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문제 정의
- 대부분의 기존 연구에서는 209개 PCB 화합물이 아닌 일부 화합물에 대한 분석값을 제공한다. 따라서 본 연구에서도 전체 PCB 자료가 아닌 일부 화합물 자료만 제시하였다. 세종기지에서 채취한 9개 PCB 화합물(18, 52, 101, 118, 128, 138, 153, 180, 187)의 농도 합(Σ9PCB)은 이전 연구들과 비교해서 상당히 낮은 수준으로서, 80-90년대에 측정된 농도(11.
- 본 연구진은 한국해양연구원 부설 극지연구소의 지원하에 남극 세종기지와 북극 다산기지에 1년 주기로 PAS를 설치하여, PCBs를 비롯한 다양한 유기염소계 농약류의 장거리 이동을 모니터링하고 있다. 본 단보(note)에서는 2004-2005년에 채취한 남극 1차 시료의 PCB 분석결과를 소개하고, 본 연구의 의의와 추가 연구사항에 대해 논의하였다. 보다 자세한 세종기지 및 다산기지 PAS 모니터링 결과는 추후에 연구논문(full paper)으로 제공될 예정이다.
제안 방법
- PAS 설치 1년 후, 남극기지 내에 보관한 공시료(field blank)를 포함하여 전체 4개의 시료를 회수하였다. XADresin이 들어있는 망사 컨테이너는 현장에서 스테인리스관에 넣고 테플론 마개로 밀봉하였으며, 다시 지퍼백 안에 넣어 공기의 이동을 차단하여 실험실로 운반하였다.
- XAD-resin은 속슬렛을 이용하여 용매추출하였으며, 실리카/알루미나/HPLC 활성탄 컬럼을 이용한 정제과정을 거쳤다. 정제된 시료 중에 함유된 PCBs는 세 종류의 컬럼(DB5, CP-Sil18, CP-Sil 19)을 이용하여 분리하였으며, 고분해능 질량분석기(HRGC/HRMS, Micromass, Autospec Ultima)로 정량하였다.
- 세 개의 PAS 시료 이외에 두 개의 공시료(procedure and field blank)를 추가로 분석하였다. 대부분의 PCB 화합물에 대해 현장 공시료(field blank)가 실험과정 공시료(procedure blank)보다 높은 값을 보였으므로 현장 공시료 값으로 분석결과를 보정하였다. 본 연구에서는 회수율이 낮은 mono-CBs를 제외한 206개의 PCB 화합물을 정량하였다.
- 본 연구에서는 기존에 알려진 XADresin PAS의 공기 채취율인 0.52 m3 day−1를 사용하였다(Wania et al. 2003).
- 정제된 시료 중에 함유된 PCBs는 세 종류의 컬럼(DB5, CP-Sil18, CP-Sil 19)을 이용하여 분리하였으며, 고분해능 질량분석기(HRGC/HRMS, Micromass, Autospec Ultima)로 정량하였다. 세 개의 PAS 시료 이외에 두 개의 공시료(procedure and field blank)를 추가로 분석하였다. 대부분의 PCB 화합물에 대해 현장 공시료(field blank)가 실험과정 공시료(procedure blank)보다 높은 값을 보였으므로 현장 공시료 값으로 분석결과를 보정하였다.
- 전 지구 다매체 환경모델인 Globo-POP을 이용하여 남극 대기 중 PCB 농도를 산정하였으며, 이를 기존 연구들과 본 연구의 측정농도와 비교하였다. 이 모델은 1990년대 중반에 토론토대학교에서 개발되었으며(Wania and Mackay 1995), 지속적으로 업데이트되고 있다.
- XAD-resin은 속슬렛을 이용하여 용매추출하였으며, 실리카/알루미나/HPLC 활성탄 컬럼을 이용한 정제과정을 거쳤다. 정제된 시료 중에 함유된 PCBs는 세 종류의 컬럼(DB5, CP-Sil18, CP-Sil 19)을 이용하여 분리하였으며, 고분해능 질량분석기(HRGC/HRMS, Micromass, Autospec Ultima)로 정량하였다. 세 개의 PAS 시료 이외에 두 개의 공시료(procedure and field blank)를 추가로 분석하였다.
