초록 ▼

Ⅳ. 주요 사업결과

가. 주요 하천에서 HBCDs의 환경잔류 특성
○ 하천수와 퇴적물에서 총 HBCDs의 농도를 분석한 결과, 하천수는 남한강 ND ~ 0.35 ng/L, 낙동강은 ND ~ 0.19 ng/L, 영산강 0.19 ~ 0.31 ng/L로 검출되었으며 γ-HBCD가 가장 높은 분포를 보였다. 퇴적물의 경우, 남한강에서 0.89 ~ 3.47 ng/g-dry wt., 낙동강에서 0.04 ~ 0.47 ng/g-dry wt., 영산강에서 0.11 ~ 35.38 ng/g-dry wt.의 범위를 보였다.
○ 붕

Ⅳ. 주요 사업결과

가. 주요 하천에서 HBCDs의 환경잔류 특성
○ 하천수와 퇴적물에서 총 HBCDs의 농도를 분석한 결과, 하천수는 남한강 ND ~ 0.35 ng/L, 낙동강은 ND ~ 0.19 ng/L, 영산강 0.19 ~ 0.31 ng/L로 검출되었으며 γ-HBCD가 가장 높은 분포를 보였다. 퇴적물의 경우, 남한강에서 0.89 ~ 3.47 ng/g-dry wt., 낙동강에서 0.04 ~ 0.47 ng/g-dry wt., 영산강에서 0.11 ~ 35.38 ng/g-dry wt.의 범위를 보였다.
○ 붕어 조직에서 검출된 HBCDs의 농도범위는 근육에서 ND ～ 5.94 ng/g-wet wt., 혈액에서 ND ~ 1.07 ng/mL, 간에서 ND ~ 36.71 ng/g-wet wt., 알에서 ND ~ 70.64 ng/g-wet wt.으로 나타났으며 모든 붕어 기관에서 α-HBCD가 가장 높은 비율을 보였다. 작년도 붕어 기관별 결과와 비교 시에는 근육과 혈액에서는 작년도에 비해 다소 낮게 검출되었으나, 알에서는 상대적으로 높게 검출되었다.
○ 피라미 체내 총 HBCDs 평균농도는 남한강 (6.39 ng/g-wet wt.) > 낙동강 (3.55 ng/g-wet wt.) > 영산강 (2.60 ng/g-wet wt.)으로 상대적으로 남한강에서 농도가 다소 높게 검출되었다. 피라미에서 검출된 HBCDs의 이성질체 평균농도는 붕어와 비슷한 분포를 나타냈으며, α-HBCD가 다른 이성질체에 비해 가장 높게 검출되었다.
○ 작년도와 올해 붕어 기관별 총 HBCDs 농도의 상관관계 분석 시, 간에서의 HBCDs 농도와 다른 기관(근육, 알, 혈액)의 HBCDs 농도 간에 통계적으로 유의한 상관관계를 보였다 (Spearman, p < 0.01). 또한, 총 HBCDs 농도와 어류 체중 및 전체 길이와의 상관관계를 분석한 결과, 붕어의 체중 및 전체 길이가 증가할수록 근육에서의 총 HBCDs의 축적도도 커짐을 확인하였다 (p < 0.01).
○ 총 HBCDs의 생물농축계수 (BCF)와 Biota-sediment 농축계수 (BSAF) 산정하였으며, 총 HBCDs의 BCF는 붕어 알 (34,299 L/Kg) > 붕어 간 (25,008 L/Kg) > 피라미 (21,179 L/Kg) > 붕어 혈액 (1,861 L/Kg) > 붕어 근육 (1,666 L/Kg) 순으로 산정되었으며, BSAF는 붕어 알 (18.60) > 피라미 (15.67) > 붕어 간 (7.85) > 붕어 혈액 (1.65) > 붕어 근육 (0.65) 순으로 산정되었다. HBCDs의 이성질체 중 α-HBCD가 가장 높은 BCF와 BSAF를 보였으며, 이를 통해 α-HBCD가 생체 내에서 생물축적 가능성이 가장 높음을 확인하였다.
○ 총 HBCDs가 붕어 근육에서 알로 전이되는 비율 (MTR, %)은 61.9 ± 30.7 %였으며, 이 중 γ-HBCD가 64.8 ± 47.5 %로 가장 높은 비율을 보였다.

