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수계 중 폴리브롬화 디페닐에테르 모니터링을 위한 Passive Sampling 적용 및 그랩 시료채취법의 대체 활용가능성 평가
Application Assessment of Passive Sampling to Monitor Polybrominated Diphenyl Ethers in Water Environment as Alternative Sampling Method for Grab Sampling 원문보기

대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, v.37 no.1, 2015년, pp.45 - 51  

김언정 (부산대학교 사회환경시스템공학과) ,  서창동 (부산시 상수도사업본부 수질연구소) ,  임태효 (국립환경과학원 낙동강물환경연구소) ,  오정은 (부산대학교 사회환경시스템공학과)

초록
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폴리브롬화 디페닐에테르는 강한 소수성과 큰 분자량을 지닌 물질로 수체에 쉽게 용존되지 않으며, 이로 인해 다른 환경매체에 비해 수환경에 대한 연구는 많지 않다. 그러나 하 폐수처리장으로부터 수환경으로의 질량부하, 침적토에서의 재부유 현상 그리고 부유 입자 및 콜로이드로부터의 분배현상은 무시할 수 없는 영향을 미칠 것이다. 따라서 수환경 중 폴리브롬화 디페닐에테르를 조사하는 것은 중요하면서도 어려운 작업이다. 최근에 수환경에서 소수성물질을 모니터링 할 때의 어려움을 극복하기 위한 방안으로 반투과성막장비와 같은 수동적 시료채취 기법이 사용되고 있다. 수동적 시료채취를 사용하면 시료채취 기간 동안 주변환경인자의 변동을 조절하며 미량으로 존재하는 폴리브롬화 디페닐에테르를 검출하고 장기간에 거쳐 재현성 있는 모니터링 결과를 얻을 수 있다. 따라서 본 연구에서는 반투과성막장비(SPMD)를 수질 모니터링 장비로서 활용하는 가능성을 확인하고자 하였다. 강둑에서 그랩, 혼합 시료채취법과 SPMD를 적용하여 다양한 수질시료 채취기법에 따른 시간적 변동과 농도 차이를 확인하고 SPMD를 사용하여 폴리브롬화 디페닐에테르의 수환경 중 농도를 예측할 수 있는지 평가하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

PBDEs (polybrominated diphenyl ehters) are rarely dissolved in water due to their strong hydrophobicity and large molecular mass so not many researches were done in aqueous environment compared to other environmental compartments. However, the mass loading from wastewater treatment plant into aquati...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 이전 선행연구10)에 대한 후속 연구로 수중 소수성 미량유해물질의 모니터링을 위해 대표적 passive sampling 기법인 SPMD와 기존의 그랩(grab) 및 혼합(composite)시료채취방식을 각각 사용하여 수계 중 PBDE 모니터링을 수행하여 각각의 결과를 비교하고, SPMD가 기존의 수질 모니터링에 주로 사용되고 있는 그랩 시료채취법의 대체수단으로 활용 가능한지를 평가하고자 하였다.
  • 본 연구에서는 수중 소수성 미량유해물질의 수질 모니터링을 위해 대표적인 브롬화 난연제이며 잔류성 유기오염물질인 폴리브롬화 디페닐에테르(PBDEs)를 대상으로 그랩(grab) 및 spot sampling의 대안으로서 passive sampling 기법적용 가능성을 평가해 보았고 다음과 같은 결과를 얻었다.
  • SPMD를 기존의 수질시료 채취방법을 대체할 수 있는 모니터링 도구로 활용하기 위해서는 SPMD를 통해 보고되는 PBDE의 농도가 기존의 시료채취법과 일련의 상관관계를 가지며 필요시 그 수준을 예측하여 반영할 수 있는지에 대한 확인이 필요하다. 이를 확인하기 위해 본 연구에서는 선행연구10)에서 도출한 선형 회귀모형식을 본 연구결과에 적용해 그 적합성을 확인하고자 하였다. 선행연구에서 도출한 그랩 시료와 SPMD 시료 사이의 관계식은 식 (2)와 같고, 이를 그랩 시료 기준으로 변환하면 식 (3)처럼 나타낼 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
폴리브롬화 디페닐에테르란 무엇인가? 폴리브롬화 디페닐에테르(polybrominated diphenyl ethers, PBDEs)는 대표적인 신규 잔류성 유기오염물질(persistent organic pollutants, POPs)이자 대표적인 브롬화 난연제로 생활 중 다양한 용도로 사용되어 인체, 생물, 실내 먼지, 전자폐기물 및 여러 환경매체에서 빈번히 검출되어왔다.1,2) PBDE는 폴리염화비페닐(PCBs), 폴리염화 다이옥신 및 퓨란(PCDD/Fs) 등과 유사한 구조를 가지며, 소수성을 띄어 높은 독성을 나타낼 뿐 아니라 인체 등 생체내로 유입되면 쉽게 배설되지 않으므로, 이들 물질의 환경에서의 배출특성과 거동 및 인체에 미칠 영향을 파악하는 것은 대단히 중요하다.
PWSD를 사용하면 얻게 되는 장점은 무엇인가? 5) Passive sampling이란 확산(diffusion) 과정을 통해 수계 중 용존 상태로 존재하는 대상물질을 적절한 흡착제 혹은 투과성 막(membrane) 내에 포집하는 샘플링 기법으로 수일에서 수개월간 현장에 방치하여 수계 내 존재하는 오염물질을 채취하는 방법이다. Passive sampling을 사용하면 기계적인 조작 없이 장기간 대용량의 시료 확보가 가능하고 넓은 지역에 거친 대상물질의 분포특성을 파악할 수 있으며, 시간에 따른 변동을 표준화하여 포집하고자 하는 대상물질의 시간에 따른 평균농도 수준(timeweighted average concentration)을 확인할 수 있는 장점을 가지고 있다.
PBDE가 인체에 미칠 영향을 파악하는 것이 중요한 이유는 무엇인가? 폴리브롬화 디페닐에테르(polybrominated diphenyl ethers, PBDEs)는 대표적인 신규 잔류성 유기오염물질(persistent organic pollutants, POPs)이자 대표적인 브롬화 난연제로 생활 중 다양한 용도로 사용되어 인체, 생물, 실내 먼지, 전자폐기물 및 여러 환경매체에서 빈번히 검출되어왔다.1,2) PBDE는 폴리염화비페닐(PCBs), 폴리염화 다이옥신 및 퓨란(PCDD/Fs) 등과 유사한 구조를 가지며, 소수성을 띄어 높은 독성을 나타낼 뿐 아니라 인체 등 생체내로 유입되면 쉽게 배설되지 않으므로, 이들 물질의 환경에서의 배출특성과 거동 및 인체에 미칠 영향을 파악하는 것은 대단히 중요하다. 이에 따라 PBDEs의 환경에서의 분포특성과 인체에 미치는 영향에 대한 연구는 국내외에서 많이 수행되어 그 결과가 잘 알려져 있으나 상대적으로 수계에서의 분포 및 거동에 관한 관련 연구는 부족하다.
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참고문헌 (13)

