폐기물 폐기물 폐기물 폐기물 종류별 종류별 종류별 종류별 비의도적 비의도적 비의도적 비의도적 잔류성 잔류성 잔류성 잔류성 유기오염물질 유기오염물질 유기오염물질 유기오염물질(UPOPs) (UPOPs) (UPOPs) (UPOPs) 측정 측정 측정 측정ㆍ분석 분석 분석 분석 방법에 방법에 방법에 방법에 관한 관한 관한 관한 연구 연구 연구 연구 2006.11. 국립환경과학원 국립환경과학원 국립환경과학원 국립환경과학원 최 최 최 최 종 종 종 종 보 보 보 보 고 고 고 고 서
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잔류성 유기오염물질 (PersistantOraganicPollutants;POPs)은 잔류성(persistence),생물농축성(bioaccumulation), 장거리이동성(potential for long-range environmentaltransport),독성(toxicity)등의 물리․화학적 특성으로 인하여,인간 및 생태계에 치명적인 영향을 미치는 것으로 알려지면서 그 위해성 평가 및 범지구적 관리에 국제사회의 초점이 모아지고 있다.그 예로 1992년 리우선언을 시작으로 1995년에는 화학물질 안전에관한 정부 간 포럼과 화학물질 건전 관리에 관한 기구 간 프로그램이 설립되었다.1997년에는 유엔환경계획 (United NationsEnvironmentProgramme;UNEP)의 집행이사회가POPs에 대한 국제 규범을 만들기 위해 정부 간 협상위원회를 개최하였으며,1998년에는유해화학물질의 국제간 거래 시 사전통보승인을 의무화하는 로테르담 협약이 체결되었다.특히,UNEP에 의해 2001년 5월에 채택되어 2004년 5월에 발효된 스톡홀름 협약(Stockholm ConventiononPersistentOrganicPollutants)의 3개의 부속서에 따르면,부속서 A에서 제품 공정의 원료로 사용되거나 직접제품으로 만들어지는 알드린(Aldrine),클로로단(Chlorodane),디엘드린(Dieldrine),엔드린(Endrine),헵타클로르(Heptachlor),미렉스(Mirex),톡사펜(Toxaphene),헥사클로로벤젠(Hexachlorobenzene;HCBs),폴리염화바이페닐(Polychlorinatedbiphenyls;PCBs)등의 9종과 부속서 B에서 디디티(DDT),부속서C에서 비의도적 잔류성 유기오염물질인 다이옥신류(Polychlorinated benzo-p-dioxins;PCDDs),퓨란류(Polychlorinated benzofurans;PCDFs),헥사클로로벤젠(Hexachlorobenzene;HCBs),폴리염화바이페닐류(Polychlorinatedbiphenyls;PCBs)4종을 POPs로 규정하였다.협약발효 2년 이내에 당사국은 협약상 의무이행을 위한 계획을 내용으로 하는 국가 이행서를 당사국총회에 제출해야하며 위 12종의 규제대상물질에 대한 모니터링 체계를 구
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축하고 최초의 평가를 협약발효 4년 이내인 2008년까지 실시해야한다.이에 따라 채택된규제대상으로 12개 유해화학물질인 POPs에 대한 실태조사 및 관리필요성이 전국가적으로 제시되어야 한다.이에 국내에서도 스톡홀롬 협약 부속서 A에 속하는 농약류 9종과 B에 속하는 DDT에 대해 이미 사용을 금지시킨바 있다.하지만,부속서 C에서 비의도적잔류성 유기오염물질(UnintentionalPersistentOragnic Pollutants;UPOPs)로 구분한PCDDs,PCDFs,PCBs,HCB는 소각공정 또는 산업공정 중 비의도적으로 생성이 가능한물질로 전국가적인 모니터링 및 관리는 부속서 A,B의 물질보다 더 어려운 실정이다.UPOPs는 일반적으로 환경 중에 극미량으로 존재하기 때문에 동일시료에 대해서도 실험환경이나 보유기기,시료의 측정 및 전처리,분석방법에 따라 실험오차가 크게 나타나는동시에 정확성과 신뢰성을 확인하기 위한 비교,평가하는 것이 매우 어렵다.또한,시료중에 존재하는 다양한 종류의 방해물질로 인해 체계적이고 정밀한 분석이 어려운 실정이다.국내의 경우 대기 중 다이옥신 및 퓨란의 측정․분석법은 확립되어 있으나,대기 외매질에서의 다이옥신 및 퓨란외의 POPs측정․분석법은 제정되어 있지 않아 향후 국내POPs협약의 이행 및 효과평가를 위해서는 12개 항목에 대한 환경매질별 측정분석 방법의 제정이 요구되고 있다.POPs의 국가 모니터링 자료 공개 및 외국과의 측정자료 교환과 POPs측정ㆍ분석 방법에 대한 실험실간의 비교시험 등 신뢰도를 향상 시킬 수 있고 국내 POPs농도 모니터링및 관리체계 구축을 위한 기본적인 틀의 제시가 요구되어진다.이에 따라 본 연구에서는UPOPs측정ㆍ분석 방법에 대한 과학적이고 체계적인 공정시험방법(안)을 마련하고자 한다.
111...333연연연구구구의의의 목목목적적적
본 연구는 폐기물 종류별로 비의도적 잔류성 유기오염물질(UPOPs)인 다이옥신류(polychlorinated dibenzo-ρ-dioxins; PCDDs), 퓨란류(polychlorinated dibenzofuran;PCDFs),코프라나 피씨비류(coplanarpolychlorinatedbiphenyls;Co-PCBs),헥사클로로벤젠(hexachlorobenzene;HCB)에 대한 국․내외의 측정․분석법을 조사하고,실제적인 실험을 통한 비교평가에 의해 동시 및 개별 공정시험방법을 제시하는 것을 최종 목적으로한다.
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111...444연연연구구구의의의 범범범위위위
◇ 외국 및 국제기관의 폐기물 중 UPOPs측정ㆍ분석 방법 조사◇ 폐기물 종류/특성별 UPOPs분석방법의 신뢰도 비교․검증◇ 실측 데이타에 의한 분석방법의 정도관리체계 확립 및 연구◇ 폐기물 종류별 표준화된 최적의 UPOPs측정ㆍ분석 방법(안)마련◇ 표준실험절차서(SOP)작성
111...444...111연연연구구구대대대상상상물물물질질질
본 연구에서는 폐기물 중 UPOPs를 대상으로 하여 측정ㆍ분석 방법(안)제시하고자 한다.연구대상물질의 각 이성체를 <<<표표표 111...111>>>에 나타내었다.
본 연구의 과업수행 계략도는 <<<그그그림림림 111...111>>>과 같으며,과업의 내용은 외국의 폐기물 중UPOPs측정분석 방법을 조사하여 국내 적용 가능한 측정분석ㆍ방법(안)을 선정한다.이를 이용하여 채취한 시료의 분석을 두 기관에서 수행 후,그 결과를 비교 평가하여 국내실정에 적합한 최적의 UPOPs측정ㆍ분석 방법(안)을 작성하였다.
국내 및 국외(미국,일본 등),국제기관의 폐기물 중 UPOPs분석을 위한 대표성 있는시료채취방법 및 시료의 물리․화학․생물학적 분해 및 대사를 고려한 보존방법 조사,동시 및 개별분석 전처리방법,기기분석방법 조사 및 비교․분석,정도관리(QA/QC)수행체계 및 방법을 비교․분석하여 측정ㆍ분석 방법을 확립하였다.
폐기물(폐산,폐알칼리,폐유기용제,매립지 침출수,공정별 슬러지,분진)에서의 UPOPs측정을 위해 최적의 채취방법,시료채취량,시료의 이동 및 보관 등 가장 적절한 시료채취방법을 제시하였다.UPOPs 4종(PCDDs,PCDFs,Co-PCBs,HCB)에 관한 동시와 개별분석을 위해 대상 시료에 따른 추출,정제 등 전처리 방법의 효율성 확인 및 폐기물 종류 및 유기물 등방해물질을 제거하기 위해 선정된 정제방법을 제시하여,각 전처리 절차에 따라 발생 가능한 문제점을 최소화하였다.HRGC/HRMS(High Resolution Gas Chromatograph/High Resolution MassSpectrometry)를 이용하여 UPOPs4종에 대한 동시분석과 개별분석에 따른 분석방법을제시하고,HCB의 경우 GC/MSD 방법을 추가 제시하여 분리능,회수율,검출한계,정확성 등을 고려한 효과적인 분석방법을 제시하였다.각각 시료의 채취,전처리 및 분석방법의 정확도 및 정밀도 등을 확인하기 위하여 두개 분석기관으로 나누어 비교․확인 실험을 실시하였다.추출,정제,분획실험 등 전처리방법의 실측데이타 비교․분석과 각 시료에 대한 원시료,standardspiking시료의 비교실험을 통한 신뢰도 및 효율성을 비교분석하여 신뢰성 검증하였다.
참여한 두 개 기관에서 동일한 시료를 이용하여 분석방법,검출한계,정밀도,정확도,회수율 등의 비교분석 및 검증하여 정도관리데이타 산출방법 표준화방안을 제시하고 신뢰성이 확인된 측정․분석방법에 정도관리체계를 확립하여,폐기물 종류 및 특성에 따른시료채취,동시 및 개별분석 전처리방법과 기기분석방법(안)마련하여 국내에 적합한 표준실험절차서(SOP)에 따라 최적의 UPOPs측정ㆍ분석(안)을 작성하여 제시한다.
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ⅢⅢⅢ...문문문헌헌헌고고고찰찰찰
미국의 EPA Method1613,EPA Method8290,일본의 JISK0312를 통하여 UPOPs측정분석 방법을 고찰하였다.유럽 표준화 기구의 EN-1948은 대기 시료 중 PCDDs/DFs측정분석 방법만이 선정되어 있어,사용되는 표준물질만을 참고하였다.
본 실험측정방법은 HRGC(High Resolution Gas Chromatography)/HRMS(HighResolutionMassSpectrometry)를 사용하여 물,토양,저질,슬러지,조직 및 기타 시료중의 PCDDs,PCDFs를 측정하는 방법이다.시료 채취는 유리용기에 실시하며 액상 시료 채취시 자동 채취장치를 이용하고,고상시료는 광구병을 사용한다.채취 후 0~4℃의 암소에 보관하며 분석에 필요한 시료량은시료의 종류 및 시료의 고형물 함량(%)에 의해 달라진다.액상시료에 대해서는 15종의 내부표준물질을 추출 전에 첨가하며,혼탁한 액상시료,육안으로 보이는 입자 및 1% 이하의 부유고형물이 함유된 시료,1%이상의 고형물이 함유된 시료에 대하여 여과 및 추출에 대한 세부사항을 밝히고 있다.액액추출 시에는 디클로로메탄,고액추출 시에는 톨루엔을 추출용매로 사용하고 있다.에멀젼 발생 시 용매와시료의 분리를 위해 액상 시료 1L에 최대 400mL의 에탄올을 첨가하여 에멀젼의 형성을 줄이도록 하고 있으나,EPA의 연구에 따르면 이는 시료 희석 효과가 있을 것으로 예상되어 reagentwater를 첨가하는 방법을 이용하기도 한다.정제는 염기와 산을 이용한 역추출,겔 침투 크로마토그래피(GPC),실리카겔 정제,알루미나 컬럼,활성탄 정제순으로 실시한다.분석시 사용되는 컬럼은 DB-5,DB-225를 나타내었으며,HRGC/HRMS는 분해능 10000이상,calibration5ppm 이내의 기기조건이 요구된다.S/N가 2.5이상 일 때 피크로 검출되며 2개 이온 강도비가 이론치의 ±15% 이내,또는 CS3표준액의 측정시 비의 ±10%이내 체류시간이 일치해야 함을 피크 동정의 조건으로 밝히고 있다.검출한계의 목표c치는 4염소화물 10pg/L,5~7염소화물 50pg/L,8염소화물 100pg/L로 나타내고 있다.
본 실험측정방법은 환경 중 다양한 물질 (물,비산재,유류,토양,저니,슬러지,생체조직 등)중의 PCDDs/PCDFs를 측정하는 방법이다.스텐리스 재질의 채수장치를 사용하여 유리용기에 시료를 채취 하도록 하고 있다.시료에 정제용 표준용액을 일정량 첨가하며 여과시 시료에 1~2% 이상의 고형물이 존재시0.45㎛여과지를 가지고 여과하여야 하며 고형물과 여과지는 톨루엔으로 속실렛 처리를한다.액액추출은 디클로로메탄을 사용하며 용매층 사이의 1/3이상 에멀젼이 있다면,물리적인 처리(유리봉으로 교반)로 완전히 분리시켜야 한다.정제방법에는 황산에 의한 처리,실리카겔,알루미나,활성탄에 의한 정제를 나타내고 있다.분석시 사용되는 컬럼은 film thickness0.25 μm의 5%phenyl,94% methyl,1%vinylsiliconebonded-phasefused-silicacapillarycolumn (60± 5m × 0.32± 0.02mm),0.25 μm의 bonded-phasefused-silicagelcapillarycolumn(30±5m ×0.32±0.02mm)이었으며 HRGC/HRMS는 분해능 10000이상,calibration5ppm 이내의 기기조건이요구된다.S/N가 2.5이상 일 때 피크로 검출하고,피크 동정의 조건은 2개 이온 강도비가이론치의 ±15% 이내,체류시간이 일치,체류시간이 3초 이내,상대체류시간이 0.005초 이내였다.검출한계의 목표치는 2,3,7,8-TCDD0.01ppt(ng/L)이다.
333...222일일일본본본
일본의 JIS K 0312는 공업용수 및 공장배수 중의 tetra ~ Octachlorinateddibenzo-p-dioxin과 tetra ~ Octachlorinated dibenzo furan 및 Co-PCBs를 대상으로HRGC(High Resolution Gas Chromatography)/HRMS(High Resolution MassSpectrometry)를 이용하여 측정하는 방법에 관한 규정이다.시료의 채취는 JISK 0094를 따르며,용매로 충분히 세척한 유리용기를 시료채취 기구로 사용한다.채수기는 스텐레스나,분석대상물질이 채수기 내벽에 흡착되지 않는 것을사용한다.시료는 차광하여 운반하고 즉시 분석을 실시한다.즉시 분석하지 못하는 경우에는 0~10℃의 암소에 보존하며 될 수 있으면 신속히 분석한다.JIS에서는 분석에 필요한 적정 시료량을 아래의 계산식에 의거하여 산출하였다.
