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문제 정의
- 이러한 부작용을 최소화하기 위해 농약에 대한 작물과 환경 중 잔류성에 대한 연구 및 평가기법이 체계적으로 연구되고 살포후의 하천수계나 지표수인 호소수 등에 대한 잔류농약모니터링이 지속적으로 수행되고 있으나 유출과 원단위 유출율 산정의 연구는 미미하다9,10). 따라서 본 연구는 대단위 영농지역에서 살포농약의 작물재배유형별, 강우와 비강우시 유출에 따른 표면유출 양상과 지역단위 소수계로의 환경노출 및 부하량 평가하기 위하여 실험을 수행하였다.
제안 방법
- 합친 여액은 separatory funnel에 옮겨 포화 NaCl 50 ml, dichloromethane 50 ml를 넣고 3분간 격렬하게 흔든 후 정치하여 dichloromethane층을 분리하였고 위의 과정을 반복 추출하였다. Dichloromethane층은 anhydrous sodium sulfate을 통과시켜 40℃에서 감압 농축한 뒤 잔류물을 n-hexane 10 ㎖로 정용하여 정제시료로 하였으며, 단 tricyclazole의 분석은 용매추출양과 dichloromethane양을 1:1(vol/vol)로 조절해서 분배하였다.
- 2 여지를 깐 Büchner funnel 상에서 흡인여과 하여 부유물질을 제거하고 separatory funnel에 일정량(500～700 ml)을 취해서 포화 NaCl 50 ml, dichloromethane 50 ml를 넣고 3분간 격렬하게 흔든 후 정치하여 dichloromethane층을 분리하였고 위의 과정을 반복 추출하였다. Dichloromethane층을 anhydrous sodium sulfate를 통과시켜 40℃에서 감압 농축한 후 잔류물을 nhexane 10 ml로 정용하여 정제시료로 하였으며, 단 tricyclazole의 분석은 용매추출양과 dichloromethane양을 1:1(vol/vol)로 조절해서 분배하였다. 정제과정은 상기의 토양 분석법과 동일하게 수행하였다12).
- 물 시료는 Whatman® No. 2 여지를 깐 Büchner funnel 상에서 흡인여과 하여 부유물질을 제거하고 separatory funnel에 일정량(500～700 ml)을 취해서 포화 NaCl 50 ml, dichloromethane 50 ml를 넣고 3분간 격렬하게 흔든 후 정치하여 dichloromethane층을 분리하였고 위의 과정을 반복 추출하였다.
- 공주시 정안면 의당면 동혈천과 청룡천 유역인 평야지를 대상으로 강우시 자동시료채취기를 이용하여 강우사상별 2시간 간격으로 물을 채취하였다. 시험지역내 주요 재배작물 환경내 농약잔류량을 조사하기위해서 토양과 물에 대해서 시료를 채취하였으며 토양은 표면의 유기물를 제거하고 작토층 10 cm를 채취하여 수분정량 후 농약 잔류량을 분석하였다.
- 영농지역에서 비점오염원인 농약의 살포가 수질환경에 미치는 영향과 유출량을 평가하였다. 충북 괴산군 괴산읍 능촌리 일대 폐쇄권역에서 소수계내 물 중 잔류농약은 20종의 성분이 검출되었으며, 살균제 4종, 살충제 10종, 제초제 6종이었고, 검출범위는 0.
- 직경 1 cm의 pyrex glass column 하단부를 탈지면으로 막고 130 ℃에서 24시간 동안 활성화시킨 florisil 10 g을 가하여 충진하고 그 위에 무수 Na2SO4를 1.5 cm 높이로 깔고 n-hexane 50 ㎖를 흘려보낸 다음 hexane에 녹인 시료액을 loading 한 후 아래와 같이 6단계로 용매의 극성을 증가시켜가면서 분획별로 50 ㎖ 용출시켜 40℃에서 감압농축 후 n-hexane 5 ㎖로 재용해하여 GLC로 분석하였으며, tricyclazole은 정제과정을 거치지 않고 GLC로 분석하였으며 GLC 분석조건은 표 1과 같다.
