교반막대 추출법과 GC-MS/MS를 이용한 수중의 합성 향물질류 분석

서창동(Chang Dong Seo),손희종(Hee Jong Son),염훈식(Hoon Sik Yoom),최진택(Jin Taek Choi),류동춘(Dong Choon Ryu),권기원(Ki Won Kwon),장성호(Seung Ho Jang) 大韓環境工學會 2014 대한환경공학회지 Vol.36 No.6

본 연구에서는 SBSE 전처리 장치와 GC-MS/MS를 이용하여 합성 향물질 11종을 동시 분석할 수 있는 분석법을 개발하기 위해 흡착 bar의 교반시간, 교반속도, 시료수의 pH, 시료수 용량, 염석제 투입량 및 메탄올 주입량 변화 등 SBSE (stir barsorptive extraction) 전처리 조건과 GC-MS/MS (gas chromatography/tandem mass spectrometry)의 기기조건을 다양하게 변화시켜 SBSE-GC-MS/MS를 이용한 분석법을 개발하였다. 11종의 합성 향물질들에 대한 검출한계(LOD)는 2.1~4.1 ng/L였으며, 정량한계(LOQ)는 6.6~12.9 ng/L였다. 수돗물, 낙동강 원수, 하수처리장 최종방류수 및 해수를 이용하여 시료수의 matrix 영향을살펴본 결과, 11종의 합성 향물질들의 회수율 및 RSD의 경우 각각 88%~119% 및 0.8%~7.5%로 양호한 결과를 나타내어 시료수의 matrix 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 본 연구에서 개발된 SBSE-GC-MS/MS 분석법은 40 mL 정도의 적은 시료수량으로도 고감도 분석이 가능하며, 용매류를 사용하지 않기 때문에 분석자의 건강 및 환경친화적인 분석법이라는 장점뿐만 아니라 간편하고, 빠르며 자동화된 방법이라는 장점을 가진다. A highly sensitive analytical method based on stir bar sorptive extraction (SBSE) technique and gas chromatography/tandem mass spectrometry (GC-MS/MS) has been developed, allowing the simultaneous multi-analyte determination of 11 syntheticfragrances (SFs) in water samples. The stir bar coated with polydimethylsiloxane (PDMS) was added to 40 mL of water sample atpH 3 and stirred at 1,100 rpm for 120 min. Other SBSE parameters (salt effect and presence of organic solvent) were optimised. The method shows good linearity (coefficients > 0.990) and reproducibility (RSD < 10.9%). The extraction efficiencies were above83% for all the compounds. The limits of detections (LOD) and limits of quantification (LOQ) were 2.1~4.1 ng/L and 6.6~12.9ng/L, respectively. The developed method offers the ability to detect 11 SFs at ultra-low concentration levels with only 40 mL ofsample volume. Matrix effects in tap water, river water, wastewater treatment plant (WWTP) final effluent water and seawaterwere investigated and it was shown that the method is suitable for the analysis of trace level of 11 SFs. The method developedin the present study has the advantage of being rapid, simple, high-sensitive and both user and environmentally friendly.

낙동강 수계에서의 자외선 차단제류 검출 특성

서창동(Chang Dong Seo),손희종(Hee Jong Son),최진택(Jin Taek Choi),유평종(Pyung Jong Yoo),장성호(Seong Ho Jang) 大韓環境工學會 2015 대한환경공학회지 Vol.37 No.8

