환경시료 분석을 위한 다성분 농약의 추출 및 정제방법에 관한 연구

Abstract

최근 들어 사회적, 환경적으로 크게 문제가 되고 있는 내분비계 교란물질 중 다성분 농약이 포함되어 있다. 환경 내에서 다성분 농약류의 발생원은 광범위하나, 주로 살충제 및 제초제의 사용으로 발생된다. 이 물질은 체내에 유입되어 마치 호르몬처럼 작용하며, 지용성 유기오염물질로서 생물농축에 의하여 최종 소비자인 우리 인간에 농축되어 생태계 및 인간의 생식기능저하, 성장장애, 최기형성, 성호르몬 변화 및 태아독성 등을 유발하며 모든 생물종에 위협이 될 수 있다는 인식이 제기되는 등 오존층파괴, 지구온난화 문제와 함께 새로운 환경문제로 대두되고 있다. 본 연구에서는 내분비계 장애물질로 분류된 여러 종의 농약 중 GC/MS로 분석이 가능한 12종의 농약을 선택하였는데, 그 항목들은 수질, 토양, 저질등 환경에서의 제초제, 살충제로 사용되는 농약의 내분비계 장애물질인 아트라진(Atrazine), 시마진(Simazine), 빈크롤르졸린(Vincrozolin), 아라클로르(Alachlor), 에틸 파라치온(Ethyl-parathion), 마라치온(Malathion), 니트로펜(Nitrofen), 트리프르라린(Trifluralin), 메트리부진(Metribuzin), 시퍼메스린(Cypermethrin), 펜바러레이트(Fenvalerate), 퍼머스린(Permethrin)이다. 이 항목들은 현재 환경부에서 추진 중인 내분비계 장애물질 환경 잔류 실태 조사 항목이다. 현재는 이 물질들을 분석하는 standard method가 확립되지 않은 상태이며, 일본의 분석 방법을 참고하여 분석, 조사가 이루어지고 있는 상황이므로 이 항목들의 추출, 정제에 관한 연구가 필요하다. 특히 식품이나 생물 시료의 경우는 국내에서도 다성분 농약의 추출, 정제, 분석에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있으나, 토양의 경우는 그렇지 못하므로 본 연구에서는 그 방법을 확립해 보고자 우선 ASE와 Soxhlet, Sonication 추출 장치를 이용하여 회수율 측면과 용매사용량, 추출시 소요시간 등을 시간적·경제적 측면에서 고찰해 보았고, 또한 알맞은 추출 용매를 선정하기 위해 Sonication 방법으로 용매를 바꿔 가며 추출 효율을 평가해 보았다. 그리고, 추출 후 정제 과정에 있어, 효과적인 용출 용매를 선정하기 위해 세 가지로 용매에 구배를 주어 회수율을 비교해 보았다. 추출 방법 비교 실험 결과 각 항목의 평균 회수율은 ASE의 경우 37.0~121.4%, Soxhlet의 경우 73.7~161.2%, Sonication은 73.6~147.9%의 값을 보였다. 전체적으로 Soxhlet을 추출 방법으로 했을 경우 회수율이 가장 높았으며, ASE의 회수율은 비교적 낮았다. Sonication의 경우는 전반적으로는 Soxhlet 방법보다 효율이 낮긴 하지만 그 차이는 작았다. 그러나 용매 소비량과 소요 시간의 차이는 매우 컸다. Acetone, Acetone/n-Hexane(1:4), Acetone/n-Hexane(1:1)을 용매로 사용해 추출 효과를 비교해 본 결과, Acetone/n-Hexane(1:4)를 추출 용매로 사용했을 경우 다른 두 용매에 비해 낮은 효율을 보였으나, Acetone, Acetone/n-Hexane(1:1)을 추출 용매로 사용한 결과는 비슷했다. 추출 용매로 50% Acetone/n-Hexane를 사용할 경우 Acetone을 추출 용매로 사용했을 때에 비해 협잡물의 양은 훨씬 줄이면서 거의 같은 효율을 얻을 수 있다. 정제시 Acetone/n-Hexane(1:4), Acetone/n-Hexane(1:1) 둘 다 높은 회수율을 보였으나 Metribuzin의 경우 Acetone/n-Hexane(1:1)을 용출 용매로 사용했을 때, 73.0%라는 비교적 낮은 회수율을 보이므로 전체적으로 고르게 높은 회수율을 보이는 Acetone/n-Hexane(1:4)을 용출 용매로 사용해야 모든 항목에서 우수한 결과를 얻었다.;Environmental disrupting chemicals(EDCs) are known to one of the 3 world environmental problem with the depletion of ozone layer and global warming. EDCs are suspected to the chemicals that could cause human or creatures in ecosystem to inhibition of hormone functions, deformity, and cancer. They are hazard for human beings rather than a known toxic chemicals in a relatively low concentration. Multiresidue procedure for the determination of 12 pesticides(Atrazine, Alachlor, Ethylparathion, Malathion, Nitrofen, Trifluralin, Metrubuzin, Cypermetherin, Fenvalerate, Permethrin., Simazine, Vincrozolin) classified as endocrine disruptor isn't established yet. So finding the most effective method is important. First experiment is about comparison of effective extraction method. To find the most effective extraction method, this experiment was proceeded. Acetone was used as extraction solvent. Because Acetone is the most effective extraction solvent in many other papers, I selected Acetone as extraction solvent. Among several extraction method, I used Soxhlet, Sonication, ASE then compared extraction efficiency. Second experiment is about comparison of extraction solvent. To find the most effective extraction solvent, I mixed n-Hexane in Acetone at several ratio and used in experiment. In this experiment, sonication was used as extraction method because sonication is the simplest among those extraction methods. In this study, Acetone/n-Hexane(1:4) , Acetone/n-Hexane(1:1) and Acetone were used. Final experiment is about Comparison of elution solvents for Clean-Up. To find the most effective elution solvent, Acetone/n-Hexane(1:9), Acetone/n-Hexane(1:4), Acetone/n-Hexane(1:1) were compared. Used florisil in this exper iment was 1g cartridge. The most effective extraction method was when using soxhlet, however it required high usage of solvent and took long period of time in getting results. When dealing with many different samples, sonication method was the more efficient way to get results. When extracting from the soil, the most suitable solvent was the acetone. However, it also extracted many impurities as well as the target compounds. When the size of the sample is small, the amount of florisil is not much of the factor. Too much usage of florisil rather might disturb complete extraction of the target compound from the elution solvent. The most effective result was shown when using acetone/n-hexane(1:4) for the elution solvent.