분광학적 방법에 의한 유류 오염 토양의 모니터링에 관한 기초연구

Abstract

현장측정법은 한번의 설치로 주기적인 측정이 가능하므로 오염의 발생을 지속적으로 감시할 수 있으며, 오염물질의 유독성으로부터 측정자를 보호할 수 있다. 분광학적 방법을 이용한 측정법은 광량 변화 측정만으로 오염 여부를 판단할 수 있어, 간단하고 측정시간이 짧고 유지비용이 저렴하여 현장 모니터링 시스템에 적합하다. 본 연구는 형광분석법과 흡광분석법을 이용한 유류 오염토양의 모니터링에 관한 기초 실험으로서, 유류에 상당량이 함유되어 있는 BTEX는 260nm대의 자외선영역의 빛을 흡수하여 280-290nm 파장 영역의 형광을 방출하는 원리를 이용한 것이다. BTEX로 오염된 토양의 형광을 측정하면 280-290nm 영역에서 뿐만 아니라 300-600nm파장 영역에서도 형광이 나왔다. 흡광 영역이 비슷한 이 물질들은 그 형광을 내는 파장 영역도 비슷하였으며, 오염도가 증가함에 따라 형광도 증가하였다. 이러한 결과는 오염 발생의 여부를 즉각 감지하는데 이용할 수 있다. 광원 조사 지점에 오염물질이 도달하였을 때 형광을 측정하는 것이 오염의 실제 발생을 반영하고 측정의 신뢰도를 높일 수 있으며, 400nm 이하에서의 형광측정이 실제 모니터링에 유효하다. 또한 일정 수분은 형광 측정을 안정화시키는 효과가 있었지만, 수분함량은 형광 측정에 큰 영향을 주지 못한다. 측정의 객관성을 높이기 위하여 모래를 이용한 형광측정법을 제안하였다. 특히 모래를 이용한 분석방법은 지하 저장시설을 매설하는 현행법에 따라 법적으로도 그 적용성을 보장받을 수 있다. 토양은 빛을 투과할 수 없는 특징이 있기 때문에 토양에서 토양가스를 추출하여 가스의 흡광도를 측정하는 기체 흡광 분석법이 적절하다. BTEX의 기체상 흡광도를 측정한 결과, 오염도에 따라 흡광도가 증가하였을 뿐만 아니라 흡광도를 측정하는 시간도 증가하였다. 이러한 경향은 BTEX와 휘발유로 오염된 토양에서 그 토양가스를 흡입하여 흡광도를 측정하여도 차이가 없었다. 따라서 분광분석법과 현장측정기기는 기존의 오프라인분석법에 비하여 신뢰도가 높은 데이터를 풍부하게 얻을 수 있고, 간편하고 단순하여 한번의 설치로 주기적인 측정이 가능하므로 유류 오염의 위험이 있는 지역에서의 상시 토양오염 모니터링에 효과적이며, 본 연구의 결과는 이러한 모니터링 시스템의 설계 및 운영의 신뢰도와 객관성을 높이는데 기초자료로 이용될 수 있다. ; In order to protect the precious water source from the ill effect of oil spills from underground storage tanks, immediate detection of these spills should be executed. The development of on-line and real-time detection systems is the objective of this study. To determine the contamination of the aromatic hydrocarbons in soil, a fiber-optic sensing technique with fluorescence detector and absorbance sensor have been proposed. Benzene, toluene, ethylbenzene, xylene (BTEX) was 260 nm / 290 nm (excitation/emission wavelength). Additionally, broader fluorescence spectra of BTEX-polluted soil sample ranging from 300 nm to 600 nm were observed. Additionally, the intensity of fluorescence increased with increasing BTEX concentration, which was conspicuous in the fine-particle soil. In this study, more realistic contamination condition and water contents were considered. Fluorescence intensity was not affected by water contents. To acquire the stability of media, sand was suitable to our system. Fast and inexpensive UV absorbance sensor for on-line monitoring system of monoaromatic hydrocarbons from contaminated soil is tested in this research. Since soil particles are opaque, the absorbance measurement of vaporized monoaromatic hydrocarbons extracted from contaminated soil is used. As a result, the absorbance intensity increased in proportion to the degree of contamination, and so was the duration of the absorbance. The overall results indicated that the suggested technique could be useful for in-situ monitoring system for subsurface oil-storage tank