The most significant threat to the ecosystem is emerging pollutants, which are becoming worse each year and harming the planet severely and permanently. Many organic and inorganic contaminants are present and persistent due to various world events and population growth. As a result, there is a greater need for new technology and its application to address the problems caused by developing pollutants. Carbon composite nanomaterials have significant potential in the fight against numerous environmental contaminants due to their distinctive attributes. This review discusses the reports of customized carbon composite nanomaterials to meet the need for specific elimination of emerging contaminants. Physical and chemical features such as high surface area, conductivity (thermal and electrical), and vibroelectronic properties, size, shape, porosity, and composite nature are making these tailored materials of carbon-based nanomaterials an emerging and sustainable tool to remove persistent compounds like emerging contaminants in aqueous solution. Different composite materials are well discussed in this review, along with their adsorption efficiency of diverse emerging contaminants, including Bisphenol A, estradiol, metformin, etc. This review provides insight into the recent trends limited to 2017–2023. The limitations of carbon-based nanomaterials, such as regeneration and cost-effectiveness, have also been overcome in recent years by diverse modifications in the production process, which can be further improved to make these materials well suited for an extended group of emerging contaminants.

성장하는 산업화는 심각한 수질 오염으로 이어진다. 폐수로 배출되는 약품과 섬유산업에서 나오는 유기배출물은 환경과 생명에게 악영향을 미친다. 항균치료에 사용되는 항생제가 폐수에 존재하면 인체에 매우 해로운 약제 내성균의 성장 을 야기하게 된다. 섬유산업에서 사용되는 유기염료 분자의 제조에는 다양한 유기 저분자가 사용된다. 이러한 분자들은 인쇄 및 염색 산업의 폐수 배출물에 존재하여 분해가 잘 이루지지 않는다. 이러한 문제들을 해결하기 위해 광분해성 촉매를 분리 막에 도입하고 폐수를 처리한다. 이 과정을 통해 유기 분자는 광분해되며 동시에 분해된 화합물들은 분리막을 통과하여 분리 된다. 이산화티타늄(TiO2)은 뛰어난 광촉매 역할을 하는 반도체이다. 다른 전이 금속 산화물과 화합물을 만들고 고분자 막에 도입하여 광촉매 능력을 증가시킨다. 본 총설에서는 광촉매성 분리막에 의한 염료 및 약물 분자의 분해에 대해 논의한다.

식품의 제조, 가공, 조리 및 저장 중 많은 유해물질이 발생하며 이들은 소량이지만 장기간 노출되면 식품안전에 위협이 될 수 있다. 본 연구에서는 식품의약품안전처에서 수행한 총 식이조사(TDS) 자료를 기반으로 우리나라에서 식품섭취를 통한 이들 주요 유해물질에 대한 노출 및 위해평가 상황을 파악하고 소비자 및 기업으로 하여금 관련 위험을 저감하는 방안을 제시하고자 하는 것이다. 식품의 제조, 가공, 조리 및 저장 중 생성 유해물질 중 대표적인 아크릴아미드, 퓨란, 에틸 카바메이트, 3-MCPD, 바이오제닉 아민류, 니트로아민류 화합물, 다환 방향족화합물, 벤젠 등에 대한 식이를 통한 노출량을 조사하고 위해평가를 수행한 바, 아크릴아미드 및 퓨란의 경우 노출안전역(MOE) 10,000이하로 저감화 우선 물질로 판단되며, 나머지 물질 등의 경우 모두 노출안전역이 10,000 또는 100,000 이상으로 안전한 수준에 있는 것으로 나타났음. 그러나 향후 지속적으로 모니터링을 수행하고 ALARA 원칙에 따라 가 능한 노출 저감화를 위해 노력을 기울여야한다.