나. 주요 하천 및 송사리 서식지에서 PFASs의 환경잔류 특성
○ 주요 하천 하천수 및 하천퇴적물에서의 과불화합물 13종에 대한 농도 분석을 위해 주요 하천 (남한강, 낙동강, 영산강) 내 총 10지점에서 환경매체 시료 (하천수 및 퇴적물)를 채취하였다.
○ 하천수 시료는 각 지점에서 2L (1L PP bottle – 2개), 퇴적물 시료는 각 지점에서 약 100g (50ml PP tube - 2개)을 채취하여 분석 시료로 하였다.
○ 송사리 서식지에서의 과불화합물 13종에 대한 농도 분석을 위해 김해, 사천, 하동, 광양, 여수, 나주, 안동, 당진, 군산 총 9개 지점에서 환경매체 시료 (하천수 및 퇴적물) 및 생물 시료 (송사리)를 채취하였다.
○ 송사리 서식지 (농경지 농수로) 9지점에서 각각 하천수 2L (1L PP bottle – 2개)와 퇴적물 시료 약 100g (50ml PP tube – 2개)을 채취하였으며, 송사리는 지점 당 10마리씩 총 90마리를 채집하였다.

다. 환경매체 내 OPFRs 스크리닝
○ 9종의 OPFRs의 분석법 정립을 위해 선행연구 조사를 토대로 고체-액체 추출법 (Solid-liquid extraction), 초음파추출법 (microwave extraction)을 활용하여 대상매체를 추출 및 정제하였으며 주로 HLB Cartridge를 사용하여 추출 및 정제를 동시에 진행하였다. 분석 기기로는 기체크로마토그래피/텐덤 질량분석기 (GC-MS/MS)를 사용하였다.
○ 분석법 검증을 위하여 일정량의 표준물질 및 내부표준물질을 첨가한 후 정확도 및 회수율 실험을 수행하였으며 각 매체별로 평균 98 % (퇴적물), 95 % (하천수), 102 % (근육), 101 % (간), 106 % (생식소), 105 % (혈액)의 정확도를 얻었다. 내부표준물질에 대한 평균 회수율은 각각 94 % (퇴적물), 100 % (하천수), 70 % (근육), 77 % (간), 78 % (생식소), 73 % (혈액)로 나타났다.
○ OPFRs의 매체별 방법검출한계는 각각 0.01 ~ 0.08 ng/g-dry wt. (퇴적물), 0.8 ~ 1.45 ng/L (하천수), 0.03 ~ 0.43 ng/g-wet wt. (근육), 0.12 ~ 0.94 ng/g-wet wt. (간), 0.04 ~ 0.75 ng/g-wet wt. (생식소), 0.08 ~ 0.88 ng/mL (혈액)으로 산출되었다.
○ 낙동강 내 퇴적물에서의 총 OPFRs 농도는 2.70 ~ 7.43 ng/g-dry wt. 범위였으며 선행 연구와 유사하게 TCPP, TBEP가 우세하게 검출되었다. 하천수에서의 총 농도는 62.79 ~ 961.17 ng/L 범위였으며, 가장 널리 사용되고 비교적 K_ow 값이 낮은 TCEP, TCPP가 우세하게 검출되었다.
○ 낙동강 내 붕어의 근육, 간, 생식소, 혈액에서의 평균 농도는 각각 5.43 ng/g-wet wt., 9.52 ng/g-wet wt., 4.74 ng/g-wet wt., 86.01 ng/mL로 나타났으며, 어류 내 근육, 간, 생식소 기관에서 TEP와 TBP, 혈액에서 TBEP가 높은 수준으로 검출되었다.
○ 어류 기관별 비교 시, 간에서의 총 OPFRs 농도가 근육이나 생식소에 비해 2배 이상 높게 유의한 차이를 보여 (Mann whitney U test, p < 0.05), 다른 기관에 비해 간에서 높은 축적률을 보였으며, 어류 내 총 OPFRs 농도는 근육과 간에서 강한 상관성(Pearson, 0.55, p < 0.01)을 보였다.

