Slow Sorption of Hydrophobic Organic Contaminants in Natural Soils

자연토양에서의 소수성 유기오염물질의 느린 흡착

Sorption studies were conducted to determine if slow sorption fraction is observed in recent1y deposited organic matter by studying wetland soils explicitly. Sorption characteristics of hydrophobic organic compounds (chlorobenzene and phenanthrene) in recently deposited freshwater marsh soils were determined using a batch sorption procedure. Relative indicators of organic matter age were assessed using several techniques including the ratio of elemental oxygen to carbon in the organic matter. Slow sorption characteristics for both surface marsh soil (top 0-2 cm, <5 years old) and deeper marsh soil (below 10-cm, >20 years old) were compared against relatively older PPI (Petro Processors, Inc. Superfund site) and BM (Bayou Manchac) soils to investigate whether soil age can cause differences in sorption of organic compounds in wetland soils. Increases in sorption non-linearity of slow sorption model parameters (increase in KF and decrease in N) explain the existence of slow sorption fraction. The results of slow sorption model indicates the presence of a sizable slow sorption fraction; 25.4 - 26.3% (chlorobenzene) and 1.4 - 1.9% (phenanthrene) of the sorbed mass in wetland soils and 40.0 - 55.93% (chlorobenzene) and 2.9 - 3.19% (phenanthrene) of the sorbed mass in PPI and BM soils, respectively. The slow sorption fraction increased in the order of surface < deeper < PPI < BM soil indicating that size of the slow sorption fraction increases with soil organic matter age.

본 연구에서는 근래에 퇴적된 습지토양의 유기물질에 느린 흡착부분이 존재하는지 살펴보기 위해 흡착실험을 행하였다. 최근 퇴적된 민물 습지토양에서의 소수성 유기화합물 (chlorobenzene and phenanthrene)의 흡착 특성을 회분식 흡착법을 사용하여 결정하였다. 유기물질의 나이의 상대 척도로서 산소/탄소 원소비 등을 포함한 여러 방법으로서 평가하였다. 토양의 나이가 유기화합물의 습지토양에서의 흡착에 차이를 유발하는지에 대해 조사하기 위하여 습지 토양의 표층부(상층부 0-2cm, 5년 미만)과 하층부(below 10cm, 20년 이상)에 대한 느린 흡착 특성을 상대적으로 오래된 PPI(Petro Processors, Inc. Superfund site), BM(Bayou Manchac) 토양과 비교하였다. 느린 흡착모델 변수의 비선형성(KF와 N)의 증가로서 느린 흡착부분이 존재함을 알 수 있었다. 느린 흡착모델의 분석결과 상당한 크기의 느린 흡착부분이 존재하였으며 습지 토양의 경우 흡착된 chlorobenzene의 25.4-263%가 phenanthrene의 경우 흡착된 양의 1.4-1.9%(phenanthrene)가 각각 느린 흡착 부분에 해당하였으며, PPI 토양과 BM토양의 경우 흡착된 chlorobenzene의 40.0-55.93%와 흡착된 phenanthrene의 2.9-3.19%가 각각 느린 흡착 부분에 해당하였다. 느린 흡착 부분은 상층부 < 하층부 < PPI < BM 토양의 순으로 증가하였는데 이것은 토양 유기물질의 나이가 증가할수록 느린 흡착부분의 크기가 증가함을 나타낸다.