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주승 조
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1 한국환경분석학회지제 11 권 ( 제 3 호 ) 222~231, 2008 J. of the Korean Society for Environmental Analysis SPE-LC-MS/MS 에의한과불화화합물의수질분석 - 고상추출법비교를중심으로 - 최재원 김정희 김용연 정팔진 * 한국수자원공사수돗물분석연구센터, * 전북대학교환경공학과 Development of an Analytical Method for the Determination of Perfluorinated Compounds by the Assays of Solid-phase Extraction and LC-MS/MS Jae-won Choi, Jeong-hee Kim, Yong-yean Kim, and Paul-jene Chung* Water Analysis & Research Center, Korea Water Resources Corporation, Daejoen, Korea *Division of Environmental & Chemical Engineering, Chonbuk National University, Jeonju, Korea Solid-phase extraction (SPE) was assayed in combination with liquid chromatography - tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) for analysing perfluorooctanoic acid (PFOA), perfluorononanoic acid (PFNA), perfluorodecanoic acid (PFDA), perfluoro-7-methyloctanoic acid (PFOA-7methyl), perfluoroctanesulfonate (PFOS), perfluorodecanesulfonate (PFDS) and perfluorodecanesulfinate (PFDSi) in raw water sample from drinking water treatment plants. Once, the optimization of MS/MS fragmentation analysis was carried out, sample extraction method was compared using the six SPE cartridges, and the determination of linearity, accuracy, precision and method detection limits (MDLs) were performed. SPE-LC-MS/MS method described enabled us to determine the target compounds at 0.2~2.4 ng/l levels. PFNA and PFOA-7methyl which have the same precursor and product ion mass showed chromatographic separation in the LC column. In sample extraction, adopting the washing fraction to remove interferences should be validated carefully. In SPE validation, HLB, 8B-S100-FCH and 8B-S100-FBJ is recommended, but some types of cartridge showed unreasonable high recoveries. Method blanks including field and reagent blank should be validated for real sample analysis to avoid the over-estimated values. Key words : Perfluorinated compounds (PFCs), PFOS, PFOA, Solid-phase extraction (SPE), Liquid chromatograph-triple quadrupole mass spectrometer (LC-MS/MS), Water 1. 서론환경중에서오랜기간잔류하면서먹이사슬을거쳐생체에농축되어독성영향을일으키거나대기중으로확산하여오염원이없는지역까지미량으로장거리이동후, 다시주변환경의생물먹이사슬에서농축되어영향을일으킬우려가있는화학물질들은잔류유기오염물질, 즉 persistent organic pollutants(pops) 로명명되어 스톡홀름협약 등에서 12개목록을지정하여국제 적으로생산, 유통및사용등에대해관리하고있으며우리나라도 2001년 10월 4일가입하여관리하고있다. 1,2) POPs는현재까지독성과생물농축, 대기를통한장거리이동및퇴적물내잔류와관련한시대별오염축적특성등과관련된이슈가 3~5) 연구되어비교적많은결과들이축적되어있는반면, 소수성이큰화합물로서물환경에직접잔류로인한수질오염문제은상대적으로크게문제되지않았다. 과불소화합물 (perfluorinated compounds, PFCs) 은 To whom correspondence should be addressed. choijw@kwater.or.kr

