과불화 화합물(perfluorinated compounds, PFCs)은 열과 산성, 염기 등과 같은 화학적 조건에 높은 안정성을 갖고 있을 뿐만 아니라 발수성, 발유성, 방오성과 제품 친화적인 특징 때문에 다양한 산업소재로 활용되고 있으며, 근래에 이르러서는 대규모로 생산되고 있는 산업제품이다. 그러나 난분해성으로 인하여 환경 내에 잔류하여 전세계적으로 널리 분포하고 있을 뿐만 아니라 인체나 동식물에 이르는 생물체에 이르기까지 오염되어 분포하고 있다. 또한 인체를 비롯한 생물체에 장기적으로 축적될 시 암등을 유발할 가능성이 있다고 보고됨에 따라 이에 대한 관심이 증가하고 있다. 최근 스톡홀름 협약에서 과불화 화합물을 새로운 환경지속성오염물질(persistent organic pollutants, POPs)로 규정함에 따라 이에 대한 분석법의 중요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 다양한 환경 및 생체 시료 내에서 과불화 화합물의 분석법에 대한 연구의 중요성 및 문제점과 더불어 최근 연구 동향을 소개하였다.
과불화 화합물(perfluorinated compounds, PFCs)은 열과 산성, 염기 등과 같은 화학적 조건에 높은 안정성을 갖고 있을 뿐만 아니라 발수성, 발유성, 방오성과 제품 친화적인 특징 때문에 다양한 산업소재로 활용되고 있으며, 근래에 이르러서는 대규모로 생산되고 있는 산업제품이다. 그러나 난분해성으로 인하여 환경 내에 잔류하여 전세계적으로 널리 분포하고 있을 뿐만 아니라 인체나 동식물에 이르는 생물체에 이르기까지 오염되어 분포하고 있다. 또한 인체를 비롯한 생물체에 장기적으로 축적될 시 암등을 유발할 가능성이 있다고 보고됨에 따라 이에 대한 관심이 증가하고 있다. 최근 스톡홀름 협약에서 과불화 화합물을 새로운 환경지속성오염물질(persistent organic pollutants, POPs)로 규정함에 따라 이에 대한 분석법의 중요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 다양한 환경 및 생체 시료 내에서 과불화 화합물의 분석법에 대한 연구의 중요성 및 문제점과 더불어 최근 연구 동향을 소개하였다.
Perfluorinated compounds have characteristics of resistance to heat, acidic, basic conditions and also resist water, oil, grease, pollutant. Futhermore they are used by various industrial material, nowadays, they produced in large scale for indutrial and commercial areas. However, they also resist m...
Perfluorinated compounds have characteristics of resistance to heat, acidic, basic conditions and also resist water, oil, grease, pollutant. Futhermore they are used by various industrial material, nowadays, they produced in large scale for indutrial and commercial areas. However, they also resist metabolizing and degrading in environmental system (plant, animal, even human body). Moreover, in animal's bodies, PFCs can be accumulated in organ (eg; liver) and lead to liver cell necrosis even oncogenesis. Perfluorinated compounds are newly registered as new persistent organic pollutants (POPs) on Stockholm convention in 2009. Therefore necessity for analytical methodology for determination of PFCs in various environmental samples is even more increased. This study discussed sample preparation and instrumental conditions for the analysis of PFCs in environmental and biota samples.
Perfluorinated compounds have characteristics of resistance to heat, acidic, basic conditions and also resist water, oil, grease, pollutant. Futhermore they are used by various industrial material, nowadays, they produced in large scale for indutrial and commercial areas. However, they also resist metabolizing and degrading in environmental system (plant, animal, even human body). Moreover, in animal's bodies, PFCs can be accumulated in organ (eg; liver) and lead to liver cell necrosis even oncogenesis. Perfluorinated compounds are newly registered as new persistent organic pollutants (POPs) on Stockholm convention in 2009. Therefore necessity for analytical methodology for determination of PFCs in various environmental samples is even more increased. This study discussed sample preparation and instrumental conditions for the analysis of PFCs in environmental and biota samples.
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문제 정의
그러므로 정부산하 기관에서 진행되어진 결과들을 비교 검토하고 그에 따른 문제점을 파악하고 실질적인 모니터링을 위한 분석법의 개발이 이루어질 수 있다. 따라서 본 논문에서는 과불화 화합물의 특성과 생산 및 규제 동향과 다양한 환경 매체에서 시료 전처리 방법 및 기기분석 방법과 실제 분석과정에서 발생되는 바탕 시료의 오염 문제에 대해서 고찰하고자 한다.