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××′×
V:측정에 필요한 시료량(L),QDL:측정방법의 검출한계 (pg)y:최종검액량 (μL),x:GC/MS주입량(μL)VE:추출액량 (mL), V'E:추출액 분취량(mL)
CDL:시료에 의한 검출한계(pg/L)
내부표준물질이 첨가된 시료를 추출하는 것은 시료의 양,공존유기물질의 양 등을 고려하여 액액추출법,고상추출법을 선택한다.내부표준물질이 첨가된 시료를 유리섬유 여지(입자경 0.5 μm정도)로 여과하여 잔류물과 여액을 나눈다.여액 1L에 대해 톨루엔 또는디클로로메탄을 100mL의 비율로 첨가하고,20분간 진탕하여 추출한다.톨루엔으로 10회 추출하고,디클로로메탄으로는 3회 추출한다.무수황산나트륨으로 탈수하여 추출액을합한다.유리섬유여지 위의 잔류물질은 풍건 후,톨루엔을 이용하여 16시간 이상 속실렛추출을 하며,이의 추출액은 상기의 추출액과 합한다.정제는 황산처리,다층실리카겔,알루미나,활성탄 컬럼을 사용한다.분석에 사용되는 컬럼은 25~60m × 0.25~0.32mm 용융실리카겔 재질의 capillarycolumn으로 SP2331,HP-5,DB-17,CP-Sil88과 동등한 품질 성능을 가진 것으로 밝히고있다.HRGC/HRMS는 분해능 10000이상이 요구되며,S/N 비가 3이상 일 때 피크로 검출하고,baselinesignal표준편차의 2배를 N으로 한다.2개 이온의 강도비가 이론치의±15% 이내,체류시간의 일치가 피크 동정의 조건이다.
333...333국국국내내내
산업공정 및 소각시설에서 배출되는 폐수,하천수,음용수,지하수 및 매립지의 침출수등에 함유된 다이옥신류의 분석방법은 내분비계장애물질 측정분석 방법(국립환경연구원2002)에 규정되어 있다.수질시료의 채취는 수질오염공정시험법 제 2장 제 3항 시료채취 및 보존방법에 따른다.소각시설 폐수 및 침출수 등은 소각시설의 가동상황과 매립지의 상황을 고려하여 각각의시설을 대표할수 있도록 채취한다.시료용기는 유리병을 이용하며 사용 전에 메탄올,톨
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루엔 등의 용매로 세정된 것을 사용한다.시료의 적당량(폐수 4L,하천수 20L)을 유리섬유여지(1.0 μm)로 여과하여 ,여액 1L에 대해 디클로로메탄 100mL로 2회 추출한다.고형분은 16시간 이상 속실렛 추출한다.황산처리,실리카겔,알루미나 컬럼을 이용하여 정제를 실시한다.
본 연구에서는 <<<표표표 444...111>>>과 같이 화학물질 제조시설(A),제지 제조시설(B),하수처리시설(C),알미늄 제품 제조시설(D),석유화합물 제조시설(E),제강시설(F),매립시설(G,H)에서시료를 채취하였다.각 시료 채취시설의 대상 폐기물과 채취한 시설의 공정도,채취위치는 <<<표표표 444...222>>>와 같다.액상시료 채취 시 시료보존을 위해 깨끗한 갈색 유리병을 이용하여 채수 전 시료로 수회 세척 후 채수하였으며,채수기는 분석물질인 잔류성 유기오염물질의 흡착이 없는 스테인레스 재질을 사용하였다.시료의 채수는 폐액을 모아둔 시설의 경우,균질성이 유지되도록 혼합 후 스테인레스 채수기를 이용하여 채취하였으며 탱크에 보관 된 경우는 밸브개방 후 초기 시료를 버린 후 채취하였다.고상시료는 내부에 테프론이 코팅된 밀폐용기를 사용하였다.구획법의 사용으로 정확하게 분리하여 대표성 있는 시료를 채취했다.채취된 시료는 균일한 두께로 사각형으로 일정하게 편 후, 가로 4등분,세로 5등분하여20개의 덩어리로 나눈 다음 20개의 각 부분에서 일정양을 취하여 혼합하여 하나의 시료로 하여 시료의 균질화를 하였다.채취 후 시료채취 기록 일지를 작성한 후 시료의 변질이나 시료용기의 흡착을 방지하기 위해 차광 후 냉소 보관하여 운반하였으며,세균의활동이나 화학반응에 의한 변질 등을 방지할 목적으로 4℃이하의 암소인 항온․항습실에 보관하였다.
채취된 시료의 특성은 폐기물 공정시험법 수분 및 고형물 시험방법으로 측정하여<<<표표표 444...333>>>에에에 나타내었다.슬러지는 함수율 53~90%를 나타내며,폐산과 폐알칼리의 pH는각 각 1이하와 13.3이며,D사의 폐유기용제는 중성을 나타내지만 E사의 폐유기용제는 강알칼리성을 나타내며,침출수는 중성을 나타내었다.H 매립지의 침출수의 SS는 460mg/L을 나타내고 D사의 폐알칼리,폐유기용제는 각 각 1,260mg/L,5,450mg/L으로SS양이 상당히 높게 나타났으며,기타 시설은 100mg/L이하를 나타내었다.
채취시설 시 료 SS(mg/L) 함 수 율(%) pH
A
슬러지 - 90 -
폐산 50 - 1이하
폐알칼리 60 - 13.3
B 슬러지 - 53 -
C 슬러지 - 82 -
D
폐알칼리 1,260 - 13.3
폐유기용제 5,450 - 7.1
분진 - - -
E분진 - - -
폐유기용제 70 - 12.6
F 폐산 60 - 1이하
G 침출수(원수) 66 - 7.2
H 침출수(원수) 460 - 7.6
<<<표표표 444...333>>>채채채취취취시시시료료료 특특특성성성
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ⅤⅤⅤ...예예예비비비실실실험험험
555...111용용용매매매별별별 액액액액액액추추추출출출 효효효율율율
시료를 여과하여 고상과 액상으로 분리한 후 액상시료의 추출효율을 확인하기 위하여추출용매와 추출횟수를 선정하는 실험을 수행하였다.JISK 0312에 따르면,시료 1L에대하여 100mL의 비율로 톨루엔 10회 추출 또는 디클로로메탄 3회 추출한다.또한,EPA1613,8290에 의하면 시료 1L에 디클로로메탄 60mL를 이용하여 3회 추출하며,국내 대기오염공정시헙법에서는 시료 1L에 대해 디클로로메탄 100mL로 2회 추출한다.그러므로 본 연구에서는 디클로로메탄과 헥산,톨루엔을 이용하여,각각 12회(Toluene),5회(Hexane,Dichloromethane)씩 추출하여 회수율을 비교하였다.<<<표표표 555...111>>>에 분석 시 사용된내부표준물질 및 주입량을 나타내었다.
555...111...111실실실험험험방방방법법법
동일한 폐산시료 각 각 500mL씩 3개의 시료에 37Cl4-2,3,7,8-TCDD 0.5ng과 검출한계이상의 농도를 나타내기 위하여 unlabeledstandard(HCB,Co-PCB,PCDDs/PCDFs)0.5ng주입 후,GF/B(1.0 μm)를 이용하여 여과하였다.이 시료에 대하여 헥산,톨루엔,디클로로메탄을 50mL첨가 후 톨루엔은 12회,디클로로메탄과 헥산은 5회 액액추출(10분 진탕,20분 정치)을 실시 각 1회의 추출용매를 시료화 하였다.각 시료는 농축 후 정제용내부표준 물질 0.5ng을 주입하여 다층실리카겔컬럼 크로마토그래피로 정제하였다.정제된 시료는 약 500 μL로 최종농축하여 HRGC/HRMS(DB-5MS컬럼 60m ×0.32mm ×0.25μm)를 이용하여 분석하였다.
액상시료에서 용매를 이용한 PCDDs/PCDFs의 추출 시,각 추출용매의 누적 추출 효울은 디클로로메탄의 경우 1회 추출시 97.9%,헥산은 1회 81%,2회 추출 시 96.5%,톨루엔의 경우 1회 97.3%로 측정되었다.헥산을 제외한 디클로로메탄과 톨루엔을 이용한추출과정에서 1회의 추출에 의해서도 90% 이상 추출이 가능하였다.그러나 헥산의 경우는 2회를 추출하여야 90%가 넘는 회수율을 보이고 있다.이 결과에 따르면,추출효율과추출횟수와 실험을 수행하는 실험실에서의 추출시간 및 경제적인 상황을 고려한다면 액상시료에서 PCDDs/PCDFs를 추출하는 경우에는 디클로로메탄이나 톨루엔으로 2회 추출하는 것이 바람직하다고 판단된다.그러나 디클로로메탄을 용매로 사용시 시료보다 밀도가 커 시료의 하단부로 분리되어 추출액 분리가 용이하므로 톨루엔 보다는 디클로로메탄의 사용이 더 바람직할 것으로 판단된다.
액상시료에서 용매를 이용한 Co-PCBs의 추출 시,디클로로메탄의 경우 1회 추출시98.9%,2회는 99.7%이며,헥산은 1회 86.2,2회 추출 시 95.2%,톨루엔의 경우 1회 94.3%추출되었다.헥산을 제외한 디클로로메탄과 톨루엔을 이용한 추출과정에서 1회의 추출에 의해서도 90% 이상 추출되는 것으로 나타났다.그러나 헥산의 경우는 2회를 추출하여야 90%가 넘는 회수율을 보이고 있다.본 연구 결과에 따르면,추출효율과 추출횟수와
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실험을 수행하는 실험실에서의 추출시간 및 경제적인 상황을 고려한다면 액상시료에서Co-PCBs를 추출하는 경우에는 디클로로메탄이나 톨루엔으로 2회 추출하는 것이 바람직하다고 판단된다.5.1.2.1항의 PCDDs/PCDF와 동일하게 톨루엔보다는 디클로로메탄을 이용한 추출이 효율적인 것으로 사료된다.
액상시료에서 용매를 이용한 HCB추출 시,각 추출용매의 누적추출 효율은 디클로로메탄의 경우 1회 추출시 92%,2회는 95%이며,헥산은 2회 추출 시 86%,3회는 96%,톨루엔의 경우 10회는 89%,11회 94% 추출되었다.디클로로메탄을 제외한 톨루엔과 헥산을이용한 추출횟수는 각각 3회와 11회가 되어야 90% 이상의 추출효율을 보이고 있다.이결과에 따르면,HCB를 추출하는 경우에는 디클로로메탄으로 2회 추출하는 것이 추출효
JISK0312및 국내 대기오염공정시험법에 따르면 고상시료의 경우,톨루엔을 이용하여16시간 이상 속실렛 추출하고,EPA 1613,8290에서는 톨루엔을 이용하여 16~24시간 속실렛 추출한다.본 연구에서는 고상시료의 추출용매에 따른 효율을 파악하기 위해 톨루엔과 디클로로메탄을 추출용매로 선정하였다.액액추출에서 추출효율이 높은 디클로로메탄을 선정하여 톨루엔과 비교하고자 하였다.실제시료에서 추출효율을 비교하기 위하여 슬러지 시료를 이용하여 각 용매별 고상추출 실험을 하였다.
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555...222...111실실실험험험방방방법법법
슬러지를 이용한 고상추출 실험은 슬러지를 각 각 10g씩 24시간 풍건한 후 시료채취용 내부표준물질 37Cl4-2,3,7,8-TCDD 0.5 ng과 unlabeled standard(HCB, Co-PCBs,PCDDs/PCDFs)0.5ng을 주입하였다.고상추출장치(속실렛/딘스탁)을 4시간 동안 각 용매(톨루엔,디클로로메탄)로 세척한 후 슬러지를 주입하여 24시간 속실렛/딘스닥 추출하였다.추출이 완료된 각 시료를 농축하여 정제용 내부표준물질 0.5ng을 주입 후 다층실리카겔컬럼 크로마토그래피에 헥산 120mL와 함께 용리하여 정제하였다.정제된 시료는약 500 μL로 최종농축하여 HRGC/HRMS(DB-5MS컬럼 60m ×0.32mm ×0.25 μm)를이용하여 분석하였다.
슬러지 추출 시 슬러지의 높은 함수율(약 90%)로 인하여 비중이 큰 디클로로메탄으로추출 시 딘스탁에서 수분제어를 못하고 비극성이 큰 디클로로메탄과 혼입되어 추출효율이 낮게 나타났다.또한,이는 PCDDs/PCDFs에서도 동일한 결과가 측정되었다.특히,PCDFs의 pattern은 동일하나,PCDDs의 경우는 톨루엔 추출시 고농도로 측정되며 이는독성계수가 높은 2,3,7,8-TCDD (독성계수=1),1,2,3,7,8-PeCDD(독성계수=0.5)가 디클로로메탄의 추출결과와 비교하여 10배 이상 높게 측정되었다.따라서,슬러지와 같이 수분이 있는 시료는 디클로로메탄보다는 톨루엔으로 추출하는 것이 바람직하다.
실리카겔 컬럼을 이용한 시료의 정제 과정에서 시료를 실리카겔 컬럼에 주입 후,용출에 필요한 헥산의 양은 PCDDs/PCDFs의 경우,헥산 100mL84%,120mL94%로 용출되었으며,Co-PCBs의 경우,헥산 100mL87%,헥산 120mL에는 95%가 용출되었다.HCB의 경우 헥산 100mL88%,헥산 120mL에는 95%가 용출 되는 것으로 평가 되었다.이러한 결과에 따르면,PCDDs/PCDFs,Co-PCBs,HCB의 개별 및 동시실험 하는 과정에서도 각각의 물질을 90%이상 회수하기 위해서는 헥산을 120mL이상 용리시켜야함을 확인 할 수 있었다.
본 연구는 폐기물 중 비의도적 유기오염물질(UPOPs)인 PCDDs/PCDFs,Co-PCBs,HCB를 분석하기 위해 폐기물 시료별로 개별과 동시분석을 실시하여 두 방법을 비교하였으며,동시분석 시 검출한계 이상의 농도를 나타내기 위하여 NativeStandardSpiking을하여 분석하였다.사용된 시료의 양은 검출한계 및 시료특성에 따라 결정하였다.
666...111액액액상상상시시시료료료
666...111...111폐폐폐산산산///폐폐폐알알알칼칼칼리리리///침침침출출출수수수
폐산/폐알칼리/침출수는 각각 2개 시설을 선정 후 20L의 시료를 채취하여 4℃ 냉암소에 보관하였다.채취된 시료는 시료의 대표성을 위해 균질 혼합하여 개별분석 시PCDDs/PCDFs분석용으로 3L~4L을 사용하였고,Co-PCBs/HCB분석용으로 1.5L~2L를 사용하였다.동시분석 시에는 3L~4L을 사용하였다.
