본 연구는 영산강 수계의 일반적인 수질 특성(pH, DO, 전기전도도, BOD, COD, TN, TP, Chl-$a$, DOC, $UV_{254}$, SUVA)과 3D fluorescence excitation-emission matrix (FEEM) 분석을 통한 자연유기물질(NOM)의 특성을 조사하였다. FEEM은 여기 파장과 방출 파장에서의 형광세기를 이용하여 단백질계 (protein-like), 펄빅계 (fulvic-like) 및 휴믹계(humic-like) 물질을 분류하는데 사용된다. 일반수질 항목(BOD, COD, TN, 전기전도도 및 DOC)는 영산강 수계의 중류에 위치한 광주하수처리장(GJS), 광주천(GJC), 광주2 (GJ2) 등 광주광역시 지역에서 상류 및 하류 지역보다 상대적으로 높게 나타났다. 대부분의 지점에서 SUVA값은 3 L $mg^{-1}\;m^{-1}$보다 낮게 나타나 친수성 경향을 보이나, 영산강 상류지역인 담양(DY)에서는 겨울과 가을에 3 L $mg^{-1}\;m^{-1}$ 이상으로 소수성 경향을 보이고 있다. FEEM 조사결과, 대부분의 지점은 펄빅계와 휴믹계 물질이 검출되었으며, 다만 겨울에 광주지역(GJS, GJC, GJ2), 여름에 GJC 지점에서는 단백질계 물질이 검출되었다. 영산강 상류부터 하류지역까지 대부분의 지점에서 형광세기는 일반 수질항목(BOD, COD, TN, DOC) 농도와 유사한 경향을 보이고 있으며, 광주시 지역(GJS, GJC, GJ2)에서 상대적으로 높게 나타났다. 이 결과는 대부분의 지점에서 형광지표(Flourescence index, FI)의 경향과도 일치하며, 광주시에서 FI가 높게 나타난 것은 규모가 큰 광주시 하수처리장에서 방류되는 자연유기물질(EfOM)로 인한 미생물 기원 물질이 많기 때문으로 보여진다.
본 연구는 영산강 수계의 일반적인 수질 특성(pH, DO, 전기전도도, BOD, COD, TN, TP, Chl-$a$, DOC, $UV_{254}$, SUVA)과 3D fluorescence excitation-emission matrix (FEEM) 분석을 통한 자연유기물질(NOM)의 특성을 조사하였다. FEEM은 여기 파장과 방출 파장에서의 형광세기를 이용하여 단백질계 (protein-like), 펄빅계 (fulvic-like) 및 휴믹계(humic-like) 물질을 분류하는데 사용된다. 일반수질 항목(BOD, COD, TN, 전기전도도 및 DOC)는 영산강 수계의 중류에 위치한 광주하수처리장(GJS), 광주천(GJC), 광주2 (GJ2) 등 광주광역시 지역에서 상류 및 하류 지역보다 상대적으로 높게 나타났다. 대부분의 지점에서 SUVA값은 3 L $mg^{-1}\;m^{-1}$보다 낮게 나타나 친수성 경향을 보이나, 영산강 상류지역인 담양(DY)에서는 겨울과 가을에 3 L $mg^{-1}\;m^{-1}$ 이상으로 소수성 경향을 보이고 있다. FEEM 조사결과, 대부분의 지점은 펄빅계와 휴믹계 물질이 검출되었으며, 다만 겨울에 광주지역(GJS, GJC, GJ2), 여름에 GJC 지점에서는 단백질계 물질이 검출되었다. 영산강 상류부터 하류지역까지 대부분의 지점에서 형광세기는 일반 수질항목(BOD, COD, TN, DOC) 농도와 유사한 경향을 보이고 있으며, 광주시 지역(GJS, GJC, GJ2)에서 상대적으로 높게 나타났다. 이 결과는 대부분의 지점에서 형광지표(Flourescence index, FI)의 경향과도 일치하며, 광주시에서 FI가 높게 나타난 것은 규모가 큰 광주시 하수처리장에서 방류되는 자연유기물질(EfOM)로 인한 미생물 기원 물질이 많기 때문으로 보여진다.
This study investigated the characteristics of natural organic matter (NOM) with general water characteristics (pH, DO, electrical conductivity, BOD, COD, TN, TP, Chl-$a$, DOC, $UV_{254}$, SUVA) and the 3D fluorescence excitation-emission matrix (FEEM) in the Yeongsan River bas...
