선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 만약 처리준설토의 사용 용도가 식물 성장과 관련이 있다면 오염물질 처리 후 처리준설토에 대해 적절한 후속 처리가 필요할 것으로 판단된다. 결론적으로 본 연구는 중금속과 유류오염물질로 복합 오염된 준설토에서 오염물질 처리 후 생태 독성을 평가함으로써 처리준설토 내 잔류 오염물질의 안정성을 간접적으로 평가하였다. 또한 처리준설토의 재활용시 재활용 용도에 따라 후속 처리를 고려해야할 필요가 있음을 보여주었다.
- 따라서 각 오염물질에 대한 농도 기반 기준 뿐 아니라 독성 영향을 기반으로 한 관리 기준 및 방안에 대한 관심이 늘어나고 있다. 따라서 본 연구에서는 싱가포르 오염준설토의 정화 전후 독성 영향을 측정하고 비교하고자 한다. 산처리는 중금속 오염 토양 처리에 흔히 사용되는 공법으로 국내에서 널리 사용되고 있다(Wuana and Okieimen, 2011).
- 본본 연구에서는 산세척과 저온열탈착 공정을 함께 사용하여 중금속과 유류오염물질로 복합 오염된 싱가포르 준설토의 정화 후 독성 영향 변화를 살펴보았다. 오염준설토 처리 후 중금속과 TPH 농도가 감소하였고, 이로 인해 독성 영향도 감소하였다.
제안 방법
- 시료의 pH는 국내 토양오염공정시험기준에 따라 측정하였다. 간략하게, 준설토 시료 5g을 증류수 25 mL에 넣고 혼합하여 1시간 방치 후 pH 미터를 이용하여 60초 이내에 pH를 측정하였다(Ministry of Environment, 2009). 준설토 시료 내 유기탄소 함량 분석을 위해 고상 시료 연소장치(SSM-5000A, Shimadzu)가 장착된 TOC(Shimadzu)를 이용하여 TC(총탄소)와 IC(무기 탄소)를 측정한 후 TC값에서 IC값을 제하여 OC(유기 탄소) 농도를 구하였다.
- 준설토 혼합액에 발광미생물을 5분, 15분, 30분, 60분 노출시킨 후 Microtox® Model 500 Analyzer(SDI)를 사용하여 발광도를 측정하였고, 이를 이용하여 EC50(effective concentration 50; 50%가 영향을 받는 농도)을 산출하였다. 독성 평가는 두 번 또는 세 번 반복하여 수행하였고, 오염준설토의 처리 전후 독성 변화를 비교하였다. 노출 시간에 따른 독성 영향과 EC50값의 변화에 대한 통계 분석은 SPSS(v21)을 이용하여 수행하였다.
- 생장조건으로 온도는 20 ± 2℃, 습도는 70 ± 25%를 유지하였고, 연속광 조건으로 키우면서 14일 후에 지렁이의 사망 여부를 확인하였다.
- 생장조건은 온도 20 ± 2℃, 습도 70 ± 25%, 광주기 16 시간이었고, 각 시료에 대해 네 번 반복 실험을 수행하였다.
- 본 연구에서는 사용한 싱가포르의 오염준설토 시료와 이를 처리한 처리준설토 시료는 공동연구기관인 현대건설로부터 제공받았다. 싱가포르 J 지역에서 채취한 오염준설토 시료는 산세척, 저온열탈착, 중성화 처리가 포함된 공정으로 처리하였다. 준설토 시료의 중금속 함량 분석을 위해 미국 EPA 3051A 방법(Microwave assisted acid digestion of sediments, sludges, soils, and oils)을 이용하여 중금속을 추출하였다.
- 207 방법에 따라 지렁이를 이용한 급성독성 평가를 수행하였고, 사용한 시험종은 줄지렁이(Eisenia foetida)이다(OECD, 1984). 유리 용기에 준설토 시료(50 g)와 E.foetida 5 마리를 넣고, 생장상에서 독성 평가를 수행하였다. 생장조건으로 온도는 20 ± 2℃, 습도는 70 ± 25%를 유지하였고, 연속광 조건으로 키우면서 14일 후에 지렁이의 사망 여부를 확인하였다.
