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1 토양중유기오염물질의기준확립에 관한연구 (Ⅱ) 환경진단연구부토양지하수연구과김태승, 박종겸, 윤정기, 엄익춘정일록, 신선경, 박진수, 이건영, 안윤주 * Establishment of the Soil Quality Standards for Organic Pollutants(Ⅱ) T. S. KIM, J. G. PARK, J. K. YOON, I. C. EOM I. R. CHUNG, S. K. SHIN, J. S. PARK, K. Y. LEE, Y. J. AN Soil and Groundwater Division, Environmental Diagnostics Research Department, National Institute of Environmental Research Department of Environmental science* Konkuk University 2007 국립환경과학원

2 요약문 1. 제목 토양중유기오염물질기준확립에관한연구 (II) 2. 최종연구목적본연구는 2차년도사업으로현행토양환경보전법중유류 (BTEX), 용제 (TCE PCE), PCBs, TPH 및 PAHs(BaP; benzo[a]pyrene) 등유기오염물질에대한토양오염기준을토지이용도및오염물질항목별로세분화하기위해공정시험방법의개선과함께토양중배경농도및오염특성을조사하고각국의기준및기준설정방법등을고려하여이들유기오염물질에대한토양오염기준개선 ( 안 ) 을제시하고자한다. 3. 연구내용및방법가. 토양중유기오염물질관련자료조사토양중 PAHs에대해미국 EPA 및 ISO 등의시험방법현황을정리하고미국, 유럽등선진국의토양 PAHs 등유기오염물질관리를위한기준현황및토양오염실태를비교 분석하였다. 나. 토양중 PAHs의시험방법확립선진국의토양중 PAHs 시험방법에대한자료조사내용을참고하여시험토양을대상으로시험방법별추출및전처리방법, 칼럼정제방법, 분석용칼럼조건, 기기분석조건및정량방법에대한적용성시험을실시하고, 각시험방법의비교결과를토대로토양중 BaP을분석하기위한 PAHs 시험방법을확립하였다. - i -

3 다. 토양중유기오염물질의배경농도및오염특성조사토양중 PAHs의배경농도조사를위해토지용도별시료 20개에대해 PAHs 12종에대한오염도를조사하였으며, 유류오염토양 9개에대한분석결과와비교하였다. 또한토양중 BTEX(Benzene, Toluene, Ethyl benzene, Xylene) 의오염특성을조사하기위해 1차년도분석결과를고려하여공시토양을대상으로토성및분석기기별측정결과를비교 평가하였다. 라. 토지이용도별토양중유기오염기준재설정 1차년도사업에이어 PAHs 등유기오염물질에대해배경농도조사자료와선진국의기준운영현황및기존에제시된토지이용도분류에따른토양오염기준재설정방안 ( 환경부, 2003) 을참조하고, 토지이용도에따른위해특성을고려하여 BTEX, TCE PCE, PCBs, TPH, BaP에대한항목별토양오염기준 ( 안 ) 을제시하였다. 4. 연구결과가. 토양중유기오염물질시험방법확립 선진국의토양중 PAHs 시험방법으로미국 EPA 및 ISO 시험방법등을비교검토하고국내오염토양에대한적용성을검토한결과, 유류오염토양의분석을위해서는알루미나전처리방법이보다효율적인것으로나타났으며, PAHs 12종에대한회수율이 67~107% 범위였다. 이를토대로유류오염토양에대한 PAHs의시험방법 ( 안 ) 을제시하였다. 나. 토양중유기오염물질오염특성조사 토지이용도별 PAHs 배경농도조사에서토지이용도를고려하여 20 개시료를채취분석한결과, 12 종의총 PAHs 는 2.16~1, ii -

4 μg /kg의범위로나타났으며학교용지가가장낮고도로변이가장높게나타났으며, 항목별로는 fluoranthene, pyrene, chrysene 등이농도비율로 10% 이상을차지하였으며, anthracene, phenanthrene, benzo[a]pyrene, dibenz[ah]anthracene이 1~7% 로낮았다. 또한 BaP 의농도범위는 0.16~157.52kmg/kg으로비교적낮게나타났다. 시험토양 (n=9) 을이용한 BTEX의오염도평가에서분석기기 (GC/FID 및 GC/MSD) 에따라서로다른차이를나타내었다. 벤젠은 GC/FID 분석에서상대적으로큰값을보였으며, 톨루엔의경우유사한값을보였다. 또한시험토양의토성또는유기물함량과 BTEX 검출농도와의관계는뚜렷한경향을보이지않았다. 다. 토지이용도별토양중유기오염물질의오염기준설정방안 각국의토양오염기준설정을위한토지이용도분류방법을고려하여지적법상의토지이용도를이용하여현행 가, 나 ' 지역구분을 3개지역으로세분화방안을제시하였으며, 유기오염물질에대한토지이용도의구분의적용성을검토한결과, 노출경로및위해성등을고려할때중금속과같이잔류성이큰 PCBs 및 PAHs(BaP) 는 3개지역으로, 휘발성물질인 BTEX, TCE PCE의경우에는 2개지역으로분류하는방안이검토되었다. 1차년도에이어 PAHs(BaP) 등토양중유기오염물질의배경농도및오염특성을조사하였으며, 이들물질에대한각국의기준및기준설정방법등을고려하고기존에제시된오염기준개선방안 ( 환경부, 2003) 및위해성수준을참조하여토지이용도별지역구분 ( 안 ) 및항목별로세분화한 BTEX 및 TCE PCE, PCBs, TPH, PAHs(BaP) 의토양오염기준 ( 안 ) 을다음과같이제시하였다. 또한토양오염기준 ( 안 ) 의운영을위한제한점및향후추진방안에대해검토하였다. - iii -

5 < 토양오염기준적용을위한토지이용도별지역구분 ( 안 ) > 구분내용지적법지목의전 답 대 ( 주거지에한함 ) 과수원 목장용지 학 1지역교용지지역, 수도용지및기타어린이놀이터등인체의직접접촉빈도등이많은토지이용지역지적법에의한지목이대 ( 주거지제외 ) 임야 하천 공원 체육용 2지역지 유원지 종교용지및사적지등어린이놀이터를제외한지역지적법의한공장용지 도로 주차장 주유소용지 창고용지 3지역철도용지및잡종지인지역단, 토지의이용용도가중복되는지역에대해서는상위지역으로간주한다 < 유기오염물질토양오염우려기준및대책기준 ( 안 )> ( 단위 :mg/kg) 오염물질 우려기준 / 대책기준 ( 현행 ) 우려기준 / 대책기준 ( 안 ) 가지역나지역 1지역 2지역 3지역 BTEX - 80/ 벤젠 - - 1/3 3/9 톨루엔 /60 60/180 에틸벤젠 / /1020 크실렌 /45 45/135 석유계총탄화수소 (TPH) 500/1200 2,000/ /1500 2,000/6000 벤조 (a) 피렌 /2 2/6 7/21 트리클로로에틸렌 (TCE) 8/20 40/100 8/24 40/120 테트라클로로에틸렌 (PCE) 4/10 24/60 4/12 25/75 폴리클로리네이티드비페닐 (PCBs) /3 4/12 12/ 지역 : 지적법지목의전 답 대 ( 주거지에한함 ) 과수원 목장용지 학교용 지지역, 수도용지및기타어린이놀이터등인체의직접접촉빈도등이많은 토지이용지역 2. 2지역 : 지적법에의한지목이대 ( 주거지제외 ) 임야 하천 공원 체육용지 유원지 종교용지및사적지등어린이놀이터를제외한지역 3. 3지역 : 지적법의한공장용지 도로 주차장 주유소용지 창고용지 철도용 지및잡종지인지역 4. 토지의이용용도가중복되는지역에대해서는상위지역으로간주한다 - iv -

6 5. 석유계총탄화수소 (TPH) 는동 식물성유류를제외한다 6. 다음각목의 1 에해당하는경우에는지목구분에관계없이 3 지역의토양오염우려기준을적용한다. 가. 특정토양오염유발시설이설치된경우나. 1 지역, 2 지역을제외한지역에서토양오염사고가발생한경우 7. 제주특별자치도의경우 제주특별자치도설치및국제자유도시조성을위한특별법 제 305 조의 2( 토양오염의기준설정에관한특례 ) 에의하여동기준을적용하지않는다. 5. 연구결과의활용에대한건의본연구의결과에제시된오염토양의 PAHs 시험방법 ( 안 ) 을현행공정시험기준제정에, 토지이용도별 항목별로오염기준을세분화한기준 ( 안 ) 은현행토양오염기준을보완하는데활용하고자하며, 향후토양오염위해성평가기법의도입을위한기초자료로이용한다. - v -

