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문제 정의
- 개별 PAHs의 농도비율은 다양한 오염원 분포에 대하 여정 성적인 정보를 제공해 준다. Ant/(Ant+Phe) 농도의 비율이 0.
- 특히 연소나 소각시설이 많이 존재하는 산업단지에서 배출하는 유해 물질에 의한 토양오염을 사전에 예방하고 체계적인 감시체계를 운영하는 데는 한계가 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 전남지역에 대규모 산업단지가 가동되는 두 권역(서남권과 동부권)의 대표적인 토양을 채취하여 미국 EPA가 선정한 16종의 PAHs 농도를 분석하고 PAHs 분포 경향 및 발생원 분석을 통해 오염 실태를 조사하고자 하였다.
- 본 연구의 목적은 전남지역에 대규모 산업단지가 운영되는 두 권역(서남권과 동부권)의 대표적인 토양을 채취하여 16종의 PAHs 농도분포 및 발생원분석을 통해 오염실태를 조사하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
제안 방법
- 속실렛 추출장치로 추출된 혼합 유기용매 전량을 회전식 증발농축기로 약 30℃의 수욕상태에서 약 1~2mL까지 농축하고 이를 3회에 걸쳐 헥산을 이용하여 대체하였다. 그리고 농축된 용액을 실리카겔 칼럼을 이용하여 정제하였다.
- 0 범위이다(Table 1). 두 권역의 각 PAHs 농도에 따라 EPA에서 제시한 BaP를 기준으로 하여 TEQ값(Toxicity equivalency)으로 환산하였다.
- 또한 기존 여러 연구결과로부터 국외 지역의 농도와 비교하였다. Zuo et al.
- 발생원을 정확히 파악하기 위해서 주성분 분석(PCA)을 수행하였다. 요인분석은 일련의 관측된 변수에 근거하여 직접 관측할 수 없는 요인을 확인하기 위한 것이다.
- 본 연구결과를 기존에 발표된 국내 지역 및 외국 자료와 비교하였다. 시료 분석방법과 채취 위치에 따라 어느 정도 차이점을 인정하고 비교하였으며, Table 4에 주요오염원을 나타냈다(Nam et al.
- 22)로 대부분의 지역이 연소기원의 형태를 나타내었다. 본 연구에서는 Ant(Ant+Phe) 비가 0.07~1.0으로 나타내어, 연소 기원의 형태가 주요인을 발견하였다.
- 서남권에서 환상 개수에 따른 PAHs 화합물의 분포 특성을 검토하기 위하여 지역별로 각 환상별 농도의 합과 전체 PAHs에 대한 비율을 나타내었다. Table 2는 서남권과 동부권의 개별적 16개 PAHs의 농도 분포를 나타내고 있다.
- 이를 속실렛 추출장치에 담고 아세톤 : 헥산 (1:1v/v) 혼합 유기용매 200mL를 이용하여 1회 용매 순환속도가 4~6분이 되도록 속실렛 추출장치 온도를 맞추고 16시간 이상 추출하였다. 속실렛 추출장치로 추출된 혼합 유기용매 전량을 회전식 증발농축기로 약 30℃의 수욕상태에서 약 1~2mL까지 농축하고 이를 3회에 걸쳐 헥산을 이용하여 대체하였다. 그리고 농축된 용액을 실리카겔 칼럼을 이용하여 정제하였다.
- 용매추출에서는 균일화된 시료를 셀룰로즈 팀블에 넣고 여기에 내부표준물질을 첨가하였다. 이를 속실렛 추출장치에 담고 아세톤 : 헥산 (1:1v/v) 혼합 유기용매 200mL를 이용하여 1회 용매 순환속도가 4~6분이 되도록 속실렛 추출장치 온도를 맞추고 16시간 이상 추출하였다. 속실렛 추출장치로 추출된 혼합 유기용매 전량을 회전식 증발농축기로 약 30℃의 수욕상태에서 약 1~2mL까지 농축하고 이를 3회에 걸쳐 헥산을 이용하여 대체하였다.