- 식물 종자는 밀(Triticum aestivum)을 사용하였다. 준설토 시료 50 g을 페트리디쉬에 넣고, 각 페트리디쉬에 밀 종자를 10개씩 파종하였다. 파종 후 각 비커에 용수량만큼의 3차 증류수를 첨가하고 생장상에서 발아실험을 수행하였다.
- 간략하게, 준설토 시료 5g을 증류수 25 mL에 넣고 혼합하여 1시간 방치 후 pH 미터를 이용하여 60초 이내에 pH를 측정하였다(Ministry of Environment, 2009). 준설토 시료 내 유기탄소 함량 분석을 위해 고상 시료 연소장치(SSM-5000A, Shimadzu)가 장착된 TOC(Shimadzu)를 이용하여 TC(총탄소)와 IC(무기 탄소)를 측정한 후 TC값에서 IC값을 제하여 OC(유기 탄소) 농도를 구하였다. 준설토의 입자 크기 분포는 비중계법을 이용하여 측정하였다(Gee and Bauder, 1965).
- 준설토 시료의 독성 평가를 위해 오염물질에 노출되면 발광도가 감소하는 발광미생물(Vibrio fischeri)를 이용하여 독성 평가를 수행하였다. 독성 평가는 Microtox® 제조사에서 제공하는 Basic solid phase test 방법을 따라 수행하였다.
- 준설토 혼합액에 발광미생물을 5분, 15분, 30분, 60분 노출시킨 후 Microtox® Model 500 Analyzer(SDI)를 사용하여 발광도를 측정하였고, 이를 이용하여 EC50(effective concentration 50; 50%가 영향을 받는 농도)을 산출하였다.
- 추출액은 0.45 μm GHP syringe filter로 거른 후 ICP-OES(iCAP7400 duo, Thermo Scientific, Korea)를 사용해 추출액 내 Cd, Cu, As, Pb, Cr, Zn, Ni 함량을 분석하였다.
- 준설토 시료 50 g을 페트리디쉬에 넣고, 각 페트리디쉬에 밀 종자를 10개씩 파종하였다. 파종 후 각 비커에 용수량만큼의 3차 증류수를 첨가하고 생장상에서 발아실험을 수행하였다. 생장조건은 온도 20 ± 2℃, 습도 70 ± 25%, 광주기 16 시간이었고, 각 시료에 대해 네 번 반복 실험을 수행하였다.
대상 데이터
- 실험기간 동안 수분 함량은 용수량을 유지하였고, 대조군의 발아율이 50% 될 때를 시작으로 7일과 14일 후 발아율과 지상부 성장을 확인하였다. 대조군으로는 오염되지 않은 준설토를 사용하였다.
- 본 연구에서는 사용한 싱가포르의 오염준설토 시료와 이를 처리한 처리준설토 시료는 공동연구기관인 현대건설로부터 제공받았다. 싱가포르 J 지역에서 채취한 오염준설토 시료는 산세척, 저온열탈착, 중성화 처리가 포함된 공정으로 처리하였다.
- 208 방법에 따라 식물 발아 및 성장 실험을 수행하였다(OECD, 2006). 식물 종자는 밀(Triticum aestivum)을 사용하였다. 준설토 시료 50 g을 페트리디쉬에 넣고, 각 페트리디쉬에 밀 종자를 10개씩 파종하였다.
- 준설토의 독성 평가를 위해 발광미생물, 식물, 지렁이를 사용하였다.
데이터처리
- 독성 평가는 두 번 또는 세 번 반복하여 수행하였고, 오염준설토의 처리 전후 독성 변화를 비교하였다. 노출 시간에 따른 독성 영향과 EC50값의 변화에 대한 통계 분석은 SPSS(v21)을 이용하여 수행하였다.