7 목 차 요약문 i 목차 vii Abstract xiii Ⅰ. 서론 1 Ⅱ. 연구내용및방법 3 1. 토양중유기오염물질관련자료조사 3 가. 시험방법 3 나. 토양오염물질관리및오염현황 3 2. 토양중 PAHs 시험방법비교 3 가. 시험방법적용성검토 3 나. 공정시험방법 ( 안 ) 확립 3 3. 토양중유기오염물질배경농도및오염특성조사 3 가. 조사지점및시료준비 3 나. 시험토양의분석 4 4. 토지이용도별토양중유기오염기준재설정 6 III. 연구결과및고찰 7 1. 토양중유기오염물질관련자료조사 7 가. 각국의토양중 PAHs 시험방법 7 나. 각국의토양유기오염물질관리및오염현황 8 다. PAHs의물리화학적특성 토양중 PAHs 시험방법비교 14 가. 토양중 PAHs 시험방법비교 14 - vii -

8 나. 토양중 PAHs 공정시험기준 ( 안 ) 검토 토지이용도별유기오염물질특성조사 25 가. PAHs 배경농도및오염특성조사결과 25 나. 토양중 BTEX 오염특성조사결과 토양이용도별유기오염물질의토양오염기준안마련 33 가. 토양오염기준운영현황및토양이용도분류방안검토 33 나. 토지이용도별기준 ( 안 ) 42 Ⅳ. 결론 56 참고문헌 59 부록 63 - viii -

9 표차례 표Ⅱ-1. 시험토양의휘발유오염도 4 표Ⅱ-2. GC/FID 및 GC/MS 기기분석조건 5 표Ⅲ-1. 각국의토양중 PAHs 분석방법 7 표Ⅲ-2. 각국의토양유기오염물질관리현황 8 표 Ⅲ-3. 토양중 PAHs 배경농도 9 표 Ⅲ-4. 토지이용도별토양중 PAHs 농도 10 표 Ⅲ-5. 도로변및공항주변에서의토양중 PAHs 농도 11 표 Ⅲ-6. 임야및전답에서토양중 PAHs 농도 12 표 Ⅲ-7. 주요다환방향족탄화수소류 (PAHs) 의물리화학적특성 13 표Ⅲ-8. 분석대상화합물 15 표Ⅲ-9. GC/MSD 기기분석조건 22 표Ⅲ-10. PAHs의분석대상물질및검량선농도 23 표Ⅲ-11. PAHs의모니터링이온 24 표Ⅲ-12. 시료채취지역별 PAHs 분석결과 27 표Ⅲ-13. 시료별 PAHs 분석결과 29 표Ⅲ-14. 경유제품의 PAHs 농도 30 표Ⅲ-15. 토양시료의이화학적특성 31 표Ⅲ-16. 항목별분석결과 32 표Ⅲ-17. 토성에따른 BTEX의항목별분포특성 (GC/FID) 33 표Ⅲ-18. 각국의토양질기준또는가이드라인값운영현황 ( 계속 ) 34 표Ⅲ-18. 각국의토양질기준또는가이드라인값운영현황 35 표Ⅲ-19. 토양중유기오염물질의비발암성독성치현황 38 표Ⅲ-20. 토양중유기오염물질발암성독성치현황 39 표Ⅲ-21. 토양오염기준적용을위한토지이용도별지역구분방안 40 - ix -

10 표Ⅲ-22. 미국및캐나다 EPA에서제시된발암계수 42 표Ⅲ-23. 각국에서제시된비발암참고치 43 표Ⅲ-24. 벤젠의발암위해도평가계산예 44 표Ⅲ-25. 톨루엔의비발암위해도평가계산예 46 표Ⅲ-26. 에틸벤젠의비발암위해도평가계산예 47 표Ⅲ-27. 크실렌의비발암위해도평가계산예 48 표Ⅲ-28. TCE의비발암위해도평가계산예 50 표Ⅲ-29. PCE의비발암위해도평가계산예 51 표Ⅲ-30. 벤조 (a) 피렌의비발암위해도평가계산예 54 표Ⅲ-31. 유기오염물질토양오염우려기준및대책기준 ( 안 ) 55 - x -

11 그림차례 그림Ⅲ-1. 토양중 PAHs 분석을위해제안된분석방법흐름도 14 그림Ⅲ-2. 분석대상화합물의표준물질크로마토그램 16 그림Ⅲ-3. 분석방법Ⅰ에의한토양중유류크로마토그램 17 그림Ⅲ-4 분석방법 Ⅱ에의한토양중유류크로마토그램 18 그림Ⅲ-5. 알루미나컬럼정제중각분액별크로마토그램 20 그림Ⅲ-6 분석방법Ⅲ에의한토양중 PAHs 크로마토그램 21 그림Ⅲ-7. 유류오염토양중 PAHs 분석방법 25 그림Ⅲ-8. 토지용도별총 PAHs(12종 ) 평균농도 28 그림Ⅲ-9. PAHs 개별물질별분포패턴 28 그림Ⅲ-10. 유류오염토양의 PAHs 개별물질별분포패턴 30 - xi -

12 Abstract This is the second report of two-year research project(jan to Dec. 2007) entitled "Establishment of the soil quality standards for organic pollutants". This study was performed to establish the soil quality standards for organic pollutants such as PCBs, BTEX, TCE PCE and BaP. In this study, the analytical guideline for PAHs in contaminated soil was prepared by comparison the various methods, and the background concentration and pollution character were surveyed by consideration of land use. Also, the risk assessment methods and soil quality standards or guidelines of various countries(usa, UK, and Germany) were surveyed to rearrange the soil quality standards in our country. The analytical guideline of 12 kinds of PAHs in contaminated soil was proposed by discussing the extraction, column cleanup, instrumental conditions, and quantification methods. The background soil concentration, which are more than 10 samples, analyzed using GC/MS. Total PAHs detected in the range of 2.16~1, μg /kg using GC/MSD and recovery ranges are obtained 67~107% by applying the proposed method. The main detected compounds of PAHs were fluoranthene, pyrene, chrysene, and minor detected compounds were anthracene, phenanthrene, benzo[a]pyrene, dibenz[ah]anthracene. Also, The BTEX analytical results were affected by analysis instrument kinds (GC/FID and GC/MSD). Especially, the GC/FID analytical results are relatively higher than GC/MSD in the case of benzen. - xiii -

13 The subdivision guidance of soil quality standard established by considering the classification of land use, exposure magnitude of pollutant for human health, soil pollution criteria of each countries and background levels. As the results, the high persistent compounds of PCBs and PAHs (BaP) were established 3-region segments, and the volatile compounds of BTEX, TCE PCE, TPH were established 2-region segments - xiv -

14 I. 서론 우리나라토양환경보전법에서유류항목인벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 크실렌 (BTEX) 및총석유계탄화수소 (TPH) 는일차적으로연료등석유계탄화수소의총량관점에서운영되어왔다. 다른유기오염물질로서 PCBs나 TCE PCE 등은유해성이높거나토양오염의개연성이높은항목으로서우선적으로규제되어왔다. 이들물질중 BTEX나 PCBs는 가 지역기준이설정되어있지않다. 최근토양오염기준에대한토지이용도세분화및항목별특성을고려한기준재설정방안이검토되고있는데 ( 환경부, 2003 ; 국립환경과학원, 2005), 본연구의 1차년도사업에서언급되었던바와같이토양오염기준설정에있어항목별기준설정방안과토지이용도의세분화를위해기존의 가 지역기준을토양오염의민감도에따라 2 가지로구분할것을제안하고있다 ( 국립환경과학원, 2006). 앞에서언급된바와같이현행토양환경보전법에서관리하고있는유류항목중총량으로설정되어있는석유계총탄화수소 (TPH) 는매우다양한구성성분을포함하고있는데 (ATSDR, 1999), TPH에포함된 PAHs 중위해성이큰항목에대한기준설정방안이검토되어왔다. 향후이들물질의항목별기준설정을위해서는토양오염시험방법이마련되어야할것이다. 토양오염기준설정에있어, 각국에서사용하고있는위해성평가의개념은 1차년도에언급한바와같이토양중유기오염물질은노출경로에따라인체또는환경에미치는영향이다름을고려하고있으나이들평가에사용하는과학적근거자료및평가내용이토양오염관리목적에따라다르게설정되어있어각국에서설정한기준값을단순하게숫자적으로비교하기어렵다 (CARACAS, 1998; Swartjes, 2007). 영국, 캐나다등여러나라에서는토지이용도를고려한환경기준또는안내기준등을구분 제시하고있다 (DEFRA, 2004, 2005; CCME, 2006; DMU, 1999a, - 1 -

15 1999b; VORM, 2000; 환경부, 2003; 국립환경과학원, 2006). 본연구에서는 1차년도사업에이어토양중 PAHs 기준항목설정을위한분석방법을확립하고토지이용도별오염특성등을조사하였다. 그리고선행연구에서제기된유기오염물질의토양오염기준개선방안, 토지이용도의세분화에따른각국의기준및토양오염도따른위해도수준을종합적으로고려하여현행토양환경보전법중유류 (BTEX), 용제 (TCE PCE), PCBs, TPH 및 PAHs(BaP; benzo[a]pyrene) 등유기오염물질에대한토지이용도별토양오염기준개선 ( 안 ) 을제시하고자한다. 또한향후토양오염위해성평가의개념을도입하기위한기초자료를제공하고자한다

