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토지 이용형태별 잔류성유기오염물질의 오염특성

Characteristics of Contamination for Persistent Organic Pollutants in Soil by Land Use

대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, v.31 no.3, 2009년, pp.208 - 216  

이민진 (국립환경과학원 토양지하수연구과) ,  김경수 (청주대학교 환경조경토목공학부) ,  윤정기 (국립환경과학원 토양지하수연구과) ,  김태승 (국립환경과학원 토양지하수연구과) ,  김종국 (전북대학교 화학물질안전관리연구센터)

초록

본 연구에서는 토양 중 POPs 오염수준을 토지이용형태별로 구분 조사하여 오염특성을 규명하고 효율적인 토양 중 POPs 오염물질 관리방안 마련에 필요한 자료를 제공하였다. 농약류 중 Heptachlor, Aldrin, Endrin, Mirex, Toxaphene이 모든 지역에서 검출되지 않았고 Dieldrin은 N.D.-12.08 ${\mu}g$/kg, Chlordane은 N.D.-16.08 ${\mu}g$/kg, ${\Sigma}$DDT는 N.D.-38.19 ${\mu}g$/kg, HCB는 N.D.-1.32 ${\mu}g$/kg의 범위를 나타냈다. PCBs는 N.D.-172.12 ${\mu}g$/kg의 범위로 절연유오염지역이 높게 나타났으며, PCDD/Fs는 N.D.-6.68 pg I-TEQ/g으로 공단지역이 비교적 높게 나타났다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study was performed to investigate levels of POPs in soil by land use and identify congener profiles of PCBs, PCDD/Fs in soil in Korea. Heptachlor, Aldrin, Endrin, Mirex, Toxaphene were not found in all areas. The concentrations of Diedrin, Chlordane, ${\Sigma}$DDT, HCB in soil sampl...

주제어

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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 토양환경보전법4)상 가지역(「지적법」에 의한 지목이 전, 답, 과수원, 목장용지, 임야, 학교용지, 하천, 수도용지, 공원, 체육용지, 유원지, 종교용지 및 사적지)과 나지역(「지적법」에 의한 지목이 공장용지, 도로, 철도용지 및 잡종지)을 기본으로 POPs에 오염되었을 확률이 높은 공단지역, 절연유 오염우려지역, 농경지 등을 대상으로 POPs오염수준을 조사하여, 오염특성을 규명하고 효율적인 토양 중 POPs 오염물질 관리방안 마련에 필요한 자료를 제공하였다. 우리나라 토양 중 POPs 오염도를 알아보기 위하여 토양환경보전법상의 가, 나지역 및 공단지역, 농경지, 절연유 오염 우려지역을 대상으로 총 50개 지점을 선정하여 조사함으로써 현재 토양 중 POPs의 오염수준을 파악하고자 하였다.
  • 우리나라 도시의 규모를 구분하여 대도시 서울과 소규모 도시 전주를 시료채취 대상 도시로 선정하여 토양환경보전법 상 가지역, 나지역으로 구분하여 채취하였다. 또한 가지역과 나지역에 속하나 토지 이용 특성이 뚜렷한 공단지역과 농경지를 따로 구분하였고 추가로 절연유변압기 관련 업체주변을 선정하여 PCBs의 오염 수준을 파악하고자 하였다. 총 50지점에 대해 POPs 12개 물질의 오염원을 고려하여 선택적으로 분석하였다.
  • 본 연구에서 분석한 토지 이용 별 POPs의 농도는 Table 4에 나타내었다. 본 연구에서는 토지 이용에 따라 POPs의 오염수준이 다르게 나타날 것으로 예상하여 50개 시료에 대해 선택적으로 분석하였다. PCBs 이성체는 IUPAC(International Union of Pure and Applied Chemistry) number로 표현하였고 PCDD/Fs의 TEQ농도는 WHO-TEFs (World Health Organization Toxic Equivalent Factors, 1998)를 사용하여 계산하였다.
  • 상 가지역(「지적법」에 의한 지목이 전, 답, 과수원, 목장용지, 임야, 학교용지, 하천, 수도용지, 공원, 체육용지, 유원지, 종교용지 및 사적지)과 나지역(「지적법」에 의한 지목이 공장용지, 도로, 철도용지 및 잡종지)을 기본으로 POPs에 오염되었을 확률이 높은 공단지역, 절연유 오염우려지역, 농경지 등을 대상으로 POPs오염수준을 조사하여, 오염특성을 규명하고 효율적인 토양 중 POPs 오염물질 관리방안 마련에 필요한 자료를 제공하였다. 우리나라 토양 중 POPs 오염도를 알아보기 위하여 토양환경보전법상의 가, 나지역 및 공단지역, 농경지, 절연유 오염 우려지역을 대상으로 총 50개 지점을 선정하여 조사함으로써 현재 토양 중 POPs의 오염수준을 파악하고자 하였다.
  • 우리나라의 토지 이용에 따른 잔류성유기오염물질의 농도분포를 파악하고 이성질체분포를 알아보기 위하여 서울과 전주와 그 외 절연유오염지역과 공단지역의 토양을 중심으로 연구를 수행한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.

