[논문]산업단지 대기 중 6가 크롬 농도 특성에 관한 연구

강병욱; 한진석; 이민도; 이학성; 김종호; 손은성; 백성옥

doi:10.5572/kosae.2009.25.3.179

산업단지 대기 중 6가 크롬 농도 특성에 관한 연구
Concentration Characteristics of Airborne Hexavalent Chromium in the Industrial Area 원문보기

한국대기환경학회지 = Journal of Korean Society for Atmospheric Environment, v.25 no.3, 2009년, pp.179 - 187

강병욱 (충주대학교 환경공학부) , 한진석 (국립환경과학원) , 이민도 (국립환경과학원) , 이학성 (서원대학교 환경건설정보학과) , 김종호 (한서대학교 환경공학과) , 손은성 (영남대학교 환경공학과) , 백성옥 (영남대학교 환경공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

This paper describes the field evaluation of a sampling and analytical method for the quantity of airborne hexavalent chromium ($Cr^{6+}$) in the industrial areas, such as Sihwa and Banwol. Ambient measurements were performed by using the cellulose filter during the four seasons (October 2006 to June 2007). The determination of hexavalent chromium was carried out by ion chromatography. Performance validations, including method detection limit, relative standard deviation, and recovery percent, were also investigated. The mean concentrations of $Cr^{6+}$ in Sihwa and Banwol were 0.767 and 0.796 $ng/m^3$, respectively, which are similar to those of other foreign industrial areas. The seasonal variations of $Cr^{6+}$ levels were not quite different, which implies that the chromium was continuously emitted from the industrial sources throughout the year. The concentration variations between total chromium and $Cr^{6+}$ have also shown the similar pattern, suggesting that these components originate from the same sources. The concentration of $Cr^{6+}$ was found to be 0.7 to 2.4% of the total chromium. From these results, the approach using the cellulose filter may be suitable to collect $Cr^{6+}$ in the ambient air.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

상태이다. 본 연구에서는 PVC 여과지의 단점을 보완하기 위하여 최근 미국 EPA에서 제안된 침적시킨 셀룰로오즈 필터를 이용한 대기 중 6가 크롬 시료 채취 및 분석 방법의 이용가능성에 대하여 평가하고(U.S. EPA, 2006), 국내 산업단지 대기 중 6가 크롬의 계절별 농도특성에 대한 기초적인 연구를 수행하였다.