6.1.1.1시료의 특성
폐산 시료는 pH 1이하의 강산성으로 검붉은 색을 나타내며 SS는 50~60mg/L로 여과후 여액의 색은 검붉은색으로 동일하였다.액액추출 시 에멀젼이 발생되는 시료가 있으며,고상추출시 추출액은 검붉은색 및 진노랑색을 나타내었다.다층실리카겔 컬럼 정제시실리카겔층,KOH층,황산실리카겔층이 변색되었다.폐알칼리 시료는 pH 13이상의 강알칼리성으로 투명하였으며 점도가 높았다.SS는60~1,260mg/L로 높았고 시료의 점성으로 인해 다른 시료에 비해 여과시간이 오래 걸렸다.여액은 투명한 색으로 동일하였으며 액액추출시 에멀젼 발생은 없었으며,고상추출시추출액 또한 투명하였다.다층실리카겔 컬럼 정제시 변색층은 없었다.침출수는 pH 7정도의 중성으로 초기 시료색은 짙은 갈색을 나타내며,SS는 66~460mg/L로 다량의 부유물질을 포함하고 있었다.여과 후 여액의 색은 짙은 갈색으로 동일하였다.액액추출 시 에멀젼이 발생되는 시료가 있으며,고상추출시 추출액은 엷은 노랑색을 나타내었다.다층실리카겔 컬럼정제시 AgNO3층과 황산실리카겔 층이 변색되었다.
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액액추출시 에멀젼이 생성되면 분액여두에 에멀젼만을 따로 분리하여 NaCl적정량과에탄올(에멀젼양의 약 4배)을 주입한다.10분간 진탕 후 충분한 정치(1hr이상)후 층분리를 확인한다.이때 층분리가 되지 않으면 헥산과 헥산세정수를 에멀젼 양의 1/10을주입 후 10분간 진탕 후 충분한 정치(1hr이상)를 수행한다.이 때 정치시간이 길수록분리효율이 좋다.
6.1.1.2개별분석
1)PCDDs/PCDFs
액상시료 중 폐산/폐알칼리/침출수의 PCDDs/PCDFs분석방법은 시료채취용 내부표준물질 2ng을 주입하고 GF/B(1.0 μm)를 이용하여 여과하였다.여액은 시료 1L당 100mL디클로로메탄으로 10분간 진탕,20분간 정치하여 추출하였으며 3회 추출하였다.고상은 속실렛/딘스탁 고상추출장치를 이용하여 톨루엔으로 16시간 이상 추출하여 액액추출과 합하여 농축 후 조추출액을 만들었다.조추출액의 일정량을 분취하여 농축 후 정제용 내부표준물질 0.5ng을 주입하고,다층실리카겔 컬럼에 헥산 120mL를 2.5mL/min의 유량으로 용출하였다.(A)실리카겔컬럼 정제 후 농축하여 알루미나 컬럼에 시료를 주입하고 헥산 40mL와 2%디클로로메탄 함유 헥산 용액 100mL를 용출하여 버리고,50% 디클로로메탄 함유 헥산용액 150mL을 2.5mL/min의 유량으로 용출하여 PCDDs/PCDFs측정용 시료하였다.정제가 완료된 시료는 실린지첨가용 내부표준물질 0.5ng을 주입하여 약 500 μL로 최종농축하여 HRGC/HRMS(DB-5MS컬럼 60m ×0.32mm ×0.25 μm)를 이용하여 분석하였다.
2)Co-PCBs
1)과 같은 정제를 거친 (A)시료를 농축하여 실린지첨가용 내부표준물질 0.5ng을 주입하고 약 500μL로 최종농축하여 HRGC/HRMS(DB-5MS컬럼 60m ×0.32mm ×0.25 μm)를 이용하여 분석하였다.
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3)HCB
1)과 같은 정제를 거친 (A)시료를 농축하여 실린지첨가용 내부표준물질 0.5ng을 주입하여 약 500μL로 최종농축하여 HRGC/HRMS(DB5-MS컬럼 60m ×0.32mm ×0.25μm)를 이용하여 분석하였다.
6.1.1.3동시분석
액상시료 중 폐산/폐알칼리/침출수의 동시분석 방법은 채취시료에 시료채취용 내부표준물질 2ng과 unlabeledstandard(HCB,Co-PCBs,PCDDs/PCDFs)0.5ng을 주입하고GF/B(1.0μm)를 이용하여 여과하였다.여액은 6.1.1.2항과 동일하게 추출하여 조추출액을 만들었다.조추출액은 Co-PCBs/HCB측정용 시료와 PCDDs/PCDFs측정용 시료로 일정량 분취하였다.PCDDs/PCDFs와 Co-PCBs/HCB측정용 시료는 6.1.1.2항과 동일하게 정제하여여 농축하였다.정제가 완료된 시료는 실린지첨가용 내부표준물질 0.5ng을 주입하여 약 500 μL로 최종농축하여 HRGC/HRMS(DB-5MS컬럼 60m ×0.32mm ×0.25 μm)를 이용하여 분석하였다.
폐유기용제는 2개 시설을 선정하여 각 각 4L의 시료를 채취하여 4℃ 냉암소에 보관하였다.채취된 시료는 시료의 대표성을 위해 균질혼합하여 5mL를 사용하였다.
6.1.2.1시료의 특성
D시설과 E시설 등의 2개 시설로부터 채취한 폐유기용제의 pH는 각각 7의 중성과 12이상의 강알칼리성을 띄었으며,SS는 각각 5,450mg/L와 70mg/L였다.액액추출 시 에멀젼이 다량 발생되며,알칼리 분해 후 추출액은 각각 어두운 진녹색과 주황색을 나타내었다.또한,고상추출시 추출액은 각각 연노랑색과 무색투명하게 나타났으며,다층실리카겔 컬럼 정제시 두 시료 모두 AgNO3층이 변색되었다.D시설은 알미늄 압연 및 연신제품 제조시설에서 피막,도장 후 건조공정에서 배출되는 폐유기용제이며,E시설은 석유화학계 기초화합물 제조시설에서 에틸렌 반응공정에서 배출되는 폐유기용제이다.목표 분석물질의 검출한계 등을 고려하여 시료를 50mL또는 100mL등으로 취하여 실험하였으나 시료의 특성 상,시료가 추출용매에 전환되지 않거나,감압 농축시 농축되지 않고원래 취하였던 시료량이 그대로 남아 정제과정에서 상당한 어려움이 있었다.이에,상대적으로 실험이 용이하게 진행될 수 있도록 상기한 바와 같이 소량의 시료 3~5mL를취하여 실험에 이용하였다. D시설의 폐유기용제 시료를 알칼리 분해하여 진공여과 한후 여지는 은회색의 금속성 광택을 보인다.
6.1.2.2개별분석
1)PCDDs/PCDFs
액상시료 중 폐유기용제의 PCDDs/PCDFs의 분석방법은 채취한 시료를 분해 플라스크에 취하여 1N KOH/ethanol을 주입 후 시료채취용 내부표준물질 2ng을 주입하였다.환류냉각기를 부착하고 수욕상에서 1시간 알칼리 분해하여 분해 플라스크를 방냉한 후GF/B(1.0μm)를 이용하여 진공 여과하였다.고상은 24시간 풍건 후 속실렛/딘스탁 고상추출장치를 이용하여 톨루엔으로 16시간
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이상 추출하였으며,여액은 노말헥산 100mL를 가하여 진동 교반하여 2회 추출하였다.추출 된 헥산 층은 헥산세정수 100mL로 진동교반 후 정치하여 수층을 제거하였으며,이러한 세정작업을 수 회 반복하였다.이후 무수황산나트륨으로 탈수 한 후 고상추출액과합하여 시료를 농축하였다.농축된 시료를 헥산으로 세척하면서 분액여두에 옮겨 넣고,정제용 내부표준물질 0.5ng을 주입 후 황산처리하였다.황산 15mL를 첨가하여 서서히흔들고 나서 정치한 후,황산층을 제거하며,이 과정을 황산층의 착색이 엷어질 때까지반복하였다.헥산층을 헥산 세정수 50mL로 3회 세정하고,무수황산나트륨으로 탈수 후,농축기로 농축하여,시료내 유분제거를 위해 프로리실컬럼정제를 수행하였다.용리액은200mL의 15%에틸에테르/헥산 용액을 이용하였으며,용리된 시료는 농축 후 다층실리카겔컬럼 크로마토그래피에 헥산 120mL를 2.5mL/min의 유량으로 용출하였다.(A)실리카겔컬럼 정제 후 농축하여 알루미나 컬럼에 시료를 주입하고 헥산 40mL와 2%디클로로메탄 함유 헥산 용액 100mL를 용출하여 버리고,50% 디클로로메탄 함유 헥산용액 150mL을 2.5mL/min의 유량으로 용출시켜 PCDDs/PCDFs측정용 시료하였다.정제가 완료된 시료는 실린지첨가용 내부표준물질 0.5ng을 주입하여 약 500 μL로 최종농축하여 HRGC/HRMS(DB-5MS컬럼 60m ×0.32mm I.D.×0.25 μm)를 이용하여 분석하였다.
2)Co-PCBs
1)과 같은 정제를 거친 (A)시료를 농축하여 실린지첨가용 내부표준물질 0.5ng을 주입하고 약 500μL로 최종농축하여 HRGC/HRMS(DB-5MS컬럼 60m ×0.32mm ×0.25 μm)를 이용하여 분석하였다.
3)HCB
1)과 같은 정제를 거친 (A)시료를 농축하여 실린지첨가용 내부표준물질 0.5ng을 주입하여 약 500 μL로 최종농축하여 HRGC/HRMS(DB5-MS컬럼 60m ×0.32mm ×0.25 μ
m)를 이용하여 분석하였다.
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6.1.2.3동시분석
폐유기용제 동시분석 방법은 채취된 시료 5 mL를 분해 플라스크에 취하여 1NKOH/ethanol를 주입 후 시료채취용 내부표준물질 2ng와 unlabeled standard(HCB,Co-PCBs,PCDDs/DFs)0.5ng주입하였다.6.1.2.2항과 동일하게 알칼리분해 및 여과를 한 후 추출하여 조추출액을 만들었다.조추출액을 분취하여 각각 Co-PCBs/HCB측정용 시료와 PCDDs/PCDFs측정용 시료로 하였다.PCDDs/PCDFs와 Co-PCBs/HCB측정용 시료는 6.1.2.2항과 동일하게 정제하여여 농축하였다.정제가 완료된 시료는 실린지첨가용 내부표준물질 0.5ng을 주입하여 약 500 μL로 최종농축하여 HRGC/HRMS(DB-5MS컬럼 60m ×0.32mm ×0.25 μm)를 이용하여 분석하였다.
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속실렛 추출
시료
액액 추출
다층실리카겔컬럼
-농축기로 농축-노말헥산 약 2mL로 용매전환
-헥산 120mL용출
농축 -syringespike0.5ng
HRGC/HRMS
(핵산 100mL2회 추출) (톨루엔으로 16시간 이상)추출 후 세정수로 수회 세정 후 탈수
고상시료 중 분진은 2개 시설을 선정하여 각 각 500g의 시료를 채취하여 4℃ 냉암소에 보관하였다.2개의 산업시설에서 채취한 분진시료는 각 산업체에 따라 시료성상이 달라 분석실험이 가능하도록 사용 시료량 또한 다르게 설정하였다.채취된 시료는 시료의대표성을 위해 균질 혼합하여 7.5g~30g을 사용하였다.
6.2.1.1시료의 특성
분진시료는 고상추출시 용매순환과 함께 속실렛 외부로 배출되는 특성으로 인해Thimble(CelluloseExtractionThimbleI.D 43mm E.D.45mm)을 이용하였다.Thimble내에 일정량의 분진을 담고 유리솜으로 막아 분진이 Thimble외부로의 배출을 방지하였다.본 연구에서 수행 중인 E사의 분진시료는 톨루엔에 완전 용해되어 속실렛 내에서 용매의 순환이 이루어지지 않으며,추출 후 시료의 방냉 시 용매가 굳어 농축되지 않는다.따라서 시료 특성에 맞는 용매를 선정하기 위한 예비실험을 실시하였는데,먼저 용매에시료를 담고,열을 가한 후 상온에서의 현상을 파악하였다.예비실험의 결과 E사의 분진은 톨루엔에서는 용해되는 반면,디클로로메탄에서는 시료가 용해되지 않아 디클로로메탄을 이용하여 속실렛 추출하였다.
6.2.1.2개별분석
1)PCDDs/PCDFs
속실렛/딘스탁 고상추출 장치와 thimble은 사용용매로 4시간 동안 세척 후 thimble에 분진시료와 시료채취용 내부표준물질 2ng을 주입한 후,16시간 이상 추출한다.추출된 시료는 농축 후 조추출액으로 사용하며,이를 일정량 분취하여 농축 후 정제용 내부표준물질 0.5ng을 주입 후 황산처리 하였다.황산 15mL를 첨가하여 서서히 흔들고 나서정치한 후 황산층을 제거하며,이 과정을 황산층의 착색이 엷어질 때까지 반복하였다.헥
고상시료 중 슬러지는 3개 시설을 선정하여 각각 500g의 시료를 채취하여 4℃ 냉암소에 보관하였다.채취한 시료는 시료의 대표성을 위해 균질 혼합한 후 분석에 이용하였다.사용한 시료량은 15g~30g을 사용하였다.
6.2.2.1시료의 특성
슬러지 시료는 석유화학계 관련 제조업,신문용지 제조 및 하수처리장 등의 A,B와 C시설의 3개소에서 채취한 탈수 슬러지로서,함수율 측정을 위하여 시료를 균질 혼합한후,105℃에서 항량이 될 때까지 건조하여 함수율을 측정한 결과 각각 90%,54%와 82%를 나타내었다.A,B와 C시설에서 채취한 시료의 알칼리 분해 후 추출액은 각각 연노란색,노란색,그리고 주황색을 나타내었으며,Soxhlet고상추출시 추출액은 모든 시료에서 밤색을 띄었다.A시설 시료는 다층실리카겔 컬럼 정제시 변색이 없었으며,B와 C시설 시료는 모두 황산실리카겔 층이 심하게 변색되었다.따라서,다층실리카겔 칼럼 정제를 재차 반복하여,총 2번의 다층실리카겔 칼럼 정제를 실시하였다.
6.2.2.2개별분석
1)PCDDs/PCDFs
고상시료 중 슬러지의 PCDDs/PCDFs분석방법은 시료를 분해 플라스크에 취하여 1N KOH/ethanol을 주입 후 시료채취용 내부표준물질 2ng을 주입한 후,환류냉각기를부착하여 수욕상에서 1시간 알칼리분해 후 방냉하여 GF/B(1.0 μm)를 이용하여 진공 여과하였다.고상은 24시간 풍건 후 속실렛/딘스탁 고상추출장치를 이용하여 톨루엔으로 16시간이상 추출하였다.여액은 노말헥산 100mL를 가하여 진동 교반하여 2회 추출하였다.추출 된 헥산 층은 헥산세정수 100mL로 진동교반 후 정치하여 수층을 제거하였으며,이러한 세정작업을 수회 반복하였다.이후 무수황산나트륨으로 탈수 한 후 고상추출액과합하여 시료를 농축하여 조추출액으로 사용하였다.