라. 주요 하천에서 환경시료 (하천수, 퇴적물) 및 어류에서의 PCNs 분석법 정립 및 사전 모니터링
○ 41종의 PCNs의 분석법 정립을 위해 선행연구 조사를 토대로 시료 종류에 따라 액체-액체 추출법 (Liquid-liquid extraction), 가속용매 추출법 (Accelerated solvent extraction), 초음파 추출법 (Ultrasonication extraction)을 활용하여 대상매체를 추출 및 정제하였다. 분석기기로는 고분해능기체크로마토그래피/고분해능 질량분석기 (HRGC/HRMS)를 사용하였다.
○ 분석법 검증을 위하여 일정량의 표준물질 및 내부표준물질을 첨가한 후 정확도 및 회수율 실험을 수행하였으며 53.4 % ~ 87.4 % 의 양호한 회수율을 얻었다.
○ 하천수에서는 모두 검출되지 않았으며, 퇴적물에서 총 PCNs 농도 범위는 남한강에서 38.49 ~ 154.78 pg/g-dry wt., 낙동강에서 5.75 ~ 26.12 pg/g-dry wt., 영산강에서 10.55 ~ 282.89 pg/g-dry wt.의 농도 수준으로 검출되었다.
○ 붕어 조직에서 검출된 총 PCNs 평균농도는 1.84 pg/g-wet wt. (근육), 106.50 pg/g-wet wt. (생식소), 49.88 pg/g-wet wt. (간), 56.17 pg/mL (혈액)의 농도 수준으로 나타났으며 붕어 기관별로 분포 패턴에 다소 차이를 보였다.
○ 안동과 왜관 지역에서 피라미 whole body에서의 총 PCNs 평균 농도는 8.58 pg/g-wet wt. (안동), 35.43 pg/g-wet wt. (왜관)의 농도 수준으로 검출되었다. 피라미에서 Tetra-CNs 및 Penta-CNs가 가장 높게 검출되었다.
○ Spearman 분석결과, 대부분의 붕어 기관별 농도 간 유의한 상관관계는 없었다. 또한, 총 PCNs 농도와 체중 및 전체 길이 사이에서도 유의미한 상관관계는 보이지 않았다.
○ PCNs가 붕어 근육에서 알로 전이되는 비율 (MTR, %)은 평균 19 %였으며, 이중 Penta-CNs가 59 %로 가장 높은 비율을 보였다.
○ PCNs의 붕어 기관별 Biota-sediment 농축계수 (BSAF)를 산정하였으며, 생식소 (2.56) > 간 (1.47) > 근육 (0.46)의 순으로 산정되었다. 특히, 근육과 간에서 Hexa-CNs (근육: 0.25, 간 0.64)가 우세했으며, 혈액에서 Penta-CNs (1.59)가 다른 동족체보다 높게 산정되었다.
(출처 : 요 약 문 5p)

Abstract ▼

3. Main research results

a. Residual environmental characteristics of HBCDs in major rivers
○ Total HBCDs concentration of water ranged from ND to 0.35 ng/L in Namhan river, ND to 0.19 ng/L in Nakdong river and 0.19 to 0.31 ng/L in Yeongsan river. In comparison with result of our previous