낙동강 수계에서의 자외선 차단제류 검출현황을 조사한 결과, 본류 및 지류 20지점 중 5지점에서 EHS, BP-3, 4-MBC, BZC 및 EHMC 5종이 검출되었으며, 본류에서는 검출되지 않았다. 지류의 경우는 금호강 상류, 신천, 금호강 하류, 진천천 및 양산천에서 EHS가 ND~60.8 ng/L, BP-3가 ND~72.1 ng/L, 4-MBC가 ND~57.2 ng/L, BZC가 ND~60.1 ng/L 및 EHMC가 ND~85.2 ng/L의 농도로 검출되었다. 낙동강 주변에 위치한 11개 하수처리장 방류수들에서는 EHS, BP-3, 4-MBC, BZC 및 EHMC 5종이 각각 ND~89.3 ng/L, ND~90.8 ng/L, ND~88.1 ng/L, ND~118.5 ng/L 및 ND~104.4 ng/L의 농도로 검출되었다. 낙동강 수계 및 낙동강 주변에 위치한 11개 하수처리장 방류수들에서의 계절별 자외선 차단제류의 분포비율은, 6월과 9월에는 대체적으로 유사한 분포 특성을 나타내었으나, 4월과 11월에는 검출농도 뿐만 아니라 구성종 비율의 변화폭도 매우 크게 나타났다. This study was investigated occurrence and distribution patterns of UV filters in Nakdong River basin (mainstream, tributaries and sewage treatment plant (STP) effluents). 5 (EHS, BP-3, 4-MBC, BZC and EHMC) out of 7 UV filters were detected in 5 out of 20 sampling sites (mainstream and tributaries), 7 UV filters were not detected in mainstream samples, and the EHS, BP-3, 4-MBC, BZC and EHMC concentration levels in tributary samples were ND~60.8 ng/L, ND~72.1 ng/L, ND~57.2 ng/L, ND~60.1 ng/L and ND~85.2 ng/L, respectively. 5 (EHS, BP-3, 4-MBC, BZC and EHMC) out of 7 UV filters were detected in effluents of 11 STPs around the Nakdong River basin. The EHS, BP-3, 4-MBC, BZC and EHMC concentration levels in 11 STP effluents were ND~89.3 ng/L, ND~90.8 ng/L, ND~88.1 ng/L, ND~118.5 ng/L and ND~104.4 ng/L, respectively. According to the sampling season, distribution patterns and detected concentrations of 5 UV filters were similar in June and September 2014, but change ranges of distribution patterns and detected concentrations of 5 UV filters were highly variable in April and November 2014.

BAC 공정에서의 자외선 차단제 생물분해 특성

서창동(Chang Dong Seo),손희종(Hee Jong Son),정종문(Jong Moon Jung),최진택(Jin Taek Choi),류동춘(Dong Choon Ryu),장성호(Seong Ho Jang) 大韓環境工學會 2014 대한환경공학회지 Vol.36 No.11

생물활성탄(BAC)과 안트라사이트 biofilter에서의 공탑 체류시간(EBCT) 및 수온의 변화에 따른 8종의 자외선 차단제들의 생물분해 특성을 평가하였다. 수온 7℃와 18℃에서 EBCT를 5분~15분까지 변화시켜 실험하였다. 생물활성탄 공정에서자외선 차단제 8종의 생물분해율은 EBCT와 수온에 따라 큰 영향을 받았으며 EBCT와 수온이 증가할수록 생물분해율이 증가하였으며, 자외선 차단제들의 종류에 따른 생물활성탄 공정에서의 생물분해율은 EHMC와 BZC가 가장 높았으며, BP와4-MBC가 가장 낮았다. 자외선 차단제 8종에 대한 BAC 공정에서의 생물분해 속도상수(kbio)는 수온이 7℃에서 18℃로 상승하였을 경우, 0.2730~0.6365 min-1에서 0.4824~0.8743 min-1로 증가하여 1.5~2.1배 정도 증가하였다. In this study, The effects of empty bed contact time (EBCT) and water temperature on the biodegradation of 8 UVfilters in biological activated carbon (BAC) process were investigated. Experiments were conducted at two water temperatures (7and 18℃) and three EBCTs (5, 10 and 15 min). Increasing EBCT and water temperature increased the biodegradation efficiencyof UV filters in BAC column. EHMC and BZC were the highest biodegradation efficiency, but BP and 4-MBC were the lowest. The kinetic analysis suggested a first-order reaction model for biodegradation of 8 UV filters at various water temperatures andEBCTs. The first-order biodegradation rate constants (kbio) of 8 UV filters ranging from 0.2730~0.6365 min-1 at 7℃ to 0.4824~0.8743 min-1 at 18℃. By increasing the water temperature from 7℃ to 18℃, the biodegradation rate constants (kbio) were increased1.5~2.1 times.

낙동강 하류 정수장을 대상으로 모의 오존 및 자외선/과산화수소 공정을 이용한 의약물질 제거능 및 예측모델 평가

서창동(Chang-Dong Seo),이우림(Woorim Lee),염훈식(Hoon-Sik Yoom),최상기(Sangki Choi),이윤호(Yunho Lee),손희종(Heejong Son) 대한환경공학회 2021 대한환경공학회지 Vol.43 No.7

