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방부제 CCA로 처리된 목재를 사용한 계단, 데크 및 방음벽에 인접한 토양에서 크롬, 구리 및 비소의 분포
김희갑,김동진,박정규,신용승,황인영,김윤관,Kim He-Kap,Kim Dong-Jin,Park Jeong-Gue,Shin Yong-Seung,Hwang In-Young,Kim Yoon-Kwan 한국지하수토양환경학회 2006 지하수토양환경 Vol.11 No.1
목재 방부제인 chromated copper arsenate(CCA)는 박테리아, 곰팡이 및 곤충에 의한 공격으로부터 목재 제품을 보호할 목적으로 널리 사용되어 왔다. 그렇지만, CCA의 유해 성분인 크롬, 구리 및 비소가 사용 중에 목재로부터 환경으로 배출되어 인간 및 생태계에 영향을 줄 수 있기 때문에 많은 나라에서 사용을 금지하거나 제한된 용도로만 사용하도록 하고 있다. 이 연구는 두 개의 목재 시설물에 인접한 토양에서 크롬, 구리 및 비소의 분포를 알아보고자 실시하였다 연못 진입시설물에 대해서는 계단 바로 인접한 지점에서부터 0, 0.5 및 1m의 수평 거리에서 10개의 표토(0-2.5 cm) 시료를, 그리고 데크 바로 아래 지점에서는 9개의 표토 시료를 채취하였다. 방음벽에서는 시설물로부터 0, 1 및 2 m 거리에서 9개의 표토를 채취하였다. 각 구조물에 대해 배경농도를 측정하기 위한 토양시료도 채취하였다. 토양시료는 pH, 전기전도도, 유기물 함량, 입도 등의 물리화학적 성질에 대해 분석하였다. 시료는 microwave oven을 사용하여 추출한 후에 크롬, 구리 및 비소에 대해 분석하였다. 세 성분 모두 구조물과 인접한 지역에서 배경 지역에 비해 농도가 증가하여 사용 중에 목재로부터 용출되는 것을 알 수 있었다. 용출된 성분은 계단과 방음벽 시설물에서 모두 1m 이내의 거리까지 수평 이동하였다. 약 7개윌 된 데크 시설물에서 세 성분의 용출된 양은 서로 비슷하였으나 (배경 보정 농도: 크롬, 5.01 mg/kg; 구리 5.50 mg/kg; 비소 4.19 mg/kg), 방음벽 바로 아래(0 m)에서는 데크에 비해 더 높은 농도로 비소(49.7 mg/kg)>구리(44.7 mg/kg)>크롬(52.5 mg/kg)의 순서로 측정되었다. 이 때 배경농도는 비소, 구리 및 크롬에 대해 각각 9.88, 30.8 및 46.5 mg/kg이었다. 이 연구 결과를 통해 CCA 구성 성분은 방부목재로부터 환경 중으로 용출되는 것을 알 수 있었으며 그 성분들이 인간과 생태계에 미칠 악영향을 평가할 필요가 있음을 시사하였다. Chromated copper arsenate (CCA), a wood preservative, has been widely used to protect wood products from attacks by bacteria, fungi and insects. However, the use of CCA is currently forbidden or limited to some applications in many countries because the toxic elements (Cr, Cu, and As) of CCA are released into the environments during outdoor uses, which may cause adverse health effects on humans and ecological systems. This study was conducted to investigate the distributions of chromium, copper and arsenic in soils adjacent to two CCA-treated wood structures. In a 7 month old pond entry structure, ten surface soil samples (0-2.5 cm) were collected at lateral distances of 0, 0.5, and 1 m from the stairway, and nine surface soil samples were collected beneath the deck. Nine top soil samples were taken from a 2 year old sound barrier structure at lateral distances of 0, 1, and 2 m. Background surface soil samples were also collected from each structure. Samples were analyzed for some physicochemical properties such as pH, electrical conductivity, organic matter content, and soil texture. Following the extraction of the elements with a microwave digestion system, samples were analyzed for Cr, Cu, and As. The concentrations of the three elements in soils adjacent to the structures were significantly elevated compared to the background levels, indicating that the elements have been leached out of the structures. Released e1ements showed lateral concentration gradients within 1 m. The elevations of the three elements in soils underneath the deck did not seem different (background-corrected concentrations: Cr, 5.01 mg/kg; Cu, 5.50 mg/kg; As, 4.91 mg/kg), while the elements in soils near the sound barrier were elevated in the order of As>Cu>Cr with measured concentrations of 49.7, 44.7 and 52.5 mg/kg, respectively. Background As, Cu, and Cr concentrations near the sound barrier were 9.88, 30.8, and 46.5 mg/kg, respectively. These results showed that CCA constituents are released into the environment and it is suggested that risk assessment need to be conducted to investigate harmful effects of the released elements on humans and ecological systems.
