고분해능 질량분석을 활용한 금강 수계 내 규제 및 신규 과불화화합물의 발생 및 분포 특성 = Occurrence and distributrion of regulated and emerging per- and polyfluoroalkyl substances in Geum River using high-resolution mass spectrometry

국문 초록 (Abstract)

과불화화합물(per- and polyfluoroalkyl substances, PFAS)은 높은 안정성과 양친성특성으로 산업 및 생활 전반에 널리 사용되어 왔으며, 잔류성, 생물농축성, 독성 및 장거리이동성으로 인해 환경 및 인체 위해성이 우려되는 물질군이다. 국내에서는 주요 수계를중심으로 PFAS 조사가 수행되어 왔으나, 금강 수계를 대상으로 기존 및 신종 PFAS 의분포와 위해성을 통합적으로 평가한 연구는 제한적이다. 이에 본 연구에서는 금강 수계에서기존 및 신종 PFAS 39종을 대상으로 표적·추정·비표적 분석을 수행하고, 화학 구조 기반정량적 구조-활성 관계(quantitative structure–activity relationship, QSAR) 예측치를 활용한Toxicological Priority Index(ToxPi) 및 Risk Index(RI) 평가를 결합하여 PFAS 의 분포 특성,
구조 기반 잠재 위해성 및 실제 노출 위험을 종합적으로 평가하였다. 조사 결과, 총 39종중12종이 검출되었으며, 총 농도는 7.2~86.2 ng/L 범위를 나타냈다. 지류의 평균 PFAS 농도는본류보다 약 1.61배 높았고, 특히 지류 T4에서는 perfluorobutanesulfonic acid(PFBS)가 주요물질로 나타나 해당 지류에서의 PFBS 부하량이 최하류 본류 지점(M7) PFBS 부하량의약71%를 차지하는 것으로 평가되었다. 추정·비표적 분석에서는 PFBS 의 수소 치환체인H-PFBS 가 검출되었다. QSAR 및 ToxPi 기반 위해성 평가 결과, 장쇄 PFAS(C ≥ 8)는 높은잔류성·생물농축성·독성을 나타낸 반면, 6:2 fluorotelomer sulfonate(6:2 FTS) 및 H-PFBS 는상대적으로 낮은 잠재 위해성을 보였다. RI 평가에서는 일부 물질이 중간 수준의 독성특성에도 불구하고 높은 환경 농도로 인해 우선관리 대상 물질로 도출되어, 잠재 위해성과실제 노출 위험 간의 차이가 확인되었다. 본 연구는 농도 중심 평가를 넘어 구조 기반 독성예측과 노출 정보를 통합한 PFAS 위해성 평가 프레임워크를 제시함으로써, 향후 국내 PFAS
관리 우선순위 설정을 위한 과학적 근거를 제공한다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구 배경 및 필요성1
• 2. 연구 목적 4
• Ⅱ. 이론적 배경 5
• 1. 과불화화합물의 정의, 구조적 특성 및 환경 거동5
• 2. 고분해능 질량분석법 기반 추정비표적 분석 10
• 3. 분자 구조 기반 PBT 특성 예측 및 ToxPi 통합 평가 12
• Ⅲ. 재료 및 방법14
• 1. 연구대상지역14
• 2. 분석 대상물질 및 시약16
• 3. 실험방법 18
• 4. 기기분석 20
• 5. 정도관리 23
• 6. 데이터 처리 및 통계 분석25
• 1) 추정비표적 분석 25
• 2) 반정량화 27
• 7. PFAS 위험평가 28
• 1) PFAS 환경인체 독성 모델링28
• 2) 위험평가 30
• Ⅳ. 결과 및 고찰31
• 1. 금강 수계 내 PFAS 검출 수준31
• 1) 개별 PFAS의 농도 수준31
• 2) 총 PFAS의 농도 수준 36
• 2. 구조 및 지점별 PFAS 분포 특성 39
• 1) 구조별 PFAS 분포 특성39
• 2) 지점별 PFAS 농도 및 분포 특성 41
• 3) 금강 수계 PFAS 오염 부하량 45
• 3. 신규 PFAS 검출 특성 및 위험 평가 47
• 1) 금강 수계 내 신규 PFAS 검출 특성 47
• 2) 분자 구조 기반 환경거동 및 독성 평가49
• 3) 금강 수계 내 신규 PFAS 환경위해도 평가 52
• Ⅴ. 결론 58
• □ 참고문헌 60
• □ Abstract 70