자연유기물질 분자구조 특징에 따른 소독부산물 생성능 평가 (The estimation of DBPs formation potential depending on the molecular structure of natural organic matter)

서지정보

· 발행기관 : 대한환경공학회
· 수록지 정보 : 대한환경공학회지 / 44권 / 12호 / 552 ~ 559페이지
· 저자명 : 강다영, 이승윤, 박종관

초록

목적: 자연유기물질(natural organic matters, NOM)은 생태계에서 발생하는 물질로써 그 기원에 따라 다양한 특성을 가지고 있다. 특히 수계에 존재하는 NOM은 수처리 공정의 효율을 떨어뜨리거나, 소독공정에서 소독부산물을 발생시키는 물질로 알려져 있다. 본 논문은 열분해 가스크로마토그래피 기술을 활용하여 자연유기물질의 분자구조를 파악하고 소독부산물 생성능과의 연관성을 확인하는 것을 목적으로 한다. 방법: 다양한 기원의 NOM을 포함할 것으로 예상되는 수질 시료를 준비하여 소독부산물 생성능을 측정하였다. 분석을 위한 시료는 IHSS에서 구입한 Suwannee River NOM(SRNOM), Mississippi River NOM(MRNOM)과 낙동강 강물, 하수처리장 방류수, 창원시 소재의 소하천에서 채수하였다. 총 유기탄소분석기, UV 흡광광도계, 형광분광광도계, 크기배제 크로마토그래피 기법을 활용하여 NOM 특성 분석을 하였으며, 액상 시료를 동결건조한 후에 열분해 가스크로마토그래피 질량분석기를 활용하여 분자 구조 분석을 진행하였다. 결과 및 토의: 유기물질 분자량크기는 SRNOM과 MRNOM은 1400 Da 정도로 분석되었으며, 낙동강 강물 NOM, 하수처리장 방류수 NOM, 소하천 NOM은 8813 Da, 5537 Da, 7738 Da 정도 크기로 분석되었다. SRNOM 과 MRNOM의 경우는 py-GCMS 분석결과 유기물질의 소수성 및 humic 성분 (polyhydroxy aromatics, lignin)이 높은 분자구조가 유사했으며, 그에 따른 소독부산물 생성능이 분석 시료 중 가장 높았다. 낙동강 강물, 하수처리장 방류수, 소하천의 소독부산물 생성능 순서는 강물 > 방류수 > 소하천의 순서였다. IHSS에서 구입한 시료와는 달리 낮은 소수성과 미생물 기원의 물질(protein)의 함유량이 높은 것을 확인하였다. 결론: NOM의 다양한 기원에 따른 특성을 파악할 수 있었으며, 열분해 기술을 활용한 분자구조 분석을 통해 polyhydroxy aromatics과 lignin 함량이 높을수록 높은 소독부산물 생성능을 보이는 것을 확인하였다.

영어초록

Objectives: Since natural organic matter(NOM) is generated from an ecosystem, it has various characteristics depending on its origin. Especially, aquatic NOM reduces an efficiency of water treatment system and forms disinfection-by-products(DBPs) as a precursor. In this study, DBP formation potential was estimated according to the molecular structure of NOMs resulted by pyrolysis-gas chromatography-mass spectrometer(py-GCMS). Methods: Five NOM samples were characterized: Suwannee River NOM(SRNOM), Mississippi River NOM(MRNOM), Nakdong River NOM(NR), NOM in effluent of wastewater treatment plant(WP), and NOM in a small stream(SG) in Changwon city. The various analytical instruments were used including TOC analyzer, UV spectrometer, fluorescence spectrometer, and size-exclusion chromatography. After freeze drying of NOMs, molecular structure of samples was identified by py-GCMS. Results and Discussion: Molecular weights of SRNOM and MRNOM were similar each other (~1400Da). The others(NR,WP,SG) were larger than the SRNOM and MRNOM. Hydrophobicity of the samples followed the order: SRNOM≒MRNOM > NR > WP > SG. Py-GCMS results showed that SRNOM and MRNOM contain high portion of humic components. Otherwise, NR, WP, SG have protein-like component which is originated from microbials. The DBP formation potential of SRNOM and MRNOM were the highest. Conclusions: This research shows the different characteristics of NOMs originated from different source. The results confirmed that NOM contained high portion of humic components results in the formation of high concentration of DBPs.

참고자료

· 없음