CCA 처리 목재로 지은 세 개의 통나무 구조물과 방음벽 주변 토양에서 크롬, 구리 및 비소의 공간적 분포
김희갑,송병열,구진회,Kim, He-Kap,Song, Byeong-Yeol,Koo, Jin-Hoi 한국지하수토양환경학회 2008 지하수토양환경 Vol.13 No.2
This study was conducted to investigate the spatial distributions of chromated copper arsenate (CCA) metals in soils around three log structures and a sound barrier, all built with CCA-treated wood. Sixty-six surface and 35 profile soil samples were collected around the wood structures in addition to 13 background soil samples. The concentrations of chromium, copper, and arsenic in the soil samples collected in the vicinity of the structures were higher than those in the background samples, except in the case of one structure. The concentrations in the surface soils adjacent to the 3-year-old structures seemed to be higher than those in the soils adjacent to the 8-year-old ones. Although the lateral distributions of the metals varied with the structures, chromium and arsenic appeared to show concentration gradients within 20-60 cm and 40-100 cm, respectively. Copper seemed to be the least mobile, displaying concentration gradients only within 20 cm. Even though there were no explicit vertical concentration gradients for any of the metals according to the profile soil sample analysis, chromium and copper seemed to show concentration gradients only up to 5 and 10 cm, respectively, whereas arsenic showed gradients up to 35 cm. At study sites, it was evident that heavy metals leached into soil from CCA-treated wood were confined to neighboring areas both laterally and vertically, and that any plausible ecological impact may occur only within a small range. 본 연구는 chromated copper arsenate(CCA)로 처리된 목재로 지은 세 개의 통나무 구조물과 하나의 방음벽 주변 토양에서 CCA 금속들의 공간적인 분포를 조사하기 위해 수행되었다. 13개의 배경 토양 시료뿐만 아니라 목재 구조물 주변에서 66개의 지표 및 35개의 종단면 토양 시료를 채취하였다. 구조물에 인접한 곳에서 채취한 토양 시료에서 크롬, 구리 및 비소의 농도는 하나의 구조물을 제외하고는 모두 배경 토양에서의 농도보다 높았으며, 3년 된 구조물에 인접한 표토에서의 농도는 8년 된 구조물에서의 농도보다 높게 나타났다. 비록 금속들의 수평 분포는 구조물에 따라 다르긴 하였지만, 크롬과 비소는 각각 20-60 cm 및 40-100 cm 내에서 농도 구배를 보이는 것 같았다. 구리는 가장 이동성이 작아서, 단지 20 cm 이내에서만 농도 구배를 나타냈다. 종단면 토양 시료 분석에 따르면 어떤 금속도 명확한 수직 분포를 보이지는 않았지만, 크롬과 구리는 각각 5 및 10 cm까지, 그리고 비소는 35 cm까지 구배를 보였다. 이 연구의 대상지역에서 CCA로 처리된 목재로부터 토양으로 용탈된 금속들은 수평 및 수직으로 인근 지역에 한정적으로 이동하여 분포하고, 가능한 생태적인 영향은 작은 범위 내에서만 일어날 것임을 보여주었다.