16 II. 연구내용및방법 1. 토양중유기오염물질관련자료조사가. 시험방법 1차년도에이어토양중 PAHs에대한미국 EPA 및 ISO 등선진국의시험방법현황에대한자료를정리하였다. 나. 토양오염물질관리및오염현황미국, EU 등주요국가의토양중 PAHs 등유기오염물질의관리현황및오염실태를비교 분석평가하였다. 2. 토양중 PAHs 시험방법비교가. 시험방법적용성검토선진국의토양중 PAHs 분석방법에대한자료조사내용을참고하여, 추출및전처리방법, 칼럼정제방법, 분석용칼럼조건, 기기분석조건및정량방법에대한적용성시험을실시하였다. 나. 공정시험방법 ( 안 ) 확립각시험방법의비교결과를토대로토양중 BaP을분석하기위한 PAHs 공정시험방법 ( 안 ) 을제시하였다. 3. 토양중유기오염물질배경농도및오염특성조사가. 조사지점및시료준비 1) PAHs 배경농도조사토지용도별시료 20건을채취하였다. 채취장소에따른토지이용도는학교, 공장, 과수원등 11개지목및 PAHs 오염이우려되는지점을선정하여조사하였다. 기타추가적으로유류오염시료가사용되었다

17 2) BTEX 토양오염특성조사유류 (BTEX) 에의한토양오염특성을조사하기위해시험토양 9점을대상으로시중휘발유를 99~184mg/kg이되도록첨가하여토성등토양특성및기기분석방법에따른토양중 BTEX(Benzene, Toluene, Ethyl benzene, Xylene) 의검출특성을비교하였다. 표Ⅱ-1 은토양시료별오염도를정리한것이다. 표 Ⅱ-1. 시험토양의휘발유오염도 시료명 시료무게 (g) 휘발유주입량 (mg) 농도 (mg/kg) SA SA SA SA SA SA SA SA SA 나. 시험토양의분석 1) 시험토양의특성분석휘발성유기오염물질특성조사를위해토양시료의유기물함량은 Walkley-Black법 (SSSA, 1996) 으로분석하였다. 토성은 Pipette법 (SSSA, 1996) 을사용하여토양입자의크기를분석하고미국농무성에서정한방법으로토성을결정하였다. 2) PAHs 시험방법본연구에서제안한토양오염공정시험방법개정 ( 안 ) 을근거로마련된 PAHs 시험방법에준하여토양시료를전처리한후 GC/MSD를이 - 4 -

18 용하여 naphthalene, acenaphthene, acenaphthylene, fluorene을제외한회수율이확보되는 12종의 PAHs를정량하였다. 3) BTEX 시험방법토양중 BTEX의분석은현행토양오염공정시험방법에서사용하고있는퍼지트랩 (Purge & Trap) 방법을이용하였으며, 기기분석은가스크로마토그래프 / 불꽃이온화검출기 (GC/FID) 와가스크로마토그래프 / 질량분석법 (GC/MSD) 등두가지를사용하였다. 기기분석조건을표Ⅱ-2에나타내었다 ( 토양오염공정시험방법, 2006; ISO, 2004; US EPA, 2007b). 표Ⅱ-2. GC/FID 및 GC/MSD 기기분석조건 분석기기 구분 조건 기기 GC/FID (Agilent 6890A) 컬럼 HP-5(30mm 0.32um 0.25 um) GC/FID 주입방법및용량 Split, 5.0:1 승온조건 35 70, 10 /min , 35 /min 운반가스유속 1.0mL/min (N2) 주입구및검출기온도 Inlets 180, Detectors 230 기기 GC/MSD(Agilent 6890N) 컬럼 HP-5MS(30 mm 0.25um 0.25 um) GC/MSD 주입방법및용량 Split, 5.0:1 승온조건 32 70, 10 /min , 35 /min 운반가스유속 0.8mL/min (He) 주입구및검출기온도 Inlets 232, Detectors

19 4. 토지이용도별토양중유기오염기준재설정본연구에서는 1차년도에이어 PAHs 중 BaP를중심으로각국의토양오염기준및운영현황을비교검토하였으며, 우리나라기준설정에참고할수있는국내외위해성평가기법등관련자료를조사 검토하였다. 최종적으로배경농도조사자료와선진국의기준운영현황및기존에제시된토지이용도분류에따른토양오염기준재설정방안 ( 환경부, 2003) 을참조하고, 토지이용도에따른위해노출특성을고려하여항목별세분화하고새로운토양오염기준항목으로 BaP를추가하여유류 (BTEX), 용제 (TCE PCE), PCBs, TPH 및 PAHs(BaP) 등유기오염물질토양오염기준 ( 안 ) 제시하였다

20 III. 연구결과및고찰 1. 토양중유기오염물질관련자료조사가. 각국의토양중 PAHs 시험방법미국 EPA 8270, ISO 18287, 영국 EA 186 등의 PAHs 분석방법을조사하여다음의표Ⅲ-1에정리하였다 (US EPA, 2007; ISO, 2006; BSM, 1996; 환경부, 2003). 표Ⅲ-1에서보는바와같이토양중 PAHs를분석하기위해실리카겔및알루미나컬럼정제과정을포함하고있으며, GC/MSD로분석하는것으로조사되었다. 또한분석대상 PAHs로는미국 EPA의우선관리대상항목인 16종을분석하는방법등이제시되었다. 표 Ⅲ-1. 각국의토양중 PAHs 분석방법 구분 US EPA ISO EA No 186(UK) 추출 속실렛추출 (3540C) 자동속실렛추출 (3541) 초음파추출 (3550B) 가속용매추출 (3545) 초임계유체추출 (3560) 액 / 액추출 - 아세톤 / 석유에테르 속실렛추출 - 디클로로메탄 정제 알루미나 (3611B) 실리카겔 (3630C) 겔-삼투 (3640) 실리카겔 실리카겔 / 알루미나 분석기기 GC/MSD GC/MSD GC/MSD 적용대상 Soil/sediment Field Soil Dry Soil 대상항목 EPA 16 종 EPA 16 종 19 종 (EPA 16 종 +3 종 ) 토양중 BTEX 의각국의시험방법현황에관한자료는 1 차년도사업에 서언급하였다

21 나. 각국의토양유기오염물질관리및오염현황 1) 각국의토양유기오염물질관리현황 1차년도에미국, EU 등주요국가에서관리하고있는토양오염물질중유기오염물질항목을표Ⅲ-2와같이정리하고관리현황을언급한바있다 ( 국립환경과학원, 2006). 이들항목수는 PAHs외다양한복합물질을포함하고있어실제각화합물별항목수는더많을것이다. 표 Ⅲ-2. 각국의토양유기오염물질관리현황 국가 Aromatic compounds 오염물질항목구분 PAHs1) Chlorinated hydrocarbons Pesticides Other contaminants (TPH etc) 총항목수 미국 / 연방정부 독일 네덜란드 덴마크 캐나다 호주 일본 우리나라 ) PAHs: polycyclic aromatic hydrocarbons 2) 국내 외토양오염현황환경중 PAHs의오염에대한연구는환경대기나배출가스에대한연구와토양중잔류실태에대한연구가주종을이룬다. 여기서는 IPCS 보고서에인용한자료등을재정리하였다 (IPCS, 1998, 2003). 또한 PAHs 에의한각국의토양오염및배경농도현황을표Ⅲ-3에요약하였다. 세계적으로비오염지역의 PAHs 농도는불검출 ~76 μg / kg범위로분포하고 - 8 -

22 있으며, 산업단지, 도로변및공항주변, 임야및전답지역의오염현황자료는다음의표Ⅲ-4, 표Ⅲ-5에항목별검출농도를요약하였다. 또한, 우리나라의토양중배경농도로볼수있는자료는매우제한적이었으며, 일부조사된국내토양중다환방향족탄화수소류농도는표Ⅲ-6에요약하였다. 표 Ⅲ-3. 토양중 PAHs 배경농도 ( μg /kg dry) 화합물 노르웨이 1) 노르웨이 2) 영국 3) 미국 4) Anthracene 1.2/4.2 Benzo[a]pyrene /22 ND-4.0 Benzo[b]fluoranthene 14/25 Benzo[ghi]perylene 49/28 ND-3.3 Benzo[k]fluoranthene Fluoranthene /73 ND-28 Indeno[123cd]pyrene Phenanthrene /39 ND-76 Pyrene /42 ND : not detected 1) depth 0-10cm, Vogt et al., 1987, 2) Aamot et al., ) Wales, UK (Jones et al., 1987), 4) Green Mountain, USA (Sullivan & Mix, 1985) - 9 -