Abstract Activated carbon from the shell of the cashew of Para (SCP) was produced by chemical activation with ZnCl using the ratio of SCP: ZnCl2 1.0:1.5 at 700 °C. The prepared activated carbon (SCP700) was used for the removal of two emerging contaminants, 4-bromophenol (4-BrPhOH) and 4-chloroaniline (4-ClPhNH2) that are primarily employed in the industry. Different analytical techniques were used to characterize the activated carbon. From the N2 adsorption–desorption isotherms were obtained the specific surface area of 1520 m2 g− 1 and total pore volume of 0.492 cm3 g−1. The functional groups were identified by the FTIR technique and quantified by modified Boehm titration. The results revealed the bearing of several functional groups on the SCP700 surface, which may utterly influence the removal of the emerging contaminants. The equilibrium experiments showed that the maximum uptaken capacities (Qmax) achieved at 45 °C were 488.2 (4-BrPhOH) and 552.5 mg g−1 (4-ClPhNH2). The thermodynamic parameters demonstrated that the processes of 4-BrPhOH and 4-ClPhNH2 adsorption are exothermic, spontaneous, energetically suitable, and the magnitude of ΔH° is compatible with physisorption. The mechanism of the adsorption of the emerging contaminants onto the carbon surface is dominated by microporous filling, hydrogen bonds, π-stacking interactions, and other Van der Waals interactions. The use of activated carbon for the treatment of industrial synthetic wastewater with several inorganic and organic molecules commonly found in industrial effluents showed a very high percentage of uptaking (up to 98.64%).

Heavy metals are typical contaminant in water and need to be removed because they are non-biodegradable and can accumulate in human body. To remove metal and other contaminants from water, chemical absorbents are widely used due to their low cost. Herein, hybrid materials comprised of amylose and single wall carbon-nanotube (swCNT) was developed as the absorbent for water purification. A high adsorption properties of carbon-nanotubes have been utilized in designing effective absorbent but its poor dispersity in water is a limiting factor for practical use. Single wall carbon-nanotube was hybridized with amylose chain produced by enzyme reaction of amylosucrase and their tendency to self-assemble in aqueous environment. The amylose-swCNT microparticles were characterized by FE-SEM and turned out to be spherical structure with CNTs embedded throughout the amylose matrix. The ability of amylose-CNT microparticles to remove copper was examined. Concentration of copper was decreased after reaction with amylose-swCNT microparticles. Although amount of decreasing copper was less than swCNT on same total mass, Adsorption efficiency of amylose-swCNT microparticles was good because their swCNT content was only 10% of total mass.

낙동강에는 휴·폐광산의 관리 소홀로 인하여 광미, 광산폐기물, 침출수 등이 산재되어 있으며 여름철 집중 호우 기 동안 이 같은 오염물들이 수계에 유입될 수 있다. 경상북도 봉화군 석포면에서 시작해 안동시 안동호 상류에 이르 기까지 낙동강에 영향을 미칠 수 있는 광산은 총 105개로 금속광산 60개, 비금속 광산 45개에 달한다. 이를 확인하기 위해서 1년 동안 건기와 우기에 퇴적물, 배출수, 하천수를 채취하였다. 광산의 활동으로 낙동강 주변에 전반적으로 심각한 수준의 중금속 오염을 보이는 퇴적층이 산재해 있음을 확인했다(101개의 시료채취 지점 중 중금속농도를 바탕으로 한 오염지수 10 이상 지점 68개). 하천수 분석 결과에서는 승부, 삼보, 옥방, 장군 광산 등의 지류 시료에서 비소와 카드뮴 농도가 우기 때 증가하는 양상을 보였으며 광산의 배출수와 광미 퇴적층으로 인한 오염이 우려된다. 그러나 광미 퇴적층과 하천수의 화학조성만으로는 오염의 근원이 되는 광산의 유입정도를 분리해 내기 어렵고 이러한 문제는 광해 방지를 어렵게 한다. 광산 활동으로 인한 오염을 효과적으로 방지하기 위해서는 각 오염근원으로부터의 유입비를 분리해 낼 수 있어야 하는데, 그 방법으로써 안정동위원소를 사용하고 이를 통한 오염원 추적 분석 기술 개발에 대한 연구가 필요하다.