Derivatezation 방법과 GC/MS를 이용한 농업용수 중 phenol에 대한 분석 방법 확립
박선영 ( Sun-young Park ),김윤정 ( Yun-jeong Kim ),정성진 ( Sung-jin Jung ),김희갑 ( He-kap Kim ) 한국환경농학회 2016 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2016 No.-
국내 수질환경기준에서는 물 중 phenol을 유해영향 유기물질로 분류하고 있으며, 농업용수에 대한 규제를 5 μg/L 이하의 수준으로 정하고 있다. 하지만 환경부에서 고시한 수질오염공정시험법에서는 페놀류 (phenols)에 대한 분석 방법만을 언급하고 있다. 이 phenols 시험법은 물 중의 phenol뿐만 아니라 기타 phenols의 총량을 측정하는 흡광광도법이므로 농업용수 중 phenol의 정확한 농도를 알 수가 없으며, 실제로 이 분석 방법으로 측정한 대부분의 자연수에는 아직까지도 불검출로 표기되고 있다. 해외의 사례에서는 자연수 중 phenol은 대부분 수 μg/L 수준으로 존재하며, 기존의 분석 방법으로 phenol 분석의 방법검출한계는 solid-phase extraction(SPE, 고상 추출) 방법을 이용 시 10-40 ng/L, liquid-liquid extraction(LLE, 액-액 추출) 방법을 이용할 경우 수 μg/L 수준으로 추정되었다. 따라서 이 연구에서는 농업용수 중 phenol을 유도체화한 후 액-액 추출하여 GC/MS로 정량분석하는 방법을 확립함으로써 기존의 방법들보다 정확하고 신뢰성있는 분석 방법을 개발하고자 하였다. pH 2까지 조절된 50 mL 물 시료를 50 mL ethyl acetate와 separatory funnel에 옮겨 담아 액-액 추출한 후, ethyl acetate 층을 모두 회수하여 약 1 g sodium sulfate anhydrous으로 잔류 수분을 제거하였다. 그 후 원심분리관에 옮겨 ethyl acetate를 모두 농축한 후 다시 1 mL deionized water를 첨가하여 유도체화 과정을 진행하였다. 유도체화 과정은 해당 농축액에 5% K2CO3을 0.5 mL 및 100 μL acetic anhydride를 첨가하여 10분동안 정치하였다. 그 후 1mL butyl acetate로 다시 액-액 추출한 후 GC/MS로 분석하였다. 농축액은 Agilent DB-WAX(30 m × 0.25 mm × 0.25 μm) column을 사용하여 GC/MS(EI mode)로 분석하였다. 분석 방법의 검증을 위해 quality assurance/quality control(QA/QC, 정도보증/정도관리)를 실시하였다. 물 시료 중 phenol의 농도 범위를 고려하여 1-10 μg/L 범위에서(n = 5) 검량선을 작성한 결과 양호한 직선성(linearity)을 보였고, 그 결정계수는(R2)는 0.9968이었다. 분석의 반복성은 상대표준편차(relative standard deviation, RSD)로 평가한 결과 4.3-9.1%의 반복성을 나타내 매우 양호한 결과를 나타내었으며 회수율은 90.6-110.5%으로 산정되어 매우 양호한 정확성을 나타내었다. 방법검출한계(method detection limit, MDL) 및 정량한계(limit of quantification, LOQ)는 각각 0.21 및 0.66 μg/L로 추정되어 현재 방법으로도 목표 수준보다 더 낮은 수준의 phenol까지 검출할 수 있음을 보여주었다. 강원도 강릉 및 동해 일대의 농업용수를 분석한 결과, phenol의 농도는 1.92-7.51 μg/L(n = 10) 범위였으며 최대 7.51 μg/L으로 검출되어 규제 농도보다 다소 높은 것을 확인하였다. 이는 기존의 phenols 분석법보다 더 낮은 검출한계로 분석이 가능하며, phenols의 총량이 아닌 phenol 만을 정확하게 정량을 할 수 있었다.