가설 설정

  • 국외에서는 일반적으로 오염 되지 않은 지역의 토양 중 PCDD/Fs의 농도는 농촌지역의 농도로 1∼5 pg I-TEQ/g으로 보고, 가장 오염이 심한 지역에서 PCDD/Fs의 최대 농도는 3720 pg I-TEQ/g으로 보고하고 있다.20) 본 연구에서 조사된 PCDD/Fs의 농도는 오염되지 않았다고 생각되는 농촌지역의 농도와 유사한 수준이었다. 외국의 토양 중 다이옥신 농도에 대한 가이드라인19)에 적용시켜 보면 일본(1,000 pg I-TEQ/g dry), 미국(주거지 : 1,000 pg I-TEQ/g dry), 독일(시가지 : 1,000 pg I-TEQ/g dry, 농경지 : 5∼40 pg I-TEQ/g dry)의 가이드라인보단 훨씬 낮은 농도로 검출 되었으나 공단지역의 경우 스웨덴(주택, 공원, 농업용지 : 10 pg ITEQ/g dry)과 캐나다(잠정기준 : 10 pg I-TEQ/g dry)의 가이드라인을 상회하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
POPs란 무엇인가? 대부분의 POPs은 장거리 이동성 때문에 그들이 사용되어진 곳뿐만 아니라 전 세계의 환경과 인간, 야생동물에게 피해를 입히며, 장기간 잔류하고 생물체에 축적되기 쉬운 특성을 갖고 있어 생태계 내 먹이사슬을 통해 생물농축 되고 최종적으로 인체의 발암 등 내분비계 교란을 일으키는 내분비계장애물질(EDCs, Endocrine disrupter compounds) 로 알려져 있다.3) 스톡홀름협약에서는 12종의 잔류성유기 오염물질을 발생과 사용특성에 따라 크게 유기염소계농약류(OCPs, Organic Chloride Pesticides), 산업용화학물질 그리고 부산물로 구분된다.
우리나라의 토지 이용에 따른 잔류성유기오염물질의 농도분포를 파악하고 이성질체분포를 알아보기 위하여 서울과 전주와 그 외 절연유오염지역과 공단지역의 토양을 중심으로 연구를 수행한 결과는 어떠한가? 1) 대부분의 유기염소농약류(Heptachlor, Aldrin, Endrin, Mirex, Toxaphene)는 본 연구의 토양시료에서는 검출되지 않았다. Dieldrin은 가지역 한 곳에서 12.08 µg/kg, Chlordane은 농경지에서 평균농도가 1.60 µg/kg으로 검출되었다. ∑DDT는 나지역에서 평균농도 1.71 µg/kg, 농경지에서 평균농도 1.65 µg/kg농도로 검출되었다. 2) 비의도적 PCBs의 평균 농도는 절연유 오염우려지역>공단지역>나지역>가지역>농경지(30.927>17.576>2.809>0.634 µg/kg>N.D)순으로 나타났다. 절연유 오염지역의 PCBs 동족체 패턴은 대부분 5CB∼8CB 사이의 비율이 높게 나타났으며, 동족체 내 이성질체의 패턴은 오염원이 될 수 있는 배출원 중 제품(KC500&600)과 유사한 패턴을 보이고 있었다. 3) PCDD/Fs 평균 농도는 공단지역>가지역>농경지>나지역(4.081>0.359>0.178>0.081 pg I-TEQ/g)순으로 나타났다. 가지역, 나지역, 농경지는 발생원과 특별한 상관관계가 나타나지 않았고, 공단지역의 경우 실제 발생원의 profile이 아니기 때문에 명확한 정량적인 의미가 포함되지는 않았지만 국내의 소각시설의 배출가스의 영향을 받은 것으로 추정된다.
화학물질은 어떠한 영향을 끼치는가? 화학물질은 인간의 건강을 위협하고 생태계 내 생물체에 강한 독성을 나타내는 등 환경에 다양한 영향을 미친다. 이러한 환경오염이 전 세계적인 문제로 인식되면서 국제연합환경계획(UNEP, United Nations Environment Programme)이나 경제개발협력기구(OECD, Organization for Economic Co-operation and Development) 등에서 유해화학 환경오염물질의 안전관리를 위한 활발한 국제적인 논의가 진행 중이다.
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참고문헌 (25)

  1. 최종우, “환경 중 잔류성유기오염물질의 측정 및 분석 -POPs 공정시험방법-,” 한국환경농학회 추계워크샵 자료집, 15-27(2008) 