본 연구에서는 커피전문점과 유통용 제품으로 시판되는 더치커피의 미생물 오염 실태를 조사하고, 보관온도에 따른 오염실태의 변화를 관찰하였다. 커피전문점에서 구입한 더치커피에서는 구입 당일 실험한 결과, 평균 35.2±15.8 CFU/mL의 일반 세균수를 나타내었고, 이를 밀봉하여 실온과 냉장온도에서 5일간 보관 후 다시 실시한 실험에서는 실온에 보관 시 평균 78.4±29.7 CFU/mL, 냉장보관 시 평균 51.2±32.1 CFU/mL의 일반 세균수를 나타내 실온보관 시 식품위생법의 기준에 육박하는 수치를 나타내었다. 10일이 경과했을 때에는 오염의 정도가 더 크게 나타나, 실온보관 시료에서는 98.5±58.4 CFU/mL, 냉장보관 시료에서는 86.7±44.2 CFU/mL로 나타났다. 백화점이나 인터넷 등에서 포장판매되는 더치커피의 경우에는 초기 일반 세균수가 39.6±20.1 CFU/mL로 커피전문점의 일반세균수와 크게 차이가 없었다. 그러나 더치시료를 5일간 보관한 후에 일반 세균수를 측정하였더니, 0일과 비교해서 별 차이를 보이지 않는 특이한 현상을 나타내었다. 이러한 현상을 냉장보관이나 실온보관한 모든 시료에서 관찰되었다. 대장균군은 커피 전문점 시료나 포장판매되는 더치커피 어떤 시료에서도 발견되지 않았다. 구입 즉시 실시한 곰팡이 실험에서 측정 대상 시료의 60% 정도에서 곰팡이가 검출되었고, 나타난 균수는 2.6±1.7 CFU/mL였다. 이러한 곰팡이는 실온보관 시 5일 후 2.1±1.6 CFU/mL, 10일 후 3.0±2.4 CFU/mL로 날짜의 경과에 따라 크게 변화하지 않았으며, 냉장보관 시에도 5일 후 3.5±2.7 CFU/mL, 10일 후에는 3.2±2.9 CFU/mL를 나타내었다. 실온보관과 냉장보관한 더치커피의 곰팡이균수에서는 통계적으로 유의한 차이가 발견되지 않았다(p≥0.05). 인터넷 등에서 판매하는 포장판매용 더치커피에서는 3.5±3.4 CFU/mL의 곰팡이가 발견되었는데, 총 9개 시료 중 6개 시료나 되어 높은 검출률을 보이고 있었다. 커피전문점의 결과보다 다소 높은 군집수를 보였으나, 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않았다. 일반적으로 음용하는 5배수로 희석하여 실온과 냉장온도에 보관하고 5일과 10일에 다시 곰팡이 실험을 실시하였더니, 커피전문점에서 구매한 더치커피의 경우와 마찬가지로 군집의 수가 크게 늘지 않고 비슷한 수를 보이고 있음이 알 수 있었다. 보관한 온도에 의한 차이도 나타나지 않았다.

Most contaminants found in drinking water have traditionally fallen into one of two categories — health effects; or aesthetic effects, for contaminants not affecting health but rather the taste, appearance or odor of drinking water. Emerging contaminants are a new category of water quality concerns for which evidence of health effects has not yet been established due in part to the trace levels at which these compounds are currently being detected. Thus it was decided that a separate testing standard should be developed for product testing purposes. NSF/ANSI 401: Emerging Contaminants/Incidental Compounds is an American national standard that verifies the ability of a water treatment device to reduce up to 15 of the emerging contaminants including some prescription/OTC drugs, new types of herbicides and pesticides and chemicals used as flame retardants and detergents that have been found at trace levels in drinking water.

