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HPLC-FLD와 MSD를 이용한 지하수 중 나프탈렌 및 TNT의 미량 분석법 개발
Development of Analytical Methods for Micro Levels of Naphthalene and TNT in Groundwater by HPLC-FLD and MSD 원문보기

지하수토양환경 = Journal of soil and groundwater environment, v.14 no.6, 2009년, pp.35 - 44  

박종성 (육군3사관학교 화학환경과학과) ,  오재일 (중앙대학교 건설환경공학과) ,  정상조 (육군사관학교 토목환경학과) ,  최윤대 (육군3사관학교 화학환경과학과) ,  허남국 (육군3사관학교 화학환경과학과)

초록
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나프탈렌과 TNT는 미국 환경청(U.S. EPA)에서 규정한 발암가능성 물질로(Group C), 환경으로 방출될 경우 수생태계와 인체에 심각한 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 그러나 지하수 내 두 물질의 미량 분석법에 대한 기존연구는 매우 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 HPLC-FLD(Fluorescence etector)와 MSD(Mass detector)를 이용한 지하수 내 나프탈렌 및 TNT의 미량분석법을 개발하여, MDL과 LOQ 및 이온영향을 조사하고, 현재 사용되고 있는 HPLC-UV 분석법과 비교 평가하였다. 나프탈렌의 경우, 3D-Fluorescence를 통하여 확인된 최고의 파장(Ex: 270 nM, Em: 330 nM)이 HPLC-FLD에 적용되었고, $0.3\;{\mu}g/L$의 MDL과 $2.0\;{\mu}g/L$의 LOQ가 획득되었다. 이는 현재 방법(HPLC-UV; MDL: $23.3\;{\mu}g/L$, LOQ: $163.1\;{\mu}g/L$)보다 약 80배 우수한 결과이며, U.S. EPA의 음용수 권고기준($700\;{\mu}g/L$)의 약 350배 이하까지 정량분석이 가능한 수치이다. TNT의 경우, 새롭게 제시된 HPLC-MSD로 측정한 방법(MDL: $0.13\;{\mu}g/L$, LOQ: $0.88\;{\mu}g/L$)이 HPLC-UV(MDL: $16.8\;{\mu}g/L$, LOQ: $117.5\;{\mu}g/L$ at 230 nM)보다 약 130 배 우수한 것으로 조사되었고, U.S. EPA의 음용수 권고기준($20\;{\mu}g/L$)보다 약 23배 낮은 농도까지 정량분석이 가능한 것을 확인하였다. 또한 HPLC-UV(230 nM)의 분석법은 ${NO_3}^-$ 농도가 증가할수록(특히 21 mg/L 이상) 크로마토그램의 기준선이 증가하여 정량에 방해를 주었으나, HPLC-MSD 분석법은 국내 지하수 평균 농도보다 약 3.5배인 63.7 mg/L에서도 분석의 영향 없이 안정한 크로마토그램을 보여주었다. 따라서 새롭게 제시된 HPLC-FLD와 MSD에의한 나프탈렌과 TNT 분석법은 지하수 및 음용수 미량분석에 적합하며, 관련분야 연구에 크게 도움이 될 것이다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Naphthalene and TNT (2,4,6-trinitrotoluene) are defined by U.S. EPA as possible carcinogenic compounds known to have detrimental effects on the aquatic ecosystem and human body. There are, however, few researches on methods of analyzing micro-levels of naphthalene and TNT dissolved in groundwater. T...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이에 따라 본 연구에서는 HPLC-FLD(Fluorescence Detector)와 MSD(Mass Detector)를 이용한 지하수 내나프탈렌 및 TNT의 미량 분석법을 새롭게 제시하여, 기존에 사용된 HPLC-UV 분석법과 MDL(Method Detection Limit) 및 LOQ(Limit of Quantification) 값을 비교/평가하고자 한다. 또한 자연계에 존재하는 이온들의 영향(Salt effects)을 평가하여 현장 지하수 분석법으로서의 적합성을 판단하고자 한다.
  • 이에 따라 본 연구에서는 HPLC-FLD(Fluorescence Detector)와 MSD(Mass Detector)를 이용한 지하수 내나프탈렌 및 TNT의 미량 분석법을 새롭게 제시하여, 기존에 사용된 HPLC-UV 분석법과 MDL(Method Detection Limit) 및 LOQ(Limit of Quantification) 값을 비교/평가하고자 한다. 또한 자연계에 존재하는 이온들의 영향(Salt effects)을 평가하여 현장 지하수 분석법으로서의 적합성을 판단하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Naphthalene은 어떤 오염을 일으키는가? 나프탈렌(Naphthalene)은 PAHs(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) 중 하나로 대부분 Coal tar와 Petroleum 공정 과정에서 발생되며, 유럽(2003년 기준)에서 연간 200,000 ton, 미국(2004년 기준)에서 연간 97,770 ton이 생산되고 있다(ATSDR, 2005; EC-JRC, 2003). 나프탈렌은 주로 방충제(Mothball)로 사용되어 대기오염을 일으키지만 살충제와 폭죽제의 효과증진에 이용되어 토양오염을 유발하고, 폐기물 매립지 등에서 물과 함께 토양 내부로 유입되어 지하수 오염을 유발하기도 한다(EC-JRC, 2003). 이 외에도 석유정제과정이나 군 항공기 연료관리 과정에서 나프탈렌에 의한 지하수 유류오염이 예상된다. 보통 나프탈렌은 호흡기 독성물질로 알려져 있지만 오염된 음용수를 섭취할 경우 조혈기계 장애를 유발할 수 있고, 수생태계에도 심각한 영향을 줄 수 있다(ATSDR, 2005).
나프탈렌은 어디에 속하는가? 나프탈렌(Naphthalene)은 PAHs(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) 중 하나로 대부분 Coal tar와 Petroleum 공정 과정에서 발생되며, 유럽(2003년 기준)에서 연간 200,000 ton, 미국(2004년 기준)에서 연간 97,770 ton이 생산되고 있다(ATSDR, 2005; EC-JRC, 2003). 나프탈렌은 주로 방충제(Mothball)로 사용되어 대기오염을 일으키지만 살충제와 폭죽제의 효과증진에 이용되어 토양오염을 유발하고, 폐기물 매립지 등에서 물과 함께 토양 내부로 유입되어 지하수 오염을 유발하기도 한다(EC-JRC, 2003).
TNT는 어디에 사용되는가? TNT(2,4,6-trinitrotoluene)는 대표적인 폭발성 화약물질로 탄약 및 폭탄 제조에 사용된다. 화약물질을 제조하는 시설의 폐수에는 100 mg/L 이상의 TNT가 검출되기도 한다(Palazzo and Leggett, 1986).
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참고문헌 (23)