  2. Secretariat of the Stockholm Convention, “Stockholm Convention on Persistent Organic Pollutants,” (2001) 

  3. 박정규, 이희선, “잔류성유기오염물질의 관리현황과 대응 방향-부산물을 중심으로,” 한국환경정책평가연구원, (2000) 

  4. 환경부, “토양환경보전법령집,” (2007) 

  5. 국립환경과학원, “잔류성유기오염물질공정시험방법,” (2007) 

  6. 국립환경과학원, “내분비계장애물질 측정분석방법,” (2002) 

  7. Van den Berg, M., Birnbaum, L., Bosveld, A. T., Brunstrlim, B., Cook, P., Feeley, M., Giesy, J. P., Hanberg, A., Hasegawa, R., Kennedy, S. W., Kubiak, T., Larsen, J. C., Van Leeuwen, FXR., Liem, AKD., Nolt, C., Peterson, R. E., Poellinger, L., Safe, S., Schrenk, D., Tillitt, D., Tysklind, M., Younes, M., Waern, F., Zacharewski, T., 'Toxic equivalency factors (TEFs) for PCBs, PCDDs, PCDFs, for humans and wildlife. Environ,' Health Perspect., 106, 775-792(1998) 

  8. 식품의약품안전청, “식품의 농약 잔류허용기준,” (2005) 

  9. 환경부, “스특홀름협약 국가이행계획서 작성을 위한 전략마련 연구,” (2007) 

  10. 농업과학기술원, “농약의 사용현황과 안전성,” (1996) 

  11. 환경부, 국립환경과학원, “내분비계장애물질조사연구 결과,” 1999-2005 

  12. Athanasios, K. and Constantini, S., “Persistent organic pollutants in the sewage treatment plant of Thessaloniki, northern Greece: occurrence and removal,” Water Res., 38, 2685-2698(2004) 

  13. Elliott, J. E., Martin, P. A., Arnold, T. W., Sinclair, P. H., “Organochlorines and reproductive success of birds in orchard and non-orchard areas of central British Columbia, Canada, 1990-91,” Archives of Environ. Contam. Toxicol., 26, 435-443(1994) 

  14. Strandberg, B., Bandh, C., Van Bavel, B., Bergqvist, P. A., Bromand, D., Naf, C., Pettersen, H., Rappe, C., “Concentrations, biomagnification and spatial variation of organochlorine compounds in a pelagic food web in the northern part of the Baltic Sea,” The Science of the Total Environ., 217, 143-154(1998) 

  15. Yang, R. Q., Jiang, G. B., Zhou, Q. F., Yuan, C. G., Shi, J. B., “Occurrence and distribution of organochlorine pesticides (HCH and DDT) in sediments collected from East China Sea,” Environ. Inter., 31, 799-804(2005) 

  16. Bommanna, G. L. and Kannan, K., “Global organochlorine contamination trends: an overview,” Ambio., 23(3), 187-191(1994) 

  17. Schmid, P., Erika, G., Markus, Z., Bucheli Thomas, D., Andre, D., “Correlation of PCDD/F and PCB concentrations in soil samples from the Swiss soil monitoring network (NABO) to specific parameters of the observation sites,” Chemosphere, 58, 227-234(2005) 

  18. Liu, G. Y., Chen, Z. S, Shi, Y. H., Wang, G. Y., Li., W., Li, G. Q., “The levels and compositions of PCBs in Beijing soil,” Acta. Sci. Circumst., 26, 2013-2017(2006) 

  19. 환경부, “토지 이용 용도별 토양오염기준 및 복원기준 마련을 위한 연구,” (2003) 

  20. 김경수, 송병주, 박석운, 김종국, “공단지역 대기 중 PCBs의 오염농도 및 발생원 추정,” 대한환경공학회지, 27(4), 385-389(2005) 

  21. Kim, K. S., Hirai, Y., Kato, M., Urano, K., Masunaga, S., “Detailed PCB congener patterns in incinerator flue gas and commercial PCB formulations (Kanechlor),” Chemosphere, 55(4), 539-553(2004) 

  22. Wilson, S. C., Duarte-davidson, R., Jones, K. C., “Screening the environmental fate of organic contaminants in sewage sludges applied to agricultural soils: 1. The potential for downward movement to groundwaters,” The Science of the Total Environ., 185, 59-70(1996) 

  23. 오정은, “배출원 주위 대기/토양에서의 다이옥신 분포와 거동 연구,” 포항공과 대학교 박사학위논문(2001) 

  24. Hassanin, A., Lee, R. G. M., Steinnes, E., Jones, K. C., “PCDD/Fs in Norwegian and UK soils: implications for sources and environmental cycling,” Environ. Sci. Technol., 39(13), 4784-4792(2005) 

  25. Bacci, E., Cerejeira, M. J., Gaqqi, C., Chemello, G., Calamari, D., Viqhi, M., “Chlorinated dioxins : volatilization from soils and bioconcentration in leaves,” Bull. Environ. Contam. Toxicol., 48(3), 401-408(1992) 

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