목적: 낙동강 하류에 위치한 대형 정수장으로 유입 가능성이 높은 의약물질들에 대해 후 오존(O₃) 공정에서의 제거능과 후O₃ 처리공정을 대체할 수 있는 자외선/과산화수소(UV/H₂O₂) 공정에서의 제거능을 함께 평가하고, 이들 공정에서 의약물질들에 대한 제거율 예측 모델을 사용하여 수질변화에 따른 제거율 예측을 수행하여 정수장 선진화 사업의 자료로 활용하고자 하였다. 방법: 낙동강 하류 정수장의 모래여과수를 대상으로 19종의 의약물질들에 대하여 O₃ 및 UV/H₂O₂ 처리를 진행하였다. 순수 및 모래 여과수에서의 제거율 평가를 위하여 의약물질 19종을 각각 100 ng/L 농도로 투입하였다. O₃ 처리실험에서 O₃ 주입량은 0.1∼2.0 gO₃/gDOC (0.25∼5.0 mgO₃/L)의 범위였으며, UV/H₂O₂ 공정에서는 시료에 H₂O₂ (5, 10 mg/L)를 투입하여 0∼1,500 mJ/cm²의 범위로 UV을 조사하였다. 결과 및 토의 : 후O₃ 공정을 모사한 O₃ 처리실험의 경우, O₃ 주입량 0.2 gO₃/gDOC (=0.5 mgO₃/L) 조건에서 O₃과 높은 반응성(kO₃ 6.5×10²∼2.6×10<SUP>6</SUP> M<SUP>-1</SUP> s<SUP>-1</SUP>)을 가진 17종의 의약물질들은 92% 이상 제거되었다. 그러나 iopromide (IPM)와 primidione (PRM) 2종은 O₃과의 낮은 반응성(kO₃ < 1 M<SUP>-1</SUP> s<SUP>-1</SUP>)으로 인하여 동일한 O₃ 입량(0.2 gO₃/gDOC)조건에서 36∼45% 정도의 저조한 제거율을 나타내었다. IPM과 PRM에 대해 90% 이상의 제거율을 얻기 위해서는 2.0 gO₃/gDOC 이상의 O₃ 주입량이 요구되어 O₃ 처리만으로는 제어가 어려운 것으로 평가되었다. H₂O₂ 투입농도 10 mg/L, UV 조사량 500과 1,000 mJ/cm²의 조건으로 UV/H₂O₂ 공정을 모사한 경우, 19종의 의약물질 제거율은 각각 63∼99% 및 87∼99%였으며, caffeine (CAF)의 제거율이 가장 낮았다. O₃ 공정에서 제거율이 낮은 IPM 및 PRM의 경우에는 OH 라디칼과의 빠른 반응속도(kOH = 3.3×10<SUP>9</SUP> 및 5.2×10<SUP>9</SUP> M<SUP>-1</SUP> s<SUP>-1</SUP>)로 인하여 O₃ 공정에 비하여 제거율이 높은 것으로 평가되었다. O₃ 및 UV/H₂O₂ 공정에서 수중의 용존 유기물질 농도변화에 따른 의약물질들의 제거율 변화를 평가하기 위해 화학적 동역학 모델을 사용하여 제거율 예측모델을 적용해 본 결과, 용존성 유기물질농도가 1.5 mg/L에서 3.0 mg/L로 증가할 경우 O₃ 공정(O₃ 투입농도 1.0과 2.0 mg/L)에서의 IPM과 PRM은 각각 22∼24% 및 15∼24% 정도 제거율이 감소하였다. 또한, UV/H₂O₂ 공정(H₂O₂ : 10 mg/L, UV : 500∼1,000 mJ/cm²)의 경우에는 용존 유기물질 농도가 1.5∼3.0 mg/L로 증가하였을 때 16종의 의약물질들의 제거율이 0∼29% 정도 감소되었으며, CFN의 제거율 감소폭이 가장 높게 나타났다 결론: O₃ 및 UV/H₂O₂ 처리공정에 의한 의약물질 제거율 평가 및 예측을 진행한 결과, 의약물질류 제거를 위해 O₃ 공정의 대체공정으로 UV/H₂O₂ 공정의 적용 가능성을 확인하였다. Objectives : In the case of pharmaceuticals with high possibility of inflow into the large drinking water treatment plant (DWTP) located in the downstream of the Nakdong River, we tried to evaluate the removal efficiency of pharmaceuticals in the both ozone (O₃) and the UV/H₂O₂ treatment as an alternative of post-O₃ process. It was intended to be used as data for the advanced WTP project by prediction of the removal efficiency in the O₃ and UV/H₂O₂ processes with varying water quality conditions. Methods : O₃ and UV/H₂O₂ process were performed for 19 kinds of pharmaceuticals in the sand-filtered water of DWTP. In order to evaluate the removal efficiency in deionized water (DI) and sand-filtered water (SFW) matrices, 19 pharmaceuticals were spiked at a concentration of 100 ng/L, respectively. In the O₃ process, the specific O₃ dose was 0.1∼2.0 gO₃/gDOC (0.25∼5.0 mgO₃/L). In the UV/H₂O₂ process, H₂O₂ (5 and 10 mg/L) was added to the sample before UV was irradiated (0∼1,500 mJ/cm²). Results and Discussion : In the case of simulated post-O₃ process, the removal efficiency of high-ozone reactive pharmaceuticals (kO₃ 6.5×10²∼2.6×10<SUP>6</SUP> M<SUP>-1</SUP> s<SUP>-1</SUP>) was up to 92% at the specific O₃ dose of 0.2 gO₃/gDOC. However, the removal efficiency of iopromide (IPM) and primidone (PRM) was only 36∼45% in the same O₃ dose (0.2gO₃/gDOC) due to the low O₃ reactivity (kO₃ < 1 M<SUP>-1</SUP> s<SUP>-1</SUP>). A specific O₃ dose of 2.0 gO₃/gDOC (=5 mgO₃/L) was required to achieve a removal efficiency of over 90% for IPM and PRM, indicating that these O₃-refractory pharmaceuticals are difficult to control by O₃ process. In the case of simulated UV/H₂O₂ (10 mg/L H₂O₂) process, the removal efficiency of 19 pharmaceuticals at the UV fluence of 500 and 1,000 mJ/cm² were 63∼99% and 87∼ 99%, respectively, and caffeine (CFN) had the lowest removal efficiency. For the O₃-refractory pharmaceuticals (i.e., IPM and PRM), the removal efficiency was higher in the UV/H₂O₂ process than that in the O₃ process due to the high reactivity with OH radical (kOH = 3.3×10<SUP>9</SUP> and 5.2×10<SUP>9</SUP> M<SUP>-1</SUP> s<SUP>-1</SUP>). Prediction of removal efficiency for pharmaceuticals in the O₃ and UV/H₂O₂ process was performed using chemical kinetics model to evaluate the change in removal efficiency with varying DOM concentration. As a result of prediction model for O₃, when the DOM concentration increased from 1.5 to 3.0 mg/L, the removal efficiency of IPM and PRM decreased by 22∼ 24% and 15∼24%, respectively. In the case of UV/H₂O₂ process (10 mg/L H₂O₂ and UV fluence of 500~1,000 mJ/cm²), the removal efficiency of 16 kinds of pharmaceuticals was reduced by 0∼29%, and the degree of reduction in the removal efficiency of CFN was the highest. Conclusions : As a result of evaluation and prediction of the removal efficiency of pharmaceuticals in the O₃ and UV/H₂O₂ treatment processes, it is confirmed that the possibility of applying the UV/H₂O₂ treatment as an alternative process to the O₃ to abatement of pharmaceuticals.

