Pyrene으로 오염된 EPA토양의 열적처리조건에 따른 오염물질 제거 특성 연구 = Study on Plrene Removal Characteristic From An Artificially Contaminated EPA Synthetic Soil Matrix With Varying Heat Treatment Conditions

국문 초록 (Abstract)

본 실험에 사용된 토양으로는 U. S EPA Synthetic Soil Matrix를 선택하였고, 오염된 토양을 만들기 위하여 건조 토양의 무게 백분율로 4.79%에 해당하는 양만큼의 Pyrene을 Dichlomethane에 녹여 고체상태인 Pyrene을 토양에 오염시켰다. 오염된 시료(50$\pm$0.1mg)를 전기적으로 열적처리하는 열반응기는 외경이 20cm, 높이가 30cm인 실린더 형태로서 Pyrex재질로 제작하고 윗부분과 아래 부분은 알루미늄 플랜지로 밀폐시켰다. 내부에는 stainless steel판(3.5cm$\times$13cm$\times$0.00254m, 3.5cm$\times$13cm$\times$0.00254cm, 302 stainless steel shim)과 두개의 전극봉으로 구성되었다. 각각의 토양을 열적처리하기 위한 조건은 최고온도가 45$0^{\circ}C$에 가온율이 $1130^{\circ}C$/s인 경우, 최고온도 $760^{\circ}C$에 가온율이 $950^{\circ}C$/s인 경우 그리고 최고온도가 $977^{\circ}C$ 에 가온율이 $977^{\circ}C$ /s인 경우를 선정하였다. 토양을 열처리한 후 알루미늄 foil funnel과 glass filter paper에서 타르를 포집하였으며, 타르와 잔류토양 시료내의 물질은 Dichlorornethane을 이용하여 추출하였고 이를 HPLC로 측정하였다. 실험결과, 최고온도가 $455^{\circ}C$ 인 경우 Tar Filter에 포집된 Tar색은 White이었으며 대부분의 성분이 Pyrene으로 나타났다. 최고온도가 $760^{\circ}C$ 인 경우는 Tar의 색이 Pink brown이었으며, 약간의 그을음덩어리(Cluster)가 전극관과 Tar Filter의 표면에서 발견되었다. $977^{\circ}C$ 의 경우 Tar색은 Dark brown이었다. Tar성분을 추출하여 HPLC로 분석한 결과, 6개의 Bipyrene의 isomer가 발견되었으며 그 중에서 bacterial cell이나 human cell에 돌연변이를 유발할 수 있는 매우 유해한 성분으로 분류되는 Cyclopenta(cd) pyrene(CPEP)는 온도 조건 $455^{\circ}C$ 에서는 검출되지 않지만 $760^{\circ}C$ 및 $977^{\circ}C$ 에서는 검출되는 특징을 보였다. 그밖에 미미한 양이지만 C14H10과 C15H10이 검출되었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

A U.S EPA Synthetic soil matrix was used for reference neat soil and pyrene contaminated soil. For the contaminated soil, 4.79 wt.% pyrene was dissolved completely into the djchlorornethane, and the soil was evenly soaked with the pyrene solution. The contaminated soil samples(50$\pm$0.5mg) were heated in a modified electrical screen heater reactor which consisted of a thin stainless foil (3.5cm$\times$13cm$\times$0.00254cm, 302 stainless steel shim), two electrodes, and a 20cm dia. $\times$30cm tall cylindrical Pyrex chamber sealed at both ends by aluminum flanges. The heating rate and time conditions were selected as $455^{\circ}C$ @ $1137^{\circ}C$ /s, $760^{\circ}C$ @ $950^{\circ}C$ /s and $977^{\circ}C$ @ $977^{\circ}C$/s. Tar samples after heating the soils were collected on the aluminum foil funnel and a glass filter paper (25mm dia. filter paper) The tar sample and remnant soil on the reactor were extracted with dichloromethane covering the filters, foils and soil by sonicating each in the waterbath for 10 minutes. The extractions were run on a HPLC. At the low peak temperature(about $455^{\circ}C$ @ $1137^{\circ}C$/s) the color of tar was "white", at the middle peak temperature (about 76$0^{\circ}C$ @ 95$0^{\circ}C$/s) the color of tar was "pink brown", at the high peak temperature (about 977$^{\circ}C$ @ 977$^{\circ}C$/s) the color of tar was "dark brown". Cyclopeta(cd)pyrene (CPEP) , which is an interesting species due to mutagenic effect on human cells, was detected in tar samples only above the middle peak temperature. This species was not detected at the low peak temperature. Six isomers of bipyrene were detected. Phenanthrene(C$_{14}$ $H_{10}$) and cyclopenta(def)phenanthrene(C$_{15}$ $H_{10}$) were also detected, but their content was very small relative to the other listed compounds.to the other listed compounds.