• 대한환경공학회지
• /
• 제30권9호
• /
• pp.893-899
• /
• 2008

본 연구에서는 낙엽과 토양에서 추출한 용존 자연유기물질(DOM)을 대상으로 생분해 과정 중 변화하는 분광특성과 pyrene 결합 반응성을 조사하였다. 유기물질 특성 변화 분석을 위해 용존 유기탄소(DOC), 용존 자연유기물질 내 방향족 탄소성분을 나타내는 고유흡광도(Specific UV absorbance: SUVA), synchronous 형광 스펙트럼과 유기탄소결합계수(pyrene organic carbon-normalized binding coefficient: K$_{oc}$) 분석을 실시하였다. 3주간의 배양기간 동안 낙엽 추출 DOM과 토양 DOM의 DOC는 각각 61%, 51% 감소하였다. 배양 전과 후의 분광특성을 비교해 보면 단백질/아미노산 계 형광특징(PLF)은 점차 감소된 반면 SUVA, 펄빅산계 형광 특징(FLF)과 휴믹산 계 형광 특징(HLF)은 점차 증가하였다. 이러한 자연유기물질의 분광특성 변화는 생분해 과정을 통해 휴믹화가 진행되며 자연유기물질 내 비방향족 생분해성 탄소성분이 단단한 구조의 방향족 탄소구조로 변화됨을 시사한다. SUVA 값과 유기오염물질과의 결합정도를 나타내는 K$_{oc}$ 값 사이에서는 시료의 종류와 상관없이 1차 상관관계(r = 0.97)를 보여 주어 생분해가 진행되는 동안 방향족 탄소구조 분포가 자연유기물질의 소수성 오염물질과의 결합 정도에 큰 영향을 미침을 보여주었다. 또한 형광특징 중 FLF와 HLF가 K$_{oc}$ 값과 높은 상관관계를 보였으며 자연유기물질의 기원에 따라 다른 상관관계식을 보여주었다. 본 연구를 통해 생분해가 진행되는 동안 자연유기물질 성분변화 및 소수성 유기오염물질의 거동 예측에 자연유기물질의 분광특성이 좋은 모니터링 지표로 사용될 수 있음을 보여 주었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
• /
• 제9권3호
• /
• pp.12-19
• /
• 2004

정제된 Aldrich 휴믹산(PAHA)과 한외 여과된 다양한 크기의 PAHA 성분들(PAHA UF fractions)을 이용하여 여러 고리 방향족 탄화수소(PAH)와의 결합 메커니즘을 조사하였다. 유기탄소 결합계수($K_oc$)는 전통적인 Stern-Volmer 형광 소광법과 변형 형광 소광법 두 가지를 이용하여 구하였다. 구해진 Pyrene $K_oc$ 값은 PAHA 농도와 자유 용존 pyrene 농도에 의존하였다. 이러한 비선형 흡착결합 양상은 두 물질간의 흡착성 고유상호작용이 존재한다는 것을 암시하였다. 상대적으로 분자크기가 작은 naphthalene은 중간 크기의 PAHA UF fractions과의 결합에서 높은 $KK_oc$ 값을 보여준 반면 분자 크기의 큰 PAH,즉 pyrene의 경우에는 PAHA UF fractions 크기가 크면 클수록 더 결합이 잘 되었다. 이러한 두 PAH 물질간의 불일치한 크기별 결합양상은 현재까지 제시된 고유 결합 메커니즘들 중의 하나 인 크기별 배제(size exclusion) 효과로 잘 설명되었다. 다양한 pH 조건하에서의 PAH $K_oc$ 실험에서는 일반적으로 pH가 낮아질수록 휴믹산의 산성작용기가 중화되고 그에 따라 휴믹산내의 소수성 영역이 커짐으로 인해 pyrene과 휴믹산과의 결합정도는 커졌다. 그러나 큰 사이즈의 PAHA UF fraction(>100K Da)을 사용한 실험에서는 낮은 pH가 아닌 특정 pH 범위에서 또 하나의 높은 pyrene $KK_oc$ 값을 보여줌으로서 크기별 배제 효과가 존재함을 뚜렷이 보여주었다. 이러한 크기별 배제 효과는 휴믹산의 홀(hole)구조가 PAH 크기에 적합하게 구성되어 있는 조건(휴믹성분 크기 혹은 pH)에서만 작용하는 것으로 보인다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
• /
• 제10권5호
• /
• pp.61-69
• /
• 2005