제안 방법

검정곡선 작성용 6가 크롬 표준용액 (KANTO사제)은 1,000(ig/mL 표준용액을 각각 0.5, 1.0, 2.0 ng/ mL의 농도로 묽혀서 조제하였다. 이온 크로마토그래피의 용리액으로는 250 mM (NHDzSQt와 100mM NH₄₀H< 혼합하여 사용하였다.
대기 중 6가 크롬 측정에 여과지 채취법의 적용 가능성을 확인하고 산업단지에서의 6가 크롬 농도 특성을 파악하기 위하여, 시화와 반월공단에서 2006 년 10월부터 2007년 6월까지 대기에어로졸 시료를 채취하여 6가 크롬과 총 크롬의 농도를 측정하였다.
대기 중 6가 크롬의 측정은 시화공단(정왕2동 측 정소)과 반월공단(원시동 측정소) 등 인접한 두 곳의 산업단지에서 계절별 11일간씩 4계절에 걸쳐서 이루어졌다. 측정지점별 측정결과를 요약하여 표 5에 나타내었다.
시료가 채취된 여과지의 추출은 산화-환원 등을 방지하기 위하여 질소가스로 채워진 밀폐상자 내부에서 이루어졌으며, 마개가 달린 폴리에틸렌 시험관에 시료가 채취된 여과지를 접어서 넣고^ 20mMNaHCO₃ 10 mL을 이용하여 초음파추출기에서 1시간 동안 초음파추출을 수행하였다. 추출한 시료는 곧바로 이온 크로마토그래피에서 시료를 분석하였다.
시료의 채취는 4계절로 구분하여 계절별로 11일간 연속으로 측정하였다. 계절별 시료채취기간은 계절 특성을 대표할 수 있는 기간을 선정하였으며, 시료 채취 기간 중 일부 기간에는 강수일이 포함되었다.
시료채취에 따른 QC 절차로서 현장에서 반송된 여과지가 이물질에 의해서 오염되지 않았는지, 여과지에 구멍 둥 손상되었는지 등을 육안검사를 통하여 확인하였으며, 시료채취유량 및 시료채취시간이 정해진 범위 내에서 이루어졌는지를 적산유량을 이용하여 확인하였다. 자료의 검증을 위한 정도관리 절차로 검 량선 작성을 위한 표준용액 (0.
이때 시료채취용 여과지는 불순물을 제거하기 위하여 10% 질산용액에 2시간 담군 후 초순수로 3~4회 세척하였다. 여과지의 세척 여부는 pH 시험지를 사용하여 확인하였다.
총 크롬농도와 6가 크롬 농도의 지역별 변동 특성을 살펴보기 위하여 그림 5~8에 시화와 반월지역에서 측정한 총 크롬농도와 6가 크롬 농도를 비교하였다. 시화공단의 총 크롬농도와 6가 크롬 농도의 변화패턴은 여름철을 제외한 전체 계절에 대하여 유사한 변화패턴을 나타내어 시화공단과 반월공단의 총 크롬 농도와 6가 크롬 농도의 변화패턴이 유사성이 크다는 것을 보여주었다.
수행하였다. 추출한 시료는 곧바로 이온 크로마토그래피에서 시료를 분석하였다. 대기 중 6가크롬 시료채취준비 및 분석과정은 그림 3과 같다.
75% HC₁ 혼합용액)를 사용하였다. 추출한 시료용액은 ICP- AES를 이용하여 총 크롬농도를 구하였다. ICP/AES 의 분석 조건은 표 3과 같다'
6%로 겨울 시료분석 시 상대표준편차가 크게 나타났다. 회수율 및 검출한계 (MDL)는 시료 채취용 여과지와 동일하게 전처리한 여과지에 크롬 표준용액 (0.5 ng/mL)을 스파이크 한 후 시료와 동일한 추출 및 분석과정을 거쳐 측정하였다. 이렇게 7회 반복하여 측정한 회수율과 검출한계 (99% 신뢰수준) 는표 4와 같다.

대상 데이터

반월공단이 위치하고 있으며 이 지역의 대기오염문제는 오래 동안 사회적 이슈로 대두된 바 있다. 6가 크롬 시료 채취를 위한 지점은 시화공단과 반월공단의 대표적인 지점을 선정하였다. 시화공단의 대표적인 지점으로는 정왕2동에 위치한 지원상가 건물의 옥상(지상 약 10m) 으로 부근에 공단이 인접해 있으며, 건물에 인접해서 6차선 도로가 지나고 있다.
이온 크로마토그래피의 용리액으로는 250 mM (NHDzSQt와 100mM NH₄₀H< 혼합하여 사용하였다. Post-column 유도 시약으로는 l*d, i5phenylcarbazide 와 황산(순도 99.999 %)을 혼합하여 사용하였다. 크롬 분석을 위한 이온 크로마토그래피 분석조건은 표 2와 같다.
측정하였다. 계절별 시료채취기간은 계절 특성을 대표할 수 있는 기간을 선정하였으며, 시료 채취 기간 중 일부 기간에는 강수일이 포함되었다. 계절별 시료채취기간과 기상조건은 표 1과 같다.
대기 중 6가 크롬 분석을 위한 먼지시료의 채취는 37 mm 여 과지 (Cellulose, Whatman No. 41)와 필터 팩을 사용하여 채취하였다. 이때 시료채취용 여과지는 불순물을 제거하기 위하여 10% 질산용액에 2시간 담군 후 초순수로 3~4회 세척하였다.
본 연구 수행 시에 총 크롬농도와 6가 크롬 농도를 비교하기 위하여 High volume air sampler (Sierra Andersen, Model UV-1)를 이용하여 6가 크롬 시료 채취와 동시에 총 크롬농도를 측정을 위한 시료를 채취하였다. 중금속 분석을 위한 시료의 추출은 Micro- wave (MILESTONE사제, TERMINAL640)를 사용하였다.
본 연구의 조사대상지역은 수도권 인근에 위치한 시화 . 반월지역이다.
중금속 분석을 위한 시료의 추출은 Micro- wave (MILESTONE사제, TERMINAL640)를 사용하였다. 추출에 사용한 용매는 미국 EPA 10-3 method 에서 권장한 희석왕수(5.55% HNS과 16.75% HC₁ 혼합용액)를 사용하였다. 추출한 시료용액은 ICP- AES를 이용하여 총 크롬농도를 구하였다.

