carbon I (GAC 1), granular activated carbon II(GAC II), and charcoal. We used batch study to investigate the influence of concentrations of Smithion and Folicur and particle sizes of GAC I, GAC II, and charcoal on sorption. Also, column study was used to investigate the leaching effect of Smithion in GAC I and charcoal. We found that sorption of Smithion and Folicur were higher in less $45{\mu}m$ of particle size for GAC I, GAC II, and charcoal compared to $1.7{\sim}2.0mm$ size, and the sorption of Smithion and Folicur in less $45{\mu}m$ of particle size ranged from 90 to 99%. In the column study, there was no difference in leaching effect between GAC I and charcoal. Overall, we found that charcoal might offer a cost effective adsorbent as a pesticides in leachate.
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문제 정의
본 실험에서는 입상 활성탄 및 차콜에 의한 농약의 흡착 및 탈착 성능을 비교 평가하였다. 대상 농약으로는 현재 골프장에서 각각 살충제 및 살균제로 많이 사용 중인 Fenitrothoion (스미치온)과 Tebuconazole (호리쿠어)를 선정하였다.
대상 농약으로는 현재 골프장에서 각각 살충제 및 살균제로 많이 사용 중인 Fenitrothoion (스미치온)과 Tebuconazole (호리쿠어)를 선정하였다. 본 실험은 스미치온 및 호리쿠어의 처리 농도별 또는 흡착제의 크기별 흡착실험 과 스미치온의 활성탄 및 차콜 컬럼으로부터의 용탈실험을 실시하여 농약의 흡착정도를 알아보고자 하였다.
활성탄 I 및 차콜이 스미치온 용탈에 미치는 영향을 알아보기 위하여 컬럼실험을 실시하였다. 아크릴 재질의 컬럼(내경 50mm, 길이 200mm)에 높이 110mm로 1.
흡착제 입자크기가 스미치온 및 호리쿠어의 흡착에 미치는 영향을 알아보기 위한 실험을 실시하였다. 직경 45pm 이하의 활성탄 I, 활성탄 H, 및 차콜을 위하여 체(sieve) No.
제안 방법
컬럼에 처리된 농약의 농도 기준은 농약 사용지침서(2005)를 참고하였다. 1회 농약 처리 기준에 입각하여 1000배 희석되어진 스미치온을 3L・m2로 처리하였으며 (컬럼 당5.89mL 의 희석된 스미치온이 처리되었고, 이는 2.9511L의 스미치 온 유효성 분량(active ingredient, AI) 기준에 해당된다. 총관수량은 4.
01M CaCl2 용액을 가지고 컬럼 바닥부터 시간당 10mm씩 포화시켰다. 각각의 컬럼의 공극부피(pore volume, PV)를 측정하기 위해 포화 전과 포화 후의 무게변화를 측정하였다. 그 결과, 활성탄 I, 차콜, 및 모래의 공극량은 각각 71%, 64% 및 48%였다.
상등액 내의 스미치온 및 호리쿠어의 농도는 gas chromatography(Varian CP 3800, USA)로 분석하였다. 또한, 실험결과는 흡착제가 흡착질에 흡착되는 정도를 나타내기 위하여 흡착율(sorption, %)를 이용하여 계산 되었다.
4pm polyethersulfone membrane filter# 이용하여 50mL borosilicate glass vial에 채취하였다. 상등액 내의 스미치온 및 호리쿠어의 농도는 gas chromatography(Varian CP 3800, USA)로 분석하였다. 또한, 실험결과는 흡착제가 흡착질에 흡착되는 정도를 나타내기 위하여 흡착율(sorption, %)를 이용하여 계산 되었다.
0mm로 선정한 이유로는 골프코스에서 식재층의 입자균 일성을 유지하기 위하여 주로 사용되어질 것으로 예상되는 흡착제 크기(8x30 mesh)이기 때문이다. 실험 방법으로는 50mL의 원심 분리관에 0.5g의 활성탄 I, 활성탄 n, 및 차콜을 넣고, 10mg . L1 및 100mg .
활성탄 I 및 차콜이 스미치온 용탈에 미치는 영향을 알아보기 위하여 컬럼실험을 실시하였다. 아크릴 재질의 컬럼(내경 50mm, 길이 200mm)에 높이 110mm로 1.7 ~2.0mm 활성탄 1(115 g), 차콜(130 g), 및 모래(315 g, 대조구)를 균일하게 채운 후, 포화조건에서 실험을 실시하기 위하여 흡착제가 충전된 각각의 컬럼을 0.01M CaCl2 용액을 가지고 컬럼 바닥부터 시간당 10mm씩 포화시켰다. 각각의 컬럼의 공극부피(pore volume, PV)를 측정하기 위해 포화 전과 포화 후의 무게변화를 측정하였다.