3. Main research results

a. Residual environmental characteristics of HBCDs in major rivers
○ Total HBCDs concentration of water ranged from ND to 0.35 ng/L in Namhan river, ND to 0.19 ng/L in Nakdong river and 0.19 to 0.31 ng/L in Yeongsan river. In comparison with result of our previous study, HBCDs concentration in river water of current study was similar or low. Among HBCDs, γ-HBCD was dominant. In case of sediment, total HBCDs in Namhan, Nakdong and Yeongsan, river ranged from 0.89 to 3.47 ng/g-dry wt., 0.04 to 0.47 ng/g-dry wt. and 0.11 to 35.38 ng/g-dry wt and the highest concentration was shown in Yeongsan river (mean: 11.87 ng/g-dry wt).
○ HBCDs concentration in each crucian carp tissues ranged from ND to 5.94 ng/g-wet wt. for muscle, ND to 1.07 ng/mL in blood, ND to 36.71 ng/g-wet wt. in liver, and ND to 70.64 ng/g-wet wt. in gonad. In all crucian carp tissues, α-HBCD was dominant compound. Besides our previous study, HBCDs exposure level in muscle and blood of this study was low, while higher concentration in egg was shown.
○ In minnow, Namhan river (6.40 ng/g-wet wt.) showed the highest concentration followed by Nakdong river (3.55 ng/g-wet wt.) and Yeongsan river (2.60 ng/g-wet wt.). Among HBCDs, α-HBCD was dominant.
○ To confirm the correlation between HBCDs concentration in crucian carp tissues, spearman correlation analysis was used. As a result, there was statistically significant correlation between HBCDs concentration in liver and other tissues (p < 0.01). The correlations between HBCDs concentration in crucian carp and their body weight and total length were assessed and positive correlations between HBCDs concentration in muscle and body weight and total length were obtained (p < 0.01). In case of other tissues, there was no significant correlation.
○ Bioconcentration factor (BCF) and Biota-sediment accumulation factor (BSAF) were calculated using total HBCDs concentration in crucian carp tissues and minnow. The order of BCF in crucian carp is as follows: egg (34,299 L/Kg) > liver (25,008 L/Kg) > minnow whole body (21,179 L/Kg) > blood (1,861 L/Kg) > muscle (1,666 L/Kg). The order of BSAF in crucian carp is as follows: egg (18.60) > minnow whole body (15.67) > liver (7.85) > blood (1.65) > muscle (0.65). Among HBCDs, α-HBCD showed the highest BCF and BSAF value, so it might be related the higher bioaccumulation potential of α-HBCD than other HBCDs.
○ Maternal transfer ratio (MTR) of total HBCDs from muscle to egg in crucian carp was found as 61.9 ± 30.7 %. The highest MTR (%) value was founded in γ-HBCD with the value of 64.8 ± 47.5 %.

b. Residual characteristics of PFASs in river and medaka habitat
○ Water and sediment samples from 10 sampling sites in the Namhan, Nakdong and Yeongsan Rivers were collected to determine the concentrations of 13 target PFASs.
○ Two litter of water (2 x 1 L PP bottle) and approximately 100 g of sediment (2 x 50 ml PP tube) were collected in each river sampling site for analysis samples.
○ Water, sediment and medaka fish (Oryzias latipes) samples from 9 medaka habitat sites including Yeosu, Gwangyang, Hadong, Sacheon, Gimhae, Naju, Andong, Gunsan and Dangjin were collected to determine the concentrations of 13 target PFASs.
○ Two litter of water (2 x 1 L PP bottle), approximately 100 g of sediment (2 x 50 ml PP tube) and more than 10 medaka fish were collected in each sampling site for analysis samples.