BAC 공정에서의 합성 향물질류 생물분해 특성

서창동(Chang Dong Seo),손희종(Hee Jong Son),류동춘(Dong Choon Ryu),강소원(So Won Kang),장성호(Seong Ho Jang) 大韓環境工學會 2014 대한환경공학회지 Vol.36 No.12

생물활성탄(BAC)과 안트라사이트 biofilter에서의 공탑 체류시간(EBCT) 및 수온의 변화에 따른 8종의 합성 향물질류의 생물분해 특성을 평가하였다. 수온 7℃와 18℃에서 EBCT를 5분~15분까지 변화시켜 실험하였다. 생물활성탄 공정에서 합성 향물질류 8종의 생물분해율은 EBCT와 수온에 따라 큰 영향을 받았으며 EBCT와 수온이 증가할수록 생물분해율이 증가하였으며, 합성 향물질류의 종류에 따른 생물활성탄 공정에서의 생물분해율은 대환 사향류인 pentalide와 ambrettolide가 가장 높았으며, 다환 사향류인 DPMI와 ADBI가 가장 낮았다. 합성 향물질류 8종에 대한 BAC 공정에서의 생물분해 속도상수(kbio)는 수온이 7℃에서 18℃로 상승하였을 경우, 0.1184~0.6545 min-1에서 0.3087~0.9173 min-1로 증가하여 1.4~2.6배 정도 증가하였다. In this study, The effects of empty bed contact time (EBCT) and water temperature on the biodegradation of 8 synthetic fragrances (SFs) in biological activated carbon (BAC) process were investigated. Experiments were conducted at two water temperatures (7 and 18℃) and three EBCTs (5, 10 and 15 min). Increasing EBCT and water temperature increased the biodegradation efficiency of SFs in BAC column. Pentalide and ambrettolide were the highest biodegradation efficiency, but DPMI and ADBI were the lowest. The kinetic analysis suggested a pseudo-first-order reaction model for biodegradation of 8 SFs at various water temperatures and EBCTs. The pseudo-first-order biodegradation rate constants (kbio) of 8 SFs ranging from 0.1184~0.6545 min-1 at 7℃ to 0.3087~0.9173 min-1 at 18℃. By increasing the water temperature from 7℃ to 18℃, the biodegradation rate constants (kbio) were increased 1.4~2.6 times.