대상 데이터
- 모든 농경지에서 나오는 지표수는 한곳으로 모여 작은 소하천을 이루고 남한강 지류인 달천으로 흐른다. 2005년에 곡간지인 정안천 유역의 상류부에 위치하고 있는 충남 공주시 정안면 고성리와 2006년에는 평야지인 정안천 유역의 하류부에 위치하고 있는 의당면 동혈천과 청룡천 유역에서 실험을 수행하였다.
- 충북 괴산군 괴산읍 능촌리 1구와 대하천인 달천 유입지점에서 시료를 채취하였으며, 충남 공주시 정안면 고성리에서 농경지에서 유출되는 물이 본류와 합류되는 지점인 고성 저수지 유입전 지점에서 농약 사용 성수기인 5월 하순부터 10월 중순까지 2주기 간격으로 정기조사를 실시하였다. 강우기에 대한 수질시료채취는 각 소유역 말단부를 대상으로 강우사상별 1시간 간격으로 일주기 수질분석 시료를 채취하였다. 공주시 정안면 의당면 동혈천과 청룡천 유역인 평야지를 대상으로 강우시 자동시료채취기를 이용하여 강우사상별 2시간 간격으로 물을 채취하였다.
- 강우기에 대한 수질시료채취는 각 소유역 말단부를 대상으로 강우사상별 1시간 간격으로 일주기 수질분석 시료를 채취하였다. 공주시 정안면 의당면 동혈천과 청룡천 유역인 평야지를 대상으로 강우시 자동시료채취기를 이용하여 강우사상별 2시간 간격으로 물을 채취하였다. 시험지역내 주요 재배작물 환경내 농약잔류량을 조사하기위해서 토양과 물에 대해서 시료를 채취하였으며 토양은 표면의 유기물를 제거하고 작토층 10 cm를 채취하여 수분정량 후 농약 잔류량을 분석하였다.
- 본 연구는 2004년에 곡간지인 충북 괴산군 괴산읍 능촌리 유역에서 수행하였으며 경작형태는 논, 밭, 과수원재배로 인구는 260 여명이 거주하는 평야지와 곡간지가 혼합된 전형적인 농촌지역이다. 모든 농경지에서 나오는 지표수는 한곳으로 모여 작은 소하천을 이루고 남한강 지류인 달천으로 흐른다.
- 충북 괴산군 괴산읍 능촌리 1구와 대하천인 달천 유입지점에서 시료를 채취하였으며, 충남 공주시 정안면 고성리에서 농경지에서 유출되는 물이 본류와 합류되는 지점인 고성 저수지 유입전 지점에서 농약 사용 성수기인 5월 하순부터 10월 중순까지 2주기 간격으로 정기조사를 실시하였다. 강우기에 대한 수질시료채취는 각 소유역 말단부를 대상으로 강우사상별 1시간 간격으로 일주기 수질분석 시료를 채취하였다.
- 충북 괴산군 괴산읍 능촌리로서 능촌1리와 2리로 구성되어 있으며 작물재배면적은 논 73.0 ha, 밭 19.4 ha로 구성되어 있으며, 밭농사로선 고추, 참깨, 콩을 주로 재배하고 배 과수원이 있다. 충남 공주시 정안면 고성리의 유역면적은 4.
이론/모형
- 정제는 컬럼크로마토그라피법을 이용하였다. 직경 1 cm의 pyrex glass column 하단부를 탈지면으로 막고 130 ℃에서 24시간 동안 활성화시킨 florisil 10 g을 가하여 충진하고 그 위에 무수 Na2SO4를 1.