2 SPE-LC-MS/MS 에의한과불화화합물의수질분석 223 현재까지알려진 POPs의특성과는달리극성및비극성을동시에가진물질로서합성은주로두가지경로로분류된다. 첫째로는 3M에서주로사용한전기화학적불소화과정 (Electro Chemical Fluorination, ECF) 을통해합성되는 perfluoroalkylsulfonate (PFAS) 그룹으로서 perfluorooctanesulfonyl fluoride (POSF) 를매개로하는 4~13개의탄소골격을가진화합물이다. 6,7) 이중에서대표적으로알려진화합물은 perfluorooctanesulfonate (PFOS) 이며 8개의탄소골격으로이루어져있다. 또한 POSF는메틸또는에틸아민과반응하여설폰아미드계의 N-alkylperfluorooctanesulfonamide (FOSA), N-methylperfluorooctanesulfonamide (N- MeFOSA), N-ethylperfluorooctanesulfonamide (N- EtFOSA) 등이합성되며, FOSA는에틸렌카보네이트등과반응하여아미도에탄올 (N-alkylperfluorooctanesulfonamidoethanol) 이합성되며, N-methylperfluorooctanesulfonamidoethanol (N-MeFOSE), N-ethylperfluorooctanesulfonamidoethanol (N-EtFOSE) 등이합성된다. 8,9) 이들은사용과정에서가수분해등을거쳐 PFOS의형태로잔류하므로이에대한전구화합물이라할수있다. 또한, perfluoroalkylcarbonyl fluoride를매개로하는 perfluoroalkylcarboxylate (PFCA) 는 PFAS 와동일한탄소골격범위를가지며대표적인화합물은 perfluorooctanoate (PFOA) 이다. 10) 둘째, DuPont 에서주로개발된것으로알려진텔로머화 (telomerization) 로서불소화에틸렌단량체 (monomer perfluoroethylene) 와과불화알킬요드 (perfluoroalkyl iodides) 를기본으로하여알킬사슬을형성하고 telomer A라고하는 F(CF 2 CF 2 )I 화합물을합성하여 PFOA를비롯한플로로텔로머올레핀 (fluorotelomer olefin, FTO), 플로로텔로머알콜 (fluorotelomer alcohol, FTOH), 아크릴레이트 (acrylate monomer) 등을합성하는경로이다. 11) 이들 PFCs의화학구조에서알수있는것처럼소수성과친수성기를동시에가지므로인해물 ( 방수 ) 과기름 ( 방오 ) 등에의한오염을방지하는표면처리제로서주로이용되어야외용품, 패스트푸드포장재에널리사용되었다. 12) 그외에도 PFCs는절연제, 계면활성제, 프라이팬, 농약, 소방제품, 반도체공정에사용되었으며이러한제품의유통, 사용, 재활용등다양한경로를통해환경중으로유입하였다. 13) 지금까지실험동물, 역학조사등을통해알려진 PFCs의만성적생체영향으로는간독성, 면역독성, 신경독성, 행동장애, 발생학적영향등이있으며간, 췌장, 정소, 흉성, 갑상선등에서종양이보고되었으나유전독성의증거는보고사례가없다. 14) 주로구강과호흡을통해체내로들어온 PFCs는혈액과간장의단백질과결합한형태로잔류하며대사적분해가확실치않고분뇨를통한배설은매우더딘것으로알려져있으며체내반감기의경우, PFOA는수일 ( 생쥐, 랫 )~4.4 년 ( 인체 ), PFOS는랫 7.5일, 원숭이 200일, 인체 8.7 년으로알려져있다. 14,15) PFCs의인체노출은 60년대후반부터시작되었으나, 대부분의정보들은최근에보고되고있다. 특히, 기기분석방법은 90년대후반부터 MS/MS의기술이진보하여감도가획기적으로향상되었으며시료의전처리방법개선과더불어 PFCs에의한환경오염사례가밝혀지기시작하였다. 특히 2001년 Giesy와 Kannan에의해글로벌규모의야생동물모니터링결과를통해 PFCs의생물농축과극지방에이르는광범위한오염이밝혀졌고연이어미국, 캐나다, 일본을중심으로모니터링결과들이학계에보고되었다. 13,16,17) 한편, 물환경오염과관련하여 PFCs의극성기를갖는특성에기인한수계유입과지하수오염, 18,19) 음용을통한인체노출, 20) 수처리과정에서고분자화합물의분해를통한 PFOS, PFOA등의생성 21) 등, 연구범위가확산되고있으며, PFCs 제조공장근처의지하수오염사고이래, 미국, 일본, 독일등에서오염지역주변의하천수, 해수및음용수에대한모니터링결과가보고되었다. 22~25) 국내에서는 PFOA에대해 2003~2004년에일반인의혈중농도측정사례가있으며평균치로각각남성 35.5 ng/ml, 여성 88.1 ng/ml이검출되어조사대상 9개국중에서최상위에속하는것으로보고되어있다. 26) 또한국내연안및담수역에대한 6종의 PFCs 모니터링사례를보면시화, 광양만, 부산연안및울산항등의퇴적물및수질에서검출이확인되었고전반적인농도범위는각각낮은 ng/g, ng/l에서잔류하는것으로나타났다. 그러나시화호로유입하는하천수의경우최고 628 ng/l, 추정유입부하량은 58 kg/day를초과하는것으로나타나 12) 국내의물환경에대한과불화화합물에대한실태조사및오염지역에대한저감대책이필요하다. PFCs를분석하기위하여초기에는설폰아미드, 알콜계화합물에대해 GC와 GC-MS를이용한시도가있었으나, LC-FLD 검토등을거쳐현재는전자분무이온화방식 (electrospray ionization) 을적용한 LC-ESI- MS가적합한방법으로정착되었으며 27) 특히미량분석