이론/모형
- 준설토 시료의 중금속 함량 분석을 위해 미국 EPA 3051A 방법(Microwave assisted acid digestion of sediments, sludges, soils, and oils)을 이용하여 중금속을 추출하였다. 건조된 준설토 시료 0.5 g을 9 mL의 질산(conc. HNO3)과 3 mL의 염산(conc. HCl)의 혼합액에 넣고, microwave법을 이용해 중금속을 추출하였다(USEPA, 2007). 추출액은 0.
- 독성 평가는 Microtox® 제조사에서 제공하는 Basic solid phase test 방법을 따라 수행하였다.
- , 2016). 따라서 본 연구에서는 싱가포르 오염준설토 정화를 위해 산처리와 열처리 공법을 적용하였다. 오염준설토의 정화 전후 생태 독성 변화에 대한 연구는 싱가포르에서 오염준설토를 정화 후 매립용으로 재사용하고자 할 때 농도 기반 기준 만족 조건 외에 고려해야할 다른 요인들을 제시할 수 있다.
- 오염준설토의 정화 전후 생태 독성 변화에 대한 연구는 싱가포르에서 오염준설토를 정화 후 매립용으로 재사용하고자 할 때 농도 기반 기준 만족 조건 외에 고려해야할 다른 요인들을 제시할 수 있다. 본 연구에서는 오염준설토 정화 기준으로 네덜란드의 Soil Quality Decree를 적용하였다. 이 기준은 토양과 같은 물질들의 재사용을 관리하거나 부지 용도 특이적 정화 목표(주거용 또는 산업용)를 설정할 때 사용할 수 있는 기준을 제시하고 있다(Swartjes et al.
- 준설토 시료의 석유계 총 탄화수소(TPH; Total petroleum hydrocarbons) 함량은 EPA 8015B 방법에 따라 GRO(gasoline range organics)와 DRO(diesel range organics)에 해당하는 농도를 분석하였고, 두 값의 합을 TPH 값으로 산정하였다(USEPA, 1996). 시료의 pH는 국내 토양오염공정시험기준에 따라 측정하였다. 간략하게, 준설토 시료 5g을 증류수 25 mL에 넣고 혼합하여 1시간 방치 후 pH 미터를 이용하여 60초 이내에 pH를 측정하였다(Ministry of Environment, 2009).
- 준설토 시료의 독성 평가를 위해 OECD No. 208 방법에 따라 식물 발아 및 성장 실험을 수행하였다(OECD, 2006). 식물 종자는 밀(Triticum aestivum)을 사용하였다.
- 45 μm GHP syringe filter로 거른 후 ICP-OES(iCAP7400 duo, Thermo Scientific, Korea)를 사용해 추출액 내 Cd, Cu, As, Pb, Cr, Zn, Ni 함량을 분석하였다. 준설토 시료의 석유계 총 탄화수소(TPH; Total petroleum hydrocarbons) 함량은 EPA 8015B 방법에 따라 GRO(gasoline range organics)와 DRO(diesel range organics)에 해당하는 농도를 분석하였고, 두 값의 합을 TPH 값으로 산정하였다(USEPA, 1996). 시료의 pH는 국내 토양오염공정시험기준에 따라 측정하였다.
- 싱가포르 J 지역에서 채취한 오염준설토 시료는 산세척, 저온열탈착, 중성화 처리가 포함된 공정으로 처리하였다. 준설토 시료의 중금속 함량 분석을 위해 미국 EPA 3051A 방법(Microwave assisted acid digestion of sediments, sludges, soils, and oils)을 이용하여 중금속을 추출하였다. 건조된 준설토 시료 0.
- 준설토 시료의 지렁이 독성 평가를 위해 OECD No. 207 방법에 따라 지렁이를 이용한 급성독성 평가를 수행하였고, 사용한 시험종은 줄지렁이(Eisenia foetida)이다(OECD, 1984). 유리 용기에 준설토 시료(50 g)와 E.
- 준설토 시료 내 유기탄소 함량 분석을 위해 고상 시료 연소장치(SSM-5000A, Shimadzu)가 장착된 TOC(Shimadzu)를 이용하여 TC(총탄소)와 IC(무기 탄소)를 측정한 후 TC값에서 IC값을 제하여 OC(유기 탄소) 농도를 구하였다. 준설토의 입자 크기 분포는 비중계법을 이용하여 측정하였다(Gee and Bauder, 1965).