Deoxynivalenol (DON) and related trichothecene mycotoxins are extensively distributed in the cereal-based food and feed stuffs worldwide. Recent climate changes and global grain trade increased chance of exposure to more DON and related toxic metabolites in poorly managed production systems. Monitoring the biological and environmental exposures to the toxins are crucial in protecting human and animals from toxicities of the hazardous contaminants in food or feeds. Exposure biomarkers including urine DON itself are prone to shift to less harmful metabolites by intestinal microbiota and liver metabolic enzymes. De-epoxyfication of DON by gut microbes such as Eubacterium strain BBSH 797 and Eubacterium sp. DSM 11798 leads to more fecal secretion of DOM-1. By contrast, most of plant-derived DON-glucoside is also easily catabolized to free DON by gut microbes, which produces more burden to body. Phase 2 hepatic metabolism also contributes to the glucuronidation of DON, which can be useful urine biomarkers. However, chemical modification could be very typical depending on the anthropologic or genetic background, luminal bacteria, and hepatic metabolic enzyme susceptibility to the toxins in the diet. After toxin exposure, effect biomarkers are also important in estimating the linkage and mechanisms of foodborne diseases in human and animal population. Most prominent adverse effects are demonstrated in the DON-induced immunological and behavioral disorders. For instance, acutely elevated interleukin-8 from insulted gut exposed to dietaty DON is a dominant clinical biomarker in human and animals. Moreover, subchronic exposure to the toxins is associated with high levels of serum IgA, a biological mediator of IgA nephritis. In particular, anorexia monitoring using mouse models are recently developed to monitor the biological activities of DON-induced feed refusal. It is also mechanistically linked to alteration of serotoin and peptide YY, which are promising biomarkers of neurological disorders by the toxins. As animalalternative biomonitoring, huamn enterocyte-based assay has been developed and more realistic gut mimetic models would be useful in monitoring the effect biomarkers in resposne to toxic contaminants in the future investigations.

김치의 숙성과정 중 일어날 수 있는 식품위생상 이물질의 오염방지를 위하여 혼입시험을 고안하여 이를 모니터링 하였다. 먼저, 시험군은 소금으로 절이고 양념으로 버무린 김치였고, 대조구는 소금에 절이지 않았거나 양념을 하지 않은 배추를 선택하였다. 오염원으로는 배추와 색깔이 유사한 청개구리를 선택하였다. 그 결과, 염분이 첨가되지 않은 대조구에서는 오염원이 10일 이상 생존하였으나 염분이 첨가된 시험구의 이물질은 5일 이상 생존할 수 없었다. 김치제조 중에 혼입된 생물학적 이물질은 대개 5일정도 생존하므로 소비자에 의하여 살아있는 상태로 발견된 사실은 제조 후에 혼입되었다고 추정할 수 있다.

This study shows an air-purification test by the UV lamp on which TiO2 catalyst is deposited with glass fiber in the reactor chamber. This test was based on the fundamental data of air-purifier as assessing a removing ability on various contaminants such as CH3COOH, NH3, NO and SO2 as variation of the TiO2 coating, the wave of UV lamp, and the additive CaO. As a result, the highest decomposing removal ratio was shown when 5-times coated glass fiber was used. It can be due to the recombination reaction of electrons and electron-hole in the loaded CaO. Thus, the decomposing removal ratio increased as the recombination ratio decreased. In addition, it was confirmed that the decomposing removal ratio lowered when CaO was considerably deposited because it hided the lamp of OH-1 radical.

식품오염물질에 관련한 연구가 많이 진행되었지만 대부분 단기적 과제이었기에 식품오염물질 관리를 위한 종합 적이고 체계적인 연구가 필요하다. 본 연구에서는 식품오염물질 향후 연구방향을 제안하기 위하여 델파이 조사를 실시하였으며, 중요도 및 시급성을 고려하여 우선순위를 설정하였다. 학계, 연구기관, 정부기관, 기업 등 다양한 소속에 있는 50명의 전문가를 대상으로 식품안전과 관련한 개 방형 질문을 하였으며, 161개의 필요연구항목을 도출하였다. 이를 분류하여 5개 분야, 42개 항목으로 구성된 설문 지를 작성하였다. 5개 분야는 ‘식품오염물질 통합관리 시스템’, ‘환경유래 식품오염물질 안전관리’, ‘식품 중 오염된 자연독소 안전관리’, ‘조리가공 중 생성된 식품유해물질 안전관리’, ‘국내외 식품오염물질 안전관리 협력체계 구축 및 교육·홍보 방안’ 이었다. 전문가들이 답한 설문지(30/ 50 응답)를 분석하여 필요연구의 우선순위를 설정하였으며, 전문가들의 합의단계를 거쳐(24/30 응답) 이를 확정하였다. 본 설문조사 결과는 식품오염물질 안전관리를 위한 연구방향을 설정하기 위한 기초자료로 사용할 수 있을 것 이라 사료된다.