성능/효과
- 2005년도 공주시 정안면 고성리에서 시험한 소수계내의 농약검출 양상도 2004년에 수행한 괴산읍 능촌리 지역과 비슷한 양상으로 농약사용 성수기인 6,7,8월에 집중적으로 검출되었다. Table 3과 4에서 보듯이 곡간지와 평야지의 농약의 검출양상은 6월과 7월에 검출되는 농약성분은 살균제로써 벼 이앙초기에 주로 발생하는 모도열병과 육묘상도열병에 사용하는 isoprothiolane, iprobenfos 성분이 높은 빈도로 검출되었으며 살충제로써는 6월에 주로 발생하는 벼줄기굴파리, 끝동메미충, 벼 물바구미와 애잎굴파리 등을 방제하기위해서 사용되는 살충제인 diazinon, fenobucarb, fipronil등이 검출되었다. 제초제 검출은 이앙 후 14일 이전에 살포하는 중기제초제로 많이 사용되는 butachlor, molinate 및 pretilachlor성분이 검출되었다.
- 109 ppm 수준이었다. 공주시 정암면 고성리 영농지역의 소수계내 물 중 농약잔류성분은 13종(살균제2, 살충제6, 제초제5)의 성분이 검출되었으며 검출범위는 0.01~7.21ppb 수준으로 잠정 배출수 기준보다 못 미치는 수준이었다. 농약 종류별 검출양상은 살균제는 5~8월, 살충제는 7~8월, 제초제는 5~6월에 주로 검출되었으며 강우시간별 물 중 농약잔류량은 강우시작 3~5시간에 최고농도가 검출되었고 수도용 농약의 검출 빈도가 높았다.
- 21ppb 수준으로 잠정 배출수 기준보다 못 미치는 수준이었다. 농약 종류별 검출양상은 살균제는 5~8월, 살충제는 7~8월, 제초제는 5~6월에 주로 검출되었으며 강우시간별 물 중 농약잔류량은 강우시작 3~5시간에 최고농도가 검출되었고 수도용 농약의 검출 빈도가 높았다.
- 59 ppb 수준으로 배출수 기준보다 훨씬 못 미치는 수준이었다. 대하천 유입전 소수계 물 중 시기별 잔류농약 성분은 살균제가 5～8월, 살충제는 7～8월 및 제초제는 5～7월에 주로 검출되었고, 밭에 사용하는 농약보다 수도용 농약이 검출 빈도가 높았다. 또한 강우강도가 높을 때는 밭토양의 토사 유출로 밭에 사용하는 농약이 상대적으로 높게 검출되었다.
- 고추재배지에서는 chlorpyrifos 등 4종, 배 과수원 3종과 참깨재배지 토양에서 fenitrothion 등 3종이 검출되었는데 이들 농약은 주로 살충제와 제초제성분으로 작물 재배기간 동안 검출 되었고 일부농약은 소수계에 검출된 성분으로 강우시 토사와 함께 유출된 것으로 생각된다. 벼재배환경에서의 재배기간 동안에 농약잔류는 Table 6에서 보는바와 같이 토양에서는 butachlor 등 6종이 잔류되었고 논물 중에는 살균제 isoprothiolane과 초기와 중기제초제로 많이 사용하는 butachlor 성분이 검출되었다. 이와 같이 밭 토양에서 검출된 농약성분은 담배나방과 갈색여치를 방제하기 위해서 살포되었으며 논에서는 벼 생육중기에 제초와 잎도열병과 목도열병을 방제하기 위해서 사용된 농약들로 검출된 농약들은 대체적으로 반감기가 상대적으로 긴 성분들이다.
- 정제과정은 상기의 토양 분석법과 동일하게 수행하였다12). 분석법의 토양, 물 및 식물체의 조사농약의 회수율은 70～120% 수준으로 국제규정에 적합하였다.