성능/효과
- 처리준설토의 경우 준설토 농도가 1.5 g L−1 이상일 때 발광 저감 정도가 최대 값에 달하였고, 5분 노출 후 발광 저감 정도는 평균 43%였으나, 15분 노출 후 52%로 증가하였고, 30분과 60분 노출 후에는 평균 60%로 증가하여 독성 영향이 증가하는 것처럼 나타났다 (Fig. 1).
- , 2005). 따라서 본 연구의 처리준설토 내 TPH의 경우 오염준설토에 비해 농도가 감소하였고, 이는 독성 영향을 저감하는데 영향을 준 것으로 볼 수 있다. 중금속의 경우 기존 연구에서는 세척 공정 적용 후 중금속 농도가 감소하여도 독성의 변화가 없거나 혹은 더 증가할 수도 있음을 보여준 바 있다(Jho et al.
- 또한 노출 시간과 상관 없이 처리준설토의 독성 영향은 오염준설토의 독성 영향에 비해 통계적으로 유의한 수준으로 낮았다(p-value < 0.05)(Fig. 1).
- 오염준설토 처리 후 발광미생물의 발광 저감 정도는 약 40-60% 정도 감소하였고, 식물 발아율의 경우 75% 증가하였다. 또한 지렁이의 생존률은 0%에서 평균 90%로 증가하였다. 이러한 오염물질 농도 저감 및 독성 영향의 감소는 처리준설토의 환경에서의 재활용 촉진에 긍정적인 역할을 할 것으로 기대된다.
- 발광미생물을 이용한 Microtox® 평가 결과 오염준설토에 노출 후 발광 감소 정도, 즉 독성 영향에 비해 처리준설토에 노출 후 발광 감소 정도가 감소된 것을 볼 수 있었다(Fig. 1).
- 생장조건은 온도 20 ± 2℃, 습도 70 ± 25%, 광주기 16 시간이었고, 각 시료에 대해 네 번 반복 실험을 수행하였다. 실험기간 동안 수분 함량은 용수량을 유지하였고, 대조군의 발아율이 50% 될 때를 시작으로 7일과 14일 후 발아율과 지상부 성장을 확인하였다. 대조군으로는 오염되지 않은 준설토를 사용하였다.
- Table 1은 오염준설토와 처리준설토 내 중금속 및 TPH 함량과 싱가포르에서 비교 기준으로 사용하고 있는 네덜란드의 Soil Quality Decree의 Industrial Maximal Value(IMV)를 보여준다. 오염준설토 처리 공정은 중금속의 경우 59-93%의 제거효율을 가졌고, TPH의 경우 98%의 제거효율을 가졌다(Table 1). 오염준설토 시료의 중금속 함량은 네덜란드 Soil Quality Decree의 IMV와 비교했을 때 Pb를 제외하고는 1.
- 오염준설토 처리 후 중금속과 TPH 농도가 감소하였고, 이로 인해 독성 영향도 감소하였다. 오염준설토 처리 후 발광미생물의 발광 저감 정도는 약 40-60% 정도 감소하였고, 식물 발아율의 경우 75% 증가하였다. 또한 지렁이의 생존률은 0%에서 평균 90%로 증가하였다.
- 본본 연구에서는 산세척과 저온열탈착 공정을 함께 사용하여 중금속과 유류오염물질로 복합 오염된 싱가포르 준설토의 정화 후 독성 영향 변화를 살펴보았다. 오염준설토 처리 후 중금속과 TPH 농도가 감소하였고, 이로 인해 독성 영향도 감소하였다. 오염준설토 처리 후 발광미생물의 발광 저감 정도는 약 40-60% 정도 감소하였고, 식물 발아율의 경우 75% 증가하였다.
- 오염준설토에서 발아율은 평균 0 ± 0%였으나, 처리준설토에서는 7일 후 60 ± 27%에서 14일 후 75 ± 13%로 발아율이 증가하였고, 이는 독성이 크게 감소하였음을 의미한다(Table 4).