다양한 pH 조건하에서 휴믹물질 흡착적 분획현상에 의해 변화하는 용존 및 kaolinite에 흡착된 휴믹물질(Aldrich 휴믹산)과의 pyrene의 결합변화를 조사하였다. 먼저 흡착효과를 배제한 흡착 전 상태에서 bulk 휴믹산은, pH에 따른 분배(partitioning)과 크기별 배제효과 영향 차이에 의해 유기탄소 결합계수의 변화를 보였다. 모든 용액 pH 조건에 서 Aldrich 휴믹산은 kaolinite에 흡착하는 과정에서 분자량별 분획이 일어났으며 용존 휴믹산의 분자량은 흡착전의 분자량과는 달랐다. 그에 따라 흡착 후 남은 휴믹산과의 pyrene 결합계수는 흡착 전의 경우와 달랐다. pH 7과 9 조건에서 흡착 후 남은 휴믹산은 그 분자량과 pyrene 결합계수 사이에 양성 상관관계를 보였으나 그러한 상관관계가 pH 4의 조건하에서는 관찰되지 않았다. 이러한 차이는 흡착적 분획과정에서 pH 4인 경우 고분자에 대한 독점적 분획현상이 없었고 분자량에 대해 다소 균일한 분획이 일어났다는 점으로 설명할 수 있었다. 또한 관찰되는 분획현상 차이는 pH 조건에 따라 달라지는 흡착포화 정도 차이 때문인 것으로 사료된다. 흡착된 PAHA의 경우, 형태변화 (conformational changes) pyrene 결합에 중요한 것으로 나타났다. pH 7과 9 조건 하에서, 흡착전의 휴믹산의 경우 더 낮은 pyrene 결합계수를 보였고 이러한 형태변화효과는 pH가 높을수록 더 크게 나타났다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제30권11호
• /
• pp.1067-1074
• /
• 2008

본 연구에서는 다양한 토양 휴믹산(HA) 및 풀빅산(FA)을 대상으로 형광소광법을 이용한 페난트린(PHE)과의 유기탄소 표준화 분배계수(Koc)를 도출하고, 각 휴믹물질의 화학적 및 분광학적 물질특성과 PHE에 대한 Koc와의 상관성을 조사하였다. 휴믹물질은 한라산 토양을 포함한 국내 5개 지역의 토양과 국제휴믹학회(IHSS) 표준토양 및 이탄에서 추출한 HA와 FA 그리고 Aldrich사에서 구입한 HA 등 총 16종을 사용하였다. HA와 FA의 물질특성은 원소성분비와 254 nm에서의 UV 흡광도 및 $^{13}$C NMR을 이용한 탄소형태별 분포 등을 조사하였다. 본 실험조건([PHE]/[HS] = 0.02$\sim$0.2(mg/L)/(mg-OC/L), pH 6)에서의 토양 휴믹물질의 Koc 값 ($\times$10$^4$, L/kg C)은 1.48$\sim$8.65의 범위이었으며, HA가 FA에 대하여 높게 나타났다(3.13$\sim$8.65 vs 1.48$\sim$2.48). log Koc 값과 물질특성과의 상관성 분석 결과, Koc값은 분자극성도((O+N)/C) 및 산소-포함 탄소 함량비(I$_{C-O}$/I$_{C-H,C}$) 등과는 강한 음(-)의 상관성을 보였으며, 254 nm에서의 UV 흡광도([ABS]$_{254}$)와 방향족탄소함량(C$_{Ar-H,C}$, $\sum$C$_{Ar}$/$\sum$C$_{Alk}$) 등과는 강한 양(+)의 상관성을 보였다. 이로부터 페난트린과 같은 소수성유기화합물과의 결합능력은 휴믹물질의 분자극성도가 낮을수록 그리고 분자의 불포화도와 방향족성이 높을수록 증가함을 확인하였다.