- 전남을 2개 권역, 서남권(대불산단 주변지역)과 동부권(여수산단 및 광양산단 주변지역)으로 토양시료 조사지점을 나누었다. 동부권의 경우, 2개의 화력발전소가 산업단지를 위하여 가동 중이다.
- 단계로 이루어졌다. 채취한 시료는 2~3일 동안 실온에서 방치하여 건조 후 표층의 조대 물질을 제거하였다. 건조된 시료는 2mm 체로 거른 후 4℃에서 저장 보관하였다.
대상 데이터
- 16종류의 PAHs 화합물을 검출하기 위한 기기는 GC- MS(Agilent 6890, 5973N, USA)를 사용하였다. 칼럼은 모세관 칼럼인 HP-5(Agilent, USA)를 사용하였으며, 칼럼 (내경 0.
- 본 연구는 토양중 PAHs의 분포특성 및 농도수준을 파악하기 위하여 2013~2014년에 시료채취를 실시하였다. 시료의 채취는 공정시험법에 근거하여 각 지점에서 30cm ×30cm×5cm의 크기로 시료를 채취하였다.
- , 2015). 서울 및 부산지역은 자동차나 여러 공장에서 배출되는 오염원, 전라남도 동부권은 석탄연소, 유류정제, 자동차를 복합적 오염원으로 간주하였다. 본 연구에서 전라남도 서남권 및 동부권 토양의 PAHs 총 농도는 각각 9.
- 동부권의 경우, 2개의 화력발전소가 산업단지를 위하여 가동 중이다. 시료는 환경부의 토양오염측정망을 대상으로 하였으며(MOE, 2012) 세부적으로는 12개 사람 활동지역(주거 및 상업지역), 8개 오염영향지역(도로, 철도 등), 15개 산업단지 지역 및 9개 배경농도 지역을 중심으로 권역별 특성을 고려한 여러 배출원의 영향이 예상되는 44개 지점이다(Fig. 1).
- 시료의 채취는 공정시험법에 근거하여 각 지점에서 30cm ×30cm×5cm의 크기로 시료를 채취하였다. 토양 시료 채취는 PAHs가 대부분 토양 표면에 강하게 흡착하고 있음을 감안하여 토양 표층을 채취하였으며, 채취한 토양은 뚜껑이 테프론으로 이루어진 병에 담아서 밀봉하고 PAHs 분석 전까지 −20℃에서 보관하였다.
- 앞에서 언급하였듯이, 산업단지가 있는 지역을 서남권(대불산단 주변지역)과 동부권(여수산단 및 광양산단 주변 지역)으로 환경부가 지정한 토양오염측정망을 대상으로 토양 시료를 채취하여 분석하였다. 서남권 토양 중 PAHs 총 농도는 9.
- 칼럼은 모세관 칼럼인 HP-5(Agilent, USA)를 사용하였으며, 칼럼 (내경 0.25mm, 필름두께 0.25µm, 길이 30m)은 5% phenyl, 95% methyl polysiloxane으로 충진 되어 있는 것을 이용하였다. 칼럼 승온 조건은 처음 80℃에서 1분 동안 머무르게 하였고, 이후 1분당 5℃씩 올려 280℃까지, 10분당 10℃씩 올려 300℃까지 올린 후 10분간 머무르게 하였다.
데이터처리
- 또한 PAHs의 분석법을 검증하기 위해 NIST(National Institute of Standards and Technology) SRM(Standard reference material) 1941b 검증시료를 이용하여 본 분석법과 동일하게 수행하였으며, 결과를 Table 1에 요약하였다. 검증시료 회수율은 81.