c. Screen of OPFRs in environmental media
○ For the analytical establishing of 9 target OPFRs, solid-liquid extraction and microwave extraction was used for extraction and cleanup following the previous studies. HLB cartridge which is generally used for analysis of OPFRs was selected. OPFRs were analyzed by using GC-MS/MS.
○ Through the injection of identical amount of native and internal standards, the accuracy and recovery of method were validated for QA/QC. The mean accuracies of each media were 98 % for sediment, 95 % for water, 102 % for muscle, 101 % for liver, 106 % for gonad, 105 % for blood, and the recoveries of internal standards were 94 % for sediment, 100 % for water, 70 % for muscle, 77 % for liver, 78 % for gonad, 73 % for blood.
○ Method detection limits of each media was 0.01 ~ 0.08 ng/g-dry wt. for sediment, 0.8 ~ 1.45 ng/L for water, 0.03 ~ 0.43 ng/g-wet wt. for muscle, 0.12 ~ 0.94 ng/g-wet wt. for liver, 0.04 ~ 0.75 ng/g-wet wt. for gonad, and 0.08 ~ 0.88 ng/mL for blood.
○ The total concentrations of OPFRs in Nakdong river sediment ranged from 2.70 ~ 7.43 ng/g-dry wt., and the dominant compounds were TCPP and TBEP, which are consistent with previous studies. The total concentration of OPFRs in river water ranged from 62.79 ~ 961.17 ng/L, and TCEP and TCPP which is widely used and has relatively lower Kow were predominant.
○ The mean concentrations of OPFRs in from crucian carp in Nakdong river were 5.43 ng/g-wet wt. for muscle, 9.52 ng/g-wet wt. for liver, 4.74 ng/g-wet wt. for gonad, and 86.01 ng/mL for blood, respectively. TEP and TBP were predominant in muscle, liver, and gonad and TBEP was contributed largest portion in blood.
○ The concentrations of liver in crucian carp was 2 times higher than those of muscle and gonad (Mann Whitney U test, p < 0.05). It can be seen that the higher rate of accumulation was observed in liver compared to other parts, and the significant positive correlation of the total OPFRs concentration was observed between muscle and liver (Spearman, 0.55, p < 0.01).