2 PV씩 fraction collector(Bio-Rad model 2110)를 이용하여 채취하였다. 채취된 용탈수 내의 스미치온은 gas chromatography로 분석하었다.
대상 데이터
본 실험에서는 입상 활성탄 및 차콜에 의한 농약의 흡착 및 탈착 성능을 비교 평가하였다. 대상 농약으로는 현재 골프장에서 각각 살충제 및 살균제로 많이 사용 중인 Fenitrothoion (스미치온)과 Tebuconazole (호리쿠어)를 선정하였다. 본 실험은 스미치온 및 호리쿠어의 처리 농도별 또는 흡착제의 크기별 흡착실험 과 스미치온의 활성탄 및 차콜 컬럼으로부터의 용탈실험을 실시하여 농약의 흡착정도를 알아보고자 하였다.
분석기기 gas chromatography operation 조건으로, oven 온도는 처음 2분간 온도를 100℃로 유지하고 200℃까지는 20℃ min1 로 다시 280 ℃ 까지는 10 ℃ mir「로 올린 후 2분간 유지하였으며, injector 온도는 270℃이며, 검출구의 온도는 290℃이다. 사용된 컬럼은 Ultra-2 capillaw이며 규격은 25m><0.32mm x0.52μm이다. 스미치온 및 호리쿠어의 표준 곡선은 각각 0~35mg - L1 및 0~45mg - L'1 농도범위에서 직선을 보였다(Fig.
흡착제 입자크기가 스미치온 및 호리쿠어의 흡착에 미치는 영향을 알아보기 위한 실험을 실시하였다. 직경 45pm 이하의 활성탄 I, 활성탄 H, 및 차콜을 위하여 체(sieve) No. 40이 이용되었으며, 1.7~2.0mm의 활성탄 I, 활성탄 H, 차콜은 체 No. 10 및 12가 이용되었다. 직경 45iim 이하 및 직경 1.
흡착제 (adsorbent)로 입상의 활성탄 I, 활 성탄 U, 및 차콜을 사용하였다. 활성탄 및 차콜은 (주)광운 C&S에서 제조되어진 상업용 야자계를 구입하였다. 각각의 흡착제 입도 분포는 Table 1과 같았으며, 직경 0.
흡착제 (adsorbent)로 입상의 활성탄 I, 활 성탄 U, 및 차콜을 사용하였다. 활성탄 및 차콜은 (주)광운 C&S에서 제조되어진 상업용 야자계를 구입하였다.
흡착질(adsorbate)인 농약으로는 현재 골프장에서 많이 사용되며, 환경부에서 지정한 골프장 농약잔류량검사 대상품목(환경부, 2002)으로 살충제인 스미치온(Fenitrothion)과 살균제인 호리쿠어 (Tebuconazole) 를 선정하였다 (Table 3).
이론/모형
활성탄 및 차콜의 일반적인 성질은 Table 2와 같다. 요오드 흡착성능, 회분, 및 pH는 한국산 업규격 활성탄 실험법(KS M 1802)에 준하여 측정하였고, 비표면적 측정은 ethylene glycol monoethyl ether(EGME) 측정 방법 (Carter et al., 1986)에 의하여 측정하였다.
01M CaCb을 바탕용액(background solution)으로 사용하였으며, 24cm • 의 투수 속도 및 유출되는 양이 일정해질 때까지 컬럼을 세척하였다. 컬럼에 처리된 농약의 농도 기준은 농약 사용지침서(2005)를 참고하였다. 1회 농약 처리 기준에 입각하여 1000배 희석되어진 스미치온을 3L・m2로 처리하였으며 (컬럼 당5.
성능/효과
I「에서 lOOmg . L』의 고농도로 갈수록 농약 흡착율은 처리한 흡착제의 종류와 무관하게 일괄적으로 흡착율 이 감소함을 보였으며, 차콜 보다는 활성탄 I 및 활성탄 II에서 높은 흡착율 보였다. 흡착체에 의한 흡착질의 흡착량은 (1) 흡착제의 표면적, 세공구조, 표면화학작용 등의 특성과(2) 흡착제의 화학적 성질, 분자크기, 친수성, 극성 등의 특성에 의해서 결정된다.
각각의 컬럼의 공극부피(pore volume, PV)를 측정하기 위해 포화 전과 포화 후의 무게변화를 측정하였다. 그 결과, 활성탄 I, 차콜, 및 모래의 공극량은 각각 71%, 64% 및 48%였다. 따라서 활성탄 I, 차콜, 및 모래의 1.
오 등(2001)은 골프장 모형 그린에서 활성탄, Orpar 및 Zeolite 의 처리가 Fenitrothion, Triadimefon, 및 Diniconazole 의 용탈에 미치는 영향에 관한 실험에서 잔류성이 짧거나 흡착성이 큰 농약인 Fenitrothion, Triadimefone 용탈이 매우 제한적으로 일어났으며, 잔류성이 긴 Diniconazolee 조사기간 동안 지속적으로 또는 높은 농도로의 용탈을 보였다. 그러나 활성탄 또는 Orpar 처리구에서는 Zeolite 처리구에 비하여 상대적으로 낮은 용탈성을 보여, 모든 농약 처리구에서 0.01% 미만의 용탈량을 보였다. 이와 같은 선행연구를 바탕으로, 현재 제주도에서는 농약 용탈저감 방안으로 골프코스 그린지반구조에 농약 흡착층으로서 흡착능력이 우수한 입상 활성탄 1등급을 사용할 것을 제안하고 있다.