데이터처리

표 6에 본 연구에서 측정된 6가 크롬 농도를 외국의 산업단지에서 측정한 결과와 비교하였다.

이론/모형

중금속 분석을 위한 시료의 추출은 Micro- wave (MILESTONE사제, TERMINAL640)를 사용하였다. 추출에 사용한 용매는 미국 EPA 10-3 method 에서 권장한 희석왕수(5.

성능/효과

측정지점별 측정결과를 요약하여 표 5에 나타내었다. 4계절 동안 총 38회 측정된 6가 크롬의 연평균농도는 시화공단과 반월공단이 각각 0.767, 0.796 ng/n?으로 통계적으로는 두 지점 사이에 유의한 차이를 나타내지 않았으나(p=0.39), 평균농도는 반월공단이 시화공단에 비하여 약간 높은 농도를 나타내었다.
시화공단의 계절별 농도변화는 일반오염물질과 달리 여름철이 봄, 가을철에 비하여 높게 나타났으며, 이는 6가 크롬의 배출원이 인근 사업장으로 연간 일정하게 가동하기 때문에 나타난 현상이며, 요일별 농도 특성은 사업장의 가동이 적은 토요일이 가장 낮게 나타나는 특성을 보였다.
시화공단의 총 크롬농도와 6가 크롬 농도의 변화패턴은 여름철을 제외한 전체 계절에 대하여 유사한 변화패턴을 나타내어 시화공단과 반월공단의 총 크롬 농도와 6가 크롬 농도의 변화패턴이 유사성이 크다는 것을 보여주었다. 반월공단의 총 크롬농도와 6 가 크롬 농도의 변화패턴은 겨울, 여름에 유사한 변화패턴을 나타내었으며, 봄, 가을에는 변화패턴이 약간 차이를 보_였다.
여과지를 이용한 대기 중 6가 크롬의 시료채취 및 분석 가능성을 확인하기 위하여 2개 산업단지에서 계절별로 10회씩 4계절 측정결과 모든 시료가 검출한계 이상으로 나타났으며, 회수율 측정결과를 바탕으로 최대검출한계 (MDL)는 0.107-0.369 ng/mLS- 나타났다.
767, 0.796 ng/n?으로 통계적으로는 두 지점 사이에 유의한 차이를 나타내지 않았으나(p=0.39), 평균농도는 반월공단이 시화공단에 비하여 약간 높은 농도를 나타내었다.
확인하였다. 자료의 검증을 위한 정도관리 절차로 검 량선 작성을 위한 표준용액 (0.5iig/mL)의 결과 값을 이용하여 상대표준편차(RSD)로 평가한 결과 상대표준 편차는 가을, 겨울, 봄, 여름에 각각 4.2, 12.8, 5.1, 3.6%로 겨울 시료분석 시 상대표준편차가 크게 나타났다. 회수율 및 검출한계 (MDL)는 시료 채취용 여과지와 동일하게 전처리한 여과지에 크롬 표준용액 (0.
총 크롬농도에서 6가 크롬 농도가 차지하는 비율은 평균적으로 0.7~2.4 %로 외국의 도시지역에 비하여 낮은 비율을 나타내었다.

참고문헌 (19)

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원문보기 상세보기
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표제어: PCR

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용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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