낙동강 수계에서 잔류 의약물질류 검출 및 거동

서창동; 염훈식; 송미정; 김경아; 김시영; 손희종

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자료유형: 학술저널

저자정보: 서창동 (부산광역시 상수도사업본부) 염훈식 (부산광역시 상수도사업본부) 송미정 (부산광역시 상수도사업본부) 김경아 (부산광역시 상수도사업본부) 김시영 (부산광역시 상수도사업본부) 손희종 (부산광역시 상수도사업본부)

저널정보: 대한환경공학회 대한환경공학회지 대한환경공학회지 제42권 제4호

발행연도: 2020.4

수록면: 177 - 187 (11page)

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목적 : 본 연구는 국내･외에서 검출빈도가 높은 의약물질 18종을 선정하여 낙동강 상류부터 하류까지 하수처리장 방류수들, 지류들 및 본류들에서의 잔류 의약물질의 검출농도와 검출패턴을 평가하여 향후 하수처리장 방류수의 고도 처리와 안전한 상수원 확보를 위한 기초자료로 활용하고자 하였다.
방법 : 본 연구에서 조사한 18종의 의약물질은 acetaminophen, atenolol, carbamazepine, caffeine, diclofenac, iopromide, lincomycin, metoprolol, primidone, propranolol, sulfachloropyridazine, sulfamethazine, sulfamethoxazole, tetracycline, trimethoprim, chlorotetracycline, oxytetracycline 및 sulfathiazole이다. 잔류 의약물질류 분석에는 on-line SPE가 장착된 LC-MS/MS를 사용하였으며, 정량한계(limit of quantification, LOQ)는 1~5 ng/L였다. 채수지점은 상류부터 하류까지 본류 10개 지점과 본류에 영향을 미칠 수 있는 지류 6개 지점 및 하수처리장(처리용량 50,000 톤/일 이상) 방류수 11개 지점을 2018년 2월, 6월, 8월, 11월에 걸쳐 총 4회 채수하여 분석하였다.
결과 및 토의 : 하수처리장 방류수들, 지류들과 본류지점들을 통틀어 검출빈도가 가장 높은 의약물질은 모든 지점들에서 검출된 caffeine이었으며, 다음으로 carbamazepine, lincomycin, sulfamethoxazole, iopromide 순으로 나타났다. 또한, 이들 지점들에서의 평균 검출농도의 경우는 iopromide가 44.9~985.4 ng/L로 검출되어 가장 높은 평균 검출농도를 나타내었으며, 다음으로 caffeine (63.2~337.1 ng/L), carbamazepine (13.8~145.0 ng/L), sulfamethoxazole (12.3~114.8ng/L), diclofenac (3.1~144.1 ng/L)로 나타났다. 특히, caffeine은 하류로 내려올수록 구성비율이 점진적으로 감소한 반면 iopromide의 경우는 구성비가 점진적으로 증가하는 경향을 나타내었다. 그러나 하류지점들에서 검출된 caffeine 농도는 상류지점들에 비해 더욱 높게 나타났다. 잔류 의약물질들의 총 검출농도는 상류에서 중류로 내려갈수록 증가하여 고령지점에서 최고의 검출농도를 나타낸 이후 하류로 내려오면서 희석효과에 의해 점진적인 감소되었다. 낙동강에서의 잔류 의약물질들의 오염 특성은 하수처리장에서 완전히 제거되지 못한 잔류 의약물질들이 방류수를 통하여 수계로 유입되어 하류의 상수원을 오염시키는 신종 미량오염물질들의 전형적인 오염 패턴을 나타내었다.
결론 : 하수처리장 방류수들, 지류들과 본류지점들을 통틀어 검출빈도가 가장 높은 의약물질은 모든 지점들에서 검출된 caffeine이었으며, 다음으로 carbamazepine, lincomycin, sulfamethoxazole, iopromide 순으로 나타났다. 또한, 평균 검출농도는 iopromide가 44.9~985.4 ng/L로 가장 높게 검출되었으며, 다음으로 caffeine (63.2~337.1 ng/L), carbamazepine (13.8~145.0 ng/L), sulfamethoxazole (12.3~114.8 ng/L), diclofenac (3.1~144.1 ng/L) 순이었다. 잔류의약물질들의 총 검출농도는 상류에서 중류로 내려갈수록 증가하여 고령지점에서 가장 높은 검출농도를 나타내었으나 하류로 내려오면서 희석효과에 의해 점진적으로 감소하는 경향을 나타내었다.

Objectives : This study was conducted to evaluate the detection characteristics of Nakdong River basin (wastewater treatment plant (WWTP) effluents, tributaries and main streams) by selecting 18 kinds of pharmaceuticals which were detected frequently. It was intended to be used as basic data for advanced treatment of WWTP and securing safe water source.
Methods : The selected 18 pharmaceuticals investigated in this study were acetaminophen, atenolol, carbamazepine, caffeine, diclofenac, iopromide, lincomycin, metoprolol, primidone, propranolol, sulfachloropyridazine, sulfamethazine, sulfamethoxazole, tetracycline, trimethoprim, chlorotetracycline, oxytetracycline and sulfathiazole. The residual pharmaceuticals was analyzed LC-MS/MS equipped with on-line solid phase extraction (SPE) system and the limit of quantifications (LOQ) of 18 residual pharmaceuticals were 1~5 ng/L. Sampling points were 27 from the upstream to the downstream, including mainstream, tributary, and WWTP effluents. Sampling was conducted four times in Feb., Jun., Aug. and Nov. 2018.
Results and Discussion : The most frequently detected residual pharmaceutical in all WWTP effluents, tributaries and mainstream sites was caffeine, followed by carbamazepine, lincomycin, sulfamethoxazole and iopromide. In addition, iopromide was detected as the highest mean concentration of 44.9~985.4 ng/L followed by caffeine (63.2~337.1 ng/L) and carbamazepine (13.8~145.0 ng/L), sulfamethoxazole (12.3~114.8 ng/L) and diclofenac (3.1~144.1 ng/L). In particular, the proportion ratio of caffeine gradually decreased as going to the downstream, whereas iopromide gradually increased. However, the concentrations of caffeine in the sampling sites of the downstream were higher than those of the upstream sites. The total concentrations of detected residual pharmaceuticals gradually increased from the upstream to the middle stream, showed the highest detected concentration at the Goryeong area in the middle stream of the Nakdong River, and then gradually decreased due to the dilution effect. Residual pharmaceuticals in the Nakdong River basin, which could not be completely removed from the WWTPs, entered into the water system and contaminated source water of the downstream. This process is a typical contaminant pattern of the source water by the emerging micropollutants.
Conclusions : The most frequently detected residual pharmaceutical in all WWTP effluents, tributaries and mainstream sites was caffeine, followed by carbamazepine, lincomycin, sulfamethoxazole and iopromide. In addition, iopromide was detected as 44.9~985.4 ng/L, showing the highest mean concentration at the sampling points, and caffeine (63.2~337.1 ng/L) and carbamazepine (13.8~145.0 ng/L), sulfamethoxazole (12.3~114.8 ng/L) and diclofenac (3.1~144.1 ng/L) in order. The total concentrations of detected residual pharmaceuticals gradually increased from the upstream to the middle stream, showed the highest concentration at the Goryeong area in the middle stream of the Nakdong River basin, and then gradually decreased due to the dilution effect.

#Nakdong River Basin #Residual Pharmaceuticals #Wastewater Treatment Plant Effluents #Occurrence #Fate #낙동강 수계 #잔류 의약물질 #하수처리장 방류수 #검출 #거동

참고문헌 (31)

참고문헌 신청

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