Applied Chemistry,
Vol. 13, No. 1, April 2뼈， 129-132
고채상미량추출 및 퍼지앤트랩 방법과 GC-MS 분석법을 이용한 가졸린 오염토양에서 BTEX 결정
겉진왈ι 이정화
한국지질자원연구원，지구환경연구본부
요 약
가솔린이 오염된 토양에서 다양한 전처리 방법에 따른 BTEX 의 동시정량방 법에 대하여 논하였다. 일반적인 전처리 방법인 용매 추촬뱀에 대하여 퍼지앤 트랩 방볍과 고체상미량추촬범의 장단점이 비교되었으며， 시료 특성 및 오염 도의 심화 정도에 따른 적용성이 검토되었다. 입자크기별 토양시료에
BTEX
일정량을 첨가한 시시료에 대하여 회수율 및 검출한계등에 대하여 조사하였으 며， 각각의 전처리 방법과
GC- MS
분석볍에 따른 BTEX 의 재현성과 정량밴 위 둥을 구하였다.서 론
토양 중의 BTEX를 결정하기 위한 가장 일반적인 천처리 방범은 용때추-츄 법과 퍼지앤트랩 (purge
& trap
, 이하 P&T) 방법이다. P&T 은 폭기기처1 룬 이동 시켜 홉착트램을 통과하시키고， 이 과정에서 대상성분이 선변 휴착 및 농측되 게 하는 방볍이다. 고체상 미량추촬범 (s이id-phasemicro extraction
, 이하 SPME) 은 시료 vial 에 시료 일정량음 취하고 홉착제가 견-합된 섣린지 모양의 미세 섬유와의 흡착평형윤 이루게 한 후 대상 분석문윤 선변휴착하여 부서히 는 방법이다. 이 방법은 간편하면서도 가격이 저렴하고 유지 꾀수가 쉬운 낀단한 방법이며， 어떤 크로마토그래피에도 적용이 가능한 호환성을 지넌다 I
J그
러나 섬유의 용량이 작으므로 대상성분이 섬유와의 홉착력이 약하거나 방해성 분의 홈착력이 매우 클 경우 등에서는 불안정한 흡착과 낮은 회수육을 나타낼수 있으나 벤젠유도체들에 대해서는 높은 적용성을 가진다;<)
이틀 방법틀을 가졸린 오염토양으로부터 BTEX플 선 t연정량하기 위해서는 적절한 분석법 적용과 분석볍벨 특성에 대한 고찰이 요구된다. 이는 유판유에 함유된 매우 다양한 유류 성분플이 토양 환경에서 풍화 또는 미생볼적 변성과 정을 거치면서 매우 복합적인 양상을 보이기 때문이다.
본 연구에서는 토양 시료 종류에 따른 분석볍별 특성 파악과 결과에 영향윤 미치는 다양한 인자들에 대하여 조사하였다. P&T 방범에서는 토양 시료를 P&T에 직접 주입한 것과 메탄올 추출 후 메탄올 일정량을 주입한 전처리 결 과가 비교되었으며， 휴착 트램에 따른 추출특성이 파악되었다. 또한 SPME 방 법을 이용한 토양 증의
BTEX
정량 가능성과 적용된 분석법둡의 다양한 시료 에서의 추출 효율과 결과의 신뢰도 및 실제적인 정량가능번위 등윤 조사하역 다.129
130
전치완·이정화실 험
휴렛팩커드사의 기체 크쿄마도그래프 (gas chromatograph, 이히 GC, \I1odcl No. 5890) 및 질량검출기 (MSD， Model No. 597 1)를 사용하았으며， GC 칼럼은 J&W사의 DB5-MS(5 % phenyl methyl polysiloxane crosslinking moiety) 보 세관 (30 m x 0.25 mm id, 1.5 μm film thickness) 을 사용하였다. 온도 프쿄그 래밍은 GC 오븐을 조절하여 초기온도 40 oC 에서 2 분간 유지한 후 분딩 4 oC 로 60 .C까지 승온한 후 다시 분당 12 .C 로 220 .(까지 승온하여 5 분 낀- 유지 하였다. P&T 장치는 수분초션모률이 부착된 테크마 (tekmar)사의 LSC 2000 요텔을 사용하였다. 고체상 미량 추출장치는 슈펠코사의 지지 장치와 폴리디 메틸실록산이
100
μ 코팅된 원통형 미세 섬유 로드를 사용하였다토양입자 크기별 추출 특성을 파악하기 위하여 매우 가는 입자의 흙과 중간 정도의 롬， 굵은 입자의 모래 3 종을 대상으로 하였으며， 이들 시료는 120 .(
의 오븐에서 24 시간 건조하여 수분을 완전히 제거한 후 유류 포함한 다른 유 기물이 전혀 포함되지 않은 것을 취하여 바탕시료로 하였다. 건초상테 와 수 분 일정량을 첨가한 2 종의 바탕시료에 BTEX 혼합 용액을 가한 것을 대상시 료로 하였다.