낙동강 수계에서 잔류 의약물질류 검출 및 거동

서창동(Chang-Dong Seo),염훈식(Hoon-Sik Yoom),송미정(Mi-Jeong Song),김경아(Kyung-A Kim),김시영(Si-Young Kim),손희종(Heejong Son) 대한환경공학회 2020 대한환경공학회지 Vol.42 No.4

목적 : 본 연구는 국내・외에서 검출빈도가 높은 의약물질 18종을 선정하여 낙동강 상류부터 하류까지 하수처리장 방류수들, 지류들 및 본류들에서의 잔류 의약물질의 검출농도와 검출패턴을 평가하여 향후 하수처리장 방류수의 고도 처리와 안전한 상수원 확보를 위한 기초자료로 활용하고자 하였다. 방법 : 본 연구에서 조사한 18종의 의약물질은 acetaminophen, atenolol, carbamazepine, caffeine, diclofenac, iopromide, lincomycin, metoprolol, primidone, propranolol, sulfachloropyridazine, sulfamethazine, sulfamethoxazole, tetracycline, trimethoprim, chlorotetracycline, oxytetracycline 및 sulfathiazole이다. 잔류 의약물질류 분석에는 on-line SPE가 장착된 LC-MS/MS를 사용하였으며, 정량한계(limit of quantification, LOQ)는 1~5 ng/L였다. 채수지점은 상류부터 하류까지 본류 10개 지점과 본류에 영향을 미칠 수 있는 지류 6개 지점 및 하수처리장(처리용량 50,000 톤/일 이상) 방류수 11개 지점을 2018년 2월, 6월, 8월, 11월에 걸쳐 총 4회 채수하여 분석하였다. 결과 및 토의 : 하수처리장 방류수들, 지류들과 본류지점들을 통틀어 검출빈도가 가장 높은 의약물질은 모든 지점들에서 검출된 caffeine이었으며, 다음으로 carbamazepine, lincomycin, sulfamethoxazole, iopromide 순으로 나타났다. 또한, 이들 지점들에서의 평균 검출농도의 경우는 iopromide가 44.9~985.4 ng/L로 검출되어 가장 높은 평균 검출농도를 나타내었으며, 다음으로 caffeine (63.2~337.1 ng/L), carbamazepine (13.8~145.0 ng/L), sulfamethoxazole (12.3~114.8ng/L), diclofenac (3.1~144.1 ng/L)로 나타났다. 특히, caffeine은 하류로 내려올수록 구성비율이 점진적으로 감소한 반면 iopromide의 경우는 구성비가 점진적으로 증가하는 경향을 나타내었다. 그러나 하류지점들에서 검출된 caffeine 농도는 상류지점들에 비해 더욱 높게 나타났다. 잔류 의약물질들의 총 검출농도는 상류에서 중류로 내려갈수록 증가하여 고령지점에서 최고의 검출농도를 나타낸 이후 하류로 내려오면서 희석효과에 의해 점진적인 감소되었다. 낙동강에서의 잔류 의약물질들의 오염 특성은 하수처리장에서 완전히 제거되지 못한 잔류 의약물질들이 방류수를 통하여 수계로 유입되어 하류의 상수원을 오염시키는 신종 미량오염물질들의 전형적인 오염 패턴을 나타내었다. 결론 : 하수처리장 방류수들, 지류들과 본류지점들을 통틀어 검출빈도가 가장 높은 의약물질은 모든 지점들에서 검출된 caffeine이었으며, 다음으로 carbamazepine, lincomycin, sulfamethoxazole, iopromide 순으로 나타났다. 또한, 평균 검출농도는 iopromide가 44.9~985.4 ng/L로 가장 높게 검출되었으며, 다음으로 caffeine (63.2~337.1 ng/L), carbamazepine (13.8~145.0 ng/L), sulfamethoxazole (12.3~114.8 ng/L), diclofenac (3.1~144.1 ng/L) 순이었다. 잔류의약물질들의 총 검출농도는 상류에서 중류로 내려갈수록 증가하여 고령지점에서 가장 높은 검출농도를 나타내었으나 하류로 내려오면서 희석효과에 의해 점진적으로 감소하는 경향을 나타내었다. Objectives : This study was conducted to evaluate the detection characteristics of Nakdong River basin (wastewater treatment plant (WWTP) effluents, tributaries and main streams) by selecting 18 kinds of pharmaceuticals which were detected frequently. It was intended to be used as basic data for advanced treatment of WWTP and securing safe water source. Methods : The selected 18 pharmaceuticals investigated in this study were acetaminophen, atenolol, carbamazepine, caffeine, diclofenac, iopromide, lincomycin, metoprolol, primidone, propranolol, sulfachloropyridazine, sulfamethazine, sulfamethoxazole, tetracycline, trimethoprim, chlorotetracycline, oxytetracycline and sulfathiazole. The residual pharmaceuticals was analyzed LC-MS/MS equipped with on-line solid phase extraction (SPE) system and the limit of quantifications (LOQ) of 18 residual pharmaceuticals were 1~5 ng/L. Sampling points were 27 from the upstream to the downstream, including mainstream, tributary, and WWTP effluents. Sampling was conducted four times in Feb., Jun., Aug. and Nov. 2018. Results and Discussion : The most frequently detected residual pharmaceutical in all WWTP effluents, tributaries and mainstream sites was caffeine, followed by carbamazepine, lincomycin, sulfamethoxazole and iopromide. In addition, iopromide was detected as the highest mean concentration of 44.9~985.4 ng/L followed by caffeine (63.2~337.1 ng/L) and carbamazepine (13.8~145.0 ng/L), sulfamethoxazole (12.3~114.8 ng/L) and diclofenac (3.1~144.1 ng/L). In particular, the proportion ratio of caffeine gradually decreased as going to the downstream, whereas iopromide gradually increased. However, the concentrations of caffeine in the sampling sites of the downstream were higher than those of the upstream sites. The total concentrations of detected residual pharmaceuticals gradually increased from the upstream to the middle stream, showed the highest detected concentration at the Goryeong area in the middle stream of the Nakdong River, and then gradually decreased due to the dilution effect. Residual pharmaceuticals in the Nakdong River basin, which could not be completely removed from the WWTPs, entered into the water system and contaminated source water of the downstream. This process is a typical contaminant pattern of the source water by the emerging micropollutants. Conclusions : The most frequently detected residual pharmaceutical in all WWTP effluents, tributaries and mainstream sites was caffeine, followed by carbamazepine, lincomycin, sulfamethoxazole and iopromide. In addition, iopromide was detected as 44.9~985.4 ng/L, showing the highest mean concentration at the sampling points, and caffeine (63.2~337.1 ng/L) and carbamazepine (13.8~145.0 ng/L), sulfamethoxazole (12.3~114.8 ng/L) and diclofenac (3.1~144.1 ng/L) in order. The total concentrations of detected residual pharmaceuticals gradually increased from the upstream to the middle stream, showed the highest concentration at the Goryeong area in the middle stream of the Nakdong River basin, and then gradually decreased due to the dilution effect.