3 224 최재원 김정희 김용연 정팔진 시감도와선택성측면에서삼중사중극자질량분석장치인 MS/MS가최적의결과를제공하고있다. 수질분석을위한 PFCs 전처리방법은고상추출방법 (solidphase extraction, SPE) 이가장많이검토되었으며문헌에서가장많이사용되고있는제품은 Water사의 HLB 등으로파악되고있다. 따라서물시료분석을위한 PFCs 미량분석은고상추출방법과함께 LC-MS/MS 로측정하는것이최근의추세이다. 본연구는지금까지문헌에서잔류성, 생체영향, 그리고환경분포측면에서가장많이연구된 PFCs 중에서 PFOS를비롯한알킬설포네이트인 PFDS, 알킬설피네이트인 PFOSi와알킬카르복실레이트로서가장중요한 PFOA와동계열화합물인 PFNA, PFDA 등을대상으로 LC-MS/MS의다중반응모니터링방식 (MRM) 을최적화하고물시료전처리를위하여많이사용되고있는 SPE의종류들을비교하여최적의과불화화합물분석방법을정립하는것을목적으로하였다. 2. 재료및방법 2.1. 시약및기구본연구에서동시분석방법검토에적용한 PFCs는잔류성, 생체영향등환경오염물질로보고된 PFOA, PFOS외에이들과유사구조를가진이성체또는유사화합물로서 perfluorononanoic acid (PFNA), perfluorodecanoic acid (PFDA), perfluoro-7-methyloctanoic acid (PFOA-7methyl) 등의과불화카복시산과 perfluorodecanesulfonate (PFDS) 및 perfluorodecanesulfinate (PFDSi) 등의설폰산, 설핀산등총 7종을대상화합물로선정, Wellington Laboratories (Guelph, Ontario, Canada) 에서각각 50 µg/ml (MeOH) 의농도를구입하였다. 또한정성 정량에사용할내부표준물질은각계열을대표할수있는화합물로서탄소동위원소 13 C을사용한 13 C-PFOA, 13 C-PFDA, 13 C- PFOS, 13 C-PFOSi 4종을동일회사로부터각각 50 µg/ml (MeOH) 의농도를구입하였다. 이들표준물질과내부표준물질의화학구조, 분자량등의정보를 Table 1 및 Fig. 1에요약하였다. 전처리비교에사용한 SPE 장치는 WATSON MARLOW (CA, USA) 의 205U 모델을사용하였고, 고상추출카트리지는 Waters사 (MA, USA) 의스티렌디비닐벤젠계역상폴리머제품인 HLB (6 ml, 200 mg) 와유사한성상을갖는 Phenomenex사 (CA, USA) 의스티렌디비닐벤젠계역상폴리머제품인 8B-S100-FCH (6 ml, 200 mg) 와 8B-S100-FBJ (3 ml, 200 mg) 및실리카제품인 8B-S012-HCH (6 ml, 500 mg), 이온교환제품인 8B-S029-FCH ( 강-양이온교환, 6 ml, 200 mg) 와 8B-S035-FCH ( 약-양이온교환, 6 ml, 200 mg) 를사용하였다. 메탄올등유기용매는 JT Baker (Phillipsburg, NJ, USA) 의 HPLC grade를사용하였다 표준물질의희석및조제 7종의표준물질은최초농도 50 µg/ml을메탄올을이용하여 1차 0.25 µg/ml 및 2차 µg/ml으로희석하고혼합내부표준물질은 1차혼합표준물질을 0.25 µg/ml으로제조하였다. 다음으로 2차표준물질과 1차혼합내부표준물질을이용하여분석용바이알에표준물질과혼합내부표준물질을각각 0.002~0.04 ml 및 0.2 ml씩넣고 1mL의잔량에해당하는메탄올을첨가하 Table 1. Chemical formula and molecular weights of target PFCs PFC category Individual Compounds Chemical Formula Molecular weight Perfluoroalkylcarboxylate Internal standards Perfluoroalkylsulfonate Internal standards Perfluoroalkylsulfinate Internal standards PFOA PFOA-7methyl PFNA PFDA 1,2,3,4-13 C 4 -PFOA 1,2-13 C 2 -PFDA PFOS PFDS 1,2,3,4-13 C 4 -PFOS PFDSi 1,2,3,4-13 C 4 -PFOSi C 7 F 15 COOH C 8 F 17 COOH C 8 F 17 COOH C 9 F 19 COOH 13 C 12 4 C 3 F 15 COOH 13 C 12 2 C 7 F 19 COOH C 8 F 17 SO 3- C 9 F 19 SO C 12 4 C 4 F 17 SO C 8 F 17 SO C 12 4 C 4 F 19 SO 2-487

SPE-LC-MS/MS 에의한과불화화합물의수질분석 225 Fig. 1. Chemical structures of the target PFCs. 여표준물질검량선을각각 0.05~5 ng/ml ( 혼합내부표준물질은 5 ng/ml) 범위로제작하였다. 2.3.