이론/모형
- 0mL로 흘려주었다. 검출하는 방법은 특정 질량을 가지는 이온만을 선택하여 검출하는 방법인 SIM(Selected Ion Monitoring) 조건을 이용하였다. 시료의 정성 및 정량분석은 16종의 PAHs가 혼합된 표준용액을 이용하여 시료 각 성분의 체류 시간과 피크 면적을 대체표준 물질의 피크 면적과 비교한 내부 표준법에 의해서 수행하였다.
- 검출하는 방법은 특정 질량을 가지는 이온만을 선택하여 검출하는 방법인 SIM(Selected Ion Monitoring) 조건을 이용하였다. 시료의 정성 및 정량분석은 16종의 PAHs가 혼합된 표준용액을 이용하여 시료 각 성분의 체류 시간과 피크 면적을 대체표준 물질의 피크 면적과 비교한 내부 표준법에 의해서 수행하였다. 검출한계는 2.
성능/효과
- 1. 전체적으로 동부권이 서부지역에 비해 PAHs 농도가 높았으며 오염영향지역은 평균 9.1배 정도, 산업단지에서도 약 8.5배 높게 조사되었다. 이는 동부권에 화력발전소를 포함한 더 많은 산업시설이 운영되고 있어 충분히 예상이 가능한 결과이었다.
- Table 2는 서남권과 동부권의 개별적 16개 PAHs의 농도 분포를 나타내고 있다. 2-ring(Nap), 3-ring(Acy, Ace, Fl, Phe, Ant), 4-ring (Flu, Pyr, Chr, BaA), 5-ring(BbF, BkF, BaP, DahA), 6-ring(InP, BghiP)의 비율이 각각 8.3%, 24.1%, 33.1%, 23.5%, 11.0%의 순으로 4-ring의 PAHs가 가장 높게 나타났다. 동부권의 경우에는 환상 개수에 따라, 2-ring, 3- ring, 4-ring, 5-ring, 6-ring의 비율이 각각 1.
- 2. 두 지역 모두에서 3~4ring의 PAHs가 50% 이상을 차지하고 있었는데 이는 상대적으로 낮은 증기압을 보이는 화합물이 많다는 것으로 토양에 잘 흡착되어 잔류시간이 길어지는 것을 의미한다. 5~6ring의 화합물도 20% 이상을 보여 분자량이 크고 가장 낮은 증기압 화합물의 농도가 높은 수준을 나타내고 있음을 알 수 있었다.
- 3. 서남권의 경우, Ant/(Ant+Phe) 농도의 비율이 0.07~ 0.34(평균 0.14)로 4지점을 제외하고 모두 연소기원의 형태를 나타내었다. 동부권의 경우, 0.
- 4. 주성분 분석결과, 두 권역 PAHs의 발생원은 자동차나 석탄연소가 배출원이라는 결론을 내릴 수 있었다.
- 두 지역 모두에서 3~4ring의 PAHs가 50% 이상을 차지하고 있었는데 이는 상대적으로 낮은 증기압을 보이는 화합물이 많다는 것으로 토양에 잘 흡착되어 잔류시간이 길어지는 것을 의미한다. 5~6ring의 화합물도 20% 이상을 보여 분자량이 크고 가장 낮은 증기압 화합물의 농도가 높은 수준을 나타내고 있음을 알 수 있었다.
- 개별 내부표준물질은 Naphthalene-d8, Acenaphthene- d10, Phenanthrene-d10, Chrysene-d12, Perylene-d12의 평균 회수율(±표준편차)은 각각 89±4%, 85±6%, 89± 9%, 94±4%, 108±1%로 본 PAHs의 분석에 의한 각 내부표준물질에 대한 회수율은 신뢰할만한 범위이었다. 또한 PAHs의 분석법을 검증하기 위해 NIST(National Institute of Standards and Technology) SRM(Standard reference material) 1941b 검증시료를 이용하여 본 분석법과 동일하게 수행하였으며, 결과를 Table 1에 요약하였다.