This study investigated the characteristics of natural organic matter (NOM) with general water characteristics (pH, DO, electrical conductivity, BOD, COD, TN, TP, Chl-$a$, DOC, $UV_{254}$, SUVA) and the 3D fluorescence excitation-emission matrix (FEEM) in the Yeongsan River basin. FEEM was used to classify protein-like and fulvic & humiclike substances with fluorescence intensity in the matrix of excitation and emission wavelength. The concentration of BOD, COD, TN, electrical conductivity and DOC in the region of Gwangju city (Gwangju sewage treatment plant: GJS, Gwangjucheon: GJC, Gwangju 2: GJ2) was relatively higher than the upper reaches and lower reaches of the Yeongsan River basin. SUVA in most sites was lower than 3 L $mg^{-1}\;m^{-1}$ as the hydrophilic substances, except Damyang (DY) in the upper reaches of Yeongsan river was higher than 3 L $mg^{-1}\;m^{-1}$ as the hydrophobic substances during winter and autumn. In the FEEM investigation the fulvic and humic substances were found in most sites, and in sites regarding Gwangju city (GJS, GJC, GJ2) during winter and GJC in summer, protein-like substances were found. The trend of fluorescence intensities from the upper reaches to the lower reaches in most sites corresponded to that regarding the concentration of water characteristics (BOD, COD, TN, DOC). That is why the region of Gwangju city (GJS, GJC, GJ2) was relatively higher. This results were an equivalent trend to those of fluorescence index (FI) in most sites, and the higher FIs in the sites of Gwangju city indicate more microbial-derived substances due to enormous effluent organic matters (EfOM) from huge Gwangju sewage treatment plants.
This study investigated the characteristics of natural organic matter (NOM) with general water characteristics (pH, DO, electrical conductivity, BOD, COD, TN, TP, Chl-$a$, DOC, $UV_{254}$, SUVA) and the 3D fluorescence excitation-emission matrix (FEEM) in the Yeongsan River basin. FEEM was used to classify protein-like and fulvic & humiclike substances with fluorescence intensity in the matrix of excitation and emission wavelength. The concentration of BOD, COD, TN, electrical conductivity and DOC in the region of Gwangju city (Gwangju sewage treatment plant: GJS, Gwangjucheon: GJC, Gwangju 2: GJ2) was relatively higher than the upper reaches and lower reaches of the Yeongsan River basin. SUVA in most sites was lower than 3 L $mg^{-1}\;m^{-1}$ as the hydrophilic substances, except Damyang (DY) in the upper reaches of Yeongsan river was higher than 3 L $mg^{-1}\;m^{-1}$ as the hydrophobic substances during winter and autumn. In the FEEM investigation the fulvic and humic substances were found in most sites, and in sites regarding Gwangju city (GJS, GJC, GJ2) during winter and GJC in summer, protein-like substances were found. The trend of fluorescence intensities from the upper reaches to the lower reaches in most sites corresponded to that regarding the concentration of water characteristics (BOD, COD, TN, DOC). That is why the region of Gwangju city (GJS, GJC, GJ2) was relatively higher. This results were an equivalent trend to those of fluorescence index (FI) in most sites, and the higher FIs in the sites of Gwangju city indicate more microbial-derived substances due to enormous effluent organic matters (EfOM) from huge Gwangju sewage treatment plants.
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문제 정의
: 방출파장) matrix (FEEM)은 유기물질 분석에 널리 이용되는 분석법 중 하나로서, UV를 이용한 분석법보다 감도가 좋은 분석법으로 주로 방향성 및 단백질 물질의 분석에 이용된다. 본 연구에서는 Xenon lamp를 광원으로 장착하고 있는 HITACHI사의 F-2500 fluorescence spectrophotometer를 이용하여 유기물의 형광특성을 측정함으로써 영산강 수계에 존재하는 자연유기물질의 주요 구성성분을 조사하였다. 분석 조건은 스캔 속도가 3,000 nm min-1, 파장 범위가 방출 및 여기 공히 220~500 nm, 광전증폭관 전압(photomultiplier tube voltage)가 700 V 등이다.
본 연구에서는 영산강 수계의 주요 본류 지점과 광주지역 지천(광주천) 및 하수처리장 방류수 등에 대하여 계절별로 자연유기물질의 분포특성을 조사하였다. 특히, 미량 유기물질분석도 가능한 FEEM를 이용하여 영산강 수계 자연유기물질의 분포특성을 조사하여 기원파악 및 수계 수질관리를 위한 기초자료로 활용하고자 한다.