23 표 Ⅲ-4. 토지이용도별토양중 PAHs 농도 ( μg /kg dry) 화합물 도로변및공항주변임야및전답산업단지 아이슬랜드 1) 아이슬랜드 2) 영국 3) 영국 4) 호주 5) 독일 5) 독일 6) 캐나다 7) 네덜란드 8) 노르웨이 9) 미국 10) 미국 11) Anthracene ,000 1, Benzo[a]anthracene , ,000 Benzo[a]pyrene , Benzo[b]fluoranthene Benzo[ghi]perylene Benzo[k]fluoranthene , Chrysene ,210,000 Dibenz[ah]anthracene Fluoranthene , , Indeno[123cd]pyrene Phenanthrene , ,000, Pyrene , ,000, ) Iceland, (Grimmer et al., 1972), 2) Reyjavik airport, Iceland (Grimmer et al., 1972) 3) surface soil near motorway UK (Butler et al., 1984) 4) urban soil, UK (Jones et al., 1987), 5 : Brisbane, Australia (Pathirana et al., 1994) 5) Germany, forest, brown soil, surface layer (Bachmann et al., 1994) 6 ) Germany, forest, brown soil, depth 0-2cm (Bachmann et al., 1994) 7) Toronto, Canada, virgin and cultivated soil (Wang & Meresz 1982) 8) near coal gasification plant, μg /kg wet weight (de Leeuw et al., 1986) 9) Norway (Vogt et al., 1987) 10) near processing plant, USA (Aldis et al., 1983) 11) area of an abandoned coal gasification plant, USA (Dong & Greenberg, 1988)

24 표 Ⅲ-5 외국의토양중다환방향족탄화수소 (PAHs) 농도현황 soil type location 시료수 B[a]P( μg /kg) PAHs( μg /kg) 평균검출농도범위화합물수평균검출농도범위 India 1) airport Poland 2) USA 3) France 4) protecting site Costa Rica 5) roadside Norway, Bergen 6) 55 1 < NA-91 North China 7) Norway, Bergen 6) < NA-81 urban North China 8) Hong Kong 9) surburban Norway, Bergen 6) < NA-200 Norway, Bergen 6) < NA-22 agriculture North China 10) Hong Kong 9) rural and suburban North China 11) UK 12) 15 35* * woodland Norway 12) * * Hong Kong 9) UK 12) 12 60* * grassland Norway 12) 6 3.0* * Hong Kong 9) * : geometric mean, 1) S. Ray, P.S. et. al., Journal of Hazardous materials, 2008(in press) 2) S. Baran, et. al., Geoderma, 118, 2004, ) J. Chuang, Analysis of soil and dust for polycyclic aromatic hydrocarbons, USEPA project, ) C.C. Ducoulombier, et. al., Agronomie, 23, 2003, ) G.L. Daly, et. al., Atmospheric environment, 41, 2007, ) T. Haugland, et. al., Norway, Environment Pollution, 2007(in press) 7) Chu S.G., et. al., Bull Enviorn Contam Toxicol, 70, 2003, ) Tang X.Y.,et. al., Environmental Pollution, 140, 2006, ) H.B. Zhang, et. al., Environmental pollution, 141, 2006, ) Song Y.F., et. al., Chemosphere, 65, 2006, ) Ma L.L., et. al., Chemosphere, 58, 2005, ) J.J. Nam, et. al., Chemosphere, 2008(in press)

25 표 Ⅲ-6. 국내토양중다환방향족탄화수소 (PAHs) 농도현황 Location soil type 시료수 B[a]P( μg /kg) PAHs( μg /kg) 평균검출농도범위화합물수평균검출농도범위 Seoul urban urban mountain inland Korea 1) south coastal west plain iron processing residential traffic Jeju 3) power plant harbor incineration factory Young Nam 4) paddy ) industrial Chang Won residential 5 ND soil (2000) ND-9 soil (2001) 35 ND-7.8 Korea 6 soil (2002) 35 ND soil (2003) 33 ND soil (2004) 38 ND soil (2005) 23 ND ) J.J.Nam et. al., Chemosphere, 50, 2003, ) 김동환외, 한국환경과학회지, 제14권 ( 제1호 ), 2005, ) 진유경외, 한국환경분석학회지제15권 ( 제5호 ), 2006, ) 남재작외, 한국토양비료학회지, 제40권 (3호), 2007, ) 김상조외, 환경분석학회지, 제3권 ( 제3호 ), 2000, ) 국립환경과학원, 내분비계장애물질조사 연구사업, 2001~

26 다. PAHs의물리화학적특성 PAHs는다환방향족화합물로서같은분자량의유기화합물에비해휘발성이더크다. 일반적으로물에잘녹지않으며환경중잔류성이있다. 일반적인물리화학적특성을표Ⅲ-7에요약하였다 (IPCS, 1998). 표 III-7. 주요다환방향족탄화수소류 (PAHs) 의물리 화학적특성 화합물명 화학식 융점 ( ) 비점 ( ) Naphthalene C 10H Acenaphthylene C 12H 8 92~ 93 용해도물유기용매 31.7ppm 벤젠, (25 ) 에테르 증기압 (mmhg) 10.4 (25 ) Acenaphthene C 12H g/m 3 18mg/mg 프로판올 : 메탄올 : 40mg/mL Fluorene C 13H ~ mg/L Phenanthrene C 14H g/m 3 (25 ) Anthracene C 14H ug/L - Fluoranthene C 16H ppm (25 ) 피리딘 에탄올, 에테르, 벤젠 (25 ) mbar Pyrene C 16H mg/L (25 ) 유기용매 Benz(a)anthracene C 18H ppb Chrysene C 18H mg/L (25 ) 알코올, 에테르 Benzo(b)fluoranthene C 20H ug/l Benzo(k)fluoranthene C 20H ug/l Benzo(a)pyrene C 20H g/m 3 (20 ) 메탄올, 벤젠, 톨루엔 Indeno(1,2,3-cd)pyrene C 22H Dibenzo(a,h)anthracene C 22H (27 ) Benzo(g,h,i)perylene C 22H mg/L (25 ) IPCS, Selected non-heterocyclic policyclic aromatic hydrocarbon, Environmental Health Criteria 202,

27 2. 토양중 PAHs 시험방법비교가. 토양중 PAHs 시험방법비교오염토양중 PAHs 분석방법검토를위해다음그림Ⅲ-1과같이외국의자료조사결과를근거로, 추출및전처리방법, 칼럼정제방법, 분석용칼럼조건, 기기분석조건및정량방법을선정 검토하였다 ( 그림 Ⅲ-1). 분석방법 I(Method I) 은유분제거를위한 DMSO 분배후실리카겔정제과정을도입하였으며, 분석방법 II(Method II) 는분석방법 I에알루미나정제과정을도입하였다. 또한, 분석방법 III(Method III) 은유류오염토양시료추출액을알루미나정제과정을도입하여전처리하였다. 그림 Ⅲ-1. 토양중 PAHs 분석을위해제안된분석방법흐름도 1) 용출과정검토 토양중 PAHs 분석방법검토를위해미국 EPA 에서선정한우선

28 관리대상물질 16종의 PAHs을사용하여제안된분석방법 I, II, III을사용하여사전용출실험을수행하였다. 사전용출실험결과 Naphthalene, Acenaphthene, Acenaphthylene, Fluorene 등 4종은유류와함께용출되는것으로나타나본조사에서는이들물질을제외한 12종의 PAHs의분석방법을확립하였다. 다음의표Ⅲ-8에조사대상화합물을나타내었으며, 그림Ⅲ-2에표준물질크로마토그램을나타내었다. 표 Ⅲ-8. 분석대상화합물 Chemicals Target Primary Secondary compounds ion ion Ref. Std. d8-naphthalene(is*1) Naphthalene 유류와동시유출 IS1 d10-acenaphthene(is2) Acenaphthene 유류와동시유출 IS2 Acenaphthylene 유류와동시유출 IS2 d10-fluorene(ss**1) 176 IS2 Fluorene 유류와동시유출 IS2 d10-phenanthrene(is3) 188 Anthracene IS3 Fluoranthene IS3 Phenanthrene IS3 d10-pyrene(ss2) 212 IS3 Pyrene 202 IS3 d12-chrysene(is4) 240 Benzo[a]antracene IS4 Chrycene IS4 d12-perylene(is5) Benzo[ghi]perylene IS5 Dibenz[ah]anthracene IS5 Indeno[123cd]pyrene IS5 Benzo[b]fluorancene IS5 Benzo[a]pyrene IS5 benzo[k]fluorancene IS5-15 -

29 그림 Ⅲ-2. 분석대상화합물의표준물질크로마토그램 2) 분석방법 I 검토결과그림Ⅲ-3은분석방법Ⅰ을적용하여일반토양과유류오염토양을 DMSO처리후실리카겔컬럼을적용하여얻은크로마토그램이다. 일반토양의경우이방법을적용하였을때 SIM mode로분석가능하였고피크분리가완벽히이루어졌으나, 유류오염토양의경우는 DMSO처리를하였다할지라도유분이완전히제거되지않고일부남아있어분석대상물질의피크가유분성분에묻혀피크분리가전혀이뤄지지않았다. 일반토양은유류오염토양에비해방해성분이상대적으로적기때문에정제과정을일부생략하는경우도있으며주로실리카겔컬럼만으로정제를하는것이일반적이다. 본연구에서도일반토양은실리카겔컬럼으로 PAHs을분석가능함을확인하였다