- 또한 PAHs의 분석법을 검증하기 위해 NIST(National Institute of Standards and Technology) SRM(Standard reference material) 1941b 검증시료를 이용하여 본 분석법과 동일하게 수행하였으며, 결과를 Table 1에 요약하였다. 검증시료 회수율은 81.3~134.2% 범위에 있었고 평균 회수율은 101.3%로 본 분석법은 대부분의 PAHs에 대해 신뢰할 만한 수준에 있음을 알 수 있었다. 주성분 분석을 수행하기 위해서 SPSS 통계 프로그램(Version 20.
- 4~5에 나타냈다. 두 권역 모두에서 오염영향 지역과 산업단지에서 매우 높게 검출되었으며 높은 상관성(r2>0.96)을 보여주고 있다.
- 서울 및 부산지역은 자동차나 여러 공장에서 배출되는 오염원, 전라남도 동부권은 석탄연소, 유류정제, 자동차를 복합적 오염원으로 간주하였다. 본 연구에서 전라남도 서남권 및 동부권 토양의 PAHs 총 농도는 각각 9.7~132.8 ng/g(평균 28.0ng/g), 14.5~1, 738.5ng/g(평균 169.4ng/g) 로 나타났다. Table 4에서와 같이, 서남권은 제일 낮게 PAHs가 검출되는 지역으로 여겨지며, 동부권의 최대 농도는 부산지역과 유사하였으나 서울보다는 높게 조사되었다(Nam et al.
- 3은 동부권의 TEQ 농도를 보여주고 있다. 오염영향 지역과 산업단지의 TEQ 농도는 사람활동지역에 비하여 4배 이상 높았다. IARC(1987)에서 발암물질로 간주하고 있는 8종의 PAHs(BaA, Chr, BbF, BkF, BaP, InP, DahA, BghiP) 농도를 기준으로 할 경우 총 PAHs와 발암성 PAHs 연관성을 Figs.
- 전반적으로 두 지역 모두에서 3~4 ring의 PAHs가 50% 이상을 차지하고 있었으며, 5~6 ring의 화합물도 20% 이상을 보여 분자량이 크고 가장 낮은 증기압 화합물의 농도가 높은 수준을 나타내고 있어 토양에 잘 흡착되어 잔류시간이 길어지는 것을 의미한다. 동부권에서는 4-ring을 갖는 Flu, Pyr, Chr, BaA가 54.
- 전체적으로 동부권이 서부지역에 비해 PAHs 농도가 높았으며 오염영향지역은 평균 9.1배 정도, 산업단지에서 도약 8.5배 높게 조사되었다. 이는 동부권에 화력발전소를 포함한 더 많은 산업시설이 운영되고 있어 충분히 예상이 가능한 결과이었다.
- , 2008). 종합적으로 분석한 결과, 요인 1, 2, 3은 이 지역 PAHs의 발생원은 자동차나 석탄연소가 배출원이라는 결론을 내릴 수 있었다. Nam et al.
- 시료의 채취는 공정시험법에 근거하여 각 지점에서 30cm ×30cm×5cm의 크기로 시료를 채취하였다. 토양 시료 채취는 PAHs가 대부분 토양 표면에 강하게 흡착하고 있음을 감안하여 토양 표층을 채취하였으며, 채취한 토양은 뚜껑이 테프론으로 이루어진 병에 담아서 밀봉하고 PAHs 분석 전까지 −20℃에서 보관하였다.
- 7ng/g dry로 검출되었다. 평균 농도로 비교하면 오염영향지역이 312.5ng/g로 가장 높았지만 개별 지점에서는 산업단지 지역에서 최고 1, 738.5ng/g로 측정되었다.
- 4ng/g)으로 분포되었다. 평균 총 농도를 비교하면 오염영향지역이 가장 높은 농도 분포를 보였고, 산업단지보다 평균 25% 높게 측정되었다.
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