- 괴산군 능촌리 소수계에서 농약검출양상은 Table 3과 같이 살균제 isoprothiolane 등 3종, 살충제 buprofezin 등 5종과 제초제 butachlor등 5종이 검출되었다. 시기와 장소를 달리하여 공주시 정안면 고성리의 소수계에서 농약검출양상은 Table 4와 같이 살균제는 isoprothiolane 등 2종, 살충제는 diazinon 등 5종, 제초제는 butachlor등 4종이 검출되었다. 이 두지역의 소수계 물 중 잔류농약의 검출특성은 6월에는 제초제와 살충제가 검출되었으며 7,8월에는 살균제와 살충제의 검출빈도가 높은 것으로 나타났다.
- 또한 강우강도가 높을 때는 밭토양의 토사 유출로 밭에 사용하는 농약이 상대적으로 높게 검출되었다. 작물 재배조건별 검출된 잔류농약성분은 고추밭 토양 6종, 과수원 토양 4종, 참깨밭 토양 3종 및 논토양 5종으로 총 13종이 검출되었으며, 검출 범위는 0.001～0.109 ppm 수준이었다. 공주시 정암면 고성리 영농지역의 소수계내 물 중 농약잔류성분은 13종(살균제2, 살충제6, 제초제5)의 성분이 검출되었으며 검출범위는 0.
- Table 3과 4에서 보듯이 곡간지와 평야지의 농약의 검출양상은 6월과 7월에 검출되는 농약성분은 살균제로써 벼 이앙초기에 주로 발생하는 모도열병과 육묘상도열병에 사용하는 isoprothiolane, iprobenfos 성분이 높은 빈도로 검출되었으며 살충제로써는 6월에 주로 발생하는 벼줄기굴파리, 끝동메미충, 벼 물바구미와 애잎굴파리 등을 방제하기위해서 사용되는 살충제인 diazinon, fenobucarb, fipronil등이 검출되었다. 제초제 검출은 이앙 후 14일 이전에 살포하는 중기제초제로 많이 사용되는 butachlor, molinate 및 pretilachlor성분이 검출되었다. 8월에는 6,7월보다 상대적으로 많이 사용하는 살균제, 살충제가 제초제 보다 많이 검출되었는데 병균과 해충을 방제하기 위해서 벼 생육중후기에 살균제와 살충제를 많이 사용하기 때문이다.
- 영농지역에서 비점오염원인 농약의 살포가 수질환경에 미치는 영향과 유출량을 평가하였다. 충북 괴산군 괴산읍 능촌리 일대 폐쇄권역에서 소수계내 물 중 잔류농약은 20종의 성분이 검출되었으며, 살균제 4종, 살충제 10종, 제초제 6종이었고, 검출범위는 0.008～7.59 ppb 수준으로 배출수 기준보다 훨씬 못 미치는 수준이었다. 대하천 유입전 소수계 물 중 시기별 잔류농약 성분은 살균제가 5～8월, 살충제는 7～8월 및 제초제는 5～7월에 주로 검출되었고, 밭에 사용하는 농약보다 수도용 농약이 검출 빈도가 높았다.
- 박14) 등은 소수계 물에 검출되는 농약성분은 주로 수도용 농약으로 논물 배수시 유출된다고 보고하고 있다. 한편 밭에 살포되었던 fenitrothion과 endosulfan은 강우에 의해서 하천수에 검출된 것으로 생각되며, 깍지벌레류를 방제하는 살충제 fenitrothion은 논, 과수와 밭작물에 많이 사용되는 농약으로 하천수에서 8월 초에 2.6 ppb 수준으로 검출되었고, 담배 등 밭작물에 주로 사용되도록 등록되어진 농약인 endosulfan은 7월에 하천수에서 1.4 ppb 수준으로 검출되었는데 밭토양에 잔류되어 있던 농약이 7월, 8월에 집중호우에 의해서 토사와 같이 소수계로 유출되어 검출되는 것으로 생각된다. 김15) 등에 의하면 나지상태의 lysimeter 포장유출시험 결과 밭 사용 농약의 유출율은 0.
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