낙동강 수계에서의 인공 사향물질 검출 특성

서창동(Chang Dong Seo),손희종(Hee Jong Son),이인석(In Seok Lee),오정은(Jeong Eun Oh) 大韓環境工學會 2010 대한환경공학회지 Vol.32 No.6

낙동강 수계에서의 인공 사향물질들의 검출현황을 조사한 결과, 다환 사향물질인 HHCB, AHTN, AHMI 및 ADBI4종과 염화 사향물질인 MK 1종이 검출되었으며, 본류에서는 HHCB, AHTN 및 MK 3종만이 검출되었다. 낙동강 수계에서 검출된 인공 사향물질들의 구성비율을 조사한 결과, HHCB가 50% 이상을 차지하여 가장 높게 나타났고, 다음으로 MK와 AHTN이 높은 비율을 나타내었다. 낙동강 본류에서 가장 높은 검출농도를 나타낸 지점은 고령지점 (고령교)으로 2월과 9월에 각각 280.4ng/L와 195.3ng/L가 검출되었고, 지류에서는 진천천 지점으로 2월에 2146.6ng/L와 9월에 1386.4ng/L의 검출농도를 나타내었다. 인공 사향물질들은 낙동강 상류부근에서는 거의 검출되지 않았으나 중류부근인 구미 지점부터 하수 처리장 방류수의 영향을 받아서 농도가 증가하였고, 금호강과 진천천 (hot spot)의 영향을 많이 받는 고령지점에서 최대농도를 나타낸 후 하류로 갈수록 희석효과에 의해 농도가 점점 감소하였다. The aims of this study were to investigate and confirm the occurrence and distribution patterns of synthetic musk compounds (SMCs) in Nakdong river basin (mainstream and its tributaries). 4 (HHCB, AHTN, AHMI and ADBI) out of 6 polycyclic musk compounds (PMCs) and 1 (musk xylene, MX) out of 5 nitro musk compounds (NMCs) were detected in 29 sampling sites and HHCB (>50%) was predominant compound followed by musk ketone (MK) and AHTN. The total concentration levels of SMCs on February 2009 and on September 2009 in surface water samples ranged from N.D. to 2147ng/L and N.D. to 1386ng/L, respectively. The highest concentration level of SMCs in the mainstream and tributaries in Nakdong river were Goryeong and Jincheon-cheon, respectively. The sewage treatment plants (STPs) along the river affect the SMCs levels in river and the SMCs levels decreased with downstream because of dilution effects.