이와 같이 범국가적인 대비 및 해결 노력이 증대되고 있는 동시에 이를 다양한 환경매개체로부터 분리 추출하여 분석할 수 있는 기술도 다양하게 발전하고 있다. 또한 이와 동시에 다양한 환경 매체 및 생체 시료에서 PFC의 모니터링이 진행되어 각 매체와 인체 동물에서 얼마나 분포되어 있는지 조사 중에 있다. 최근 국내에서도 “식품의약품안전청” 및 환경부 산하기관에서 분석법의 개발과 모니터링을 위한 노력이 다각적으로 진행되고 있다.
제안 방법
앞서 설명한 다른 연구보다 좀 더 높은 검출한계(건조 시료에서 비이온성 과불화 화합물인 FAEO (fluorinated alkylethoxylate)의 경우는 10 µg/g이었고 음이온성 물질인 PFOS, PFOA의 경우는 6 µg/g이었다.)로 불소화 계면활성제의 농도를 조사하였다.15 전술한 다른 연구 방법은 감도가 더 좋은 방법으로 분해된 하수 오물 시료에서 과불화 화합물의 농도의 총량이 176-3,390 ng/g의 범위에서 검출되었다고 보고하였다.
또한 과불화 계면활성제의 말단에 존재하는 CF3 피이크가 공통적으로 나타나기 때문에 이 피이크를 정량 피이크로 설정하였는데 이로 인하여 시료 내에 CF2나 CF3같은 물질의 존재도 같이 검출하기 때문에 과불화 계면활성제만을 검출하는 특수성을 띄지 않는다.13 동일한 연구에서 19F NMR을 이용하여 물 시료 내의 과불화 화합물의 전체 함량을 정량하고 이것을 LC-MS/MS에 의해서 얻어진 데이터와 비교를 시도하였다. 그 결과 적용된 두 가지 방법으로 얻어진 결과는 일치하지 않음을 보여주었다.
그러나 RP-C18 컬럼 대신 perfluorinated RP-C8 컬럼을 사용하면 하수오물을 PLE 추출 후 어떠한 정제 과정 없이도 바탕시료의 분석방해물질에 대한 문제를 해결할 수 있는 것으로 나타났다.15 그러나 동일 실험에서 이와 같은 바탕 시료에 의한 영향이 큰 문제가 되지 않아 RP-C18 컬럼으로 분석을 하였다. 또한 RP-C18 컬럼을 통한 분석에서 과불화 화합물은 알킬 체인의 길이만으로 분리가 되는 것이 아니라 이성질체의 구조에 의한 분리로 인한 영향도 일어나는 데 이러한 현상은 PFOS의 표준품 시료를 통한 실험을 통해 분명하게 확인할 수 있다(Fig.
더욱이 C-8 컬럼과 end-capped C-8 컬럼의 머무름 시간의 비교를 통해 C-8 컬럼의 친수성잔기인 실라놀기가 과불화 화합물의 머무름과 분리에 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다.15 이동상으로써는 아세토니트릴과 증류수 혹은 메탄올과 증류수의 혼합 용매를 사용하는데 1 mM에서 20 mM 사이의 암모늄 아세테이트 염을 사용하여 LC 상의 분리와 MS 상의 감도를 개선시키는 데 이용하였다. 암모늄아세테이트 염의 농도에 따른 PFOS (m/z 499), PFOA (m/z 369), PFOSA (m/z 498)의 감도를 조사한 연구에서는 1 mM의 암모늄 아세테이트일 때가 가장 좋은 감응을 보였다.
31 건조 후, 시료를 막자사발에 넣고 막자로 갈아 균질화 시킨 후 음이온성 과불화 화합물을 침전물로부터 추출해내는 단순하고 효율적인 추출법을 적용시켰다. 초산을 이용한 세척 단계를 포함한 이 방법에서는 메탄올(methanol)과 1% 아세트산을 포함한 Milli-Q 증류수 수용액을 90:10 (v/v)의 비율로 섞은 혼합 용액을 이용하여 산성화시킨 침전물 시료를 반복적으로 추출하였다.
