광양만의 과불화화합물 거동 예측 시뮬레이션

Abstract

광양만에서 과불화화합물 중 PFOS의 거동 예측 모델을 구축하여 해역에서 과불화화합물의 농도분포에 영향을 주는 중요한 인자를 평가하였다. 과불화화합물은 PBTs, POPs 특징을 가진 물질로 환경 중에 잔류성이 강하고 먹이사슬을 통해 인간과 생태계에 축적되어 악영향을 미치는 독성이 강한 특징으로 인해, 전세계적으로 관심이 고조되고 있다. 이러한 과불화화합물은 과거 60여 년 동안 산업 및 일상생활에서 사용되는 다양한 소비자제품에 사용되어왔으며, 다양한 경로를 통해 환경 중에 유입되는 물질이다. 과불화화합물은 안정된 구조로 인해 분해 매커니즘인 가수분해, 광분해, 생물학적 분해와 대사작용이 거의 일어나지 않아 환경 중에 지속성이 크게 나타난다. 또한 소수성, 소유성의 특징으로 지방에서보다 단백질에 축적되는 특징을 가지고 있다. 과불화화합물을 한반도 남해안 중앙부에 위치한 광양만을 대상으로 STELLA software를 사용하여 해양환경 중 거동을 예측하기 위한 모델을 구성하였다. 본 연구에서 사용된 모델은 비보존계 BOX모델로 화학물질의 유입과 유출이 평형이 되어 시간에 따른 농도변화가 없는 정상상태를 가정한 모델을 구성하였다. 상태변수로는 용존PFOS, 입자성 유기물 중의 PFOS, 식물플랑크톤 내의 PFOS을 고려하였으며, 생물학적·화학적 과정으로는 입자성 유기물의 흡착, 탈착, 저질로의 침강, 그리고 식물플랑크톤의 축적과 배설을 고려하였다. 또한 수계 외로의 유출 및 수계 내로의 유입을 고려하였으며, 수계내로의 유입은 육상으로부터의 유입을 고려하였다. STELLA software를 사용하여 시뮬레이션한 결과 계산된 결과를 바탕으로 모델의 타당성을 검토하기 위해 실측치와 계산치의 일치성을 나타내는 상대오차를 구해 검정을 실시하였다. 그 결과 해역의 내측에 위치한 A BOX는 상대오차 -7.32%, B BOX에서는 16.36%로 나타났다.민감도 분석을 통해 모델 보정에 적용된 계수 값을 2배 및 1/2배에 해당하는 값으로 증감시켰을 경우 나타나는 상태변수의 변동량으로 이 변동량이 큰 경우일수록 상태변수의 농도를 결정하는 데 중요한 요소이다. 민감도분석 결과 용존PFOS의 경우 입자성 유기물로의 흡착계수 및 탈착계수에 영향을 많이 받으며, 입자성 유기물 중 PFOS의 경우 흡착계수 및 탈착계수, 침강속도의 영향이 큰 것으로 나타났다. 또한 식물플랑크톤 내의 PFOS의 경우 생물축적계수와 분비계수에 의한 영향이 매우 큰 것으로 나타났으며 영향이 큰 인자에 대해서 정밀한 고찰이 필요한 것으로 판단된다. 광양만 해역에서 PFOS의 유입에 따른 유입부하량 삭감 시나리오를 구성하여 시행한 결과 A BOX와 B BOX의 상태변수의 용존 PFOS의 농도는 점진적으로 감소하는 것으로 나타났다. 물질수지 산정 결과 용존 PFOS의 경우 외해로 빠져나가는 것이 가장 크게 나타났으며, 입자성 유기물의 경우는 침강이 가장 크게 나타났다. 또한 식물플랑크톤의 경우 외해로 빠져나가는 양이 가장 큰 것으로 계산되었다.