[논문]전처리 방법에 따른 하수처리장 유입수에서의 미세플라스틱 성상분석 평가

김성렬; 길경익

doi:10.17663/jwr.2022.24.2.83

전처리 방법에 따른 하수처리장 유입수에서의 미세플라스틱 성상분석 평가
Evaluation of microplastic in the inflow of municipal wastewater treatment plant according to pretreatment methods 원문보기

한국습지학회지 = Journal of wetlands research, v.24 no.2, 2022년, pp.83 - 92

김성렬 (서울과학기술대학교 건설시스템공학과) , 길경익 (서울과학기술대학교 건설시스템공학과)

초록
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전세계적으로 플라스틱에 대한 수요가 늘어감에 따라 플라스틱 폐기물의 양이 증가하고 있다. 수계 내에서의 미세플라스틱의 위해성에 대한 평가 기준에 대해서는 아직 많은 연구가 필요하지만 대체적으로 미세플라스틱을 성질 개선을 위해 첨가하는 화학물이 유독하다는 사실은 여러 문헌을 통해 증명되어있다. 하수처리장(MWTP)은 오수를 처리하는 시설로서 가정에서 발생하는 미세플라스틱이 모이는 미세플라스틱이 모이는 장소이다. 따라서 MWTP 에서의 미세플라스틱 분석이 필요한 상황이지만 이를 진행하기 위해 표준화된 방법이 아직은 없다. 따라서 본 연구에서는 MWTP에서 미세플라스틱 검출을 위한 하수 시료에 적용할 수 있는 최적의 방법론을 조사해보고자 한다. 본 연구에서는 J 하수 처리장에서 수집한 유입수 샘플로부터 미세플라스틱을 분석하는 다양한 전처리 방법 중에서 하수처리장 샘플에 가장 널리 사용되는 펜톤산화와 H₂O₂ 산화법을 선정하였다. 각 전처리 방법별로 측정에 오차를 발생시킬 요소들이 있었으며, 이를 극복하기 위해 펜톤산화 전처리의 경우 밀도분리법 대신 여과를 진행하여 분석을 진행하는 것이 추천되며, H₂O₂ 산화법의 경우 반응 이후 증류수로 세척하는 과정이 필요해 보인다. 분석 결과 미세플라스틱의 농도는 H₂O₂ 산화법을 이용한 샘플의 경우 2.75 ea/L, 펜톤산화법을 이용한 샘플의 경우 3.2 ea/L 로 측정되었으며 대부분 섬유형태로 존재하였다. 또한 정량분석을 현미경을 이용해 육안으로 진행하기 때문에 측정 결과에 대한 신뢰성을 보장하기가 어렵다고 판단해 검정곡선을 만들었다. 총 3개의 검정곡선이 그려졌으며 해당 검정곡선들을 분석한 결과 R² 값이 전부 0.9 이상이였으며 이는 정량분석에 대해 높은 신뢰성을 보장한다. 정성분석으로 MWTP에 유입되는 미세플라스틱의 계열에 대해선 판단할 수 있었지만 각 미세플라스틱의 화학적인 조성에 대해선 확인할 수 없었다. 향후 MWTP에 유입되는 미세플라스틱의 화학적 조성에 대해서 확인하기 위해서 이번 연구를 활용할 수 있을 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

The amount of the plastic waste has been increasing according to global demand for plastic. Microplastics are the most hazardous among all plastic pollutants due to their toxicity and unknown physicochemical properties. This study investigates the optimal methodology that can be applied to sewage samples for detecting microplastics before discussing reducing microplastics in MWTPs. In this study, the effect of different pretreatment methods while detecting microplastic analysis of MWTP influent samples was investigated; the samples were collected from the J sewage treatment plant. There are many pretreatment methods but two of them are widely used: Fenton digestion and hydrogen peroxide oxidation. Although there are many pretreatment methods that can be applied to investigate microplastics, the most widely used methods for sewage treatment plant samples are Fenton digestion and H2O2 oxidation. For each pretreatment method, there were factors that could cause an error in the measurement. To overcome this, in the case of the Fenton digestion pretreatment, it is recommended to proceed with the analysis by filtration instead of the density separation method. In the case of the H2O2 oxidation method, the process of washing with distilled water after the reaction is recommended. As a result of the analysis, the concentration of microplastics was measured to be 2.75ea/L for the sample using the H2O2 oxidation method and 3.2ea/L for the sample using the Fenton oxidation method, and most of them were present in the form of fibers. In addition, it is difficult to guarantee the reliability of measurement results from quantitative analysis performed via microscope with eyes. A calibration curve was created for prove the reliability. A total of three calibration curves were drawn, and as a result of analysis of the calibration curves, all R2 values were more than 0.9. This ensures high reliability for quantitative analysis. The qualitative analysis could determine the series of microplastics flowing into the MWTP, but could not confirm the chemical composition of each microplastic. This study can be used to confirm the chemical composition of microplastics introduced into MWTP in the future research.

주제어

표/그림 (7)

그림 Fig. 1. Pretreatment method for microplastic analysis.
표 Table 1. Method for quantifying and qualifying microplastics
표 Table 2. Statical data of each calibration curve
그림 Fig. 2. Calibration curve for counting microplastics.
그림 Fig. 3. Number of microplastics from hyderogen peroxide digested sample.
그림 Fig. 4. Number of microplastics from Fenton digestion sample.
그림 Fig. 5. Type of microplastics sample from MWTP inflow.

AI 본문요약
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제안 방법

따라서 본 실험에서는 체 눈의 크기가 5mm인 4번 체와, 75μm 인 200번 체를 이용해서 Wet sieving을 진행하였다

성능/효과

1) 정성분석 결과를 놓고 봤을 때 유입수의 미세플라스틱 구성은 종류의 차이는 존재하지만 대부분 섬유형태로 존재한다는 결론을 두 가지 방법론을 통해 얻을 수 있었다.
3) 현미경을 통한 정량분석 방법은 일반적으로 육안을 통해 관측하기 때문에 측정값의 일관성에 의문을 가질 수 있다. 현미경을 통한 관측결과가 신뢰성이 높다는 것을 입증하기 위해 총 3개의 검정곡선을 작성했으며 3개의 검정곡선 모두 R2 값이 0.
미세플라스틱의 정성분석 결과 총 4종류의 미세플라스틱 계열이 검출되었으며 각각 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 그리고 스티로폼 이였다. 이번 실험으로 J 하수처리장으로 유입되는 미세플라스틱의 계열은 파악이 가능했다.
미세플라스틱의 정성분석 결과 총 4종류의 미세플라스틱 계열이 검출되었으며 각각 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 그리고 스티로폼 이였다. 이번 실험으로 J 하수처리장으로 유입되는 미세플라스틱의 계열은 파악이 가능했다. 하지만 확인된 것은 미세플라스틱의 계열일 뿐 미세플라스틱에 대한 구체적인 구성성분에 대해서는 아직 확인되지 않았다.

후속연구

하지만 확인된 것은 미세플라스틱의 계열일 뿐 미세플라스틱에 대한 구체적인 구성성분에 대해서는 아직 확인되지 않았다. 따라서 이번 연구결과를 바탕으로 하수처리장에 유입되는 3종의 섬유형 플라스틱 계열인 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 나일론 그리고 1종의 스티로폼에 대한 화학적 구성에 대해 연구를 진행함에 있어 도움이 될 것이다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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