최근에 보고된 논문에서는 혈장 내의 과불화 화합물의 분석을 위하여 on-line Oasis HLB (hydrophilic-lipophilic balance) 카트리지를 사용하는 추출법을 발표하였다.33,36 반면에 짧은 사슬체인을 가진 과불화산이나 플루오로텔로머산, 플루오로텔로머알콜의 추출 정제를 위하여 off-line SPE로 Sep-Pak C18, Oasis HLB, WAX (weak anion exchanger)와 같은 다양한 SPE 카트리지를 비교 조사하였다. 이들 중 음이온 교환수지를 사용한 WAX-SPE는 가장 좋은 회수율을 보였다.
다른 추출방법으로 속슬렛, 고온의 증기를 이용한 추출법 및 가압 액체 추출법(pressurized liquid extraction; PLE)에 대해 비교 실험하였다.
본 연구에서는 위에서 언급되었던 방법들 중 ACN을 이용하여 단백질 제거 방법과 이온쌍 추출법과 WAX-SPE법의 추출 및 정제 효율을 비교 검토하였다(Fig. 2). 추출 정제시료는 LC-MS/MS를 이용하여 분석하였는데 각각의 TIC (total ion chromatogram)에서 보듯이 ACN 처리 후 원심분리(centrifuge)과정만을 통한 분석에서는 일부 분석방해물질이 시료 내에 남아서 크로마토그램 상에서 분석물질의 분리에 영향을 주는 것을 확인할 수 있었다.
자연계 시료의 과불화 표면 활성제 분석은 LC-MS 혹은 다른 LC 검출기(UV 또는 형광검출기), 19F NMR이나 GC-MS같은 장비에 의해서 수행되었다. 최근 이들 화합물의 분석은 LC-MS에 의해 수행되는 것이 주류를 이루고 있다.
정제된 증류수 또한 분석의 오염원으로 작용할 수 있는데 Yamamoto 증류장치, Milli-Q 및 시판되는 HPLC 등급의 정제수를 비교 조사하였다.27 사용된 모든 정제수에서 과불화 화합물이 검출되었는데 이 중에서 HPLC 등급의 시판 정제수가 가장 적합하였는데 그 이유는 오염 수준의 변화량이 가장 적기 때문이다.
세척과 추출은 가온된 초음파 수욕상(60℃)에서 행해졌다. 추출물을 C18-SPE 카트리지(500 mg)를 이용하여 분석방해물질을 제거하는 정제 과정을 거쳤다. 추출된 시료는 LC-MS/MS를 이용하여 분석하였는데 흥미로운 사실은 PFOS가 항상 잔류량이 제일 높은 물질이 아니라는 결과를 보여주었다.
이론/모형
15 가압 액체 추출법이 속슬렛과 고온의 증기를 이용한 추출법에 비해 우수한 추출 방법으로 보고하였다. 하수 오물의 추출물은 정제 과정 없이 농축하여 LC-MS를 이용하여 분석하였는데 액체크로마토그래피법을 이용하는 대신 흐름주입분석법(flow injection analysis, FIA)-MS를 이용하여 음이온, 비이온성 불소화 계면활성제에 대하여 검출을 시도하였다. 그러나 FIA-MS를 이용한 정량은 내부표준 물질이 첨가된 하수 오물 시료에 가압 액체 추출법을 통해 얻은 추출물에 적용하지 못하였다.
성능/효과
23,48,49 그러나 일부 비휘발성, 극성 과불화 화합물의 GC-MS 분석에 있어서는 유도체화 기술의 도입은 불가피하며, 몇 가지 유도체방법을 적용하여 극성 화합물의 분석에 성공적으로 이용되었다.12,35,50 지하수 중에서 과불화 카르복실레이트를 분석하기 위하여 메틸에스터 유도체화하고 이 유도체들은 전자이온화법(electron impact ionization; EI)을 이용한 GC-EI-MS 또는 음이온 화학이온화법(negative ion chemical ionization; NCI)을 이용한 GC-NCI-MS에서 검출함으로써 정량적인 검출을 수행할 수 있다.12,51 그러나 PFOS와 같은 물질은 메틸에스터 반응을 도입하더라도 GC-MS에 의해서 검출되지 않는다.