d. Screen of PCNs in environmental media
○ For the analysis of 41 congeners of PCNs, liquid-liquid extraction, accelerated solvent extraction and ultra sonication extraction with mutil-layer silica column were used as extraction and cleanup step and GC/HRMS was used.
○ Through the injection of PCNs native and internal standard in target matrixes, the accuracy and recovery of method were validated and the results of QA/QC was acceptable.
○ Method detection limits of each matrixes was 0.32 ~ 3.99 pg/L for river water, 0.29 ~ 3.04 pg/g-dry wt. for sediment, 0.15 ~ 2.43 pg/g-wet wt. for crucian carp muscle, 0.29 ~ 4.6 pg/g-wet wt. for gonad, 0.18 ~ 3.36 pg/g-wet wt. for liver, 0.66 ~ 6.75 pg/mL for blood, 0.12 ~ 0.84 pg/g-wet wt. for minnow.
○ In river water, total PCNs concentration was not detected in all samples. In sediment, total PCNs concentration ranged from 38.49 to 154.78 pg/g-dry wt. in Namhan river, 5.75 to 26.12 pg/g-dry wt. in Nakdong river, and 10.55 to 282.88 pg/g-dry wt. in Yeongsan river. The highest concentration of PCNs in sediment was found in Yeongsan river (104.84 pg/g-dry wt.).
○ The mean concentration of PCNs in each crucian carp tissues were found as 1.84 pg/g-wet wt. for muscle, 106.50 pg/g-wet wt. for gonad, 49.88 pg/g-wet wt. for liver, and 56.17 pg/mL for blood. The highest concentration of PCNs among crucian carp tissues was found in gonad (106.50 pg/g-wet wt.). The tetra-CNs was found as the most dominant homologue in crucian carp muscle and blood. In case of crucian carp gonad and liver, the penta-CNs was dominant.
○ In minnow, average concentration of total PCNs in Waegwan of Nakdong river (35.4 pg/g-wet wt.) was higher than Andong (8.58 pg/g-wet wt.). Among PCNs homologues, tetra-CNs (11.74 pg/g-wet wt.) showed highest concentration followed by penta-CNs (7.99 pg/g-wet wt.), tri-CNs (1.63 pg/g-wet wt.), hexa-CNs (0.64 pg/g-wet wt.), hepta-CNs (ND) and octa-CN (ND).
○ To confirm the correlation between HBCDs concentration in crucian carp tissues, spearman correlation analysis was used. There was no significant correlation between crucian carp organs. Also, no significant correlation was found between weight, length of crucian carp and PCNs concentration.
○ Maternal transfer ratio (MTR) of total PCNs from muscle to egg in crucian carp was found as 19 %. And the highest MTR (%) value was found in penta-CNs with the value 59 %. Biota-sediment accumulation factor (BSAF) of total PCNs in crucian carp were found 12.4 for gonad, 6.95 for liver, 0.39 for muscle and 9.10 for blood
(출처 : Abstract 10p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 요약문 ... 4
• Abstract ... 9
• 목차 ... 13
• 그림목차 ... 15
• 표목차 ... 18
• 제 1장. 연구의 개요 ... 20
• 제 1절. 연구 추진 배경 및 필요성 ... 20
• 제 2절. 연구 추진 목적 ... 21
• 제 3절. 연구 수행 방법 ... 22
• 제 4절. 연구 추진 체계 ... 23
• 제 5절. 연구원 업무 분담표 ... 24
• 제 6절. 연구수행 계획 수립 ... 25
• 1. 2015년 (담수어류 중 잔류성 유기오염물질의 축적성 연구 (Ⅳ)) ... 25
• 2. 2016년 (담수어류 중 잔류성 유기오염물질의 축적성 연구 (Ⅴ)) ... 25
• 3. 2017년 (담수어류 중 잔류성 유기오염물질의 축적성 연구 (Ⅵ)) ... 26
• 제 2장. 서론 ... 27
• 제 1절. 연구 배경 및 필요성 ... 27
• 1. HBCDs ... 27
• 2. PFASs ... 31
• 3. OPFRs ... 35
• 4. PCNs ... 38
• 제 2절. 연구대상물질의 국내·외 연구동향 ... 40
• 1. HBCDs ... 40
• 2. PFASs ... 44
• 3. OPFRs ... 47
• 4. PCNs ... 49
• 제 3장. 연구내용 및 방법 ... 51
• 제 1절. 과업의 범위 ... 51
• 1. 대상 지역 ... 51
• 2. 대상 시료 ... 52
• 3. 분석대상 화학종 ... 52
• 제 2절. 연구 내용 ... 55
• 제 3절. 시료채취 지점 ... 56
• 1. 시료 채취 지점과 채취 방법 ... 56
• 제 4절. 분석절차 및 사용기기 ... 62
• 1. HBCDs ... 62
• 2. PFASs ... 65
• 3. OPFRs ... 68
• 4. PCNs ... 71
• 제 5절. 정성 및 정량분석 ... 74
• 1. 분석기기의 조건 ... 74
• 2. 정성 및 정량분석 ... 78
• 3. 검량선 ... 85
• 4. 검출한계 및 회수율 ... 89
• 제 4장. 연구결과 및 고찰 ... 97
• 제 1절. 주요 하천에서 HBCDs의 환경잔류 특성 ... 97
• 1. 주요 하천 하천수 중 HBCDs 잔류농도 ... 97
• 2. 주요 하천의 하천 퇴적물 중 HBCDs 잔류농도 ... 100
• 3. 주요 하천의 붕어 체내 잔류농도 ... 104
• 4. 주요 하천의 피라미 체내 잔류농도 ... 116
• 5. 생물농축특성 및 근육에서 알로의 전이 특성 ... 121
• 제 2절. 송사리 서식지에서 PFASs의 환경잔류 특성 ... 133
• 1. 송사리 서식지의 하천수 중 PFASs 잔류농도 ... 133
• 제 3절. 낙동강 수계 내 OPFRs 스크리닝 ... 134
• 1. 낙동강 수계 내 하천수 및 퇴적물 스크리닝 ... 134
• 2. 낙동강 수계 내 붕어 체내 잔류농도 및 분포특성 ... 137
• 3. OPFRs의 환경 중 생물 농축특성 및 근육에서 알로의 전이특성 ... 145
• 제 4절. 낙동강 수계 내 PCNs 사전 모니터링 ... 148
• 1. 주요 하천의 하천수 및 퇴적물 사전 모니터링 ... 148
• 2. 낙동강 수계 내 생체시료 농도 및 분포 패턴 ... 153
• 3. PCNs의 환경 중 생물 농축특성 및 근육에서 알로의 전이특성 ... 168
• 제 5장. 결론 ... 170
• 제 6장. 참고문헌 ... 173
• 끝페이지 ... 181