30 그림 Ⅲ-3. 분석방법 Ⅰ 에의한토양중유류크로마토그램 3) 분석방법 II 검토결과그림Ⅲ-4은분석방법Ⅱ를이용하여유류오염토양을전처리하여분석한크로마토그램을나타낸것이다. 분석방법Ⅱ는분석방법Ⅰ에서제거되지않은유분을제거하기위하여알루미나컬럼정제를한번더실시하였다. 알루미나컬럼의용출조건은 EPA method 3611B를참조하여이를변형하였으며, 핵산으로지방족화합물을용출시키고, 25%DCM용액으로일부방향족화합물을용출시키는방법으로유분을제거하였다. 분석방법Ⅰ를적용하여분석하였을경우그림Ⅲ-4에서나타낸바와같이일부유분이제거되긴하였으나, 상당히많은양의방해물질이존재하여피크분리를할수없었고, 알루미나컬럼으로추가정제를실시한경우방해성분은완전히제거하였으나 16개 PAHs 중에서 7개화합물을제외한나머지 PAHs가방해물질제거과정에서같이용출되어제거되었다. 그림Ⅲ-4 에서알루미나컬럼에서각용매별용출되는성분의크로마토그램을나

31 타내었다. 핵산 15mL로용출시킨경우, 많은양의지방족화합물이제거되는것으로나타났으며, 25%DCM 100mL를용출시킨경우일부나머지유분이제거되는것으로나타났다. 이때분석대상화합물의일부같이용출되어빠져나가 DCM 100mL로최종용출시일부 PAHs 만회수가능하였다. 따라서분석방법Ⅱ의방법으로는 PAHs 16종일부 7종만이분석할수있는것으로나타났다. 그림 Ⅲ-4 분석방법 Ⅱ 에의한토양중유류크로마토그램

32 4) 분석방법 III 검토결과그림Ⅲ-5는분석방법Ⅲ를적용하여유류오염토양중의 PAHs 분석한크로마토그램을나타내었다. 분석방법Ⅲ는분석방법Ⅱ에서방해성분제거과정에서같이용출되는 PAHs 성분을회수하면서동시에유분을제거할수있는방법으로알루미나컬럼의용출용매와용출량을개선하였다. 분석방법Ⅱ에서알루미나컬럼용출액을핵산 15mL로용출하던것을 100mL로용출량을증가시켜지방족화합물의방해물질을충분히제거토록하였고, 25%DCM 100mL를 10%DCM 50mL로용출용매의극성을줄이고용출량을감소시켜방해물질이제거되는동안분석대상화합물이동시에제거되는현상을최소하였다 ( 그림Ⅲ-6). 따라서그림Ⅲ-6에유류오염토양을실제로분석한크로마토그램에는분석방법Ⅱ에서방해물질과같이용출되어빠져나갔던일부 PAHs 분석이가능하게되었으며, 방해물질도제거하여피크분리가가능하였다

33 그림 Ⅲ-5. 알루미나컬럼정제중각분액별크로마토그램

34 그림 Ⅲ-6 분석방법 Ⅲ 에의한토양중 PAHs 크로마토그램 5) 기기분석조건 GC/MS를이용한 PAHs 분석방법은분석대상화합물의질량스펙트럼에서검출되는이온중정량이온과확인이온을선정, 모니터링하여정량정성하는방법으로본연구에서는 TIC(total ion chromatography) 와 SIM(single ion monitering) mode를동시에분석하였다. 다음의표Ⅲ -9에기기분석조건을나타내었다

35 표 Ⅲ-9. GC/MSD 기기분석조건 분석기기구분조건 GC/MSD 기기 GC : HP 6890N MS : HP 5975B inert XL 이온모드 EI 70eV 컬럼 HP-5MS 5% phenyl methyl siloxane (30mm 250μm 0.25μm ) 주입방법및용량 Splitless, 2 μl 승온프로그램 70 (4min) 10 /min, 300 (10min) 운반가스유속 1.0mL/min (He) 주입구온도 Inlets 250 6) 분석대상물질정량방법본연구에서사용한검량선은내부표준법으로대상물질과내부표준물질의면적비및농도비를이용하여정량하는방법이다. 검량선은 5point로잡았으며, 내부표준물질, 대체표준물질, 및분석대상물질의각검량선용농도를표Ⅲ-10에나타내었다. 정량방법은내부표준물질과분석대상물질의정량이온을선정한후면적비와농도비을이용하여 RF(response factor) 를구한뒤이를평균하여정량에사용하였다. 각분석대상물질의모니터링이온을표Ⅲ-11에나타내었으며, 분석대상물질의기기분석결과값은 ng으로표현되며이를추출한토양의무게를보정하여최종농도값 ( μg /kg wet) 으로표현하였다

36 표 Ⅲ-10. PAHs 의분석대상물질및검량선농도 대상물질 calibration(ng) CS1 CS2 CS3 CS4 CS5 target compound. Anthracene Fluoranthene Phenanthrene Pyrene Benzo[a]anthracene Chrycene Benzo[ghi]perylene Dibenz[a,h]anthracene Indeno[123cd]pyrene Benzo[b]fluoranthene Benzo[a]pyrene Benzo[k]fluoranthene surrogate std. d10-pyrene internal std. d10-phenanthrene d12-chrycene d12-perylene

37 표Ⅲ-11. PAHs의모니터링이온 대상물질 정량이온 확인이온 참조물질 target compound. Anthracene IS1 Fluoranthene IS1 Phenanthrene IS1 Pyrene 202 IS1 Benzo[a]antracene IS2 Chrycene IS2 Benzo[ghi]perylene IS3 Dibenz[a,h]anthracene IS3 Indeno[123cd]pyrene IS3 Benzo[b]fluoranthene IS3 Benzo[a]pyrene IS3 Benzo[k]fluoranthene IS3 surrogate std. d10-pyrene 212 IS1 internal std. d10-phenanthrene(is1) 188 d12-chrycene(is2) 240 d12-perylene(is3)

38 나. 토양중 PAHs 공정시험방법 ( 안 ) 검토미국, 독일등선진국및국제기구의토양중 PAHs 분석방법자료조사결과를근거로하여, 분석방법 I, II, III의세종류의분석방법을검토한결과토양추출액을실리카겔및알루미나정제후기기분석하는방법의분석대상항목회수율이 67~107% 인것으로나타나, 다음그림Ⅲ -7과같은토양중 PAHs 공정시험방법 ( 안 ) 을마련하였으며, 세부내용을부록 1에제시하였다. 이들시험방법은환경오염물질공정시험기준의표준화관련사업에활용될수있을것이다. 그림 Ⅲ-7. 유류오염토양중 PAHs 분석방법 3. 토지이용도별유기오염물질특성조사가. PAHs 배경농도및오염특성조사결과토양중 PAHs 배경농도조사를위하여학교, 공원, 과수원등토지이용도별로 11개지목의시료 20건을채취하였으며, PAHs 오염이우려되는주유소주변및군부대주변지역의시료 5건을채취 분석하였다. 다음의표Ⅲ-12 및표Ⅲ-13에토지이용도별배경농도지역및유류오

39 염이우려되는지역에서채취된총 25건시료에대한분석결과를나타내었다. 토지이용도별분석대상 20건시료를분석한결과, 분석대상 12종 PAHs는모든채취지점에서검출이되었고 2.16~ μg /kg로검출되었다. 토지용도에따른 PAHs의평균농도는학교용지가 14.49μg /kg으로가장낮은농도를보였으며도로변지역이 μg /kg으로가장높은농도로검출되었다. 주로체육용지, 학교용지, 임야, 유원지등이 14.49~92.21μg /kg의범위로낮은농도를나타내었으며, 공원용지, 과수원, 전답, 공장용지, 도로변지역이 ~639.89μg /kg의범위로상대적으로높은농도를보였다. 또한검출된개별 PAH의분포는 fluoranthene, pyrene, chrysene 등이각각 12~13% 로많은검출비율을차지하였으며, anthracene, phenanthrene, benzo[a]pyrene, dibenz[ah]anthracene이 1~7% 로적은비율로검출되었다. 또한각국에서발암성을고려하여가장빈도가높게기준을설정하고있는 benzo[a]pyrene(bap) 의경우 0.16~ μg /kg로나타났다 ( 그림Ⅲ-8, 그림Ⅲ-9)

40 표 Ⅲ-12. 시료채취지역별 PAHs 분석결과 ( 단위 : μg /kg dw) 토지용도시료번호 회수율 d`10-pyrene An Phe Flth Py Chy B[a]A B[a]P B[b]F B[k]F D[ah] An In[123cd ]Py B[ghi]P PAHs 체육용지 S-1 63% 체육용지 S-7 95% 공원용지 S-5 73% 공원용지 S-8 83% 학교용지 S-13 87% 유원지 S-3 68% 임야 S-15 87% 임야 S-10 85% 과수원 S-9 89% 과수원 S % 밭 S-12 96% 밭 S-16 90% 논 S-11 95% 논 S % 공장용지 S-2 70% 공장용지 S-18 85% 공장용지 S-19 88% 공장용지 S % 도로변 S-4 65% 도로변 S

41 (ng/g dw) 체육용지 공원용지 학교용지 유원지 임야 과수원 밭 논 공장용지 도로변 그림 Ⅲ-8. 토지용도별총 PAHs(12 종 ) 평균농도 14% 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% An Phe Flth Py Chy B[a]A B[a]P B[b]F B[k]F D[ah]An In[123cd]Py B[ghi]P 그림 Ⅲ-9. PAHs 개별물질별분포패턴