34 또 다른 연구에서는 효율적인 단백질 제거 용매로 ACN, TCA, 포름산을 사용하여 분석대상물질의 회수율을 조사하였다.26 이 중 포름산을 사용한 경우에 단백질을 제거하여 고체상 추출법(SPE)에 적용할 때 SPE 컬럼의 막힘을 방지할 뿐만 아니라 분석물질이 흡착제와 극성 상호작용을 할 수 있도록 만들어 주어 가장 회수율이 높은 방법으로 평가되었다.26 시료를 직접적으로 주입하여 분석하는 방법도 보고되었지만, 시료 전처리 과정들은 원심분리와 여과 과정을 포함하고 있거나,36 혹은 이온쌍 추출 전에 테트라부틸암모니움(tetrabutylammonium; TBA)이나 카보네이트 완충용액을 사용하여 pH를 조절하는 추출방법이 보고되고 있다.
27 시료 채취와 저장에 사용된 용기의 조사 결과 폴리프로필렌 튜브에서는 오직 PFOA만이 검출되었으며, 다른 용기에서는 상당량의 과불화 화합물이 용출되는 것으로 나타났다. 시료 추출과 정제에 널리 사용되는 OASIS HLB와 Sep-Pak (C18)의 두 개의 SPE 카트리지를 조사하였을 시 Sep-Pak 카트리지에서 PFOA와 PFOS가 상당한 양으로 검출되었고 OASIS HLB 카트리지의 경우에서는 PFOS, PFOA, PFHxS (perfluorohexane sulfonate)와 PFBuS (perfluorobutane sulfonate)가 검출되었으나 Sep-Pak 카트리지에 비해 비교적 낮은 농도 수준으로 검출되었다.
34 그리고 이성질체의 분리를 최소화하기 위하여 컬럼의 온도를 35 ℃ 내지 40 ℃에서 분석하기도 하였다.58,60 이러한 이성질체의 분리로 인하여 과불화화합물의 정량적인 문제점은 모노리틱(monolithic)타입의 컬럼을 사용함으로써 해결할 수 있는 것을 확인할 수 있었다(Fig. 3). 즉 모니리틱 컬럼의 장점인 빠른 용출과 낮은 역압력으로 과불화화합물들을 분리시킬 수 있으며, Fig.
80개의 실제 하수 오물 시료를 분석한 연구 결과에서 심각한 오염이 우려되는 검출 사례는 발견되지 않았다. 앞서 설명한 다른 연구보다 좀 더 높은 검출한계(건조 시료에서 비이온성 과불화 화합물인 FAEO (fluorinated alkylethoxylate)의 경우는 10 µg/g이었고 음이온성 물질인 PFOS, PFOA의 경우는 6 µg/g이었다.
PFOS와 PFOA를 유기계 오염 물질 분석용 메탄올에 녹인 후 10 µL를 바이알로부터 장비로 주입하여 분석하였는데 HPLC의 시료 주입구에 잔류하여 반복적인 분석에 영향을 미치는 정도는 공시료와 용매의 연속적인 주입 시 오히려 점진적으로 피이크의 누적량이 감소하는 것으로 확인하였다.
그 결과 적용된 두 가지 방법으로 얻어진 결과는 일치하지 않음을 보여주었다. 결과에서는 19F NMR에 의해서 측정된 과불화 화합물의 전체 양이 LC-MS/MS에 의해서 계산된 결과보다 높았다. 이러한 차이는 먼저 19F NMR 스펙트럼 상에서 정량이온으로 선택한 CF3 피이크가 지표수 내에 존재하는 다른 물질이 CF3 피이크 주변에서 유사하게 나타나거나 NMR에 사용되는 용매가 양쪽성의 과불화 화합물이 가지고 있는 CF3가 스펙트럼 상에서 피이크로 나타나는 정도를 다르게 했을 가능성 때문이라고 설명하고 있다.
13 동일한 연구에서 19F NMR을 이용하여 물 시료 내의 과불화 화합물의 전체 함량을 정량하고 이것을 LC-MS/MS에 의해서 얻어진 데이터와 비교를 시도하였다. 그 결과 적용된 두 가지 방법으로 얻어진 결과는 일치하지 않음을 보여주었다. 결과에서는 19F NMR에 의해서 측정된 과불화 화합물의 전체 양이 LC-MS/MS에 의해서 계산된 결과보다 높았다.