  1. Covaci, A., Voorspoels, S. and De Boer, J., "Determination of brominated flame retardants, with emphasis on polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) in environmental and human samples-a review," Environ. Int., 29(6), 735-756(2003). 

  2. Sjodin, A., Patterson Jr, D. G. and Bergman, A., "A review on human exposure to brominated flame retardants-particularly polybrominated diphenyl ethers," Environ. Int., 29(6), 829-839(2003). 

  3. Petty, J. D., Huckins, J. N., Orazio, C. E., Lebo, J. A., Poulton, B. C., Gale, R. W., Charbonneau, C. S. and Kaiser, E. M., "Determination of waterborne bioavailable organochlorine pesticide residues in the lower Missouri Rive," Environ. Sci. Technol., 29(10), 2561-2566(1995). 

  4. Schmid, P., Kohler, M., Gujer, E., Zennegg, M. and Lanfranchi, M., "Persistent organic pollutants, brominated flame retardants and synthetic musks in fish from remote alpine lakes in Switzerland," Chemosphere, 67(9), S16-S21(2007). 

  5. Vrana, B., Allan, I. J., Greenwood, R., Mills, G. A., Dominiak, E., Svensson, K., Knutsson, J. and Morrison, G., "Passive sampling techniques for monitoring pollutants in water," Trend Anal. Chem., 24(10), 845-868(2005). 

  6. Vrana, B. and Schuurmann, G., "Calibrating the uptake kinetics of semipermeable membrane devices in water: Impact of hydrodynamics," Environ. Sci. Technol., 36(2), 290-296(2002). 

  7. Richardson, B. J., Tse, E. S. C., De Luca-Abbott, S. B., Martin, M. and Lam, P. K., "Uptake and depuration of PAHs and chlorinated pesticides by semi-permeable membrane devices (SPMDs) and green-lipped mussels (Perna viridis)," Mar. Pollut. Bull., 51(8), 975-993(2005). 

  8. Harman, C., Tollefsen, K. E., Boyum, O., Thomas, K. and Grung, M., "Uptake rates of alkylphenols, PAHs and carbazoles in semipermeable membrane devices (SPMDs) and polar organic chemical integrative samplers (POCIS)," Chemosphere, 72(10), 1510-1516(2008). 

  9. Huckins, J. N., Petty, J. D. and Booij, K., Monitors of Organic Chemicals in the Environment, Springer, New York, NY.(2006) 

  10. Kim, U. J., Kim, H. Y., Alvarez, D., Lee, I. S. and Oh, J. E., "Using SPMDs for monitoring hydrophobic organic compounds in urban river water in Korea compared with using conventional water grab samples," Sci. Total. Environ., 470, 1537-1544(2014). 

  11. Labadie, P., Tlili, K., Alliot, F., Bourges, C., Desportes, A. and Chevreuil, M., "Development of analytical procedures for trace-level determination of polybrominated diphenyl ethers and tetrabromobisphenol A in river water and sediment," Anal. Bioanal. Chem., 396(2), 865-875(2010). 

  12. Allchin, C. R., Law, R. J. and Morris, S., "Polybrominated diphenylethers in sediments and biota downstream of potential sources in the UK," Environ. Pollut., 105(2), 197-207 (1999). 

  13. Oros, D. R., Hoover, D., Rodigari, F., Crane, D. and Sericano, J., "Levels and distribution of polybrominated diphenyl ethers in water, surface sediments, and bivalves from the San Francisco Estuary," Environ. Sci. Technol., 39(1), 33-41(2005). 

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