본 연구는 도시지역 도로측구 등에 설치할 비점오염원의 정화장치 개발을 위해 여과재의 개발에 연구의 초점을 맞추었다. 필터는 다양한 미세기공을 갖고 있어 물리적 흡착능력이 뛰어나며, 결정 구조 안에 다양한 양이온이 배위되어 있어 화학적 흡착이 탁월한, 다공성 점토광물을 직경 3mm 볼 형태로 제작하였다. 성형한 필터에 도시지역 강우 직후 발생한 오염 원수를 통과시켜 SS, COD, T-P, T-N의 제거 능력을 폐수정화에 흔히 이용되는 첨착활성탄(Impregnated Activated Carbon) 필터와 비교 분석하였다. 다공성 점토광물 필터와 첨착활성탄 필터의 T-N과 T-P 여과능력은 거의 차이가 없음을 알 수 있었다.

3-MCPD created in manufacture process was regulated in our country about soy sauce and HVP. The latest paper reported that Bound 3-MCPD is created as intermediate. Germany common risk assesment reported that Bound 3-MCPD must be reduced because Bound 3-MCPD can be created in estimation circle when this is hydrolyzed in human body, but the data about the toxity of Bound 3-MCPD is lack. Therefore, We analysis about 209 items food such as soy sauce, seasoning food and meat-eating manufactured goods using bound 3-MCPD analysis method developed recently. As result of survey, bound 3-MCPD detected in 8 items among 44 traditional sauce (0.02~0.28ppm), 8 of soup 12 items (0.01~0.96ppm), in 22 items of sauce 60 items (0.01~0.55ppm), in 16 items of meateating manufactured foods 30 items (0.04~0.18ppm), in 20 items of snack cookies 28 items (0.09~1.43ppm), in 8 in roasted oil foods 10 items (0.04~1.22ppm), in 6 items of peanut processed food 10 items (0.06~0.25ppm), in 1 of vegetable cream 15 items (0.05ppm). Detected level was lower than the result of monitored by other countries.

자연산 유기물과 미세 입자는 분리막을 이용한 수처리 공정에서 반드시 제거되어야 하는 주요한 물질이다. 특히 휴믹물질은 막오염을 일으키는 자연산 유기물의 대표적인 물질로 알려져 있어 막여과 정수처리와 관련된 많은 연구에서 정수 원수를 모사하기 위해 이용되고 있다. 본 연구에서는 휴믹산 용액과 자연수의 한외여과시 막여과 및 세척 특성을 비교 분석하여 분리막 모듈의 실제 정수 원수 적용시 휴믹산 용액을 이용한 모사수가 가지는 대표성을 검토하고자 하였다. 정수원수의 막투과도는 5 mg/L 휴믹산 용액의 여과와 거의 같은 양상을 보였으나 유기물 및 탁도 제거율 측면에서 차이를 보였다. 용존성 유기물의 제거율은 휴믹산 용액에 비해 자연수의 제거율이 아주 낮으며 자연수 내에 존재하는 유기물은 분리막에 의해 거의 제거되지 않음을 알 수 있었다. 모사수의 제거율이 상대적으로 높게 나타난 이유는 유입수 내 유기물의 분자량 분포와 UV254 및 SUVA 값으로부터 휴믹산 용액 내 유기물의 크기 배제 및 소수성 흡착 때문인 것으로 사료된다. 미세입자 제거의 경우 입자 분포에 있어서 상대적으로 작은 크기의 카올린을 함유한 모사수가 자연수에 비해 한외여과 처리수의 탁도가 더 낮게 나타났다. 이는 입자 크기 자체보다는 입자의 형태가 분리막에 의한 입자 제거에 영향을 미치는 것으로 추정된다. 또한 화학세정을 통한 막성능 회복률의 경우 비슷한 막투과도를 보이며 오염을 일으킨 경우에도 모사수가 자연수에 비해 다소 높은 회복률을 보였고, 이 또한 모사수의 한계를 드러낸다고 하겠다.