스미치온 및 호리쿠어의 처리 농도별 또는 흡착제의 크기별 흡착실험 결과는 Table 4와 같다. 스미치온 및 호리쿠어의 모든 처리에서 흡착제의 입자크기가 작아질수록, 즉 흡착제 직경 45pm 이하로의 처리가 직경 1.7 ~2.0mm의 처리에 비하여 높은 흡착율을 보였다. 흡착제 직경 45ym 이하의 처리의 경우에는 모든 처리구에서 90% 이상의 흡착율을 보였는데, 스미치온의 처리 경우에는 활성탄 I 및 활성탄 #가 차콜보다 흡착질의 흡착율이 높았으며, 호리쿠어의 경우에는 흡착질 간의 유의차가 없었다.
0mm의 처리에 비하여 높은 흡착율을 보였다. 흡착제 직경 45ym 이하의 처리의 경우에는 모든 처리구에서 90% 이상의 흡착율을 보였는데, 스미치온의 처리 경우에는 활성탄 I 및 활성탄 #가 차콜보다 흡착질의 흡착율이 높았으며, 호리쿠어의 경우에는 흡착질 간의 유의차가 없었다. 흡착제 직경 45pm 이하의 처리의 경우에는 최고 87%(스미치온 활성탄 H)~최저 25%(스미치온 차콜)의 넓은 흡착율 범위를 보였다.
흡착제의 크기별 흡착효과로는 흡착제의 입자가 크기가 작을수록 흡착질인 스미치온 및 호리쿠어의 흡착율이 높았으며, 직경 45pm 이하 흡착제에 10mg L4 또는 100mg I「의 호리쿠어를 처리한 것을 제외하고는 차콜보다 활성탄 I 및 활성탄 II에서 더 높은 흡착율을 보였다. 따라서 흡착제의 직경이 45nm 이하인 것은 직경 1.
참고문헌 (22)
권준호, 이민정, 배상규, 이송우, 나영수, 안창덕, 윤영삼, 송승구. 2004. 활성탄의 종류와 입자 크기에 따른 Toluene의 파과 곡선비교. 대한환경공학회. 추계학술연구발표회 : 1274-1278
농약공업협회. 2005. 농약사용지침서. 농약공업협회
류순호. 2000. 토양사전. 서울대학교 출판부
오상실, 고용구, 현해남, 정종배. 2001. 골프장 모형그린에서 활성탄, Orpar 또는 Zeolite의 처리가 Fenitrothion, Triadimefon, Diniconazole의 용탈에 미치는 영향. Journal of the Korean Society of Agricultural Chemistry & Biotechnology. 44(2) : 97-102
하상도, 심상국, 이춘옥, 이재옥. 2003. 숯과 활성탄의 기능성과 연구 동향 분석. 식품과학과 산업. 36(2) : 99-105
한국산업규격. 2003. KS M 1802 활성탄 시험방법. 기술표준원 고시 제03-1533호
Carter, D.L., M.M. Mortland, and？ W.D. Kemper. 1986. Specific surface. In : Klute A., ed. Methods of soil analysis. Part 1. 2nd ed. Agron. Monogr. 9. Madison, WI : American Society of Agronomy and Soil Science Society of America. 413-423
Dabrowski, A., P. Podkoscielny,？ Z. Hubicki, and M. Barczak. 2005. Adsorption of phenolic compounds by activated carbon - a critical review. Chemosphere. 58 : 1049-1070
Heyse, E., D. Augustijin, P.S.C. Rao, and J.J. Delfino. 2002. Nonaqueous phase liquid dissolution and soil organic matter sorption in porous media: review of system similarities. Critical Reviews in Environmental Science and Technology. 32(4) : 337？397
Letey, J., C.F. Williams, W.J. Farmer, S.D. Nelson, M. Agassi, and M. Ben-Hur. 2000. The role of dissolved organic matter in pesticide transport through soil. In: Ross, L.J. ed. Agrochemical movement : Perspective and scale, pp. 347-360, American Chemical Society, Columbus, OH
Linquist, B.A., P.W. Singleton, R.S. Yost, and K.G. Cassman. 1997. Aggregate size effects on the sorption and release of phosphorus in an Ultisol. Soil Science Society of America Journal. 61(1) : 160-167
Pelekani, C. and V.L. Snoeyink. 2001. A kinetic and equilibrium study of competitive adsorption between atrazine and Congo red dye on activated carbon : the importance of pore size distribution. Carbon. 39 : 25-37
USGA Green Section Staff. 2004. Specifications for a method of putting green construction. USGA, Far Hills, NJ
Xu, F.,？ X. Liang,？ B. Lin, F. Su, K.W. Schramm, and A. Kettrup. 2002. Linear solvation energy relationships regarding sorption and retention properties of hydrophobic organic compounds in soil leaching column chromatography. Chemosphere. 48 : 553？562
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