결과 및 고찰
Table. 1. 은 대상 토양시료의 건조한 상태와 수분을 첨가한 상태에서 시료
를 P&T에 직접 주입한 것과 메탄올로 추출한 후 P&T과정을 거친 것에서의 BTEX 의 회수율을 나타낸 것이다. 건조 시료에서의 회수홀은 두 방볍에셔 모 두 모래와 롬에서는 높으나 클레이에서는 낮으며， 상대적으로 휘발성이 약한 에틸벤젠， 자일렌들로 갈수록 매우 낮다. 이러한 경향은 직접 주입 방뱀 (direct P&T) 이 메탄올 추출 방볍 (MeOH ext. P&T) 에 비해 훨씬 두드러진 차이를
보인다.
Table 1. Comparisons of recoveries.
!\1ethods Samples B T E X
Direct dried sand 90 92 잊j 9H
P&T loam 92 97 101 102
clay 88 85 53 46
wetted sand 68 47 65 66
loam 55 58 54 56
clay 72 71 76 73
M eOH dried sand 91 97 99 101
extractlon loam R9 90 RR 91
P&T chlv 에) H9 90 ')1
wetted 하md 62(90) G2(H9) 63(90) (ì4(92)
luam 6S(93) (ì4(91) α1( 92) fì3(90J
clay 68(97) 69(99) 74(lOS) 72(102)
웅용화학， 제 13 권 제 1 호， 2뼈
고체상미량추출 및 퍼지앤트랩 방볍과 GC-MS 분석볍올 이용한 가솔린 오염토양에서 BTEX 결정 131
수분을 첨가한 시료에 대한 조사는 상당수의 실제 시료가 수분을 포함하므로 이에 따른 특성을 파악하기 위한 것으로 건조시료 일정량을 미리 취한 후 증 류수를 30 % 가하였다. 따라서 직접 주입 방법에서는 수분 보정이 불펼요하 나 메탄올 추출 방법에서는 천가 수분이 메탄올과 혼합되어 결과적으로 천가 한 양 만큼 희석되므로 이에 대한 보정값을 괄호안에 나타내었다.
Table 2.는 각 전처리 t상번파 GC-
:vt
S 분석뱀에서 ßTEX 에 대한 신체적 정 량한계 (practical Quantitation limit. PQU를 나타 낸 것 으쿄. 선 호 대 찬은-비 IS 배에 해당하는 농도값윤 나타낸 것이다 이 결과는 직접주입 P&T 에서뉴 J g.SPME 방법에서는 10 g 의 도양시료를 주-임하여 언은 것이며， 메탄올 추춘
P&T은 추출 메탄올 용매 500 μ를 증류수에 가한 후 주입하며 얻은 것이다.
SPME 방볍은 수 ppb 정도의 증간값을 가지며， 메탄올 추츄 P&T 이 2 - 6.5
ppb 의 정량한계를 가지는데 어느 방법을 적용하더라도 정량한개에 따콘 제한 은 없다.