55 이러한 분석 물질들에 대한 농도는 피이크들의 면적 값의 합으로 계산한다. 그러나 MRM 모드에 의한 검출에 있어서 이성질체에 따라 조각 이온들의 스펙트럼 상의 경향이 다르게 나타날 수 있으며, 이에 따라 장비에 대한 감응지수는 이성질체마다 동일하지 않을 수도 있다는 것을 보여주었다.56 일반적으로 내부 표준품으로 구매 되는 13C이나 중수소로 치환된 표준품의 경우 과불화 화합물의 분석법에 대한 품질 보증에 도움을 줄 수 있다.
과불화 화합물의 LC 분리분석은 역상 C-18 혹은 C-8 컬럼을 통해 이루어지고 있다. 그러나 RP-C18 컬럼 대신 perfluorinated RP-C8 컬럼을 사용하면 하수오물을 PLE 추출 후 어떠한 정제 과정 없이도 바탕시료의 분석방해물질에 대한 문제를 해결할 수 있는 것으로 나타났다.15 그러나 동일 실험에서 이와 같은 바탕 시료에 의한 영향이 큰 문제가 되지 않아 RP-C18 컬럼으로 분석을 하였다.
과불화 화합물은 C-18 컬럼이나 페닐 컬럼을 사용했을 때 보다 C-8 컬럼을 사용했을 경우 컬럼에서의 머무름이 더 길게 나타난다. 더욱이 C-8 컬럼과 end-capped C-8 컬럼의 머무름 시간의 비교를 통해 C-8 컬럼의 친수성잔기인 실라놀기가 과불화 화합물의 머무름과 분리에 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다.15 이동상으로써는 아세토니트릴과 증류수 혹은 메탄올과 증류수의 혼합 용매를 사용하는데 1 mM에서 20 mM 사이의 암모늄 아세테이트 염을 사용하여 LC 상의 분리와 MS 상의 감도를 개선시키는 데 이용하였다.
또한 RP-C18 컬럼을 통한 분석에서 과불화 화합물은 알킬 체인의 길이만으로 분리가 되는 것이 아니라 이성질체의 구조에 의한 분리로 인한 영향도 일어나는 데 이러한 현상은 PFOS의 표준품 시료를 통한 실험을 통해 분명하게 확인할 수 있다(Fig.
또한 이온쌍 추출법에서도 유사한 방해현상이 나타났는데 이는 실험 과정상 높은 농도의 염의 일부가 잔류하여 분리 상에 영향을 미치거나 추출 과정에서 분석방해물질이 완벽히 제거되지 않은 것으로 유추할 수 있다. 마지막으로 위에서 언급했던 방법상에서도 가장 우수한 방법으로 언급하였던 WAX-SPE 방법이 실제 크로마토그램 상에서도 정제 효율이 가장 뛰어난 것을 확인할 수 있었다.
불소화합물 화학산업에 종사하는 사람, 즉 과불화 화합물에 장기적으로 또는 단기적으로 노출된 사람들의 혈청과 조직 시료에서 상당량의 과불화 화합물들이 검출되었다. 미국과 유럽 아시아에서 입수된 모든 혈청 시료에서 PFOS가 검출되었는데 과불화 화합물의 산업적인 생산 전에 일어난 한국전쟁 당시에 참전한 미국 군인의 혈액 시료에서만 PFOS가 검출되지 않았다.16,43 일상적인 생활환경 내에서 일반적인 수준으로 과불화 화합물에 노출된 사람의 경우 PFOS는 6.
시료 내의 정량적 분석의 장애 요인은 LC를 통한 분석물질의 분리를 새로운 불소화 역상 물질을 이용한 컬럼을 적용하여 해결할 수 있을 것으로 보인다. 불소화 RP-C8 컬럼을 이용한 이 방법은 어떠한 시료 정제 과정 없이도 모든 가압 액체 추출법을 통한 추출물을 LC로 효과적인 분리를 할 수 있었다.15
불소화합물 화학산업에 종사하는 사람, 즉 과불화 화합물에 장기적으로 또는 단기적으로 노출된 사람들의 혈청과 조직 시료에서 상당량의 과불화 화합물들이 검출되었다. 미국과 유럽 아시아에서 입수된 모든 혈청 시료에서 PFOS가 검출되었는데 과불화 화합물의 산업적인 생산 전에 일어난 한국전쟁 당시에 참전한 미국 군인의 혈액 시료에서만 PFOS가 검출되지 않았다.