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시료를 분취하여 정제용 내부표준물질 0.5ng을 주입 후 농축하였으며,다층실리카겔컬럼 크로마토그래피에 헥산 120mL를 0.5mL/min의 유량으로 용출하였다.다층실리카겔컬럼 크로마토그래피 후,흰색 또는 연노랑 결정체의 분자상의 황 성분이생성되는 경우는 길이 약 3cm,너비 약 0.8cm의 나선막대형태의 동 처리를 실시하였다.이 과정을 동 표면의 착색이 없어지고 황성분의 제거가 확인 될 때까지 반복하였다.(A)동컬럼 정제 후 농축하여 알루미나 컬럼에 시료를 주입하고 헥산 40mL을 용출하고,2% 디클로로메탄 함유 헥산 용액 100mL를 용출한 후,50% 디클로로메탄 함유 헥산 용액 150mL을 2.5mL/min의 유량으로 받아 PCDDs/PCDFs측정용 시료로 하였다.정제가 완료된 시료는 실린지첨가용 내부표준물질 0.5ng을 주입하여 약 500 μL로 최종농축하여 HRGC/HRMS(DB-5MS컬럼 60m ×0.32mm ×0.25 μm)를 이용하여 분석하였다.
2)Co-PCBs
1)과 같은 정제를 거친 (A)시료에 유분을 다량 함유한 시료 또는 다층실리카겔 칼럼 정제 후에도 기기분석이 곤란한 시료의 경우에는 프로리실 칼럼 정제를 추가적으로 실시할수 있다.플로리실 컬럼 크로마토그래피에 15% 에틸에테르 함유 헥산 용액 200mL를2.5mL/min의 유량으로 용출 한 후 농축하여 Co-PCBs측정용 시료로 사용하였다.정제가 완료된 시료는 실린지첨가용 내부표준물질 0.5ng을 주입하여 약 500 μL로 최종농축하여 HRGC/HRMS(DB-5MS컬럼 60m ×0.32mm ×0.25μm)를 이용하여 분석하였다.
3)HCB
2)과 같은 정제를 거친 시료를 농축하여 HCB측정용 시료로 사용하였다.정제가 완료된 시료는 실린지첨가용 내부표준물질 0.5ng을 주입하여 약 500 μL로 최종농축하여HRGC/HRMS(DB-5MS컬럼 60m ×0.32mm ×0.25μm)를 이용하여 분석하였다.
6.2.2.3동시분석
고상시료 중 슬러지의 동시분석 실험방법은 채취된 시료를 분해 플라스크에 취하여
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1N KOH/ethanol을 주입 후 시료채취용 내부표준물질 2ng와 unlabeledstandard(HCB,Co-PCB,PCDDs/DFs)0.5ng주입하였다.6.2.1.2항과 동일하게 알칼리분해 및 여과를 한 후 추출하여 조추출액을 만들었다.조추출액을 분취하여 각각 Co-PCBs/HCB측정용 시료와 PCDDs/PCDFs측정용 시료로 하였다.PCDDs/PCDFs와 Co-PCBs/HCB측정용 시료는 6.2.1.3항과 동일하게 정제하여 농축하였다.정제가 완료된 시료는 실린지첨가용 내부표준물질 0.5ng을 주입하여 약 500 μL로 최종농축하여 HRGC/HRMS(DB-5MS컬럼 60m ×0.32mm ×0.25 μm)를 이용하여 분석하였다.
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속실렛 추출
시료
-시료 채취용 내부표준물질 2ng
액액 추출
조추출액
다층실리카겔컬럼
-탈수 후 톨루엔으로 용매전환-조추출액 중 1/2분취
-농축기로 농축-노말헥산 약 2mL로 용매전환
-정제용 내부표준물질 0.5ng주입-헥산 120mL용출
농축 -syringespike0.5ng
HRGC/HRMS
(핵산 100mL2회 추출) (톨루엔으로 16시간 이상)추출 후 세정수로 수회 세정 후 탈수
UPOPs인 PCDDs/PCDFs와 Co-PCBs,HCB의 각 염소치환이성체 분석을 위하여HRGC(HighResolutionGasChromatography)를 사용하였다.HRGC의 운반기체는 고순도 헬륨(He)99.99%을 사용하며,사용되는 컬럼은 캐필러리컬럼(capillarycolumn)으로전 이성체의 분리가 용이한 DB-5MS(60m ×0.32mm ×0.25 μm)를 이용하여 분석을수행하였다.시료의 주입은 Split/Splitless방식을 사용하며 GC에 주입하여 컬럼으로 이동전에 주입구에서 고온을 이용하여 증기화한 후 He과 같이 이동한다.HRGC의 분석조건은 <<<표표표 666...111~~~표표표 666...333>>>에 나타내었다.
6.3.1.2HRMS법
분해능 10,000 (10 % valley)인 이중수속형 HRMS (High Resolution MassSpectrometer)를 이용하여 PCDDs/PCDFs와 Co-PCBs,HCB를 분석하였다.검출방법은 질량검정용 표준물질을 사용한 적절한 대조물질(Reference)이온을 source에 계속적으로 주입하는 lockmass방식에 의한 선택이온검출(SIM)법과 전자충격 이온화방식의 분석방법(EI)을 사용한다.시료 및 내부표준물질의 각 분석물질의 2개 이상 선택이온의 질량수와lockmass용의 선택이온의 질량수를 설정한다.PCDDs/PCDFs와 Co-PCBs,HCB의 설정질량의 예를 <<<표표표 666...444~~~표표표 666...666>>>에 각각 나타내었고,검량선 작성용 표준물질을 <<<표표표 666...777~~~표표표 666...999>>>에 나타내었다.Capillary컬럼에 의해 얻어진 피크의 폭은 5~10초 정도지만 1개의 피크에 대해 충분한 측정점을 확보하기 위해서는 선택이온검출의 샘플링의 주기는1초 이하여야만 한다.1회의 측정으로 설정 가능한 channel의 수는 요구되는 감도와 상관성이 있으므로 충분히 검토한 다음 설정할 필요가 있다.
6.1.2항에서 제시된 전처리 방법에 의해 전처리된 시료를 6.3.1항에 제시된 방법에 의해분석된 폐유기용제 중 PCDDs/PCDFs의 농도와 회수율을 <<<표표표 777...111333>>>과 <<<표표표 777...111444>>>에 나타내었다.PCDDs/PCDFs농도는 D시설의 경우 1.449ng-TEQ/L을 나타냈고,E시설의 경우 1.111ng-TEQ/L을 나타냈다.정제용 내부표준물질의 평균 회수율은 D시설은 30%,E시설은 63%를 나타내고 있다.
6.1.2항에서 제시된 전처리 방법에 의해 전처리된 시료를 6.3.1항에 제시된 방법에 의해분석된 폐유기용제 중 Co-PCBs와 HCB의 농도와 회수율을 <<<표표표 777...111555>>>과 <<<표표표 777...111666>>>에 나타내었다.Co-PCBs농도는 D 시설의 경우 0.005ng-TEQ/L을 나타냈고,E 시설의 경우 0.000ng-TEQ/L을 나타냈었다.정제용 내부표준물질의 평균 회수율은 D시설 88%,E시설 90%를 나타내고 있다.HCB농도는 D 시설의 경우 15,172.960ng/L을 나타냈고,E시설의 경우 527.280ng/L을 나타내었다.정제용 내부표준물질의 회수율은 D시설 35%,E시설 46%를 나타내고있다.
6.2.1항에서 제시된 전처리 방법에 의해 전처리된 시료를 6.3.1항에 제시된 방법에 의해분석된 분진 중 PCDDs/PCDFs의 농도와 회수율을 <<<표표표 777...111777>>>과 <<<표표표 777...111888>>>에 나타내었다.PCDDs/PCDFs농도는 D 시설의 경우 A실험실은 14.446ng-TEQ/g,B실험실은 16.269ng-TEQ/g을 나타냈고,E 시설의 경우 A실험실은 0.028 ng-TEQ/g,B실험실은 0.024ng-TEQ/g을 나타냈다.D 시설의 평균값은 15.358ng-TEQ/g로 측정되며,E시설의 평균값은 0.026ng-TEQ/g로 측정되었다.정제용 내부표준물질의 평균 회수율은 A실험실에서는 59~74%,B실험실에서는 77~80%를 나타내고 있다.
분석에 사용된 시료별 시료량 및 JISK 0312에 제시된 시료량 산출식에 의해 계산된시료량을 <<<표표표 777...222555>>>에 나타내었다.
777...333...111폐폐폐산산산
7.3.1.1PCDDs/PCDFs
측정된 폐산 중 PCDDs/PCDFs는 A와 B실험실에서 폐산을 2L이상 채수하여 이를 분취하여 실험을 수행하였다.이로 인해 측정된 농도와 실제 실험에 사용된 분취율 등을 이용하여 JISK0312의 시료량을 구하는 식에 대입하면,PCDDs/PCDFs는 가장 낮은 검출한계인 4염화물의 0.1pg을 기준으로 하여 0.80L를 채수하는 것이 가능하다.본 과업에서 선정된 시료량은 시료의 기초적인 PCDDs/PCDFs의 농도의 부재와 함께 17종 모든이성체의 검출을 위해 JISK0312에서 제시한 식의 결과보다 높게 채수하였다.
7.3.1.2Co-PCBs
Co-PCBs농도는 A와 B실험실에서 폐산을 1L이상 채수하여 이를 분취하여 실험을수행하였다.측정된 농도와 분취율 등을 이용하여 JISK0312의 시료량을 구하는 식에 대입하면,검출한계인 0.2 pg을 기준으로 하여 4 L를 채수하는 것이 가능하다.이는PCDDs/PCDFs에 비해 Co-PCBs의 농도가 낮게 측정되어 다량의 시료가 필요한 것으로판단된다.
777...333...222폐폐폐알알알칼칼칼리리리
7.3.2.1PCDDs/DFs
측정된 폐알칼리 중 PCDDs/PCDFs는 A와 B실험실에서 폐알칼리를 2L이상 채수하여이를 분취하여 실험을 수행하였다.측정된 농도와 분취율 등을 이용하여 JISK0312의 시
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료량을 구하는 식에 대입하면,4염화물을 기준으로 하여 1.28L를 채수하는 것이 가능하다.본 과업에서 선정된 시료량은 시료의 기초적인 PCDDs/PCDFs의 농도의 부재와 함께17종 모든 이성체의 검출을 위해 다량의 시료를 채수하여 JISK 0312에서 제시한 식의결과보다 높게 채수하였다.
7.3.2.2Co-PCBs
Co-PCBs농도는 A와 B실험실에서 폐알칼리을 1.5L이상 채수하여 이를 분취하여 실험을 수행하였다.측정된 농도와 분취율 등을 이용하여 JISK0312의 시료량을 구하는 식에대입하면,검출한계인 0.2pg을 기준으로 하여 3.82L를 채수하는 것이 가능하다.이는PCDDs/PCDFs에 비해 Co-PCBs의 농도가 낮게 측정되어 다량의 시료가 필요한 것으로판단된다.
777...333...333침침침출출출수수수
7.3.3.1PCDDs/PCDFs
측정된 침출수 중 PCDDs/PCDFs는 A와 B실험실에서 침출수를 1L이상 채수하여 이를 분취하여 실험을 수행하였다.측정된 농도와 분취율 등을 이용하여 JISK0312의 시료량을 구하는 식에 대입하면,4염화물을 기준으로 하여 1.22L를 채수하는 것이 가능하다.본 과업에서 선정된 시료량은 시료의 기초적인 PCDDs/PCDFs의 농도의 부재와 함께 17종 모든 이성체의 검출을 위해 다량의 시료를 채수하여 JISK 0312에서 제시한 식의 결과보다 A 실험실의 H 시설 개별분석 시료만 낮은 양으로 실험하였다.결과 오차는 크지는 않지만 다른 결과 값에 비해 상대적으로 낮은 검출량을 보여 JISK 0312에서 제시한식의 결과 이상으로 채수하여 실험하는 것이 바람직할 것으로 사료된다.
7.3.3.2Co-PCBs
Co-PCBs는 A와 B실험실에서 침출수를 2L이상 채수하여 이를 분취하여 실험을 수행
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하였다.측정된 농도와 분취율 등을 이용하여 JISK0312의 시료량을 구하는 식에 대입하면,검출한계인 0.2pg을 기준으로 하여 1.7L를 채수하는 것이 가능하다.이는 PCDDs/PCDFs에 비해 Co-PCBs의 농도가 낮게 측정되어 다량의 시료가 필요한 것으로 판단된다.
777...333...444폐폐폐유유유기기기용용용제제제
7.3.4.1PCDDs/PCDFs
측정된 폐유기용제 중 PCDDs/PCDFs농도는 A와 B실험실에서 폐유기용제를 3~5mL채수하여 실험에 이용하였다.측정된 농도와 분취율 등을 이용하여 JISK0312의 시료량을 구하는 식에 대입하면,4염화물을 기준으로 하여 0.11mL를 채수하는 것이 가능하다.본 과업에서 선정된 시료량은 시료의 기초적인 PCDDs/PCDFs의 농도의 부재와 함께 17종 모든 이성체의 검출을 위해 다량의 시료를 채수하였다.결과 오차는 크지 않지만 다른결과 값에 비해 상대적으로 낮은 검출량을 보여 JISK 0312에서 제시한 식의 결과 이상으로 채수하여 실험하는 것이 바람직할 것으로 사료된다.
7.3.4.2Co-PCBs
Co-PCBs농도는 A와 B실험실에서 폐유기용제를 5mL이상 채수하여 실험에 이용하였다.측정된 농도와 분취율 등을 이용하여 JISK 0312의 시료량을 구하는 식에 대입하면,검출한계인 0.2pg을 기준으로 하여 171.24mL이상을 채수해야한다.이는 PCDDs/DFs에 비해 Co-PCBs의 농도가 낮게 측정되어 다량의 시료가 필요한 것으로 판단된다.
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777...333...555분분분진진진
7.3.5.1PCDDs/PCDFs
측정된 분진 중 PCDDs/PCDFs농도는 A와 B실험실에서 분진을 7.5g과 30g을 취하여 이를 분취하여 실험을 수행하였다.측정된 농도와 분취율 등을 이용하여 JISK0312의시료량을 구하는 식에 대입하면,4염화물을 기준으로 하여 1.25g을 취하는 것이 가능하다.본 과업에서 선정된 시료량은 시료의 기초적인 PCDDs/PCDFs의 농도의 부재와 함께17종 모든 이성체의 검출을 위해 다량의 시료를 채수하여 실험하였다.결과 오차는 크지는 않지만 다른 결과 값에 비해 상대적으로 낮은 검출량을 보여 JISK 0312에서 제시한식의 결과 이상으로 채취하여 실험하는 것이 바람직하다.