4 SPE-LC-MS/MS 에의한과불화화합물의수질분석 225 Fig. 1. Chemical structures of the target PFCs. 여표준물질검량선을각각 0.05~5 ng/ml ( 혼합내부표준물질은 5 ng/ml) 범위로제작하였다 고상추출의분획검토고상추출방법적용시하천수, 배출수등에포함된 방해물질을제거하기위해조 (2008), 12) Kannan 28) 은 40% 전후의메탄올 / 물을사용하여세척용분획을검토하였다. 본연구는정수장유입원수에대한방해물질제거용분획의적용성을검토하기위하여고상추출시대상 PFCs를포함하지않는것으로확인한 6 지점의

5 226 최재원 김정희 김용연 정팔진 Fig. 2. Suggested extraction procedures for water sample (*: preliminary check for washing fraction is carefully needed). 원수시료각 1L에혼합표준물질및내부표준물질을첨가한후, HLB 카트리지를사용하여 7종의 PFCs 분획별용출여부를조사하였다. 분석에사용한전처리순서는 Fig. 2에요약하였고 SPE 컨디셔닝은메탄올 5 ml, 증류수 5mL(2회 ) 순으로진행하였고, 세척용분획으로서 10% 메탄올 3 ml, 분석용분획은메탄올 10 ml을각각용출하였다. 고상추출장치의가압은컨디셔닝, 시료, 추출용매단계별로각각 30, 35, 15 rpm에서실시하였다. 각분획은 Turvo Vap 에서 1mL 까지농축하고 LC-MS/MS로측정하였다 고상추출의종류비교고상추출방법최적화를위하여 2.3에서사용한 HLB를비롯한 6종의고상추출카트리지를이용하여전처리방법간의회수율을비교하였다. SPE 비교에사용한카트리지는 2.1에서언급한것과같이역상폴리머계열의 HLB, 8B-S100-FCH, 8B-S100-FBJ, 실리카계열의 8B-S012-HCH, 이온교환계열인 8B- S029-FCH와 8B-S035-FCH를사용하였다. 컨디셔닝, 추출조작및기기분석은 2.3에서정립한동일조건으로실시하였다 기기분석 HPLC는 Agilent Technologies사 (Santa Clara, CA, USA) 의 1200 series와질량분석장치는 Applied Biosystems사 (Foster City, CA, USA) 의삼중사중극자 Table 2. LC-MS/MS conditions for peak separation and identification Condition for HPLC (Agilent Technologies, CA, USA) Instrument Agilent 1200SL Column Thermo Betasil C18, 2.1 mm 100 mm, 5 µm Injection volume 5 µl Flow rate 0.2 ml/min Mobile phase ACN(A): 10 mm Ammonium acetate/water(b) 5 min(equi) A : B = 35 : 65 Gradient 0.5 min A : B = 60 : min A : B = 80 : 40 Oven temp. Room Temp Condition for MS/MS (Applied Biosystems, CA, USA) Instrument API 4000 Ionization ESI Polarity negative Scan type MRM (multiple reaction monitoring) Spraying gas N 2 (60 psi) Heating/Drying gas N 2 (70 psi, 400 C) Ion spray 1500 V CAD gas N 2, molecules/cm 2 방식인 API 4000을이용하여대상물질을측정하였으며 LC에장착한컬럼은 Thermo사 (Waltham, MA, USA) 의 Betasil C18 (2.1 mm 100 mm, 5 µm) 이었다. 이동상은 10 mm 암모늄아세테이트 / 물과아세토니트릴두종류를사용하였으며, 표준물질과시료의주입량은 5 µl로설정하였다. 검출에사용한질랑분석장치는전자분무이온화방식 (electro spray ionization, ESI) 에서네거티브모드로측정하였으며 LC-MS/MS의상세분석조건은 Table 2에나타내었다. 첨가시료를포함한시료의정성및정량은내부표준법을이용하였다 QA/QC 문헌에서보고하고있는분석환경에서테플론제품사용에따른계통오염 29,30) 을검토하기위해대상물질이검출되지않은증류수 3개를공시료용메트릭스로사용하여추출에서기기분석까지의과정에서검출여부를검토하였고, 실험실의수돗물에 5ng/L의농도로첨가한것과첨가하지않은시료와의측정결과를비교하여저농도시료분석의적합성검토를통해시료용기, 카트리지및분석장치에계통오염이없음을확인후, 측정에사용하였다.