  1. 국가지하수정보센터, GiMS, National Groundwater Information Management and Service Center, www.gims.go.kr 

  2. 조정현, 배범한, 김계훈, 2008, 토양중 화학물질 HPLC 분석방법국내 표준제안 개발, 2008년 한국지하수토양환경학회 추계학술발표회, 포항공과대학교, p. 90-91 

  3. 박석효, 배범한, 김민경, 장윤영, 2008, 국내 소규모 군사격장 복합오염물질(화약물질 및 중금속)의 분포 및 거동, 한국물환경학회, 24, 523-532 

  4. 배범한, 조정현, 2009, 화약물질 현장검출시약 EXPRAY를 이용한 토양내 화약물질 스크리닝 및 준정량화 가능성, 한국지하수토양환경학회, 14(2), 45-53 

  5. ACS committee on Environmental improvement and subcommittee on environmental analytical chemistry, 1980, Guidelines for Data Acquisition and Data Quality Evaluation in Environmental Chemistry, Anal. Chem., 52, 2242-2249 

  6. ATSDR, 2005, Toxicological profile for Naphthalene, 1-Methylnaphthalene, and 2- Methylnaphthalene, U.S. Department Of Health And Human Services Public Health Service 

  7. Brannon, J.M., Jenkins, T.F., Parker, L.V., Deliman, P., Gerald, J.A., Ruiz, C., Porter, B., and Davis, W.M., 2000, Procedures for determining integrity of UXO and explosives soil contamination at firing ranges. U. S. Army Corps of Engineers. ERDC TR-00-4 

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  16. Leeson, A. and Hatzinger, P., 2007, DOD's Perspective on Development of Innovative Approaches for Treatment of Emerging Contaminants, 17th Annual Training Conference 2007 National Association of Remedial Project Managers, Baltimore, Maryland 

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  19. Psillakis, E., Goula, G., Kalogerakis, N., and Mantzavinos, D., 2004, Degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons in aqueous solutions by ultrasonic irradiation, J. Hazard. Mater., 108, 95-102 

  20. Palazzo, A.J. and Leggett, D.C, 1986, Effect and Disposition of TNT in a Terrestrial Plant, J. Environ. Qual., 15, 49-52 

  21. Ribani, M., Collins, C.H., and Bottoli, C.B.G., 2007, Validation of chromatographic methods: Evaluation of detection and quantification limits in the determination of impurities in omeprazole, J. Chromatogr. A, 1156, 201-205 

  22. Vasilyeva, G.K., Kreslavski, V.D., and Shea, P.J., 2002, Catalytic oxidation of TNT by activated carbon. Chemos. 47, 311-317 

  23. U.S. EPA, 2004, 2004 Edition of the Drinking Water Standards and Health Advisories, EPA 822-R-04-005, Office of Water U.S. Environmental Protection Agency Washington, DC 

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