대상 데이터
- 2). 2004년 12월에 세종기지 부근 세 지점에 PAS를 설치하였으며, 1년 주기로 시료를 회수하고 있다. 시료는 기지의 본관으로부터 가까운 순서로 A(60 m), B(140 m), C(270 m)로 표시하였으며, 기상타워 등의 안정한 구조물에 부착하였다(Fig.
- XAD-resin passive air samplers at three sites near the King Sejong station (Distances from the station: A<B<C).
- GloboPOP은 fugacity 개념을 이용하여(Mackay 2001) 기후대별 환경매체에서의 물질수지(mass balance)를 계산함으로써, 화학물질 축적, 이동, 분해량 등을 계산할 수 있다. 모델링 대상 PCB 화합물로는 1930년부터 2000년까지의 전 세계적 배출량이 산정되었으며(Breivik et al. 2002b), GloboPOP의 화학물질 데이터베이스에 등록되어 있는 PCB 52를 선택하였다. PCB 52는 네 개의 염소가 치환된 구조(2,2',5,5'-tetrachloro biphenyl)를 가지고 있으며, 대기를 포함한 다매체 거동을 평가하기에 적합한 화합물이다.
- 대부분의 PCB 화합물에 대해 현장 공시료(field blank)가 실험과정 공시료(procedure blank)보다 높은 값을 보였으므로 현장 공시료 값으로 분석결과를 보정하였다. 본 연구에서는 회수율이 낮은 mono-CBs를 제외한 206개의 PCB 화합물을 정량하였다. 보다 상세한 시료정제, HRGC/HRMS 분석, 정도관리(Quality Assurance/Quality Control:QA/QC) 절차 등은 이전 연구에 수록되어 있다(Ikonomou et al.
- 본 연구진은 한국해양연구원 부설 극지연구소의 지원하에 남극 세종기지와 북극 다산기지에 1년 주기로 PAS를 설치하여, PCBs를 비롯한 다양한 유기염소계 농약류의 장거리 이동을 모니터링하고 있다. 본 단보(note)에서는 2004-2005년에 채취한 남극 1차 시료의 PCB 분석결과를 소개하고, 본 연구의 의의와 추가 연구사항에 대해 논의하였다.
- 세종기지는 사우스 셰틀랜드 제도(South Shetland Islands)의 킹 조지 섬(King George Island) 남서해안(남위 62º13', 서경 58º47')에 위치하고 있다(Fig. 2).
- 2004년 12월에 세종기지 부근 세 지점에 PAS를 설치하였으며, 1년 주기로 시료를 회수하고 있다. 시료는 기지의 본관으로부터 가까운 순서로 A(60 m), B(140 m), C(270 m)로 표시하였으며, 기상타워 등의 안정한 구조물에 부착하였다(Fig. 3). 시료채취 기간(2005년) 평균 풍속은 7.
이론/모형
- 본 연구에서는 캐나다 토론토대학교에서 개발한 XADresin PAS를 사용하였다(Wania et al. 2003). 수착제인 XAD-resin의 세척을 위해 속슬렛(Soxhlet) 장치에 아세톤과 함께 넣고 20시간 가열·환류시켰으며, 톨루엔으로 2회 반복 세척하였다.
성능/효과
- 2003). 따라서 세종기지의 PCB 농도는 중위도에서 배출된 PCBs의 장거리 이동뿐만 아니라, 남미대륙의 국지적 오염과 기지 자체의 배출로부터 영향을 받는 것으로 보인다. 앞으로 세종기지에서의 지속적인 모니터링을 통해 이러한 오염원들의 기여도를 밝히는 것이 중요한 연구과제가 될 것이다.
- 세 지점에서 모두 저염화 PCBs 농도가 고염화 PCBs 농도보다 높은 결과가 나왔다(Fig. 4). 특히, 염소가 7개 이상 치환된 고염화 PCBs는 대부분 검출되지 않았다.
- 앞으로 이 두 가지 요인(장거리 이동, 기지자체의 배출)에 대한 추가연구가 필요하다. 세종기지 대기 중 PCB 농도는 10여 년 전 기타 남극지역에서 측정된 농도보다 10배 정도 작았으며, 최근에 Terra Nova Bay에서 측정된 값보다는 10배 이상 컸다. 세종기지의 대기 중 PCB 농도는 전 세계 배출량 감소로 인해 이전 보다는 상당히 낮아졌을 것으로 판단되지만, 킹 조지 섬의 지리적 위치와 주변에 밀집한 과학기지들로 인해 남극 배경지역보다 높은 수준을 보였다.