6 SPE-LC-MS/MS 에의한과불화화합물의수질분석 결과및고찰 3.1. LC-MS/MS 분석조건의최적화본연구에서는대상화합물에대해삼중사중극자질량분석장치 (MS/MS) 에서적용한다중반응모니터링 (multiple reaction monitoring, MRM) 을적용하였으며, MRM 적용시과불화화합물의특징은분자에서한개의수소가해리된 [M-H] 구조를가지는점이다. 이들을전구이온 (precursor ion) 으로설정하고해리에너지를가하여생성하는생성이온 (product ion) 을 Table 3에나타내었다. 여기서알수있듯이 PFOA 등과불화카르복시산의구조에서얻어지는 MRM의특징은분자에서 COOH가떨어져나간후음이온화된것이가장큰세기를가지며 PFOA의경우, m/z 369가 [M-COOH] 에해당하며그외에도 m/z 219, 169, 119 등이특징적인조각이온으로관찰되었다. PFOA-7methyl과 PFNA는동일한전구이온과생성이온을가지므로 LC 에서의분리가필요하다. 또한과불화설폰산은 FSO 3 (m/z 99) 또는 SO 3 (m/z 80) 의세기가가장크고설핀산의경우, SO 2 가떨어져나간조각이온인 m/z 519 Table 3. Optimized multiple reaction monitoring mode for the PCFs Compound Precursor Ion Product Ion PFOA PFOA-7methyl PFNA PFDA PFOS PFDS PFDSi C 4 -PFOA C 2 -PFDA C 4 -PFOS C 4 -PFOSi 이가장큰것으로나타났다. 대상과불화화합물의혼합표준물질크로마토그램및개별화합물에대한추출이온을 Fig. 3에나타내었다. 대상화합물은 11분이내에모두검출되었으며 MRM에의한선택이온의차이를이용하여방해성분의영향을받지않는것으로나타났으며동일한전구, 생성이온을가지는 PFOA- 7methyl과 PFNA는 LC 컬럼에서분리된것으로확인하였다. 위에서검토한기기조건을이용하여검량곡선을작성하였으며 0.05~10 ng/ml 범위에서 7회측정하여직선성및상관계수를산출한결과를 Table 4에나타내었다. 본연구에서사용한 LC-MS/MS는 0.05 ng/ml (5 µl 주입 ) 이상의농도에서직선성이유효한것으로판단되었으며검량곡선의상관계수는 ~1.0000로나타났으며 0.1 ng/ml를이용하여산출한장치검출한계는 0.02~0.03 ng, 상대표준편차는 9% 이내로매우낮은범위에서표준물질의측정이가능한것으로나타났다 고상추출방법의최적화문헌에서많이사용하고있는 HLB 카트리지를사용하여고상추출분획간의회수율을비교한결과를 Fig. 4에나타내었다. 시험에사용한시료는사전에대상 PFCs를포함하지않는것으로확인한 6 지점의원수시료각 1L에혼합표준물질및내부표준물질을각각 5, 10 ng/ml 첨가하여 Fig. 2와같은순서에따라컨디셔닝, 시료여과및용출을실시하고기기분석하였다. 측정결과전체평균회수율의범위는 74.5~90% 로나타났으며세척용분획에서는모든 PFCs가 0.1% 이하였다. 먹는물시료를제외하고해수, 하천수, 폐수등의분석사례에서시료의종류와성상에따라 1~40% 범위의메탄올 / 물로세척용분획을적용 12,28) 하고있으나카트리지의종류에따라표준물질을이용한회수율 Table 4. Calibration curves of the PFCs (0.05~10 ng/ml) Compounds Ion transition Retention time y = ax + b (r 2 ) PFOA 413> y=0.478x (0.9998) PFOA-7methyl 463> y=0.131x (0.9994) PFNA 463> y=0.182x (0.9997) PFDA 513> y=0.385x (0.9987) PFOS 499> y=0.0603x (0.9996) PFDS 599> y=0.0294x (0.9980) PFDSi 583> y=0.264x (1.0000) * (*: standard no. 6 is excluded)

7 228 최재원 김정희 김용연 정팔진 Fig. 3. MRM chromatogram of PFCs.