본 연구에서는 영산강 수계의 주요 본류 지점과 광주지역 지천(광주천) 및 하수처리장 방류수 등에 대하여 계절별로 자연유기물질의 분포특성을 조사하였다. 특히, 미량 유기물질분석도 가능한 FEEM를 이용하여 영산강 수계 자연유기물질의 분포특성을 조사하여 기원파악 및 수계 수질관리를 위한 기초자료로 활용하고자 한다.
제안 방법
45 μm MF filter(Advantec, Japan)로 여과한 후 분석하였다. DOC는 Shimadzu사의 TOC-VCPH analyzer를 이용하여 완전연소법으로 분석하였고, UV254는 ultraviolet-visible spectrometer (UV-1601, Shimadzu)로 254 nm 파장에서 측정하였다. 영산강수계의 자연유기물을 조사하기 위하여 영산강 본류에서 담양(DY), 광주1 (GJ1), 광주2 (GJ2), 광산(GS), 나주(NJ), 무안(MY) 등 6개 지점, 지천 중에서 광주천(GJC), 그리고 광주종말하수처리장(GJS) 등 총 8개 지점(Fig.
본 연구는 영산강 수계의 일반적인 수질 특성(pH, DO, 전기전도도, BOD, COD, TN, TP, Chl-a, DOC, UV254, SUVA)과 3D fluorescence excitation-emission matrix(FEEM) 분석을 통한 자연유기물질(NOM)의 특성을 조사하였다. FEEM은 여기 파장과 방출 파장에서의 형광세기를 이용하여 단백질계(protein-like), 펄빅계(fulvic-like) 및 휴믹계(humic-like) 물질을 분류하는데 사용된다.
이러한 자연유기물질의 물리∙화학적 특성 때문에 구성성분 및 구조를 밝히기 위한 수많은 연구가 이루어지고 있음에도 불구하고 아직 명확하게 구분되고 있지 않은 실정이다. 본 연구에서는 FEEM의 높은 민감도, 미량 분석가능, 그리고 짧은 분석시간 등의 장점 등을 이용하여 자연유기물질의 구성성분을 간단하게 단백질계(protein-like), 펄빅계(fulvic-like) 및 휴믹계(humic-like) 등으로 구분하여 분포특성을 조사하였다.
시료채취는 하천 중심에서 채취하여 현장수질측정항목인 수온, pH, DO, 전기전도도 등을 측정하고, 4 L 폴리에틸렌 시료병에 담아 아이스박스에 넣어 실험실로 운반한 후에 BOD, COD, TN, TP, chl-a 등은 즉시 분석하였다. 여분의 시료는 냉장보관하면서 기타 분석항목(DOC, UV254)은 0.
여분의 시료는 냉장보관하면서 기타 분석항목(DOC, UV254)은 0.45 μm MF filter(Advantec, Japan)로 여과한 후 분석하였다.
대상 데이터
DOC는 Shimadzu사의 TOC-VCPH analyzer를 이용하여 완전연소법으로 분석하였고, UV254는 ultraviolet-visible spectrometer (UV-1601, Shimadzu)로 254 nm 파장에서 측정하였다. 영산강수계의 자연유기물을 조사하기 위하여 영산강 본류에서 담양(DY), 광주1 (GJ1), 광주2 (GJ2), 광산(GS), 나주(NJ), 무안(MY) 등 6개 지점, 지천 중에서 광주천(GJC), 그리고 광주종말하수처리장(GJS) 등 총 8개 지점(Fig. 1)에 대하여 2010년 2, 5, 8, 10월 4회 조사하였다.
성능/효과
BOD, COD, TN 등 일반수질항목에서는 광주광역시 관련 지점(GJS, GJC, GJ2)에서 전반적으로 높게 나타났으며, 상류 지점(DY, GJ1) 및 하류 지점(NJ, MY) 등에서는 상대적으로 낮게 나타났다(Table 2). 이는 영산강 수계의 주요 오염원이 광주지역 생활오수인 것이 반영되었다고 볼 수 있으며, 하류로 가면서 그 수치들이 떨어지는 경향을 보이고 있다.
, 2011). 그리고 시료 채취지점에 따라 최대 피크의 위치가 약간 변화하는 것을 확인할 수 있었으나, 주요 구성성분은 크게 변화가 없는 것을 알 수 있었다.