7.3.5.2Co-PCBs
Co-PCBs농도는 A와 B실험실에서 분진을 7.5g과 30g을 취하여 이를 분취하여 실험을 수행하였다.측정된 농도와 분취율 등을 이용하여 JISK0312의 시료량을 구하는 식에대입하면,검출한계인 0.2pg을 기준으로 하여 0.61g이상을 채취하는 것이 가능하다.이는 PCDDs/PCDFs에 비해 Co-PCBs의 농도가 낮게 측정되어 다량의 시료가 필요한 것으로 판단된다.
777...333...666슬슬슬러러러지지지
7.3.6.1PCDDs/PCDFs
측정된 슬러지 중 PCDDs/PCDFs농도는 A와 B실험실에서 슬러지를 30g이상 취하여이를 분취하여 실험을 수행하였다.측정된 농도와 분취율 등을 이용하여 JISK0312의 시료량을 구하는 식에 대입하면,4염화물을 기준으로 하여 7.44g를 채취하는 것이 가능하다.본 과업에서 선정된 시료량은 시료의 기초적인 PCDDs/PCDFs의 농도의 부재와 함께17종 모든 이성체의 검출을 위해 다량의 시료를 취하였다.결과 오차는 크지는 않지만 다른 결과 값에 비해 상대적으로 낮은 검출량을 보여 JISK0312에서 제시한 식의 결과 이
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상으로 채취하여 실험하는 것이 바람직하다.
7.3.6.2Co-PCBs
측정된 슬러지 중 Co-PCBs농도는 A와 B실험실에서 슬러지를 30g이상 취하여 이를분취하여 실험을 수행하였다.측정된 농도와 분취율 등을 이용하여 JISK0312의 시료량을 구하는 식에 대입하면,검출한계인 0.2pg을 기준으로 하여 5.06g를 채수하는 것이가능하다.이는 PCDDs/PCDFs에 비해 Co-PCBs의 농도가 낮게 측정되어 다량의 시료가필요한 것으로 판단된다.
폐산 중 PCDDs/PCDFs의 농도의 평균값은 A시설 0.029 ng-TEQ/L,F시설 0.065ng-TEQ/L로 개별실험의 A시설 평균값 0.018ng-TEQ/L,F시설 평균값 0.057ng-TEQ/L로 측정되었다.A시설 경우 약 60%의 차이가 있으나 실험실별 분석방법 간 약 60%의회수율의 차이로 인한 분석 상 오차로 판단된다.정제용 내부표준물질의 회수율은 A실험실에서는 37~52%,B실험실에서는 88~106%를 나타내었다.Co-PCBs의 농도의 평균값은 A시설 0.415ng-TEQ/L,F시설 0.001ng-TEQ/L로 개별실험의 A시설 평균값 0.323ng-TEQ/L,F시설 평균값 0.001ng-TEQ/L와 큰 차이가 없었다.정제용 내부표준물질의 회수율은 A실험실에서는 91~115%,B실험실에서는 104~109%를나타내었다.HCB의 농도의 평균값은 A시설 4.429ng/L,F시설 0.300ng/L로 개별실험의 A시설 평균값 5.212ng/L,F시설 0.322ng/와 큰 차이가 없었다.정제용 내부표준물질의 회수율은A실험실에서는 75~91%,B실험실에서는 51~66%를 나타내었다.
폐알칼리 중 PCDDs/PCDFs의 농도의 평균값은 A시설 0.020ng-TEQ/L,D시설 0.075ng-TEQ/L로 개별실험의 A시설 평균값 0.033ng-TEQ/L,D시설 평균값 0.050ng-TEQ/L와 큰 차이가 없었다.정제용 내부표준물질의 회수율은 A실험실에서는 98~125%,B실험실에서는 103~111%를 나타내었다.Co-PCBs의 농도의 평균값은 A시설 0.000ng-TEQ/L,D시설 0.002ng-TEQ/L로 개별실험의 A시설 평균값 0.000ng-TEQ/L,D시설 평균값 0.000ng-TEQ/L와 큰 차이가 없었다.정제용 내부표준물질의 회수율은 A실험실에서는 91~115%,B실험실에서는 55~64%
PCDDs/PCDFs농도는 A실험실 1차 측정 0.004ng-TEQ/g,이중측정 0.006ng-TEQ/g,B실험실 1차 측정 0.008ng-TEQ/g,이중측정 0.010ng-TEQ/g을 나타냈다.StandardSpiking시료의 경우 A실험실 1차 측정 0.010ng-TEQ/g,이중측정 0.008ng-TEQ/g,B실험실 1차 측정 0.009ng-TEQ/g,이중측정 0.020ng-TEQ/g을 나타냈다.A실험실의 개별및 StandardSpiking시료의 1차 측정 및 이중시료의 평균값은 0.007ng-TEQ/g로 측정되며,정밀도는 32%로 계산되었다.B실험실의 개별 및 StandardSpiking시료의 1차 측정 및 이중시료의 평균값은 0.012ng-TEQ/g로 측정되며,정밀도는 41%로 계산되었다.이중시료 분석 시 PCDDs/PCDFs의 정제용 내부표준물질의 회수율은 A실험실에서는67~68%,B실험실에서는 77~97%를 나타내었다.
7.4.2.2Co-PCBs
Co-PCBs농도는 A실험실 1차 측정 0.004ng-TEQ/g,이중측정 0.006ng-TEQ/g,B실험실 1차 측정 0.004ng-TEQ/g,이중측정 0.006ng-TEQ/g을 나타냈다.StandardSpiking시료의 경우 A실험실 1차 측정 0.007ng-TEQ/g,이중측정 0.007ng-TEQ/g,B실험실 1차측정 0.005 ng-TEQ/g,이중측정 0.006 ng-TEQ/g을 나타냈다.A실험실의 개별 및StandardSpiking시료의 1차 측정 및 이중시료의 평균값은 0.006ng-TEQ/g로 측정되며,정밀도는 20%로 계산되엇다.B실험실의 개별 및 StandardSpiking시료의 1차 측정 및이중시료의 평균값은 0.005ng-TEQ/g로 측정되며,정밀도는 16%로 계산되었다.이중시료 분석 시 Co-PCBs의 정제용 내부표준물질의 회수율은 A실험실에서는52~130%,B실험실에서는 56~78%를 나타내었다.
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7.4.2.3HCB
HCB농도는 시설은 A실험실 1차 측정 0.311ng/g,이중측정 0.373ng/g,B실험실 1차측정 0.238ng/g,이중측정 0.590ng/g을 나타냈다.StandardSpiking시료의 경우 A실험실 1차 측정 0.341ng/g,이중측정 0.467ng/g,B실험실 1차 측정 0.441ng/g,이중측정 0.574ng/g을 나타냈다.A실험실의 개별 및 StandardSpiking시료의 1차 측정 및 이중시료의 평균값은 3.373ng/g로 측정되며,정밀도는 16%로 계산되었다.B실험실의 개별및 StandardSpiking시료의 1차 측정 및 이중시료의 평균값은 0.461ng/g로 측정되며,정밀도는 31%로 계산되었다.이중시료 분석 시 Co-PCBs의 정제용 내부표준물질의 회수율은 A실험실에서는17~62%,B실험실에서는 41~96%를 나타내었다.
강극성 컬럼인 SP-2331컬럼을 이용하여 액상시료 중 폐알칼리,고상시료 중 슬러지의PCDDs/PCDFs를 분석하여 DB-5MS컬럼을 이용한 분석값과 비교하였다.농도 및 회수율은 <<<표표표 777...333222>>>에 나타내었다.각 컬럼으로 분석한 결과를 비교하였을 때,두 컬럼 간의 차이가 거의 없는 것으로 나타나 다양한 매트릭스에 대해 PCDDs/PCDFs을 분석할 경우,시료특성을 고려하여 적절한 컬럼을 선택적으로 사용가능하다.SP-2331컬럼에서는 1,2,3,7,8-PeCDF와 1,2,3,4,7,8-HxCDF가 overlap되며,DB-5MS컬럼에서는 2,3,4,6,7,8-HxCDF와 1,2,3,7,8,9-HxCDF가 overlap된다.정량 시 overlap되는 이성체를 1/2로 나누어준다.용출순서는 SP-2331컬럼에서는 1,2,3,7,8,9-HxCDF용출 후 2,3,4,6,7,8-HxCDF가 용출되며, 2,3,7,8-TeCDD 용출 후 1,2,3,4-TeCDD가 용출 되는 반면 DB-5MS 컬럼은2,3,4,6,7,8-HxCDF 용출 후 1,2,3,7,8,9-HxCDF가 용출되며, 1,2,3,4-TeCDD 용출 후2,3,7,8-TeCDD가 용출된다.
액상시료 중 폐유기용제,고상시료 중 슬러지를 6.1.2항과 6.2.1항에 제시된 전처리 방법에 의해 전처리된 시료를 <<<표표표 777...333333>>>의 조건에 의해 분석된 HCB의 농도 및 회수율을<<<표표표 777...333444>>>에 나타내었다.검출한계를 고려하여 12C-standard가 주입된 시료를 이용하여분석하였다.
폐유기용제 중 HCB는 두 실험실 모두 HRGC/HRMS 분석결과에 비하여HRGC/LRMS분석결과가 약 10배 정도 낮게 나타났으며,슬러지 중 HCB는 두 실험실모두 HRGC/HRMS분석결과에 비하여 HRGC/LRMS분석결과가 약 5배 정도 낮게 나타났다.HRGC/LRMS를 이용한 HCB의 분석에서는 HRGC/HRMS보다 분리감도가 낮으며 낮은 감도에 의해 시료량 부족으로 정확한 검출이 나타나지 못한 것으로 판단된다.그러므로 HRGC/LRMS를 이용한 HCB의 분석에서는 분석기기의 감도를 고려하여 시료량을 검토해야 한다고 판단된다.
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ⅧⅧⅧ...QQQAAA///QQQCCC
본 과업에 있어서의 정도관리 방안은 시료채취 및 시료보관,시료전처리,분석방법 부분으로 나누어 볼 수 있다.
888...111시시시료료료채채채취취취 및및및 시시시료료료보보보관관관
시료채취 시 시료보존을 위해 깨끗한 갈색 유리병을 이용하여,선정시료로 수 회 세척후 채수하며,채수기는 분석물질인 잔류성 유기오염물질의 흡착이 없는 스테인레스 재질을 사용한다.고상의 경우는 내부에 테프론이 코팅된 밀폐용기를 사용하는 것이 좋다.시료의 채수는 폐액을 모아둔 시설의 경우,균질성이 유지되도록 혼합 후 스테인레스채수기를 이용하여 채취하며,탱크에 보관 된 경우는 밸브 개방 후 초기 시료를 버린 후채취한다.고상시료인 경우 구획법의 사용으로 정확하게 분리하여 대표성 있는 시료를 채취한다.채취된 시료는 균일한 두께로 사각형으로 일정하게 편 후 가로 4등분,세로 5등분하여 20개의 덩어리로 나눈 다음 20개의 각 부분에서 일정양을 취하여 혼합하여하나의 시료로 하여 시료의 균질화를 가져 올 수 있다.채취 후 시료채취 기록 일지를 작성한 후 시료의 변질이나 시료용기에 흡착을 방지하기 위해 차광 후 냉소 보관하여 운반하며,세균의 활동이나 화학반응에 의한 변질 등을방지할 목적으로 4℃의 암소인 항온․항습실에 보관한다.운반된 시료는 바로 추출하는 것이 가장 좋다.보관기간이 길어질수록 분석 오차가 커질 수 있으므로 채취 후 7일 이내에 추출하여야하며 추출된 시료는 결과의 신뢰성를 확보하기 위해 추출 후 40일 이내 분석을 완료하여야한다.
888...222시시시료료료전전전처처처리리리
전처리에 있어서 실험실 관리와 실험방법 관리로 나누어 볼 수 있다.실험실 관리는 실험전 사용 할 기구를 대상으로 바탕실험을 수행한다.바탕실험이 분석하고자 하는 시료의 분석방법 검출한계의 5%이상일 경우 유리기구의 세척을 다시하거나 새 유리기구를 사용한다.바탕실험의 결과에 의해 실험에 사용될 유리기구와 시험기구를 검정 및 교정하여 실험의 오차 및 시료오염을 줄여야한다.
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실험방법의 관리에 있어서 표준물질 실험에 의해 실험방법의 정확성을 확인하고 실험방법 검출한계실험에 의해 실험방법의 정밀성을 확인하여 실험방법에서 오차를 줄인다.표준물질주입시료의 분석에 의해 매질의 간섭 및 실험방법의 오차를 확인하여 실험에서의 정확성 및 정밀성을 확보한다.이때 표준물질의 농도는 정량한계의 5배 범위로 한다.
888...333분분분석석석방방방법법법
888...333...111기기기기기기분분분석석석
기기분석에 있어서 기기의 관리와 분석결과의 관리로 나눌 수 있다.기기는 분석하고자하는 물질에 적합한 성능의 분석기기를 확보하여야한다.일반적으로 UPOPs의 분석은 분해능 10,000이상을 가지는 HRGC/HRMS를 사용한다.기기의 관리는 우선 일정한 분해능을 설정하고 설정된 목표값에서 ±30%이상 벗어날경우는 분해능을 다시 조절한다.또한 질량검정을 위한 masstunning에 있어서는 상대비율값이 3%이하의 경우는 tunning을 다시 조절하여야 한다.필라멘트의 전류가 최적전류값의 범위에서 ±20%이상일 경우는 필라멘트를 교체해주어야 한다.검정곡선은 20%이내에 들어와야 하며 이를 초과할 때는 검정곡선을 다시 작성하여야 한다.이외에 기기의 부분별 오염의 소지가 있는 inlet부분과 ionsource부분 등을 주기적으로 세척하여분석 시 나타날 수 있는 오염을 방지하여야 한다.분석결과의 정도관리에서는 내부표준물질의 회수율을 들 수 있다.보통 50~120%의 회수율을 규정하고 있으므로 이 범위를 벗어났을 경우는 실험을 다시 수행하여야 한다.하지만 본 과업에서는 폐기물 시료의 복잡하고 다양한 matrix에 의해 회수율이 기준에 적합하지 못한 시료에 대해서는 회수율의 조정이 검토되어야 한다.분석은 S/N비가 2.5~3배 이상의 것만 분석하도록 하여 noise와의 분리를 확실히 하여야 한다.
888...333...222검검검정정정곡곡곡선선선
검정곡선 작성은 표준용액의 이상 발생,측정 장비의 편차나 치우침을 확인하기 위한것으로 대개의 분석수행은 검정표준용액을 가장 먼저 기기 분석을 수행하여 이상이 없음을 확인한 후 시료를 분석하는 순서로 진행한다.
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검정곡선 표준용액은 5개의 농도 표준액(CS1~CS5)을 가스크로마토그래프/질량분석계에 주입하여 각 선택이온에 대한 크로마토그램을 작성하여 각 표준물질 (native)의 피이크 면적과 이에 대응하는 13C12체(labelled)의 피이크 면적으로부터 상대반응계수(RRF)를구하고 이 상대반응계수와 표준물질 농도와의 관계를 그래프로 작성한다.상대반응계수는 다음 식으로 구한다.