8 SPE-LC-MS/MS 에의한과불화화합물의수질분석 229 Fig. 4. Average recoveries of spiked PFCs between washing fraction by 10% MeOH and eluting fraction with MeOH (n=6). 확인이반드시필요하다. 본연구에서는정수장의원수와정수를검토대상으로하였고, 원수의세척분획에서도크로마토그램에영향을주는방해물질의영향은거의없는것으로나타나실질적인제 1분획은분석시간단축측면을고려할때생략가능한것으로판단되었다. 한편, PFCs가검출되지않은증류수를사용하여 6종 의 SPE 카트리지에기지농도의혼합표준물질및내부표준물질을첨가하고동일한조건으로전처리하여회수율을측정한결과를 Table 5에나타내었다. 역상폴리머계열인 HLB는 7종의 PFCs에대한회수율이 80~106% 로양호하였으며타문헌에서보고한범위와동등한수준인것으로나타났다. 동일한계열의충진제를사용한것으로생각되는 8B-S100-FCH와 8B- S100-FBJ의회수율은각각 83~114%, 80~117% 로서대상화합물에적용가능한범위인것으로판단하였다. 그외에검토한실리카계열의 8B-S012-HCH, 이온교환계열인 8B-S029-FCH와 8B-S035-FCH의회수율은대부분 100% 를훨씬초과하여비정상적인범위를보였으며 PFOS는 8B-S012-HCH와 8B-S029-FCH에서방해물질의영향으로정량이불가능하여 PFCs 측정으로사용이곤란한것으로판단되었다. 이러한결과로부터일부 SPE의충진재질이 PFCs 등에오염되어있을가능성이시사되었다. 기존의연구사례에서 PFCs의측정시주의사항으로지적되고있는테플론폴리머재질의부분적사용으로인한 LC-MS의라인, 전처리기구, 바이알셉텀등의오염 28~30) 과함께 SPE의재질오염도사전검토가필요하다고사료된다. 부가적으로테플론폴리머재질은실험실환경외에도일상생활에서광범위하게사용하고있으므로시료분석시의정도관리에시료채취, 실내전처리, 시약등에대한공시료데이터관리와대상물질의흡착을피하기위해초자채취병을폴리프로필렌재질로교체하는사항도병행할필요가있다 분석방법의유효성평가본연구에서검토한시료의전처리방법과기기분석법을이용하여 PFCs 정수장의원 정수모니터링시약 1L의시료양을가정한저농도범위에서분석방법의유효성을검토하였다. 폴리프로필렌용기에대상물질을포함하지않은것으로확인한원수 (n=3), 실험실내수돗물 (n=3) 에혼합표준물질및내부표준물질을각각 5 ng, 10 ng을주입하고 3.1 및 3.2에따라전처리와기기분석을실시하였으며 HLB카트리지를사용, 세척용분획없이메탄올로 Table 5. Recoveries of solid-phase extraction assays (spiked volume : 5.0 ng/l, parenthesis indicates measured concentrations) SPE PFOA PFNA PFOA 7methyl PFDA PFOS PFDS PFDSi HLB 8B-S100-FCH 8B-S012-HCH 8B-S029-FCH 8B-S100-FBJ 8B-S035-FCH * NA : not analysed 99 (4.9) 100 (5.0) 502 (25.1) 4020 (201) 116 (5.8) 102 (5.1) 81 (4.0) 83 (4.2) 834 (41.7) 3100 (155) 87 (4.4) 195 (9.8) 80 (4.0) 85 (4.2) 758 (37.9) 2340 (117) 80 (4.0) 137 (6.9) 96 (4.8) 104 (5.2) 64 (3.2) 524 (26.2) 108 (5.4) 102 (5.1) 106 (5.3) 94 (4.7) (4.8) (4.9) NA * 1170 (58.5) NA * 224 (11.2) (5.8) (4.8) 109 (5.5) 626 (31.3) 104 (5.2) 114 (5.7) 960 (48.0) 878 (43.9) 117 (5.8) 482 (24.1)