27 시료 채취와 저장에 사용된 용기의 조사 결과 폴리프로필렌 튜브에서는 오직 PFOA만이 검출되었으며, 다른 용기에서는 상당량의 과불화 화합물이 용출되는 것으로 나타났다. 시료 추출과 정제에 널리 사용되는 OASIS HLB와 Sep-Pak (C18)의 두 개의 SPE 카트리지를 조사하였을 시 Sep-Pak 카트리지에서 PFOA와 PFOS가 상당한 양으로 검출되었고 OASIS HLB 카트리지의 경우에서는 PFOS, PFOA, PFHxS (perfluorohexane sulfonate)와 PFBuS (perfluorobutane sulfonate)가 검출되었으나 Sep-Pak 카트리지에 비해 비교적 낮은 농도 수준으로 검출되었다.27 따라서 과불화 화합물의 추출 및 정제과정에 있어서 주로 OASIS HLB-SPE 카트리지를 사용하는 것을 추천하고 있다.
그 이유는 추출법을 통해 동시에 추출된 퇴적물 내의 다른 분석방해물질들이 고용량으로 주입되어 선택 이온의 검출이 매우 불안정하게 되기 때문이다. 심지어 좀 더 선택적으로 전구 이온(precursor ion)만을 검출하는 SIM방법을 이용하거나 혹은 FIA-MS/MS를 통해 생성 이온(product ion)만을 검출하도록 하는 MRM방법을 이용할 경우에도 PLE를 통해 시료로부터 같이 추출된 이성질체 혹은 동중원소의 존재로 인하여 선택성이 감소하게 되어 정확한 정량, 정성 분석이 용이하지 않는 것으로 나타났다.15 따라서 MS로 검출하기에 앞서 LC에 의한 분리는 기저 시료로부터 분석방해물질의 영향을 최소화시키는데 필수적으로 사용되어야 한다.
33,36 반면에 짧은 사슬체인을 가진 과불화산이나 플루오로텔로머산, 플루오로텔로머알콜의 추출 정제를 위하여 off-line SPE로 Sep-Pak C18, Oasis HLB, WAX (weak anion exchanger)와 같은 다양한 SPE 카트리지를 비교 조사하였다. 이들 중 음이온 교환수지를 사용한 WAX-SPE는 가장 좋은 회수율을 보였다.18
또한 용매 주입 필터의 경우도 스테인리스 스틸 재질로 교체하는 것이 과불화 화합물의 오염 농도를 크게 줄일 수 있는 HPLC 변용법이 될 수 있다. 이외에도 시료 바이알 뚜껑의 주입 부분도 테플론(Teflon)이나 Viton과 같은 과불화 폴리머 재질도 polyethylene (PE)재질로 변경 시 과불화 화합물의 양을 크게 줄일 수 있는 것으로 보여졌다.27 다른 실험에서는 HPLC 중 과불화 화합물의 분석 시에 스테인리스 스틸의 용매관을 PEEK 재질의 용매관으로 교체하였고 그래파이트 테플론 피스톤 실(seal)을 PTFE가 제거된 실로 교체하였다.
2). 추출 정제시료는 LC-MS/MS를 이용하여 분석하였는데 각각의 TIC (total ion chromatogram)에서 보듯이 ACN 처리 후 원심분리(centrifuge)과정만을 통한 분석에서는 일부 분석방해물질이 시료 내에 남아서 크로마토그램 상에서 분석물질의 분리에 영향을 주는 것을 확인할 수 있었다. 또한 이온쌍 추출법에서도 유사한 방해현상이 나타났는데 이는 실험 과정상 높은 농도의 염의 일부가 잔류하여 분리 상에 영향을 미치거나 추출 과정에서 분석방해물질이 완벽히 제거되지 않은 것으로 유추할 수 있다.
추출물을 C18-SPE 카트리지(500 mg)를 이용하여 분석방해물질을 제거하는 정제 과정을 거쳤다. 추출된 시료는 LC-MS/MS를 이용하여 분석하였는데 흥미로운 사실은 PFOS가 항상 잔류량이 제일 높은 물질이 아니라는 결과를 보여주었다. 이 연구 결과에 따르면 시료 내에서 가장 검출 빈도가 높은 화합물은 PFOS (≦3.
그러나 APCI는 ESI 이온화법에 비해 환경 분석법에 있어서 덜 적용되고 있는데 그 이유는 분석될 수 있는 화합물의 극성과 분자량의 크기에 있어서 제한적이기 때문이다. 특히 PFOS를 비롯한 과불화 화합물의 경우 이온성 물질이므로 APCI에 의한 이온화가 비효율적인 것으로 나타났다.
