망간산화물을 이용한 내분비계장애물질의 변환에 관한 연구 (Transformation of Endocrine Disrupting Chemicals (EDCs) by Manganese(Ⅳ) Oxide)

서지정보

· 발행기관 : 한국지하수토양환경학회
· 수록지 정보 : 지하수토양환경 / 14권 / 1호 / 44 ~ 50페이지
· 저자명 : 이승환, 최용주, 정재식, 남택우, 김영진, 남경필

초록

생물체내에 내분비계 기능을 방해하고 생식능력 감소, 암 등을 유발하는 내분비계장애물질이 상수나 폐수, 지표수, 토양 등에서 검출이 증가하는 추세이다. 본 연구에서는 토양 내 내분비계장애물질을 산화공유결합반응을 유도, 토양 유기물화 시켜 제거하기 위하여 망간 산화물인 버네사이트를 촉매로 이용하였다. 수산화 작용기를 갖는 내분비계장애물질인 bisphenol A, 2,4-dichlorophenol 및 17β-estradiol을 각각 50, 100, 1.5 mg/L의 농도로 하여 수용액 상에서의 버네사이트 촉매 반응을 관찰한 결과, 모두 60분 이내에 99% 이상 제거되었다. 특히 bisphenol A는 5분 내에 96% 이상 제거되는 등 가장 높은 제거효율을 나타냈다. 또한 산화공유결합반응은 버네사이트 표면에서 일어나는 반응으로 버네사이트의 양, 즉 반응 표면적이 넓어질수록 일차반응속도상수가 선형적으로 증가함을 확인하였다. 토양 슬러리 상에서의 각 물질의 반응성을 확인한 결과, 수용액상보다 빠르게 변환되었는데, 이는 버네사이트에 의해 생성된 페녹시 라디칼이 토양유기물과 교차결합하여 더욱 빠르게 제거되었기 때문으로 판단된다. 이러한 수용액 및 토양에서의 빠른 반응으로 비추어 볼 때, 버네사이트를 이용한 유기물화 기술은 수용액 상태뿐만 아니라 토양 내 내분비계장애물질의 효과적인 처리 방법이 될 것으로 보인다.

영어초록

The occurrence of endocrine disrupting compounds (EDCs), chemicals that interfere with human hormone system, are increasing in the freshwater, wastewater and subsurface as well. In this study, we determined the reactivity of three EDCs in the presence of birnessite. In aqueous phase, bisphenol A, 2,4-dichlorophenol and 17β-estradiol, which possesses
phenoxy-OH, were very rapidly transformed by birnessite: up to 99% of initial concentrations (50 mg/L for bisphenol A, 100 mg/L for 2,4-dichlorophenol, and 1.5 mg/L for 17β-estradiol) were destroyed within 60 minutes. Especially, bisphenol A was the most reactive chemical, disappearing by 99% in a few minutes. The reaction occurred on the surface of birnessite, showing a linear increase of first-order kinetic constants with the increase of the surface area of birnessite. In soil slurry phase, the reactivity of birnessite to EDCs was faster than in aqueous phase probably due to the cross coupling reaction of phenoxy radicals with soil organic matter. Considering the rapid transformation of the EDCs in the both phases, this oxidative cross coupling reaction mediated by birnessite would be an effective solution for the remediation of EDCs in environmental media, especially in soil.

참고자료

· 없음