42 PAHs 오염토양또는오염이우려되는유류저장시설주변 5 개시료를 분석한결과, 배경농도조사지점과같이분석대상 12 종 PAHs 는모든시 료에서 78.68~ μg /kg 로검출되었다. 이중 phenanthrene, pyrene, chrysene 등은전체농도의약 70% 로대부분의비율을차지하였다. 특 히 pyrene은 11~52% 의범위로모든시료에서많은비율을차지하였으며, phenanthrene은 soil-1, soil-3, soil-5에서 22~54% 를차지하였고, chrysene 은 soil-2와 soil-4에서각각 27% 와 38% 를차지하는것으로나타났다. 또한 BaP의경우는농도범위는 1.76~24.65μg /kg이었다( 표Ⅲ-13, 그림Ⅲ-10). 유럽에서판매되는경유제품의 PAHs는이고리화합물총합은 1~10 % v/v이며, 삼고리화합물총합은 0.1~3% v/v로이들성분별농도를표Ⅲ -14에나타내었다 (CONCAWE, 1998) 표 Ⅲ-13. 시료별 PAHs 분석결과 ( 단위 : μg /kg wet) 시료번호 Soil-1 Soil-2 Soil-3 Soil-4 Soil-5 d10-pyrene( 회수율 ) 92% 104% 87% 92% 105% phenanthrene anthracene fluoranthene nd pyrene benz[a]anthrathene chrysene benzo[e]pyrene benzo[a]pyrene benzo[ghi]perylene indeno[123-cd]pyrene nd coronene benzo[ghi]fluoranthene

43 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% B[ghi]P In[123cd]Py D[ah]An B[k]F B[b]F B[a]P B[a]A Chy Py Flth Phe An 그림 Ⅲ-10. 유류오염토양의 PAHs 개별물질별분포패턴 표 Ⅲ-14. 경유제품의 PAHs 농도 PAHs 평균값 (mg/kg) naphthalene 100~2056 acenaphthene 100~1000 fluorene 320~900 phenanthrene 1~1500 anthracene 1~300 benz(a)anthracene 1~40 fluoranthene 0.5~200 pyrene 1~160 benzo(e)pyrene 0.3~50 benzo(a)pyrene 0.2~20 chrysene < 10 benzo(g)perylene 0.3~0.4 coronene <

44 나. 토양중 BTEX 오염특성조사결과 1) 시험토양의이화학적특성시험방법간의결과를비교하기위해선정한 9점의토양시료특성은표Ⅲ-15와같다. 토양시료의유기물함량은 1.01~2.86 % 범위로다양한유기물함량을가지고있었다. 또한토성은주로양토 6점및사양토 2점으로나타났으며, 1점은미사질식양토로나타났다. 표 Ⅲ-15. 토양시료의이화학적특성 시료명유기물함량토성 (%) Sand(%) Silt(%) Clay(%) Texture SA Loam SA Loam SA Loam SA Loam SA Loam SA Loam SA Sandy-Loam SA Sandy-Loam SA Silty-Clay Loam 2) BTEX의오염특성조사표Ⅲ-16에시험토양별 BTEX의분석결과를나타내었다. GC/FID 로분석한경우시료별벤젠 (benzene) 의농도는 1.38~1.54 mg/kg으로나타났으며, 톨루엔 (toluene) 의경우는 10.55~11.43 mg/kg, 에틸벤젠 (ethylbenzene) 은 1.32~1.45 mg/kg, 크실렌 (xylene) 은 4.90~5.26 mg/kg으로나타났다. GC/MSD로분석한경우시료별벤젠 (benzene) 의농도는 0.63~0.84 mg/kg으로나타났으며, 톨루엔 (toluene) 의경우는 10.03~13.61 mg/kg, 에틸벤젠 (ethylbenzene) 은 1.03~1.79 mg/kg, 크실렌 (xylene) 은 4.69~7.06 mg/kg으로나타났다

45 표 Ⅲ-16. 항목별분석결과 ( 단위 : mg/kg) 항목 시료명분석법 benzene toluene ethylbenzene m,p-xylene o-xylene BTEX SA-1 GC/FID GC/MSD SA-2 GC/FID GC/MSD SA-3 GC/FID GC/MSD SA-4 GC/FID GC/MSD SA-5 GC/FID GC/MSD SA-6 GC/FID GC/MSD SA-7 GC/FID GC/MSD SA-8 GC/FID GC/MSD SA-9 GC/FID GC/MSD 본연구에서사용한토양시료에서전체적으로벤젠의경우 GC/MS 로분석한결과가 GC/FID로분석한결과에비해약 2배수준으로낮게나타났으며, 톨루엔, 에틸벤젠및크실렌의경우는벤젠과는달리 GC/MS로분석한결과와 GC/FID로분석한결과사이에일정한경향은없는것으로나타났다. 이러한결과는벤젠의경우 GC/FID로분석할경우일반적인시험조건에서휘발유중에포함되어있는사염화탄소등과같이물리화학적특성이유사한물질이함께검출되어발생하는현상으로판단된다. 한편, 시험토양의토성에따른 BTEX의오염특성조사결과 GC/FID 로분석한경우벤젠에서토성이양토와사양토인경우전체 BTEX

46 농도의약 7.8~7.9% 인반면미사질식양토에서는약 7.5% 로나타났으며, GC/MSD도유사한결과를보였으나이들결과를일반적인경향으로판단하는데는제한적이었다. 토성에따른 BTEX의항목별평균분포율을표Ⅲ-17에나타내었다. 표 Ⅲ-17. 토성에따른 BTEX 의항목별분포특성 (GC/FID) 토성 항목별평균분포율 (%) benzene toluene ethylbenzene xylene Loam(n=6) Sandy-Loam(n=2) Silty-Clay Loam(n=1) 또한, 시험토양의유기물함량 ( %) 에따른 BTEX의오염특성조사결과 GC/FID와 GC/MSD로분석한결과모두에서유기물함량에따라항목별로 % 의농도차이를나타내어뚜렷한흡착특성을보이지는않았으나, 향후보다효율적인토양오염관리를위해유기물함량등토양특성을고려한오염평가방안이검토되어야할것이다. 4. 토양이용도별유기오염물질의토양오염기준안마련가. 토양오염기준운영현황및토양이용도분류방안검토 1차년도에는유기오염물질로서 BTEX, TCE PCE, PCBs 등에대한각국의토양질기준또는가이드라인을정리하였다 ( 환경부, 2003; 국립환경과학원, 2005; 국립환경과학원, 2006; CCME, 2006 ; DEFRA, 2004, 2005; DMU, 1998, 1999; RIVM, 2001; US EPA, 1996, 2002; VORM, 2000). 이미언급된바와같이현행토양환경보전법에서제시하는토양오염물질중유기오염물질항목은폴리클로리네이티드비페닐 (PCBs), 벤젠 톨루엔 에틸벤젠 크실렌 (BTEX), 석유계총탄화수소 (TPH), 트리클로로에틸렌 (TCE),

47 테트라클로로에틸렌 (PCE) 등이다. 현재 PAHs는기준이설정되어있지않다. 본연구에서는 1차년도자료를보완하여 PAHs 등유기오염물질에대한각국의토양질기준및개선안을재정리하였다 ( 표Ⅲ-18). 미국의경우 01년도에제안한 SSL(Soil Screen Level) 과현재 SSL값을나타내었으며, 네덜란드의경우는 00년이후개입기준 (intervention value) 재설정을위한개정안을정리하였다. 그리고캐나다는 97년가이드라인값과 07년현재제시된값을비교하였다. 캐나다및네덜란드의경우, 이들값은인체및생태 ( 환경 ) 위해성을동시에고려한것이다. 영국의경우는최근톨루엔, 에틸벤젠에대한토양가이드라인값 (SGV, soil guideline value) 로서토양유기물함량 (1, 2.5, 5%) 을반영한바있다. 또한영국이나미국의경우기준이나가이드라인설정에있어생태위해성평가에대한도입을위한자료가준비되어있으나아직제도적으로적극활용되고있지는않다 (US EPA, 2003; EA, 2004). 표 Ⅲ-18. 각국의토양질기준또는가이드라인값운영현황 ( 계속 ) 항목미국 SSL 국가우리나라 ( 96 02) 토지용도가지역나지역주거지 / 산업지 B T E X 1) 네덜란드 ( 00 개정안 ) 영국 (SGV) 주거지 1) 개입기준 ( 정원재배재배지 / / 비재배 ) 산업지 Total - 80/ Benzene / Toluene / ~14/ 31~140/ 3~15 150~680 Ethyl 9~41/ 18~85/ benzene / ~81 48,000 Xylenes TCE 8/20 40/ / PCE 4/10 24/ / PCB - 12/ * - - BaP / 실외작업자흡입기준