9 230 최재원 김정희 김용연 정팔진 Table 6. Summary of the method validation including accuracy, precision and method detection limits with spiking test for raw and tap water. Compound Meas. Conc. (ng/l) Accuracy Raw (n=3) Precision MDL * (ng/l) Meas. Conc. (ng/l) Accuracy Tap (n=3) Precision MDL * (ng/l) PFOA PFOA-7methyl PFNA PFDA PFOS PFDS PFDSi * MDL : method detection limit, MDL = S.D. * t = SD * 3.14 (n=10, 1-a=0.99). 추출하였고공시료는 3.2의검토사항과중복되어생략하였다. 원수및수돗물에대한측정결과는평균치로측정값, 정확도, 정밀도, 방법검출한계 (MDL) 순서로 Table 6에요약하였다. 분석방법의정확도는원수, 수돗물별로각각 101~123%, 102~118% 로나타났으며 3.2에서검토한것보다양호한것으로나타났다. 또한정밀도는원수, 수돗물구별없이대부분 10% 이내의범위였으나 PFOA-7methyl과 PFNA는공통적으로높은경향이었으며일부의원인으로서시료의반복측정횟수가적은것과공존물질의영향에기인하는것으로판단되었다. 방법검출한계는원수, 수돗물별로각각 0.2~2.4 ng/l, 0.2~2.2 ng/l로산출되었으며이는타문헌에서보고하는수준과유사한것으로판단되었다. 다만, 수돗물모니터링의경우저농도표준물질을이용한신호대잡음비 (S/N) 를기준으로 0.1 ng/l 전후의방법검출한계를요구하는데이터도보고 31) 되고있으므로본방법을정수와수돗물에적용시에보다낮은농도의첨가 회수결과를검토할필요가있는것으로판단된다. 4. 결론본연구는 7종류의주요과불화화합물 (PFCs) 에대한수질분석을목적으로고상추출카트리지의종류별비교를중심으로 SPE-LC-MS/MS 측정방법을정립하였으며다음과같은결론을얻었다. 1. LC-MS/MS에서 MRM 방식을이용한동시분석조건을검토한결과, 11분이내의분석시간에방해이온의영향을받지않고동시분석이가능하였다. 검량곡선 을 0.01~10 ng/ml 범위에서검토한결과, 직선성의상관계수는 ~1.0000, 장치검출한계는 0.02~0.03 ng, 상대표준편차는 9% 이내로나타났다. 2. HLB 카트리지를사용하여고상추출분획간의회수율을비교한결과, 전체평균회수율의범위는 74.5 ~90%, 세척용분획에서는모든 PFCs가 0.1% 이하로나타났으며정수장으로유입하는원수와정수중의메트릭스영향이미미함을고려하면메탄올을이용한단일분획이적절한것으로판단되었다. 3. 시료의전처리방법최적화를위해 6종의 SPE 카트리지를이용하여전처리방법간의회수율을비교한결과, HLB (80~106%), 8B-S100-FCH (83~114%), 8B-S100-FBJ (80~117%) 에서안정적인회수율을보여전처리에적합한것으로나타났으며 SPE 종류에따른 PFCs 오염가능성이시사되어분석환경의오염과관련한정도관리가중요한것으로판단되었다. 4. 원수와실내수돗물을메트릭스로이용하여본연구에서정립한분석방법의유효성을검토한결과, 각각의정확도는 101~123%, 102~118%, 정밀도는 PFOA-7methyl과 PFNA를제외하고 10% 이내를만족하였다. MDL은원 정수별로각각 0.2~2.4 ng/l, 0.2~2.2 ng/l로산출되었으며이는대부분의문헌에서검출되는저농도범위의시료에적용이가능한범위로나타났다. 5. 과불소화합물은외국의경우원수및수돗물에서검출사례가있으며기존의수처리공정에서제거가용이하지않은물질로보고되고있으므로, 향후본연구에서정립한방법으로 PFCs의정수장내거동을규명하는연구가진행되어야할것이다.