검정곡선은 시료를 분석하는 날마다 매일 작성하며,직선성 결정계수 (R2,상관계수의제곱값)는 0.99이상,상대표준편차는 ±15% 이내를 원칙으로 하며,허용범위를 벗어나면재작성 하였다.분석 종료 후 검정곡선의 중간농도(CS3)에 해당하는 표준용액을 비교 측정하여 당초 검정곡선의 ±15%를 벗어나면 재시험하였다.
888...333...333분분분석석석방방방법법법 바바바탕탕탕시시시료료료
분석방법 바탕시료 (LRB,methodblankorlaboratoryreagentblank)는 시료 분석과정에서 사용하는 같은 부피나 성질로 된 시약들이 모두 첨가된 깨끗한 매질을 가지고 시료 전처리 과정과 분석 절차를 수행하며,각 시료 batch마다 1회 실시하였다.이는 실험실 환경,시약,사용기구 및 장치 등 전체 분석과정 중에 존재할 수 있는 오염을 확인하기 위해 사용하였다.이때 분석물질의 바탕시료 중 농도는 분석방법상 검출한계미만으로 존재(분석방법 검출한계의 5% 또는 시료 중 측정농도의 5% 이상이 되어서는 안 됨)하여야 하며,그 이상 존재 시 재분석한다.
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888...333...444정정정확확확도도도 및및및 정정정밀밀밀도도도
PCDDs/PCDFs,Co-PCB및 HCB의 분석방법과 실험의 정확도 및 정밀도를 확인하기위하여 각각 동일한 농도의 PCDDs/PCDFs,Co-PCBs및 HCB의 액상실험 시료 10개와고상실험 시료 10개를 조제하여 2개 기관에서 각각 5개의 시료씩 분석하였다.분석시료에 대한 각 실험실의 정확도 및 정밀도 산출값은 <<<표표표 888...111>>>~<<<표표표 888...666>>>에 나타내었다.분석된 측정값과 평균값에 의해 정확도 및 정밀도를 다음식에 의해 산출하였다.
정확도 참값각시료농도
×
정밀도 평균농도표준편차
×
8.3.4.1PCDDs/PCDFs
PCDDs/PCDFs의 경우,총 10개의 액상시료에 대한 정확도는 86.7% ~127.3%의 범위,97.8%의 평균값을 나타내었고,각 실험실별로는 A 실험실 100.7%와 B실험실 94.8%의 평균값을 나타내었다.실험실별 정밀도는 A 실험실 15.89%와 B실험실 4.86%를나타내었다.총 10개의 고상시료에 대한 정확도는 91.9% ~117.9%의 범위,98.9%의평균값을 나타내었고,각 실험실별로는 A 실험실 101.2%와 B실험실 96.6%의 평균값을 나타내었다.실험실별 정밀도는 A 실험실 10.15%와 B실험실 4.17%를 나타내었다.액상시료 10개와 고상시료 10개를 합한 총 20개 시료에 대한 정확도는 98.3%를 나타내었고,정밀도는 9.74%를 나타내었다.
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물질 시료번호항목
액상실험A실험실 B실험실
1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
PCDDs/PCDFs
조제시료농도(ng-TEQ/L) (1.900ng)0.2884
측정농도(ng-TEQ/L) 0.2590.3670.2850.2910.2500.2850.2810.2770.2730.251실험실 별
매질에 대한 방법검출한계 확인은 크로마토그램에서 대상물질의 신호 대 잡신호비(S/N ratio)가 2.5배에 해당되는 이론적인 산출농도와 비교하여 달성여부를 확인할 수있으며,이론적인 방법검출한계는 다음 식에 의해 산출하였다.산출결과는 <<<표표표 888...777>>>에 나타내었다.
분석은 내부표준물질을 이용한 내부표준분석법으로 상대감도계수 (RRF)법에 의해 정량한다.시료를 분석하기 전에 5단계 이상의 검정곡선 작성용 표준용액 (CS1~CS5)을 분석하여 각 선택이온에 대한 크로마토그램을 작성하여 각 표준물질 (native)의 면적과 이에대응하는 13C12체의 피이크 면적으로부터 상대감도계수 (RRF)를 구한다.아래 식에 의해상대감도계수 (RRF)를 얻을 수 있다.
의 피이크 면적Cl:정량용 표준물질에 첨가된 내부표준물질의 농도(ng/mL)Cn:정량용 표준물질의 농도(ng/mL)
위의 식에 의해 농도별 상대감도계수 (RRF)값을 구한 다음,평균 상대감도계수(RRFavg.)와 상대표준편차 (RSD)를 계산한다.
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RRFavg.=∑n
i=1n ,SD=
∑n
i=1(RRFi-RRFavg.)2
n-1 ,RSD= SDRRFavg.
×100
상대표준편차 (RSD)가 ±15% 이하인 경우에는 평균 상대감도계수 (RRFavg)를 사용하여 시료를 정량한다.매 분석시 마다 시료분석 전에 검정곡선의 중간 농도 표준용액을 분석하여 감도계수법으로 정량하고 얻어진 정량값이 주입한 표준용액농도의 ±15%이내에있으면 평균 상대감도계수 (RRFavg)를 그대로 사용해도 되지만 만일 ±15%를 넘는 경우에는 모든 검량작성용 표준용액을 다시 측정하여 새로운 상대감도계수 (RRF)를 구하여시료를 정량한다.
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ⅨⅨⅨ...결결결론론론
999...111시시시료료료채채채취취취방방방법법법
999...111...111액액액상상상시시시료료료
시료채취 시 시료보존을 위해 깨끗한 갈색 유리병을 이용하여,채수 전,선정시료로 수회 세척 후 채수하였으며,채수기는 분석물질인 잔류성 유기오염물질의 흡착이 없는 스테인레스 재질을 사용하였다.시료의 채수는 폐액을 모아둔 시설의 경우,균질성이 유지되도록 혼합 후 스테인레스 채수기를 이용하여 채취하였으며 탱크에 보관 된 경우는 밸브개방 후 초기 시료를 버린 후 채취하였다.채취 후 시료채취 기록 일지를 작성한 후 시료의 변질이나 시료용기에 흡착을 방지하기 위해 차광 후 냉소 보관하여 운반하였으며,세균의 활동이나 화학반응에 의한 변질 등을 방지할 목적으로 4℃의 암소인 항온․항습실에 보관하였다.
999...111...222고고고상상상시시시료료료
고상시료는 내부에 테프론이 코팅된 밀폐용기를 사용했다.구획법의 사용으로 정확하게분리하여 대표성 있는 시료를 채취했다.채취된 시료는 균일한 두께로 사각형으로 일정하게 편 후, 가로 4등분,세로 5등분하여 20개의 덩어리로 나눈 다음 20개의 각 부분에서 일정양을 취하여 혼합하여 하나의 시료로 하여 시료의 균질화를 하였다.채취 후 시료채취 기록 일지를 작성한 후 시료의 변질이나 시료용기에 흡착을 방지하기 위해 차광후 냉소 보관하여 운반하며,세균의 활동이나 화학반응에 의한 변질 등을 방지할 목적으로 4℃의 암소인 항온․항습실에 보관하였다.
999...222시시시료료료전전전처처처리리리방방방법법법
시료전처리방법은 본 과업에서 두 실험실에서 동일한 방법으로 사용된 추출 및 정제과정을 정제용 내부 표준물질 회수율을 통해 얻은 결과와 시료농도 값의 비교로 다음과같은 결론을 얻었다.
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999...222...111액액액상상상시시시료료료
9.2.1.1폐산/폐알칼리/침출수
추출효율과 추출횟수를 고려하고 실험을 수행하는 실험실에서의 추출시간 및 경제적인상황을 고려한다면 액상시료에서 폐산/폐알칼리/침출수를 액액추출하는 경우에는 디클로로메탄을 용매로 사용시 시료보다 밀도가 커 시료 밑에 위치되어 추출액 분리가 용이하므로 톨루엔 보다는 디클로로메탄의 사용이 더 바람직할 것으로 판단된다.또한 에멀젼형성시 에멀젼을 따로 분리하여 적정량의 NaCl과 에탄올(에멀젼양의 4배)을 주입하여진탕 후 정치하여 에멀젼을 분리하여 추출하는 방법이 필요하다.고상추출시 속실렛/딘스탁 고상추출 장치를 사용하여 톨루엔로 16시간 이상 추출이 바람직하다.(A)시료의 정제를 과정에서 시료를 실리카겔 컬럼에 주입 후,헥산을 120mL이상 용
액상시료 중 폐유기용제는 1N KOH/ethanol를 주입 후 환류냉각기를 부착하고 수욕상에서 1시간 알칼리분해를 하여 시료내 방해물질 제거를 고려하여야 한다.여액은 노말헥산 100mL를 가하여 진동 교반하여 2회 추출하는것이 바람직하다.추출 된 헥산 층은헥산세정수 100mL로 세정작업을 수회 필요하다.시료를 농축하여 시료를 황산 수 mL를첨가하며 황산층의 착색이 엷어질 때까지 반복하는 황산처리가 필요하다.시료내 유분제거를 위해 프로리실컬럼을 수행을 고려하여야한다.프로리실컬럼에 시료를 주입하고 15%에틸에테르/헥산 용액 200mL로 용리하는 방법이 적당하다.이 후 정제 과정은 9.2.1.1항의 (A)과정과 동일하다.하지만 폐유기용제 시료의 특성상 추출과정에서 농축 및 추출이 힘들고,정제과정에서이성체의 손실이 심하여 적절한 분석결과가 도출되지 못하였다.따라서 폐유기용제의 분
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석방법에 대한 연구가 계속적으로 필요하다.
999...222...222고고고상상상시시시료료료
9.2.2.1분진
고상시료 중 분진은 우선 분진의 용매에 따른 용해 특성을 파악해야한다.분진 중 폴리에틴렌이 주성분인 분진은 톨루엔에 용해되어 용매순환 과정에서 용매와 함께 용출되어톨루엔 대신 디클로로메탄을 이용하는 것이 바람직하다.따라서 속실렛/딘스탁 고상추출장치와 thimble을 사용하여 분진 특성에 맞는 용매로 16시간 이상 추출하여야 한다.이후 정제과정은 9.2.1.1항의 (A)과정과 동일하다.
9.2.2.2슬러지
고상시료 중 슬러지는 1N KOH/ethanol를 주입 후 환류냉각기를 부착하고 수욕상에서 1시간 알칼리분해를 하여 시료내 방해물질 제거를 고려하여야 한다.여액은 노말헥산100mL를 가하여 진동 교반하여 2회 추출하는것이 바람직하다.추출 된 헥산 층은 헥산세정수 100mL로 세정작업을 수회 필요하다.고상추출시 슬러지내의 높은 함수율(약 90%)로 인하여 비중이 큰 디클로로메탄으로 추출 시 딘스탁에서 수분제어를 못하고 비극성이 큰 디클로로메탄과 혼입되어 추출효율이 낮게 나타났다.따라서 속실렛/딘스탁 고상추출 장치를 사용하여 톨루엔로 16시간 이상 추출이 바람직하다.이 후 정제과정은9.2.1.1항의 (A)과정과 동일하다.
999...333기기기기기기분분분석석석방방방법법법
시료의 기기분석방법은 본 과업의 시료 농도결과를 통해 다음과 같은 결론을 얻었다.단,동일한 방법에 의해 분석되어 시료별로 분류하지 않고 항목별로 분류하였다.
PCDDs/PCDFs와 Co-PCBs의 분석을 위해 본 과업에서는 분석기기로는 분해능 10,000이상을 가지는 이중수속형 HRGC/HRMS를 사용하였고,EI및 SIM 방법에 의해 분석하였다.이러한 장치와 방법을 사용하는 이유는 시료 중 극미량의 물질을 분석하기 위해 고감도가 유지되고 방해물질간의 간섭을 받지 않도록 높은 선택성이 필요하기 때문에 고분해능을 사용한다.SIM 방법을 사용하는 이유는 원하는 물질을 선택적으로 분석하고자 하기 때문으로 각 시료들의 분석결과를 보면,pg의 수준까지 검출이 가능하였으며 이성체의 분리가 잘 이루어지고 있음을 확인 할 수 있었다.그러므로 PCDDs/PCDFs와Co-PCBs의 분석을 위해서는 분해능 10,000이상을 가지는 이중수속형 HRGC/HRMS를사용하여야 한다.
999...333...222HHHCCCBBB
HCB의 분석을 위해 분석기기로는 분해능 10,000 이상을 가지는 이중수속형HRGC/HRMS및 사중극형 HRGC/LRMS를 사용하였고,EI및 SIM 방법에 의해 분석하였다.사중극자 HRGC/LRMS는 HRGC/HRMS보다 분리감도가 낮으며 낮은 감도에 의해시료량 부족으로 정확한 검출이 나타나지 못하였다.그러므로 HRGC/LRMS를 이용한HCB의 분석에서는 분석기기의 감도를 고려하여 시료량을 검토해야 한다고 판단된다.
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<<<참참참고고고문문문헌헌헌>>>
1)일본규격협회,1999,JISK0311.2)일본규격협회,1999,JISK0312.3)일본규격협회,1999,JISK0094.4)USEPA,1994,Method1613.5)USEPA,1994,Method8290.6)유럽표준화협회,2006,CEN EN 1948.7)한국산업규격,2003,M0108.8)환경부,2004,대기오염공정시헙법.9)환경부,2004,수질오염공정시헙법.10)환경부,2004,폐기물공정시헙법.11)환경부,2004,토양오염공정시헙법.12)환경부,2005,폐기물관리법.13)국립환경과학원,2005,내분비계장애물질 측정․분석방법.14)국립수의과학검역원,2002,축산물 중 유해물질분석법 편람.15)국립환경과학원,2003,주요 배출원별 헥사클로로벤젠의 발생기전 및 배출특성에 관한연구.
17)국립환경과학원,2004,절연유 중 폴리염화비폐닐류(PCBs)세부분석지침.18)국립환경과학원,2006,비의도적 잔류성유기오염물질(UPOPs)측정․분석방법 연구.19)일본 환경성,2002,The EnvironmentalMonitoring Reporton the Persistent
OrganicPollutants(POPs)inJapan.20)국립환경과학원,2005,폐기물 중 폴리염화비페닐류(PCBs)함유량 측정․분석 매뉴
28)ShigekiMasunaga,TakumiTakasuga,Junko Nakanishi,2001,"Dioxin anddioxin-like PCB impurities in some Japanese agrochemical formulations,Chemosphere,44,873-885.
측정측정측정측정ㆍㆍㆍㆍ분석 분석 분석 분석 방법에 방법에 방법에 방법에 관한 관한 관한 관한 연구연구연구연구
[요약문]
222000000666...111111...