FEEM 조사결과, 대부분의 지점은 펄빅계와 휴믹계 물질이 검출되었으며, 다만 겨울에 광주지역(GJS, GJC, GJ2), 여름에 GJC 지점에서는 단백질계 물질이 검출되었다. 영산강 상류부터 하류지역까지 대부분의 지점에서 형광세기는 일반 수질항목(BOD, COD, TN, DOC) 농도와 유사한 경향을 보이고 있으며, 광주시 지역(GJS, GJC, GJ2)에서 상대적으로 높게 나타났다. 이 결과는 대부분의 지점에서 형광지표(Flourescence index, FI)의 경향과도 일치하며, 광주시에서 FI가 높게 나타난 것은 규모가 큰 광주시 하수처리장에서 방류되는 자연유기물질(EfOM)로 인한 미생물 기원 물질이 많기 때문으로 보여진다.
FEEM은 여기 파장과 방출 파장에서의 형광세기를 이용하여 단백질계(protein-like), 펄빅계(fulvic-like) 및 휴믹계(humic-like) 물질을 분류하는데 사용된다. 일반수질 항목(BOD, COD, TN, 전기전도도 및 DOC)는 영산강 수계의 중류에 위치한 광주하수처리장(GJS), 광주천(GJC), 광주2 (GJ2) 등 광주광역시 지역에서 상류 및 하류 지역보다 상대적으로 높게 나타났다. 대부분의 지점에서 SUVA값은 3 L mg-1 m-1보다 낮게 나타나 친수성 경향을 보이나, 영산강 상류지역인 담양(DY)에서는 겨울과 가을에 3 L mg-1 m-1 이상으로 소수성 경향을 보이고 있다.
4에서는 겨울철과 여름철의 형광등고선도(fluorescence contour plots)를 보여주고 있다. 최대형광 세기(Fmax)는 겨울철에 담양 및 광주1 지점에 비하여 광주하수처리장에서 3~4배 정도, 광주천 지점에서 약 2배 정도 높게 나타났다. 최대형광세기는 광주하수처리장 이후 본류 중류에서 하류로 갈수록 낮아지는 경향을 보이고 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
FEEM의 사용 목적은 무엇인가?
본 연구는 영산강 수계의 일반적인 수질 특성(pH, DO, 전기전도도, BOD, COD, TN, TP, Chl-$a$, DOC, $UV_{254}$, SUVA)과 3D fluorescence excitation-emission matrix (FEEM) 분석을 통한 자연유기물질(NOM)의 특성을 조사하였다. FEEM은 여기 파장과 방출 파장에서의 형광세기를 이용하여 단백질계 (protein-like), 펄빅계 (fulvic-like) 및 휴믹계(humic-like) 물질을 분류하는데 사용된다. 일반수질 항목(BOD, COD, TN, 전기전도도 및 DOC)는 영산강 수계의 중류에 위치한 광주하수처리장(GJS), 광주천(GJC), 광주2 (GJ2) 등 광주광역시 지역에서 상류 및 하류 지역보다 상대적으로 높게 나타났다.
일반수질 항목 5가지는?
FEEM은 여기 파장과 방출 파장에서의 형광세기를 이용하여 단백질계 (protein-like), 펄빅계 (fulvic-like) 및 휴믹계(humic-like) 물질을 분류하는데 사용된다. 일반수질 항목(BOD, COD, TN, 전기전도도 및 DOC)는 영산강 수계의 중류에 위치한 광주하수처리장(GJS), 광주천(GJC), 광주2 (GJ2) 등 광주광역시 지역에서 상류 및 하류 지역보다 상대적으로 높게 나타났다. 대부분의 지점에서 SUVA값은 3 L $mg^{-1}\;m^{-1}$보다 낮게 나타나 친수성 경향을 보이나, 영산강 상류지역인 담양(DY)에서는 겨울과 가을에 3 L $mg^{-1}\;m^{-1}$ 이상으로 소수성 경향을 보이고 있다.
최근 형광측정은 어떠한 기술로 발전하였는가?
전통적으로 형광측정은 고정 여기 파장에서 투사되는데 따른 방출 스펙트럼으로써 제시된다. 최근에는 방출 파장에서 여기 파장을 차감(Δλ)한 것에서 방출 스펙트럼을 동시(synchronous)에 측정하는 형광 스캔닝 기술로 발전하였다. 이 3D fluorescence excitation-emission matrix (FEEM)은 1분내에 빠르게 검출할 수 있기까지 기술적 향상이 있다(Henderson et al.
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