48 2) 표 Ⅲ-18. 각국의토양질기준또는가이드라인값운영현황 국가 B T E X 토지용도 항목 독일 (Trigger value) 스웨덴캐나다 ( 97 06) 2) 놀이터 ( 농경지 ) 주거지 / 공원 산업지농경지주거지 / 공원 상업지 / 산업지 Total Benzene - ( 지하수관리기준운영 ) 0.06 Toluene 10 Ethyl benzene Xylenes /20 11 TCE PCE /0.6 PCB / BaP 2(1) 4/ 캐나다의 BTEX 기준은표토와심토, 토성 ( 조립질과세립질 ) 등에따라세부적으로가이드라인값이제시 개정되었으며, 표토중조립질토양값임 (CCME, 1997, 2006). 현재우리나라의토양환경보전법에는토양중의유류농도를규제하는방법으로 BTEX와 TPH(Total Petroleum Hydrocarbon, 석유계총탄화수소 ) 의농도를규제하고있다. 우리나라의경우총량으로 TPH를규제하고있는반면에, 미국의개별주, 덴마크, 호주등은앞서살펴본 BTEX의경우처럼개별물질의위해성차이를고려하여일부위해성이큰물질을선정하여관리하고있다. TPH도 BTEX의경우와유사하게기존의토양환경보전법처럼 TPH총량을규제하는방식과 TPH중에서인체및환경위해성이큰 PAHs를규제하는두가지방식이고려한바있다. 이중에서 TPH중에위해성이있는물질을선정하여이들물질을규제하는것이토양오염에의한위해성을방지하고자하는근본목적에더부합되는것으로평가되고있다. 따라서유류중에서인체및환경에위해를나타내는물질인 PAHs(Polycyclic Aromatic

49 Hydrocarbons) 를규제하는것이보다합리적인방안으로제안되었다 ( 환경부, 2003a). 현재미국이나대부분의 EU국가에서는발암성물질로분류되는 PAHs들을위주로토양기준치가설정되어관리되고있다. 발암물질로분류되는 Benzo(a)pyrene 은미국, 캐나다, 독일, 덴마크등상대적으로여러국가에서토양오염물질로분류되어주거지인경우 0.1~4 mg/kg 수준에서기준치등이설정되어있다. 한편, 네델란드, 호주덴마크에서는 PAHs 총량으로관리하고있으며, 이중스웨덴의경우는발암성과비발암성을기준으로총량각각 0.3, 20 mg/kg 에서가이드라인이설정되어있다. 현재까지우리나라에서는 PAHs를토양오염물질로규제하고있지않지만, 선진국의사레에서살펴볼수있듯이향후다양한 PAH 물질을선정하기보다는우선적으로주요발암물질인 Benzo(a)pyrene 이나총량위주로관리하는방안을검토할필요가있는것으로판단된다. 1차년도조사자료를포함하여 PAHs에대한위해성평가에필요한토양오염물질의독성학적특성에대한자료수집은국제기구의보고서, 각국의정부자료, 관련연구기관의보고서등을위주로참고하였으며관련자료는해당기관의홈페이지를이용한인터넷검색을중심으로수집하였다. 독성자료는미국환경보호청의통합위해도정보시스템 (US EPA IRIS), 국제암연구소 (IARC), 세계보건기구 (WHO), 미국 ATSDR 등의독성DB 및관련보고서를활용하여조사하였다. 독성학적특성조사에는발암등급, 발암계수 (SF, Slope Factor), 비발암참고치 (RfD, RfC) 및섭취 / 흡입단위위해도 (UR, Unit Risk) 등이포함된다. 조사연구대상토양오염물질중에서노출경로를섭취, 흡입으로구분할경우두가지경로모두에대해서인체발암물질로확인된물질은벤젠외에도 PAHs 중 benzo(a)pyrene은섭취경로시발암물질로분류되고있다. 나머지물질들에대해서는비발암참고치가제시되어있다. 1차년도에언급한바와같이미국환경청의 IRIS에서는벤젠의경우섭취발암계수 (SF) 는흡입단위위해도 (UR) 로부터체중 (70kg) 과호흡률 (20mg/ m3 ) 을고려하고, 흡입은섭취에비해 50% 흡수된다는가정하에

50 선형외삽되어제시되어있다. 독성DB에서제시된비발암및발암특성자료는대부분섭취경로에대한값들로피부접촉에의한자료는거의제시되어있지않다. 최근에출간된미국환경보호청의피부접촉에의한위해성평가보고서 (RAGS, Part E, Dermal Risk Assessment, 2004) 에서는접촉경로에의한발암계수및참고치를예측하기위하여장내흡수율 (GIabs) 을고려한 Oral-to-Dermal Extrapolation을제안하고있다 (US EPA, 2004). PAHs 중 BaP의경우발암성물질로서위해성을나타내는수치로는 SF(slope factor) 를사용하는데이는용량-반응곡선에서낮은농도구간에서의직선의기울기이며그단위는 RfD의역수이다 (kg-day/mg). SF를산출하고적용하기위해서는그물질의발암성여부를먼저판별하여야한다. 오염토양위해성평가모델에서미국환경청은 PAH 중 BaP에대해서만서로다른모델링을통해얻은네가지섭취발암계수 (4.5~11.7mg kg -1 day -1 ) 의산술평균치인 7.3 mg kg -1 day -1 를발암계수로추정 제시하고있다. 1 차년도조사자료와함께 PAHs에대한발암및비발암독성치현황을정리하였다 ( 표Ⅲ-19, 표Ⅲ-20)

51 표 Ⅲ-19. 토양중유기오염물질의비발암성독성치현황 Contaminants Gl absorption RfC (mg/ m3 ) RfDoral RfDinhalation RfDdermal TDIoral TDIinhalation (mg/kg-day) Benzene 0.9(ATSDR) 3.0E-3(IRIS) 4.0E-3(IRIS) 8.6E-3 1) 3.6E-3 2) 4.3E-3(RIVM) Ethylbenzene 1(US EPA) Toluene 1(US EPA) Xylenes 0.9(ATSDR) TCE 0.945(ATSDR) PCE 1(ATSDR) PCBs 1(US EPA) 1.0(IRIS) 7.7E-1(RIVM) 4.0E-1(IRIS) 2.6E-1(WHO) 1.0(IRIS) 4.0E-1(IRIS) 4.0E-1(RIVM) 1.0E-1(IRIS) 8.7E-1(RIVM) 2.0E-3(WHO) 2.0E-1(RIVM) 2.5E-1(WHO) NA 3) 2.5E-1(RIVM) 1.0E-4(IRIS) 5.0E-4(RIVM) PAHs E-1(IRIS) 2.9E-1 1) NA 8.0E-2(IRIS) 2.0E-1(IRIS) 3) 1.0E-1(DEFRA) 1.0E-1(RIVM) 2.9 1) 2.0E-1 2) 2.0E-1(WHO, 2.0E-2(ATSDR), US EPA) 2.2E-1(RIVM) 2.0E-1(IRIS) 2.9E-2 2) ) 1.8E-1 6.0E-3(NCEA) 2.0E-3(WHO) 1.0E-2(IRIS) 1.0E-3(WHO) 2) 1.8E-1(DEFRA) 1.5E-1(RIVM) 1.7E-1(DEFRA) 7.4E-2(WHO) 1.1E-1(IRIS) 8.6E-2(ATSDR) 6.3E-2(DEFRA) 5.7E-3 5.7E-3 2) 5.0E-2(RIVM) - 1.4E-1 (NCEA) 1.0E-2 2) 1.4E-2(DEFRA) 1.6E-2(RIVM) 7.1E-2(DEFRA) E-5(RIVM) - 2.0E-2~3.0E-1 (IRIS) 4) 자료출처 : ATSDR(Agency for Toxic Substances and Disease Registry), IRIS(US EPA' Integrated Risk Information System), WHO(World Health Organization), NCEA(US EPA' National Center for Environmental Assessment), DEFRA(UK' Department for Environment, Food and Rural Affairs), RIVM(National Institute of Public Health and the Environment). IARC(International Agency for Research Cancer). 1) extrapolated* = extrapolated from an inhalation reference concentration, 2) extrapolated = extrapolated from a reference dose for another route of adminstration, 3) NA = Toxicity value not available and route-to-route extrapolation is not appropriate(technical Report: Development of Cleanup Target Levels(CTLs), 2005, Center for environmental & Human Toxicology, Florida university; ).pdf), 4) Acenaphtene(6.0E-2), anthracene(3.0e-1), fluoranthene(4.0e-2), fluorene(4.0e-2), naphthalene(2.0e-2), pyrene(3.0e-2)