국립환경과학원국립환경과학원국립환경과학원국립환경과학원
최 최 최 최 종 종 종 종 보 보 보 보 고 고 고 고 서서서서
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ⅠⅠⅠ...개개개 요요요
111...111과과과제제제명명명
◇ 폐기물 종류별 비의도적 잔류성 유기오염물질(UPOPs)측정ㆍ분석 방법에 관한 연구
111...222연연연구구구의의의 추추추진진진배배배경경경
UNEP에 의해 2001년 5월에 채택되어 2004년 5월에 발효된 스톡홀름 협약(StockholmConventiononPersistentOrganicPollutants)의 3개의 부속서에 따르면,제품 공정의 원료로 사용되거나 직접제품으로 만들어지는 알드린(Aldrine)등의 12종을 POPs로 규정하고,이에 대한 모니터링체계를 구축하고 실태조사 및 관리대책을 전국가적으로 제시하도록 하였다. 이에 국내에서도 스톡홀롬 협약 부속서 A에 속하는 농약류 9종과 B에 속하는 DDT에 대해 이미 사용을 금지시킨바 있다.하지만,부속서 C에서 비의도적 잔류성유기오염물질(UnintentionalPersistentOragnic Pollutants;UPOPs)로 구분한 PCDDs,PCDFs,PCBs,HCB는 소각공정 또는 산업공정 중 비의도적으로 생성이 가능한 물질로전국가적인 모니터링 및 관리는 부속서 A,B의 물질 보다 더 어려운 실정이다.UPOPs는일반적으로 환경 중에 극미량으로 존재하기 때문에 동일 시료에 대해서도 실험환경이나보유기기,시료의 측정 및 전처리,분석방법에 따라 실험오차가 크게 나타나는 동시에 정확성과 신뢰성을 확인하기 위한 비교,평가하는 것이 매우 어렵다.특히,폐기물 시료의 경우는 시료 중에 존재하는 다양한 종류의 방해물질로 인해 체계
적이고 정밀한 분석이 어려운 실정이므로 본 연구에서는 UPOPs측정분석 방법의 전처리방법 등에 대한 실험실간 비교시험 등 신뢰도를 향상시킬수 있는 과학적이고 체계적인공정시험방법(안)을 마련하고자 하였다.
씨비류(coplanarpolychlorinatedbiphenyls;Co-PCBs),헥사클로로벤젠 (hexachlorobenzene;HCB)에 대한 국․내외의 측정․분석법을 조사하고,실제적인 실험을 통한 비교평가에 의해 동시 및 개별 공정시험방법을 제시하는 것을 최종 목적으로 하였다.
-다이옥신 배출목록에 포함된 시설에서 발생되는 폐기물․액상폐기물 :폐산,폐알칼리,폐유기용제,매립지침출수․고상폐기물 :공정별 슬러지,분진
111...444...333연연연구구구내내내용용용 및및및 방방방법법법
1.4.3.1국내․외 폐기물 중 UPOPs측정분석 방법 조사○ 대표성있는 시료채취방법 및 시료의 물리․화학,생물학적 분해 및 대사를 고려한보존방법 조사
○ 동시분석 및 개별분석 전처리방법,기기분석방법 조사 및 비교․분석○ 정도관리(QA/QC)수행체계 및 방법 비교․분석
1.4.3.2폐기물 종류/특성별 UPOPs측정분석방법의 신뢰도 비교․검증○ 폐기물 종류 및 유기물 등 방해물질 함유에 따른 전처리방법 분류-UPOPs개별분석 및 동시분석을 위한 추출,농축,정제 등 전처리방법 비교․분석○ 분석방법의 신뢰도 비교․검증-검량선 검출한계와 잔류농도 등을 고려한 자체실험을 통한 측정분석방법 제시
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-기기분석 방법 :UPOPs4개항목의 HRGC/HRMS법※ HCB의 경우 GC/MSD방법 추가 제시
1.4.3.3실측데이타에 의한 분석방법의 정도관리체계 확립 및 연구○ UPOPs동시분석 전처리방법의 실험실간 비교·확인실험(2개 기관)○ 분석방법,검출한계,정밀도,정확도,회수율 등의 비교․분석 및 검증○ 정도관리데이타 산출방법 표준화방안을 제시하고 정도관리체계 확립방안 제시
1.4.3.4폐기물 종류별 표준화된 최적의 UPOPs측정분석 방법(안)마련○ 폐기물 종류/특성에 따른 시료채취,동시분석 및 개별분석 전처리방법과 기기분석방법(안)마련
ⅡⅡⅡ...문문문헌헌헌고고고찰찰찰
222...111미미미국국국
EPA Method1613은 HRGC/HRMS를 사용하여 물,토양,저질,슬러지,조직 및 기타시료 중의 PCDDs,PCDFs를 측정하는 방법이다.시료 채취는 유리용기에 실시하며 액상시료 채취시 자동 채취장치를 이용하고,고상 시료는 광구병을 사용한다.채취 후 0~4℃의 암소에 보관하며 분석에 필요한 시료량은 시료의 종류 및 시료의 고형물 함량(%)에의해 달라진다.액액추출은 디클로로메탄,고상추출은 톨루엔을 추출용매로 사용하고 있다.정제는 염기와 산을 이용한 역추출,겔 침투 크로마토그래피(GPC),실리카겔 정제,알루미나 컬럼,활성탄 정제순으로 실시한다.분석시 사용되는 컬럼은 DB-5,DB-225를 나타내었으며,HRGC/HRMS는 분해능 10000이상,calibration5ppm 이내의 기기조건이 요구된다.EPA Method8290은 환경 중 다양한 물질 (물,비산재,유류,토양,저니,슬러지,생체조직 등)중의 PCDDs/PCDFs를 측정하는 방법이다.스텐리스 재질의 채수장치를 사용하여 유리용기에 시료를 채취 하도록 하고 있다.액액추출은 디클로로메탄을 사용하며,정제방법에는 황산에 의한 처리,실리카겔,알루미나,활성탄을 이용한다.HRGC/HRMS는 분해능 10000이상,calibration5ppm 이내의 기기조건이 요구된다.검출한계의 목표치는 2,3,7,8-TCDD0.01ppt(ng/L)이다.
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222...222일일일본본본
일본의 JISK 0312는 공업용수 및 공장배수 중의 PCDDs/DFs와 Co-PCBs를 대상으로HRGC/HRMS를 이용하여 측정하는 방법에 관한 규정이다.시료의 채취는 JISK0094를따르며,유리용기를 시료채취 기구로 사용하며,차광하여 운반하고 즉시 분석을 실시한다.내부표준물질이 첨가된 시료를 추출하는 것은 시료의 양,공존유기물질의 양 등을 고려하여 액액추출법,고상추출법을 선택한다.정제는 황산처리,다층실리카겔,알루미나,활성탄컬럼을 사용한다.HRGC/HRMS는 분해능 10000이상이 요구되며,S/N 비가 3이상 일때 피크로 검출하고,baselinesignal표준편차의 2배를 N으로 한다.2개 이온의 강도비가 이론치의 ±15% 이내,체류시간의 일치가 피크 동정의 조건이다.
222...333국국국내내내
산업공정 및 소각시설에서 배출되는 폐수,하천수,음용수,지하수 및 매립지의 침출수등에 함유된 다이옥신류의 분석방법은 내분비계장애물질 측정분석 방법(국립환경연구원2002)에 규정되어 있다.수질시료의 채취는 수질오염공정시험법 제 2장 제 3항 시료채취및 보존방법에 따른다.시료용기는 유리병을 이용하며 사용 전에 메탄올,톨루엔 등의 용매로 세정된 것을 사용한다.시료의 적당량(폐수 4L,하천수 20L)을 여과하여,여액 1L에 대해 디클로로메탄 100mL로 2회 추출한다.고형분은 16시간 이상 속실렛 추출한다.황산처리,실리카겔,알루미나 컬럼을 이용하여 정제를 실시한다.
각 국의 시료채취,전처리 및 분석방법을 비교하여 <<<붙붙붙임임임 111>>>~<<<붙붙붙임임임 222>>>에 나타내었다.
ⅢⅢⅢ...시시시료료료채채채취취취
액상시료 채취 시 시료보존을 위해 깨끗한 갈색 유리병을 이용하였으며,채수기는 스테인레스 재질을 사용하였다.시료의 채수는 폐액을 모아둔 시설의 경우,균질성이 유지되도록 혼합 후 스테인레스 채수기를 이용하여 채취하였으며 탱크에 보관 된 경우는 밸브개방 후 초기 시료를 버린 후 채취하였다.고상시료는 내부에 테프론이 코팅된 밀폐용기를 사용했다.구획법의 사용으로 정확하게 분리하여 대표성 있는 시료를 채취했다.채취
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된 시료는 균일한 두께로 사각형으로 일정하게 편 후,가로 4등분,세로 5등분하여 20개의 덩어리로 나눈 다음 20개의 각 부분에서 일정양을 취하여 혼합하여 하나의 시료로하여 시료의 균질화를 하였다.채취한 시료는 차광 후 냉소 보관하여 운반하였으며,세균의 활동이나 화학반응에 의한 변질 등을 방지할 목적으로 4℃이하의 암소인 항온․항습실에 보관하였다.
ⅣⅣⅣ...예예예비비비실실실험험험
444...111용용용매매매별별별 액액액액액액추추추출출출 효효효율율율
폐산시료를 37Cl4-2,3,7,8-TCDD 0.5 ng과 unlabeled standard(HCB, Co-PCB,PCDDs/PCDFs)0.5ng주입 후,여과하여 헥산 (5회),톨루엔 (12회),디클로로메탄 (5회)을 각각 이용하여 추출하였다.용매에 따른 UPOPs의 추출효율은 PCDDs/DFs와 Co-PCBs,HCB의 경우,모든 용매에서 2회 추출시 95% 이상의 효율을 나타내고 있으나,HCB에서 톨루엔을 이용한 추출은11회의 추출시 95%의 효율을 나타내고 있다.추출효율과 횟수,시간,용이성 및 실험상의경제적인 상황을 고려한다면 액상시료에서 UPOPs를 추출하는 경우,디클로로메탄으로 2회 추출하는 것이 바람직하다고 판단된다.
슬러지를 10g24시간 풍건 후 37Cl4-2,3,7,8-TCDD 0.5ng과 unlabeledstandard(HCB,Co-PCBs,PCDDs/PCDFs)0.5ng을 주입하였다.슬러지를 24시간 속실렛/딘스닥 추출하였다.용매의 추출효율은 UPOPs 회수율은 디클로로메탄의 경우 66~76%이고 톨루엔은89~114%로 측정되었다.슬러지 추출 시 높은 함수율(약 90%)로 인하여 비중이 큰 디클로로메탄으로 추출 시 딘스탁에서 수분제어를 못하여 추출효율이 낮게 나타났다.특히,PCDDs의 경우는 톨루엔 추출시 고농도로 측정되며 독성계수가 높은 2,3,7,8-TCDD,1,2,3,7,8-PeCDD가 디클로로메탄과 비교하여 10배 이상 높게 측정되었다.즉,슬러지와 같이 수분이 있는 시료는 디클로로메탄보다는 톨루엔으로 추출하는 것이 바람직하다.
폐폐폐산산산///폐폐폐알알알칼칼칼리리리///침침침출출출수수수는 시료채수 후 시료채취용 내부표준물질 2 ng을 주입하고GF/B(1.0 μm)를 이용하여 여과하였다.여액은 시료 1L당 100mL디클로로메탄으로 3회액/액 추출하였다.에멀젼 형성시 에멀젼을 따로 분리하여 적정량의 NaCl과 에탄올(에멀젼양의 4배)을 주입하여 진탕 후 정치하여 에멀젼을 분리하여 추출하는 방법이 필요하다.고상은 24시간 풍건후 속실렛/딘스탁 고상추출장치를 이용하여 톨루엔으로 16시간이상 추출하여 액액추출과 합하여 농축 후 조추출액을 만들었다.조추출액의 일정량을 분취하여 농축 후 정제용 내부표준물질 0.5ng을 주입하고,다층실리카겔 컬럼에 헥산 120mL를 2.5 mL/min의 유량으로 용리하여 Co-PCBs와 HCB 분석용 시료로 하고,PCDDs/PCDFs분석시료는 실리카겔컬럼 정제 후 농축하여 알루미나 컬럼에 시료를 주입하고 헥산 40mL와 2% 디클로로메탄 함유 헥산 용액 100mL를 용출 후,50% 디클로로메탄 함유 헥산 용액 150 mL을 용출하였다.정제가 완료된 PCDDs/PCDFs와Co-PCBs,HCB시료는 실린지첨가용 내부표준물질 0.5ng을 주입 후 약 500 μL로 최종농축하여 HRGC/HRMS(DB-5MS컬럼 60m ×0.32mm ×0.25 μm)를 이용하여 분석하였다.
폐폐폐유유유기기기용용용제제제는는는 분해 플라스크에 취하여 1N KOH/ethanol와 시료채취용 내부표준물질2ng을 주입하였다.이에 환류냉각기를 부착하고 수욕상에서 1시간 알칼리 분해하여 방냉 후 GF/B(1.0 μm)를 이용하여 여과하였다.고상은 24시간 풍건 후 속실렛/딘스탁 고상추출장치를 이용하여 톨루엔으로 16시간 이상 추출하였으며,여액은 노말헥산 100mL를 가하여 2회 추출하였다.추출 된 헥산 층은 헥산세정수 100mL로 세정작업을 수 회반복하였다.무수황산나트륨으로 탈수 후 고상추출액과 합하여 조추출액을 만들었다.조추출액에서 분취한 시료와 헥산,정제용 내부표준물질 0.5ng을 주입 후 황산처리하였다.헥산층을 헥산 세정수 50mL로 3회 세정하고,프로리실컬럼 정제를 수행하였다.용리액은 200mL의 15%에틸에테르/헥산 용액을 이용하였으며,용리된 시료는 농축 후 다층실
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리카겔컬럼 크로마토그래피에 헥산 120mL를 2.5mL/min의 유량으로 용출하였다.다층실리카겔컬럼 크로마토그래피 후,흰색 또는 연노랑 결정체의 분자상의 황 성분이생성되는 경우는 동 처리를 실시하였다.이 과정을 동 표면의 착색이 없어지고 황성분의 제거가 확인 될 때까지 반복하였다.Co-PCBs와 HCB분석시료는 동컬럼 정제 후 농축하였고PCDDs/PCDFs분석시료는 실리카겔컬럼 정제 후 농축하여 알루미나 컬럼에 시료를 주입하고 헥산 40mL와 2% 디클로로메탄 함유 헥산 용액 100mL를 용출 후,50% 디클로로메탄 함유 헥산 용액 150 mL을 용출하였다.정제가 완료된 PCDDs/PCDFs와Co-PCBs,HCB시료는 실린지첨가용 내부표준물질 0.5ng을 주입 후 약 500 μL로 최종농축하여 HRGC/HRMS(DB-5MS컬럼 60m ×0.32mm ×0.25 μm)를 이용하여 분석하였다.