오존처리에 의한 수중의 인공 사향물질 제거특성

서창동(Chang Dong Seo),손희종(Hee Jong Son),염훈식(Hoon Sik Yoom),이상원(Sang Won Lee),류동춘(Dong Chun Ryu) 大韓環境工學會 2012 대한환경공학회지 Vol.34 No.2

낙동강 원수와 급속 사여과 처리수중에 함유된 인공 사향물질(Synthetic Musk Compounds, SMCs) 3종에 대해 오존처리 공정에서의 제거특성을 살펴본 결과, Musk Ketone (MK)이 AHTN (7-acetyl-1,1,3,4,4,6-hexamethyl-1,2,3,4-tetrahydronaphthalene)과 HHCB (1,3,4,6,7,8-hexahydro-4,6,6,7,8,8-hexamethylcyclopenta[c]-2-benzopyran)에 비해 오존처리에 의한 제거율이 낮게 나타났다. 그리고 동일한 운전조건에서 원수에 함유된 SMCs의 제거율은 원수 중에 함유된 오존 소모물질들에 의한 영향으로 급속 사여과 처리수에 함유된 경우보다 제거율이 훨씬 낮았다. 오존 투입농도 0.5~10.0 mg/L에서 낙동강 원수와 급속 사여과 처리수 중에 함 유된 3종의 SMCs에 대한 제거 속도상수(k)는 오존 투입농도가 증가할수록 급격히 증가하는 경향을 나타내었고, 반감기 역시 오 존 투입농도 증가에 비례하여 급격히 감소하였다. 전/후오존 공정이 갖추어진 낙동강 하류에 위치한 정수장들의 경우, 전오존 공정은 최대 1.5~2.0 mg/L의 오존 투입농도로 2~4분 및 후오존 공정은 최대 2.0~2.5 mg/L의 오존 투입농도로 6~8분 정도의 체류 시간을 가지도록 설계되어져 있어 비교적 고농도의 SMCs가 유입될 경우에는 오존처리만으로는 이들 물질들에 대한 제어가 어려운 것으로 나타났다. In this study, three different synthetic musk compounds (SMCs) in the Nakdong river water (raw water) and rapid sand filtered water were treated by O₃ process. The experimental results showed that the removal efficiency of musk ketone (MK) was lower than removal efficiency of AHTN (7-acetyl-1,1,3,4,4,6-hexamethyl-1,2,3,4-tetrahydronaphthalene) and HHCB (1,3,4,6,7,8-hexahydro- 4,6,6,7,8,8-hexamethylcyclopenta[c]-2-benzopyran) for both the raw water and the rapid sand filtered water. And in general, the removal efficiencies of three SMCs in the raw water were lower than that in the sand filtered water. Under the O₃ dose of 0.5~ 10.0 mg/L, the removal rate constants (k) of three SMCs for the raw and sand filtered waters increased rapidly with the increased O₃ dose. In the case of drinking water treatment plants (DWTPs) which were selected pre- and post-O₃ processes (located in the downstream of Nakdong River), operation conditions of pre- and post-O₃ process were 0.5~2.0 mg·O₃/L (2~4 min) and 0.5~2.5 mg·O₃/L (6~8 min). Therefore, O₃ doses and contact times of same conditions with above were very difficult to remove SMCs in DWTPs.

정수처리용 생물활성탄 공정에서의 인공 사향물질의 제거 특성

서창동(Chang Dong Seo),손희종(Hee Jong Son),염훈식(Hoon Sik Yoom),최동훈(Dong Hoon Choi),류동춘(Dong Choon Ryu) 大韓環境工學會 2012 대한환경공학회지 Vol.34 No.3

