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통계적 분석에 의한 토양내 PAHs 농도 예측에 관한 연구

Prediction of PAHs Concentration in Soil by Statistical Analysis

  • 언어KOR
  • URLhttps://db.koreascholar.com/Article/Detail/342998
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한국폐기물자원순환학회 (Korea Society Of Waste Management)
초록

미국 환경청(US EPA)에서는 발암성을 기준으로 다환방향족탄화수소(Polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)중에서 Benzo(a)pyrene(BaP)와 Dibenz(a,h)anthracene(DahA)를 가장 독성이 강한 것으로 간주하여 독성계수를 1.0으로 부여하였다. 본 연구에서는 기존에 발표된 PAHs 데이터를 이용하여 BaP, DahA와 총 PAH(ΣPAH)의 예측을 위하여 새롭게 선형회귀 분석을 시행하였다. 이는 연소기원 과정에서 발생되는 PAH 화합물간의 연관성과 예측 가능성을 알아보려는데 목적이 있다. 개발된 회귀식을 사용하여 PAH 농도 예측에 적합한지 검증과 적용 연구를 동시에 수행하였다. 첫째, 이미 발표된 42개 지역 개별 PAH를 이용하여 토양내 Pyrene(Pyr) 농도에 따른 BaP와 ΣPAH의 예측을 위한 선형회귀분석을 시행하였다. 모든 데이터가 이용된 Pyr<400 ug/kg 조건의 경우, Pyr과 BaP 사이에 아주 높은 상관관계(R2=0.96, p<0.0001)를 보였다. 둘째, 토양내 BaA 농도에 따라 BaP, DahA와 ΣPAH의 예측을 위하여 회귀분석을 시도한 결과, BaA와 BaP(R2=0.94, p<0.001), BaA와 ΣPAH(R2 = 0.98, p<0.001)사이에 높은 상관성을 보였고, 상대적으로 DahA와는 낮았다. 앞에서 언급하였듯이, 연료연소에서 배출되는 PAH 농도는 서로 연관성이 있어 개별 PAH 농도가 유사하게 토양에 흡착되어 검출되는 것으로 여겨진다. 본 연구에서 개발된 회귀식은 PAH중에서 가장 독성이 높은 것으로 알려진 BaP와 DahA 농도 예측을 대략적으로 빠르게 할 수 있는 식이 될 것이다. 본 연구에서 개발된 회귀식을 이용하여 이미 발표된 PAH에 검증과정을 시도하였다. 고농도 Pyr 조건(Pyr<400 ㎍/㎏)이 사용된 중국 결과의 경우, 실제 측정된 BaP와 계산된 BaP는 각각 105 ㎍/㎏, 108 ㎍/㎏으로 상대오차는 3%로 매우 유사한 결과를 얻었다. 실제 측정된 ΣPAH와 산출된 ΣPAH는 각각 1,636 ㎍/㎏과 1,363 ㎍/㎏이었다. 회귀식을 이용할 경우 전체적 상대오차는 –16.7~6.7%이었다. 비록 BaP나 ΣPAH 예측에 어느 정도가 한계가 있을 수 있으나 대부분 상대오차는 20%이하로 개발된 회귀식을 이용 할 경우 추가적인 측정 없이 PAH를 빠르게 대략적인 값을 계산 할 수 있는 장점이 있을 것으로 여겨진다.

저자
  • 박수호(전남대학교 환경시스템공학과) | Soo-Ho Park
  • 이우범(전남대학교 환경시스템공학과) | Woo-Bum Lee
  • 김종오(목포대학교 환경교육과) | Jongo Kim