- 오염준설토와 처리준설토 모두 준설토 농도가 증가함에 따라 발광 저감 정도가 증가하였고, 이는 오염물질을 함유한 준설토의 양이 증가함에 따라 독성 영향이 증가함을 나타낸다. 오염준설토의 경우 대부분 준설토 농도가 6.
- 오염준설토의 처리 후 pH는 6.29에서 6.97로 증가했고(p-value < 0.05), 이는 산세척 후 중화 처리에 의한 것으로 판단된다(Table 2).
- 57%로 감소한 것과 같이(Table 2) 준설토 내 식물성장에 필요한 영양분의 역할을 할 수 있는 물질이 함께 감소하였기 때문이라고 할 수 있다. 지렁이 독성 평가 결과도 마찬가지로 오염준설토에서 사망률은 100%였으나 처리준설토에서 사망률은 10%로 줄어들어 오염준설토 처리 후 독성이 감소한 것을 알 수 있었다.
- 2배 정도 높은 수준이었다(Table 1). 처리준설토의 경우 중금속 함량은 IMV를 모두 만족했고, Cu(IMV의 0.7배)를 제외하곤, IMV의 0.1-0.4배의 값을 가지는 수준이었다(Table 1). TPH의 경우 오염준설토의 처리로 TPH 함량이 네덜란드 Soil Quality Decree의 Industrial Maximal Value를 만족하였다(Table 1).
- 이는 토양 내 존재하는 중금속의 생물학적 이용성이 증가하는 쪽으로 중금속의 존재형태가 변할 수 있기 때문이다. 하지만 본 연구에서는 독성 영향이 현저히 감소하였고, 이는 준설토 내 중금속의 농도뿐 아니라 생물학적 이용성도 감소하였다는 것을 간접적으로 의미한다고 할 수 있다.
후속연구
- 또한 처리준설토의 재활용시 재활용 용도에 따라 후속 처리를 고려해야할 필요가 있음을 보여주었다. 따라서 추가 연구를 통해 처리준설토뿐 아니라 다양한 오염토양 처리 후 환경에서의 재활용을 위해 농도 기준과 더불어 독성 영향을 함께 고려해 평가하고 재활용 하는 방안을 고려하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.
- 결론적으로 본 연구는 중금속과 유류오염물질로 복합 오염된 준설토에서 오염물질 처리 후 생태 독성을 평가함으로써 처리준설토 내 잔류 오염물질의 안정성을 간접적으로 평가하였다. 또한 처리준설토의 재활용시 재활용 용도에 따라 후속 처리를 고려해야할 필요가 있음을 보여주었다. 따라서 추가 연구를 통해 처리준설토뿐 아니라 다양한 오염토양 처리 후 환경에서의 재활용을 위해 농도 기준과 더불어 독성 영향을 함께 고려해 평가하고 재활용 하는 방안을 고려하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.
- 이러한 오염물질 농도 저감 및 독성 영향의 감소는 처리준설토의 환경에서의 재활용 촉진에 긍정적인 역할을 할 것으로 기대된다. 만약 처리준설토의 사용 용도가 식물 성장과 관련이 있다면 오염물질 처리 후 처리준설토에 대해 적절한 후속 처리가 필요할 것으로 판단된다. 결론적으로 본 연구는 중금속과 유류오염물질로 복합 오염된 준설토에서 오염물질 처리 후 생태 독성을 평가함으로써 처리준설토 내 잔류 오염물질의 안정성을 간접적으로 평가하였다.
- 또한 지렁이의 생존률은 0%에서 평균 90%로 증가하였다. 이러한 오염물질 농도 저감 및 독성 영향의 감소는 처리준설토의 환경에서의 재활용 촉진에 긍정적인 역할을 할 것으로 기대된다. 만약 처리준설토의 사용 용도가 식물 성장과 관련이 있다면 오염물질 처리 후 처리준설토에 대해 적절한 후속 처리가 필요할 것으로 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.