- 세종기지 대기 중 PCB 농도는 10여 년 전 기타 남극지역에서 측정된 농도보다 10배 정도 작았으며, 최근에 Terra Nova Bay에서 측정된 값보다는 10배 이상 컸다. 세종기지의 대기 중 PCB 농도는 전 세계 배출량 감소로 인해 이전 보다는 상당히 낮아졌을 것으로 판단되지만, 킹 조지 섬의 지리적 위치와 주변에 밀집한 과학기지들로 인해 남극 배경지역보다 높은 수준을 보였다. 본 연구결과를 기초로 세종기지에서 지속적인 POPs 모니터링과 모델링을 통해, 장거리 이동을 평가하고 시·공간적 변화와 오염원 기여도를 파악하는 종합 거동연구를 수행할 필요가 있다.
후속연구
- 본 단보(note)에서는 2004-2005년에 채취한 남극 1차 시료의 PCB 분석결과를 소개하고, 본 연구의 의의와 추가 연구사항에 대해 논의하였다. 보다 자세한 세종기지 및 다산기지 PAS 모니터링 결과는 추후에 연구논문(full paper)으로 제공될 예정이다.
- 1992). 보다 확실한 결과해석을 위해서는 기지 주변의 환경시료를 거리별로 채취하여 장기간 PCB 오염 분포를 확인할 필요가 있다. 또한 킹 조지 섬은 남미 대륙과 가장 인접한 곳이므로, 전선계(frontal system)에 의해 남미대륙에서 공기가 유입될 때, 저염화 PCB 농도가 증가하는 것이 보고되었다(Montone et al.
- 세종기지의 대기 중 PCB 농도는 전 세계 배출량 감소로 인해 이전 보다는 상당히 낮아졌을 것으로 판단되지만, 킹 조지 섬의 지리적 위치와 주변에 밀집한 과학기지들로 인해 남극 배경지역보다 높은 수준을 보였다. 본 연구결과를 기초로 세종기지에서 지속적인 POPs 모니터링과 모델링을 통해, 장거리 이동을 평가하고 시·공간적 변화와 오염원 기여도를 파악하는 종합 거동연구를 수행할 필요가 있다.
- 2005)와 일치한다. 앞으로 남극의 다양한 지점에 PAS를 설치하고, 이를 이용한 장기 모니터링 결과와 모델 결과를 비교할 경우, 장거리 이동과 지역 오염원의 기여도를 평가할 수 있을 것이다.
- 따라서 세종기지의 PCB 농도는 중위도에서 배출된 PCBs의 장거리 이동뿐만 아니라, 남미대륙의 국지적 오염과 기지 자체의 배출로부터 영향을 받는 것으로 보인다. 앞으로 세종기지에서의 지속적인 모니터링을 통해 이러한 오염원들의 기여도를 밝히는 것이 중요한 연구과제가 될 것이다.
- 또한 세종기지에서 멀어질수록 PCB 농도가 감소했으므로, 기지 건물에서 PCBs가 배출되는 것으로 판단된다. 앞으로 이 두 가지 요인(장거리 이동, 기지자체의 배출)에 대한 추가연구가 필요하다. 세종기지 대기 중 PCB 농도는 10여 년 전 기타 남극지역에서 측정된 농도보다 10배 정도 작았으며, 최근에 Terra Nova Bay에서 측정된 값보다는 10배 이상 컸다.
- 장기 PCB 농도 추세를 확인하고, 더 나아가 다양한 화합물의 연도별 실측값을 비교하기 위해서 다매체 모델을 활용할 수 있다. Fig.
- 2002b), 이를 고려하여 농도 수준을 비교해야 한다. 즉, 1980년대 이후에 남극 PCB 배경농도의 감소가 예상되므로, 실측자료에서도 이러한 감소 추세가 있는지 확인할 필요가 있다.
- 한편, 기존 연구에서 보고된 PCB 농도와 본 연구결과를 직접 비교하기에는 무리가 따른다. HiVol을 이용하여 일부 기간에만 시료를 채취한 경우, 시료채취 당시의 기상 조건(풍향, 풍속, 기온 등)의 영향을 많이 받으므로, 시료 채취 지점의 대표 농도라고 하기 어려운 경우가 있다.
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