10 SPE-LC-MS/MS 에의한과불화화합물의수질분석 231 감사의글 본연구는한국수자원공사수자원연구원수돗물분석연구센터에서수행되었음 ( 과제번호 : KIWE-WARC-07-01). 참고문헌 May) Assessment of Existing Capacity and Capacity Building Needs to Analyze POPs in Developing Countries. 2. 임영욱, 김호현, 이준상, 이재영, 노영만, 대한환경공학회춘계공동학술대회, 2007, R. Lohmann, K. Breivik, J. Dachs, D Muir, Environmental Pollution, 2007, 150, F. Wania, Environ. Sci. Technol. 2003, 37(7), Y.S. Kim, H. Eun, H.S. Cho, K.S. Kim, E. Watanabe, K. Baba, T. Katase, J. Hazardous Materials, 2008, 154, H.J. Lehmler, Chemosphere 2005, 58, M. Sulfonated Perfluorochemicals in the environment: sources, dispersion, fate and effects. U.S. EPA public docket AR E. Kissa, Fluorinated surfactants and repellents; Marcel Dekker: New York, M. Fluorochemical use, distribution and release overview. U.S. EPA public docket AR M. Environmental, health and safety measures relating to perfluorooctanoic acid and its salts (PFOA). U.S. EPA EDocket OPPTS Washington, DC. 11. K. Prevedouros, I.T. Cousins, R.C. Buck, S.H. Korzeniowski, Environ. Sci. Technol. 2006, 40, 조천래, 박사학위논문, 전남대학교, J.P. Giesy, K. Kannan, Environ. Sci. Technol. 2001, 35, Organisation for Economic Co-operation and Development (OECD), Environment Directorate, and Joint Meeting of the Chemicals Committee and the Working Party on Chemicals, Pesticides and Biotechnology. Co-operation on existing chemicals, Hazard assessment of perfluorooctane sulfonate (PFOS) and its salts N. Kudo, Y. Kawashima, J Toxicol. Sci. 2003, 28, K. Kannan, S. Corsolini, J. Falandysz, G. Oehme, S. Focardi, J. P. Giesy, Environ. Sci. Technol. 2002, 36, K. Kannan, J.W. Choi, N. Iseki, K. Senthilkumar, D.H. Kim, J.P. Giesy, Chemosphere 2002, 49, M.M. Schultz, C.P. Higgins, C.A. Huset, R.G. Luthy, D.F. Barofsky, J.A. Field. Environ. Sci. Technol. 2006, 40, ( May), Du- Pont Hid Teflon Pollution For Decades. 20. E.A. Emmett, F.S. Shofer, H. Zhang, D. Freeman, C. Desai, L.M. Shaw, J. Occup. Environ. Med. 2006, 48, E. Sinclair, K. Kannan, Environ. Sci. Technol. 2006, 40, B. Boulanger, J. Vargo, J. L.Schnoor, K.C. Hornbuckle, Environ. Sci. Technol. 2004, 38, S. Taniyasu, K. Kannan, Y. Horii, N. Hanari, N. Yamashita, Environ. Sci. Technol. 2003, 37, N. Saito, K. Harada, K. Inoue, K. Sasaki, T. Yoshinaga, A. Koizumi, J Occup. Health 2004, 46, D. Skutlarek, M. Exner, H. Farber, Environ Sci Pollut Res, (5), ( July), 환경오염물질한국인서가장많이검출. 27. G.W. Olsen, J.M. Burris, J.H. Mandel, L.R. Zobel, J. Occup. Environ. Med. 1999, 41, K. Kannan, personal communication. 29. N. Yamashita, K. Kannan, S. Taniyasu, Y. Horii, T. Okazawa, G. Petrick, T. Gamo, Environ. Sci. Technol. 2004, 38, J.W. Martin, K. Kannan, U. Berger, P. de Voogt, J. Field, J. Franklin, J.P. Giesy, T. Harner, D.C. Muir, B. Scott, M. Kaiser, U. Jarnberg, K.C. Jones, S.A. Mabury, H. Schroeder, M. Simcik, C. Sottani, B. van Bavel, A. Karrman, G. Lindstrom, S. van Leeuwen, Environ. Sci. Technol. 2004, 38 (13), 248A-255A. 31. S. Tanaka1, S. Fujii1, N.P.H. Lien, M. Nozoe1, H. Fukagawa, W. Wirojanagud, A. Anton, G. Lindstrom, Organohalogen Compd. 2006, 68,

환경중잔류의약물질대사체분석방법확립에 관한연구 (Ⅱ) - 테트라사이클린계항생제 - 환경건강연구부화학물질연구과,,,,,, Ⅱ 2010

11-1480523-000702-01 환경중잔류의약물질대사체분석방법확립에 관한연구 (Ⅱ) - 테트라사이클린계항생제 - 환경건강연구부화학물질연구과,,,,,, Ⅱ 2010 목차 ⅰ ⅱ ⅲ Abstract ⅳ Ⅰ Ⅱ i 목차 Ⅲ Ⅳ i 목차 ii 목차 iii Abstract α β α β iv Ⅰ. 서론 Ⅰ 1 Ⅱ. 연구내용및방법 Ⅱ. 2 Ⅱ. 연구내용및방법