재질별 생물활성탄(BAC) 및 안트라사이트 biofilter에서 EBCT 및 수온변화에 따른 인공사향물질(SMCs) 3종의 생물분해 특성을 조사한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 생물활성탄(BAC) 공정에서 인공사향물질 3종의 제거는 EBCT와 수온에 따라 큰 영향을 받으며, EBCT와 수온이 증가할수록 제거능이 증가하였다. 물질에 따른 제거능은 MK가 가장 높았고 다음으로 HHCB, AHTN 순이었다. 또한, 활성탄 재질에 따른 생물활성탄(BAC) 및 안트라사이트 biofilter에서의 인공사향물질 3종의 제거는 석탄계 재질의 BAC에서 생물분해능이 가장 높았고, 다음으로 목탄계, 야자계, 안트라사이트 순으로 조사되었다. 인공사향물질 3종에 대한 생물분해 속도상수(Kbiodeg)와 반감기(t1/2)는 수온이 5~25℃일 때 0.0082~0.4452 min-1와 1.56~84.51 min이었으며, 수온이 15℃ 와 25℃로 증가시켰을 때 5℃에서의 반감기보다 3.1~9.3배 감소되었다. In this study, The effects of three different biological activated carbon (BAC) materials (each coal, coconut and wood based activated carbons) and anthracite, empty bed contact time (EBCT) and water temperature on the removal of MK, HHCB and AHTN in BAC filters were investigated. Experiments were conducted at three water temperatures (5, 15 and 25℃) and four EBCTs (5, 10, 15 and 20 min). The results indicated that coal based BAC retained more attached bacterial biomass on the surface of the activated carbon than the other BAC, increasing EBCT or increasing water temperature increased the synthetic musk compounds (SMCs) removal in BAC columns. The kinetic analysis suggested a first-order reaction model for MK, HHCB and AHTN removal at various water temperatures (5, 15 and 25℃). The pseudo-first-order biodegradation rate constants and half-lives were also calculated for MK, HHCB and AHTN removal at 5, 15 and 25℃. The pseudo-first-order biodegradation rate constants and half-lives of MK, HHCB and AHTN ranging from 0.0082 min-1 to 0.4452 min-1 and from 1.56 min to 84.51 min could be used to assist water utilities in designing and operating BAC filters for SMCs removal.

낙동강 수계에서의 유기인계 난연제류 검출 현황

서창동(Chang Dong Seo),손희종(Hee Jong Son),최진택(Jin Taek Choi),류동춘(Dong Choon Ryu),유평종(Pyung Jong Yoo) 大韓環境工學會 2015 대한환경공학회지 Vol.37 No.7

낙동강 수계에서의 유기인계 난연제류(OPFRs) 검출현황을 조사한 결과, 본류 및 지류 20지점 중 6지점에서 TCEP, TCPP 및 TBEP 3종이 검출되었으며, 본류에서는 고령에서만 TCPP가 ND~114.9 ng/L 및 TBEP가 ND~49.1 ng/L의 농도로 검출되었으며, 지류의 경우는 금호강 상류, 신천, 금호강 하류, 진천천 및 양산천에서 TCEP가 ND~1,865.3 ng/L, TCPP가 ND~519.2 ng/L 및 TBEP가 ND~210.4 ng/L의 농도로 검출되었다. 낙동강 주변에 위치한 11개 하수처리장 방류수들에서는 TBP, TCEP, TCPP 및 TBEP 4종이 각각 ND~458.5 ng/L, ND~2,932.7 ng/L, ND~1,320.7 ng/L 및 ND~655.2 ng/L의 농도로 검출되었다. 낙동강 수계 및 낙동강 주변에 위치한 11개 하수처리장 방류수들에서의 계절별 OPFRs 분포비율을 분석한 결과, 동일 지점에서도 채수시기에 따라 검출농도 뿐만 아니라 구성종 비율의 변화폭도 매우 크게 나타났다. This study was investigated occurrence and distribution patterns of organophosphorus flame retardants (OPFRs) in Nakdong River basin (mainstream, tributaries and sewage treatment plant (STP) effluents). 3 (TCEP, TCPP and TBEP) out of 9 OPFRs were detected in 6 out of 20 sampling sites (mainstream and tributaries), The TCPP and TBEP concentration levels in mainstream samples were ND~114.9 ng/L ng/L and ND~49.1 ng/L, respectively. And the TCEP, TCPP and TBEP concentration levels in tributary samples were ND~1,865.3 ng/L, ND~519.2 ng/L and ND~210.4 ng/L, respectively. 4 (TBP, TCEP, TCPP and TBEP) out of 9 OPFRs were detected in effluents of 11 STPs around the Nakdong River basin. The TBP, TCEP, TCPP and TBEP concentration levels in 11 STP effluents were ND~458.5 ng/L, ND~2,932.7 ng/L, ND~1,320.7 ng/L and ND~655.2 ng/L, respectively. According to the sampling season, change ranges of distribution patterns and detected concentrations of OPFRs were highly variable in the same sampling sites.