Table 2. Comparison of method practical Quantitation limit(PQL). (ng/g)
Methods Samples B‘1
T"
E‘ X‘’Direct dried sand 0.3 0.3 0.2 0.2
P&T loam 0.3 0.4 0.2 0.2
cJay 0.4 0.5 0.4 0.4
wetted sand 0.3 0.3 0.1 0.1
loam 0.3 0.2 0.1 0.1
cJay 0.4 0.4 0.2 0.2
MeOH dried sand 5.0 4.0 2.5 2.0
extractlOn loam 5.2 4.1 2.7 2.4
P&T" cJay 5.5 4.2 2.6 2.4
wetted sand 6.5 5.2 3.0 2.5
loam 6.3 5.0 3.0 3.0
clay 6.4 4.5 3.0 3.0
SPME dried sand 2.2 0.8 0.2 0.2
loam 2.4 1.0 0.2 0.2
cJay 2.8 1.3 0.4 0.4
wetted sand 1.5 0.5 0.2 0.2
loam 1.8 0.8 0.2 0.2
cJay 2.1 0.9 0.2 0.2
a Obtained by addition 이 500 μ~ extracted methanoI soIvent to P&T sparger.
*
All the values are equivalent concentration to the noise IeveI x 15Table 3. 은 실제적인 정량가능 농도범위를 나타내는 선형동적범위Oinear
dynamic range)를 나타낸 것이다. 직접 주입 P&T 방법이 0.02 - 3 μg/g 의 낮 고 좁은 범위， 메탄올 추촌 P&T 방법이 0.5 - 300 μgjg 범위에서 가장 넓은 동적 범위를 가짐을 알 수 있고， SPME 방법이 O.l - 20 ppm 사이의 비교적 낮은 농도에서부터 약간 짙은 농도까지의 중간 정도의 동적 범위를 가짐을 알 수 있다. 이 범위는 5 점을 지나는 선형에서 0.998 이상의 상관계수를 가지는 직선 구간이다.
Applied Chemistry, Vol. 13, No. 1, ZrO.:J
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전치완·이정화Table 3. Linear dynamic range of BTEX dependent on extraction Methods.
Methods Linear dynamic range
Lower limit Upper limit
(μgjg) (μg/g)
B T E
x
H E XDirect P&T 0.03 0.03 0.02 0.02 3 3 2 2
~eOH ext. 0.5 0.4 0.3 0.3 300 250 200 200 P&T
SP\t1E 0.1 0.1 0.1 0.1 20 IS 10 10
*
Curve fit linear*
Correlation coefficient 0.998결 료‘-음
-P&T 직 접 주입 방법 은 극미 량에 서 미 량(0.02 - 3 ppm) 의 BTEX 농도 견 정 이 가능하다. 건조 상태의 모래 및 롬에 대해서는 우수한 정밀도와 높은 회수 율을 보이나 클레이에서의 회수율은 낮으며， 특히 젖은 상태의 시쿄에서의 회 수율은 매우 낮다. 메탄올 추괄 purge & trap 방법은시료벚 고른 회수윤과 정 밀도를 나타낸다. P&T 사용과정에서 주입량이 제한되므로 극미량 수준의
BTEX 결정은 어려우나 실제 오염시료의 감지 기준인 수십 ppm 에 비해서는
1!1 000
정도의 실제적 정량한계를 가지므로 오염도 파악에 제한은 없다. 메탄 올음 용매로 사용하여 추춘하는 과정을 거치므로 유기용매의 소모와 수분윤 보정하여야 하며， 전처리 농축 및 건출은 P&T과 MSD로 제한된다. SPME는0.1 - 20 ppm 까지의 BTEX 농도에 대한 정량범위를 가지며 가장 우수한 재 현성 (6.3 - 8.8 %RSm 을 나타낸다. 토양시료의 건조상테에 비해 수분을 천가 한 시료에서 높은 회수율플 나타내므로 설제 시료의 상태가 건조한 경우에는 약간의 수분을 첨가하는 것이 바람직하다.
사 사
본 연구는 한국지질자원연구원 기본사업인 ‘암석 광불 수질 환경 분석 I 과제의 일환으로 수행되었습니다.
참고문헌
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