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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

최나은 (세종대학교, 세종대학교 대학원)

지도교수
허진
발행연도
2022
저작권
세종대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수27

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

초록· 키워드

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환경 시료 속에서 발견되는 플라스틱 입자의 발생 및 영향에 관하여 수많은 연구가 진행되고 있다. 하지만 미세플라스틱으로부터 용출되는 용존 유기물질(Dissolved organic matter: DOM)에 관한 연구는 부족한 실정이다. 일반적으로 미세플라스틱이 오염된 환경은 미세플라스틱과 자연 유래 입자성 물질들이 혼재되어 있으며, 이들은 실제 수 환경에서 신속한 미세플라스틱의 검출을 방해한다. 이러한 맥락에서 미세플라스틱 및 자연 입자성 물질로부터 용출되는 DOM의 구별과 특성화가 필요하다. 하지만 미세플라스틱과 자연유래를 포함한 다양한 기원의 입자성 물질로부터 용출된 DOM과 그 특성에 대해 기원별로 정량적 분석을 시도한 연구는 없었다. UV 조사가 입자성 물질로부터 DOM 방출을 촉진시킨다는 최근 보고들을 바탕으로, 본 연구에서는 자연 환경에서 미세플라스틱이 겪는 대표적인 풍화 과정 중 하나 인 UV 광 조사 하에 첨가제가 배제된 고분자 미세플라스틱(Polystyrene polymer: PPS와 Polyvinylchloride polymer: PPVC) 및 첨가제가 포함된 상업용 미세플라스틱(Commercial polystyrene: CPS와 Commercial polyvinylchloride: CPVC)의 DOM 용출에 관하여 자연 입자성 물질(Forest soil: FS, Litter leaves: LL)의 DOM 용출과 비교하였다. DOM 용출 및 형광 특성은 빛이 없는 조건과 UV 광이 있는 조건으로 나누어 비교하였다. UV광은 기원에 상관없이 DOM 방출을 촉진시켰다. 용출 조건에 상관없이, 자연 입자 물질이 미세플라스틱 보다 더 많은 DOM을 방출시켰다. 하지만 일부 미세플라스틱에서 UV광에 의한 DOM 용출 촉진 효과는 자연 입자물질보다 더 두드러졌다. 수중 미세플라스틱 검출에 널리 쓰이는 FT-IR분석을 통하여 미세플라스틱 유래 DOM에서 플라스틱 관련 -CH₂피크가 관찰되어 이들이 미세플라스틱에서 유래되었음을 예상할 수 있었다. 그럼에도 NP-DOM의 스펙트럼에서 -CH₂관련 피크들이 동일하게 관찰되어, FT-IR분석이 두 기원 구별에 접합하지 않음을 알 수 있었다. 이에 보다 간단하고, 유의미한 기원 구별을 위하여 3차원 형광 스펙트럼 및 주요 피크(B, T, A, M, C 피크)를 비교하였다. 그 결과 UV 광 조건에서 MP-DOM은 단백질-유사 형광 영역이 두드러졌던 반면, NP-DOM은 휴믹-유사 형광 영역이 더 두드러졌다. 이러한 경향에 착안하여 본 연구에서 제시한 형광 피크 비율(피크 (B+M)/(A+C))은 UV광 조사 시 MP-DOM 그룹에서 플라스틱의 종류나 첨가제 유/무와 상관없이 NP-DOM과 구분되었다. 이 비율은 수중 대표적인 생지화학적 변화 중 하나인 생분해과정 이후에도 두 기원간 유의미한 차이를 보였으므로, 이는 미세플라스틱과 자연입자물질 유래 DOM을 구분 지을 수 있는 고유한 분광학적 특성으로 여겨진다. 본 연구는 햇빛의 영향이 존재하는 수 환경에 다량의 미세플라스틱이 오염된다면 그로부터 무시할 수 없는 양의 DOM이 용출 될 수 있음이 예상되며, 제안된 형광 피크 비율을 이용하여 기존 복잡한 미세플라스틱 검출 방법을 보완할 수 있는 신속한 모니터링 도구로서 발전될 수 있을 것으로 기대한다.

목차

I. 서 론 1
1.1 연구 배경 및 목적 2
1.2 연구 가설 및 목표 10
II. 이론적 배경 14
2.1 미세플라스틱으로부터 기인한 용존 유기물 15
2.2 자연 유래 입자로부터 기인한 용존 유기물 18
2.3 용존 유기물 특성화를 위한 분광분석법 19
2.3.1 3차원 형광 EEM 스펙트럼 21
2.3.2 FT-IR 분석법 24
III. 연구 방법 27
3.1 입자성 시료 선정 및 채취 방법 28
3.1.1 미세플라스틱의 선정 및 준비 28
3.1.2 자연유래 입자물질의 선정 및 준비 30
3.2 용존 유기물 시료를 얻기 위한 용출 실험 31
3.3 생분해 실험 34
3.4 분석방법 37
3.4.1 용존 유기탄소 농도 37
3.4.2 원소 분석 37
3.4.3 FT-IR스펙트럼 38
3.4.4 3차원 형광 EEM 분석 및 Coble의 형광 정의를 이용한 해석 39
Ⅴ. 결과 및 고찰 41
4.1 미세플라스틱과 자연입자성 시료 간의 용존 유기탄소 용출량 비교 42
4.1.1 용출 시간에 따른 유기탄소 농도 비교 42
4.1.2 입자 탄소 당 용존 유기탄소 용출량 비교 46
4.2 분광분석을 통한 용존 유기물의 기원 구별 52
4.2.1 FT-IR을 통한 미세플라스틱 유래 용존 유기물의 기원 구별 52
4.2.2 3차원 형광 EEM 스펙트럼 분포 비교 57
4.2.3 기원별 용출 DOM 구분을 위한 형광 피크 비율 65
4.3 미세플라스틱과 자연입자성 시료 간의 생분해 전후 DOM 성상 비교 69
4.3.1 용존 유기탄소 농도 변화 69
4.3.2 3차원 형광 EEM 및 비율 비교 71
Ⅵ. 결론 76
5.1 결론 77
5.2 환경적 영향 및 추후연구 80
Abstract (In English) 82
참고 문헌 84

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