555...111...222동동동시시시분분분석석석
채취된 액상시료는 시료채취용 내부표준물질 2 ng와 unlabeled standard(HCB,Co-PCBs,PCDDs/PCDFs)0.5ng주입하였다.이후 5.1.1항과 동일하게 시료를 추출하여조추출액을 조제한 후 이를 분취하여 Co-PCBs,HCB측정용 시료와 PCDDs/PCDFs측정용시료화 하였다.각각의 시료는 5.1.1항과 동일하게 정제하여 농축하였다.
555...222고고고상상상시시시료료료
555...222...111개개개별별별분분분석석석
분진은 우선 용매에 따른 분진의 용해 특성을 파악하여야 하며,본 연구의 시료의 경우폴리에틴렌이 주성분으로,톨루엔에 용해되므로 톨루엔 대신 디클로로메탄을 이용한다.따라서 채취한 고상시료는 속실렛/딘스탁 고상추출 장치에 thimble을 사용하여 16시간이상 추출한다.이 후 정제과정은 5.1.1항과 동일하다.슬러지는 5.1.1항의 폐유기용제의추출방법과 동일하게 추출하고 정제하여 시료화한다.
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555...222...222동동동시시시분분분석석석
채취된 고상시료는 시료채취용 내부표준물질 2 ng와 unlabeled standard(HCB,Co-PCBs,PCDDs/PCDFs)0.5ng주입하였다.이후 5.2.1항과 동일하게 시료를 추출하여조추출액을 조제한 후 이를 분취하여 Co-PCBs/HCB측정용 시료와 PCDDs/PCDFs측정용시료화 하였다.각각의 시료는 5.2.1항과 동일하게 정제하여 농축하였다.
555...333기기기기기기분분분석석석법법법
PCDDs/PCDFs,Co-PCBs,HCB의 각 염소치환이성체 분석을 위하여 HRGC (HighResolutionGasChromatography)와 분해능 10,000(10% valley)인 이중수속형 HRMS(HighResolutionMassSpectrometer)를 사용하였다 HRGC의 운반기체는 고순도 헬륨(He)99.99%을 사용하며,사용되는 컬럼은 캐필러리컬럼 (capillarycolumn)으로 전 이성체의 분리가 용이한 DB-5MS(60m ×0.32mm ×0.25μm)를 이용하였다.검출방법은 질량검정용 표준물질을 사용한 적절한 대조물질 (Reference)이온을 source에 계속적으로 주입하는 lockmass방식에 의한 선택이온검출 (SIM)법과 전자충격 이온화방식의 분석방법 (EI)을 사용한다.시료 및 내부표준물질의 각 분석물질의 2개 이상선택이온의 질량수와 lock mass용의 선택이온의 질량수를 설정한다.시료의 주입은Split/Splitless방식을 사용하며 GC에 주입하여 컬럼으로 이동전에 주입구에서 고온을이용하여 증기화한 후 He과 같이 이동한다.
폐폐폐산산산시시시료료료 중 PCDDs/PCDFs의 평균농도는 A시설 0.018 ng-TEQ/L,F시설 0.057ng-TEQ/L로 측정되었으며,실험실간의 총 회수율은 A실험실 77%,B실험실 79%를 나
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타내고 있다.또한,각 이성체 회수율의 표준편차는 A실험실 16,B실험실 14로 실험실간의 차이는 거의 나타나지 않았다.Co-PCBs는 A시설 0.323 ng-TEQ/L,F시설 0.001ng-TEQ/L로 측정되었으며,총 회수율은 A실험실 103%,B실험실 98%를 나타내고 있다.또한,각 이성체 회수율의 표준편차는 A실험실 8%,B실험실 9%로 이성체와 실험실간의 편차가 낮았다.HCB의 평균농도는 A시설 5.212ng/L,F시설 0.322ng/L로 측정되었으며,총 회수율은 A실험실 34%,B실험실 87%로 실험실간의 회수율 차이는 크게나타났지만 농도차이는 약 30%로 낮았다.
폐폐폐알알알칼칼칼리리리시시시료료료 중 PCDDs/PCDFs의 평균농도는 A시설 0.033ng-TEQ/L,D시설 0.050ng-TEQ/L로 측정되었으며,실험실간의 총 회수율은 A실험실 62%,B실험실 75%를 나타내고 있다.또한,각 이성체 회수율의 표준편차는 A실험실 13%,B실험실 10%로 실험실간의 차이는 거의 나타나지 않았다.Co-PCBs는 검출한계이하로 측정되어 A시설과 D시설 모두 0.000ng-TEQ/L로 측정되었으며,총 회수율은 A실험실 103%,B실험실 100%를 나타내고 있다.또한,각 이성체 회수율의 표준편차는 A실험실 8%,B실험실 8%로이성체와 실험실간의 편차가 낮았다.HCB의 평균농도는 A시설 0.574ng/L,D시설 0.229ng/L로 측정되었으며,총 회수율은 A실험실 50%,B실험실 93%로 실험실간의 회수율차이는 나타났으나 농도차이는 30%이하로 낮았다.
침침침출출출수수수시시시료료료 중 PCDDs/PCDFs의 평균농도는 G시설 0.027ng-TEQ/L,H시설 0.060ng-TEQ/L로 측정되었으며,실험실간의 총 회수율은 A실험실 81%,B실험실 74%를 나타내고 있다.또한,각 이성체 회수율의 표준편차는 A실험실 9%,B실험실 10%로 실험실간의 차이는 거의 나타나지 않았다.Co-PCBs는 G시설과 H시설 모두 0.000ng-TEQ/L로 측정되었으며,총 회수율은 A실험실 83%,B실험실 93%를 나타내고 있다.또한,각이성체 회수율의 표준편차는 A실험실 6%,B실험실 10%으로 이성체간의 편차는 낮으나 실험실간의 차이는 나타났다.HCB의 평균농도는 G시설 0.333ng/L,H시설 0.522ng/L로 측정되었으며,총 회수율은 A실험실 28%,B실험실 53%로 회수율은 낮게 측정되었으나 농도 차이는 거의 나타나지 않았다.
폐폐폐유유유기기기용용용제제제 중 PCDDs/PCDFs농도는 D시설 1.449ng-TEQ/L,E시설 1.111ng-TEQ/L로 측정되었으며,총 회수율은 D시설 30%,E시설 63%를 나타내고 있다.또한,각 이성체 회수율의 표준편차는 19%로 이성체간의 차이가 나타났다.Co-PCBs는 D시설 0.005
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ng-TEQ/L,E시설 0.000ng-TEQ/L로 측정되었으며,총 회수율은 D시설 90%,E시설 46%를 나타내고 있다.또한,각 이성체 회수율의 표준편차는 19%로 이성체간의 차이가 나타났다.HCB의 평균농도는 D시설 15,172.960ng/L,E시설 527.280ng/L로 측정되었으며,총 회수율은 D시설 35%,E시설 46%로 낮게 측정되었다.
:0.010ng-TEQ/g),이중측정시 0.006ng-TEQ/g(StandardSpiking:0.008ng-TEQ/g)로측정되었다.또한,B실험실의 개별실험결과는 0.008ng-TEQ/g(StandardSpiking:0.009ng-TEQ/g),이중측정시 0.010ng-TEQ/g(StandardSpiking:0.020ng-TEQ/g)로 측정되었다.A실험실의 1차 및 이중시료분석결과 정밀도는 32%이며,B실험실의 1차 및 이중시료분석결과 정밀도는 41%로 나타났다.
Co-PCBs농도는 A실험실의 개별실험결과는 0.004 ng-TEQ/g (Standard Spiking :0.007ng-TEQ/g),이중측정시 0.006ng-TEQ/g(StandardSpiking:0.007ng-TEQ/g)로측정되었다.또한,B실험실의 개별실험결과는 0.004ng-TEQ/g(StandardSpiking:0.005ng-TEQ/g),이중측정시 0.006ng-TEQ/g(StandardSpiking:0.006ng-TEQ/g)로 측정되었다.A실험실의 1차 및 이중시료분석결과 정밀도는 20%이며,B실험실의 1차 및 이중시료분석결과 정밀도는 16%로 나타났다.
HCB농도는 A실험실의 개별실험결과는 0.311ng/g(StandardSpiking:0.341ng/g),이중측정시 0.373ng/g(StandardSpiking:0.467ng/g)로 측정되었다.또한,B실험실의개별실험결과는 0.238ng/g(Standard Spiking:0.441ng/g),이중측정시 0.590ng/g(StandardSpiking:0.574ng/g)로 측정되었다.A실험실의 1차 및 이중시료분석결과 정밀도는 16%이며,B실험실의 1차 및 이중시료분석결과 정밀도는 31%로 나타났다.
동일한 폐알칼리와 슬러지 시료를 각각 SP-2331과 DB-5MS컬럼을 이용하여 분석시 두컬럼 간의 차이는 거의 없는 것으로 나타났다.SP-2331과 DB-5MS에 의해서 용출되는PCDDs/DFs이성체의 용출순서는 TCDD와 HxCDF에서 차이가 났다.용출순서는 SP-2331컬럼에서는 1,2,3,7,8,9-HxCDF용출 후 2,3,4,6,7,8-HxCDF가 용출되며, 2,3,7,8-TeCDD 용출 후 1,2,3,4-TeCDD가 용출 되는 반면 DB-5MS 컬럼은2,3,4,6,7,8-HxCDF 용출 후 1,2,3,7,8,9-HxCDF가 용출되며, 1,2,3,4-TeCDD 용출 후2,3,7,8-TeCDD가 용출된다.
폐유기용제 중 HCB는 두 실험실 모두 HRGC/HRMS분석결과에 비하여 HRGC/LRMS분석결과가 약 10 배 정도 낮게 나타났으며,슬러지 중 HCB는 두 실험실 모두HRGC/HRMS분석결과에 비하여 HRGC/LRMS분석결과가 약 5배 정도 낮게 나타났다.HRGC/LRMS를 이용한 HCB의 분석에서는 HRGC/HRMS보다 분리감도가 낮으며낮은 감도에 의해 시료량 부족으로 정확한 검출이 나타나지 못한 것으로 판단된다.그러므로 HRGC/LRMS를 이용한 HCB의 분석에서는 분석기기의 감도를 고려하여 시료량을검토해야 한다고 판단된다.
ⅦⅦⅦ...QQQAAA///QQQCCC
777...111시시시료료료채채채취취취 및및및 시시시료료료보보보관관관
시료채취 시 시료보존을 위해 깨끗한 갈색 유리병을 이용하며,채수기는 분석물질인 잔류성 유기오염물질의 흡착이 없는 스테인레스 재질을 사용한다.고상의 경우는 내부에 테프론이 코팅된 밀폐용기를 사용하는 것이 좋다.시료의 변질이나 시료용기에 흡착을 방지하기 위해 차광 후 냉소 보관하여 운반하며,4℃의 암소인 항온․항습실에 보관한다.운반된 시료는 채취 후 7일 이내에 추출하여야하며 추출된 시료는 40일 이내 분석을 완료하여야한다.
777...222시시시료료료전전전처처처리리리
실험전 사용할 기구를 대상으로 바탕실험을 수행한다.바탕실험이 분석하고자 하는 시료의 분석방법 검출한계의 5%이상일 경우 유리기구의 세척을 다시하거나 새 유리기구를 사용한다.실험방법의 관리에 있어서 표준물질 실험에 의해 실험방법의 정확성을 확인하고 실험방법 검출한계실험에 의해 실험방법의 정밀성을 확인하여 실험방법에서 오차를줄인다.
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777...333분분분석석석방방방법법법
777...333...111기기기기기기분분분석석석
기기는 분석하고자 하는 물질에 적합한 성능의 분석기기를 확보하여야한다.일반적으로UPOPs의 분석은 분해능 10,000이상을 가지는 HRGC/HRMS를 사용한다.보통 50~120%의 회수율을 규정하고 있으므로 이 범위를 벗어났을 경우는 실험을 다시 수행하여야 한다.하지만 본 과업에서는 폐기물 시료의 복잡하고 다양한 matrix에 의해 회수율이 기준에 적합하지 못한 시료에 대해서는 회수율의 조정이 검토되어야 한다.분석은 S/N비가 2.5~3배 이상의 것만 분석하도록 하여 noise와의 분리를 확실히 하여야한다.
777...333...222검검검정정정곡곡곡선선선
검정곡선 작성은 표준용액의 이상 발생,측정 장비의 편차나 치우침을 확인하기 위한것으로 대개의 분석수행은 검정표준용액을 가장 먼저 기기 분석을 수행하여 이상이 없음을 확인한 후 시료를 분석하는 순서로 진행한다.검정곡선은 시료를 분석하는 날마다 매일 작성하며,직선성 결정계수 (R2,상관계수의제곱값)는 0.99이상,상대표준편차는 ±15% 이내를 원칙으로 하며,허용범위를 벗어나면재작성 하였다.분석 종료 후 검정곡선의 중간농도(CS3)에 해당하는 표준용액을 비교 측정하여 당초 검정곡선의 ±15%를 벗어나면 재시험하였다.
777...333...333분분분석석석방방방법법법 바바바탕탕탕시시시료료료
분석방법 바탕시료 (LRB,methodblankorlaboratoryreagentblank)는 시료 분석과정에서 사용하는 같은 부피나 성질로 된 시약들이 모두 첨가된 깨끗한 매질을 가지고 시료 전처리 과정과 분석 절차를 수행한다.분석물질의 바탕시료 중 농도는 분석방법상 검출한계미만으로 존재(분석방법 검출한계의 5% 또는 시료 중 측정농도의 5% 이상이 되어서는 안 됨)하여야 하며,그 이상 존재시 재분석한다.
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777...333...444정정정확확확도도도 및및및 정정정밀밀밀도도도
PCDDs/PCDFs,Co-PCB및 HCB의 분석방법과 실험의 정확도 및 정밀도를 확인하기위하여 액상실험 시료 10개와 고상실험 시료 10개를 조제하여 2개 기관에서 실시하였다.
777...333...555검검검출출출한한한계계계
매질에 대한 방법검출한계 확인은 크로마토그램에서 대상물질의 신호 대 잡신호비(S/N ratio)가 2.5배에 해당되는 이론적인 산출농도와 비교하여 달성여부를 확인할 수있다.
777...333...666농농농도도도계계계산산산
분석은 내부표준물질을 이용한 내부표준분석법으로 상대감도계수 (RRF)법에 의해 정량한다.시료를 분석하기 전에 5단계 이상의 검정곡선 작성용 표준용액 (CS1~CS5)을 분석하여 각 선택이온에 대한 크로마토그램을 작성하여 각 표준물질 (native)의 면적과 이에대응하는 13C12체의 피이크 면적으로부터 상대감도계수 (RRF)를 구한다. 농도별 상대감도계수 (RRF)값을 구한 다음,평균 상대감도계수 (RRFavg.)와 상대표준편차 (RSD)를 계산한다.