후속연구
이러한 방해물질을 제거하기 위해서 불소화 계면활성제의 높은 안정성을 이용하여 하수 오물 시료 추출물에 산화제를 첨가하여 분석을 시도하였으나 과불화 화합물의 열과 산화제에 대한 높은 안정성에도 불구하고 이 방법은 하수 오물 시료 내의 다른 분석방해물질 뿐만이 아니라 불소화 계면활성제도 일부 파괴하여 분석 방법으로써 적용하기가 어려웠다. 시료 내의 정량적 분석의 장애 요인은 LC를 통한 분석물질의 분리를 새로운 불소화 역상 물질을 이용한 컬럼을 적용하여 해결할 수 있을 것으로 보인다. 불소화 RP-C8 컬럼을 이용한 이 방법은 어떠한 시료 정제 과정 없이도 모든 가압 액체 추출법을 통한 추출물을 LC로 효과적인 분리를 할 수 있었다.
F NMR과 GC-MS의 기술의 한계와 약점은 LC법을 적용함으로써 개선될 수 있다. 즉 유도체화 과정이 필요없고, 모든 종류의 과불화 화합물에 대해 분리분석이 가능하다는 점, 또한 고감도 및 높은 선택성으로 검출할 수 있는 방법이 도입될 수 있다는 조건 하에서도 가능하다. 그러나 LC 검출기의 사용에 있어서 대부분의 과불화 화합물의 경우 발색단을 포함하고 있지 않기 때문에 UV 검출기는 미량물질에 대한 적절한 선택성과 감도를 보여줄 수 없다.
그러나 tandem MS를 이용한 분석법에서도 정밀한 정제방법을 거치지 않으면 이온화 단계에서 분석방해물질로 인하여 이온화에 영향을 받거나 이온이 MRM 과정 중 전이 단계에서도 영향을 받기도 한다. 특히 복잡한 매트릭스 속에 존재하는 극미량의 PFC의 정확한 분석을 위하여 정밀한 추출 및 정제방법의 개발과 선택적이며 고유성과 감도 높은 검출방법이 함께 적용되어야 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
불화유기화합물의 특징은 무엇인가?
불화유기화합물은 탄소와 불소 원자로 이루어져 있으며 자연계에 일반적으로 존재하는 불화유기화합물보다 산업적으로 생산된 불화유기화합물이 더 많은 불소 원자를 포함하고 있다.1,2 인공적으로 만들어진 불화유기화합물인 과불화 화합물(perfluorinated compounds; PFCs)은 열, 기름, 녹, 유지, 물에 대한 저항성을 가지고 있어 산업적으로 널리 사용되어 왔다.
과불화 화합물들의 안정적인 화학적 구조로 인해 생기는 문제점은?
이러한 과불화 화합물은 생산 및 사용에서 부터 폐기로 인한 전과정에 걸쳐 자연 환경계로 유입되고 있다. 그러나 이물질들은 안정한 화학적 구조로 인해 자연 생태계에서 분해성이 낮아 오랫동안 잔류하는 특성과 생체 내에서 쉽게 대사되지 않고 생물 농축을 유발시키는 특성이 있다. 최근에 과불화 화합물이 쥐와 같은 설치류를 이용한 실험에서 간 독성을 유발한다는 것이 밝혀졌고 청둥오리와 같은 조류를 이용한 실험에서 용량에 따라 급성 독성이 유발되는 것을 확인하였다.
과불화 화합물은 어떤 성질을 가지고 있는가?
불화유기화합물은 탄소와 불소 원자로 이루어져 있으며 자연계에 일반적으로 존재하는 불화유기화합물보다 산업적으로 생산된 불화유기화합물이 더 많은 불소 원자를 포함하고 있다.1,2 인공적으로 만들어진 불화유기화합물인 과불화 화합물(perfluorinated compounds; PFCs)은 열, 기름, 녹, 유지, 물에 대한 저항성을 가지고 있어 산업적으로 널리 사용되어 왔다. 이러한 과불화 화합물은 생산 및 사용에서 부터 폐기로 인한 전과정에 걸쳐 자연 환경계로 유입되고 있다.
참고문헌 (63)
B. D. Key, R. D. Howell and C. S. Criddle, Environ. Sci. Technol., 31, 2445(1997).
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