52 표 Ⅲ-20. 토양중유기오염물질발암성독성치현황 Contaminants Gl absorption IUR 1/(ug/ m3 ) CSForal CSFinhalation CSFdermal IDoral IDinhalation 1/(mg/kg-day) Cancer Class Benzene 0.9 (ATSDR) TCE PCE PCBs(or Aroclor mixture) PAH(Benzo[a] pyrene) (ATSDR) 1 (ATSDR) 1 (US EPA) 2.2E-6~7.8E-6 (IRIS) 4.3E-7 (WHO) 1.5E-2~5.5E-2 (IRIS) 1.1E-2 (NCEA) NA 2 5.2E-2 (NCEA) 1.0E-4 (IRIS) 7.0E-2~2.0 (IRIS) 2.7E-2 1) (extrapolated*) 6.0E-3 (NCEA) 2.0E-3 (NCEA) 3.5E-1 1) (extrapolated*) 4.0E-1 (IRIS) 6.1E-2 1) (extrapolated) 1.2E-2 1) (extrapolated) 5.2E-2 1) (extrapolated) 2.0 1) (extrapolated) 2.9E-4 (DEFRA) 5.2E-3 (DEFRA) 9.1E-4 (DEFRA) 5.2E-3 (DEFRA) A (IRIS) 2A (IARC) - - NA 1.0E-5 (RIVM) (IRIS) 2) E-4 (RIVM) B2 (IRIS) B2 (IRIS) 자료출처 : ATSDR(Agency for Toxic Substances and Disease Registry), IRIS(US EPA' Integrated Risk Information System), WHO(World Health Organization), NCEA(US EPA' National Center for Environmental Assessment), DEFRA(UK' Department for Environment, Food and Rural Affairs), RIVM(National Institute of Public Health and the Environment). IARC(International Agency for Research Cancer) 1) extrapolated* = extrapolated from an inhalation reference concentration, extrapolated = extrapolated from a reference dose for another route of adminstration, NA = Toxicity value not available and route-to-route extrapolation is not appropriate(technical Report: Development of Cleanup Target Levels(CTLs), 2005, Center for environmental & Human Toxicology, Florida university; ).pdf), 2) A geometric mean of four slope factors(4.5~11.7) obtained by different modeling procedures

53 선진국에서토양질기준을설정에있어토양오염물질의노출차이에반영하여토지이용도별기준을설정하고있다. 선행연구에서현행우리나라의토양오염지역구분에토양이용도별로오염물질노출정도를반영하고, 정화목표의설정에효율성을높이기위한방안으로현행가, 나지역의토이이용도에대해가지역을 2가지로세분화방안을표Ⅲ-19와같이제안한바있다 ( 환경부, 2003; 국립환경과학원, 2005; 국립환경과학원, 2006). 본연구에서는수질보전및먹는물노출관련민감성을고려하여기존의분류안에서 2지역으로구분된수도용지를 1지역에포함시켰다. 또한직접적인인체접촉이제한되는점을고려하고, 지적법지목중현행토양환경법에포함되어있지않은주요지목으로주차장, 토양오염관리대상시설부지인주유소용지, 창고용지도 3지역으로분류하여최종적으로표Ⅲ-19와같이제안하였다. 다만, 토양오염에따른오염초과여부및정화수준을판단하기위해동일한지목내에서토지이용도를구분할경우, 주거지및놀이터는지적법상지목으로구분되어있지않아법적으로명확하게구분하는데는제한점이발생할수있다. 일차적으로토양오염의관리효율을고려할때는현행지적법상의지목만으로토지이용도구분에사용하는방법도검토될수있다. 표 Ⅲ-21. 토양오염기준적용을위한토지이용도별지역구분방안 구분내용지적법상지목이전 답 대 ( 주거지에한함 ) 과수원 목장 1지역용지 학교용지 수도용지및기타어린이놀이터등인체의직접접촉빈도등이많은토지이용지역지적법상지목이대 ( 주거지제외 ) 임야 하천 공원 체육 2지역용지 유원지 종교용지및사적지등어린이놀이터를제외한지역지적법상공장용지 도로 주차장 주유소용지 창고용 3지역지 철도용지및잡종지인지역단, 토지의이용도가중복되는지역에대해서는상위지역으로간주한다 구분된토지이용도를적용함에있어오염항목별로노출특성을고려할

54 때, 중금속이나비휘발성인유기오염물질과같이잔류성이크거나농작물등의전이에따른노출경로의차이가뚜렷한경우에는 1, 2지역에대한차이가뚜렷하나휘발성이큰 BTEX, TCE PCE 등은이들노출경로에따른차이가매우작고대부분호흡에의한영향이가장크게나타난다. 최근네덜란드 RIVM(2001) 에서제안된인체및생태위해성자료에의하면인체및생태의위해성제한치 (SRC) 가톨루엔의경우각각 32, 47mg/kg, 에틸벤젠의경우 111, 110mg/kg으로유사하며 PCE의경우는각각 8.8, 16mg.kg, TCE 및크실렌의경우생태위해성관점의위해성제한치 (SRC) 가각각 2.5, 17mg/kg으로인체노출위해도보다낮다. 이와같은휘발성물질은인체및환경에미치는영향관점에서상업및산업지역을제외하면토지이용도에대한구분의필요성이낮다. 따라서이들물질의토양오염기준을정함에있어토지이용도 1, 2지역의구분이제한적이다. 또한각국의토양질기준또는가이드라인을보면, 휘발성물질과같이흡입에의한유기오염물질의토양질기준설정에있어기준값의차이가토지이용도구분에따라뚜렷하지않다. 미국이나영국은 2지역에대한구분이없이주거지와상업 / 산업지역위주로구분하고있으며, 캐나다는전체적으로배경농도나환경위해성관점에서주거지와공원지역등토지이용도를구분하지않고엄격한가이드라인을제시하고있다. 그러나 PCBs 및 BaP 등잔류성이크고농산물로의전이등노출경로가다양해지는경우중금속류와같이토지이용도별차이를구분할필요가있어독일은주거지와공원지역을구분하여기준을설정하고있으며각국에서운영하고있는위해성평가모델은이들노출차이를모두반영하고있다 (CCME, 2006, DEFRA, 2004, 2005; US EPA, 2002, RIVM, 2001, DMU, 1998). 즉휘발성이큰물질은인체위해성관점에서는주로공기노출에의한호흡에의한영향이지배적이지만, 잔류성이큰물질들은토양섭취및농산물섭취등보다다양한노출에큰영향을주기때문에이들노출경로의차이가토지이용도에따라다양하게반영될것이다

55 (Swartjes, 2007). 본연구에서는이들여건을고려하고그간의연구결과를토대로각국의토지이용도구분이나토양질기준등을고려할때 PCBs 및 PAHs(BaP) 는 3가지지역으로, BTEX, TCE PCE 등은 2가지토지이용도로현행기준과같이구분하는것이적절한것으로판단하였다. 나. 토지이용도별유기오염물질의토양오염기준 ( 안 ) 본연구에서는유기오염물질의항목별토양오염기준 ( 안 ) 을마련하기 1차년도사업에서조사한각국의토양오염기준및위해성자료를참조하고환경부의토양오염기준재설정방안 ( 환경부, 2003) 및토양오염위해성평가지침 ( 환경부, 2006) 을참조하여노출특성을검토하였다. 또한현행토양오염기준, 토양정화기준및공정시험방법운영에따른기술적인제한점을반영하였다. 본연구는일차적으로 BTEX의항목별세분화와현재가지역 ( 또는 1지역, 2지역 ) 토양오염기준이설정되어있지않은항목의기준설정등을우선적으로고려하여토양오염관리의효율성을향상시키고자하였으며, 향후우리나라의실정에적합한위해성평가방법을도입하는기반을마련하고자하였다. 본연구에서제시된기준 ( 안 ) 의토양오염위해성을검토하기위해환경부위해성평가지침등의내용을요약하면다음과같다. 발암위해성평가를위해표Ⅲ-22와같이미국및캐나다 EPA의발암계수값을사용하였다 (US EPA, 2007a; Canada, 2004). 비발암위해성평가를위해서는표Ⅲ-23과같이미국 (EPA), 네덜란드 (RIVM), 영국 (DEFRA) 자료를사용하였다 (US EPA, 2007a; RIVM, 2001; DEFRA, 2004). 표 Ⅲ-22. 미국및캐나다 EPA 에서제시된발암계수 국가 US EPA Canada US EPA Canada 항목 SFo SFo UR SFi (mg/kg-day) -1 (mg/kg-day) -1 (ug/m 3 ) -1 (mg/kg-day) -1 Benzene E-06 - BaP

56 표 Ⅲ-23. 각국에서제시된비발암참고치 국가 USEPA RIVM DEFRA USEPA RIVM DEFRA 항목 RfDo TDI TDIo (mg/kg-day) (mg/kg-day) (mg/kg-day) RfC (mg/m 3 ) TCA (mg/m 3 ) TDIi (mg/kg-day) Benzene Toluene Ethyl benzene Xylene BaP TCE PCE 기본적으로위해도계산을위한독성자료는미국 EPA의 IRIS자료를사용하였으며, 적절한값이없을경우다른국가의자료를활용하였다. 다만톨루엔의비발암참고치는최근영국에서제시한 TDI를참고하였다. 한편오염토양으로부터의노출을평가하기위해서오염원길이를 100m로가정하고노출경로를고려하여토양오염위해성평가지침의위해도계산방법및기본값을사용하였다. 또한총위해도는경로별위해도의총합으로하되총발암위해도 (TCR) 는초과발암위해도 10-4 ~ 10-6 와범위에서고려하고, 총비발암위해도 (HI) 는 1을기준으로판단하였다. 이들각노출경로는 A( 농작물섭취 ), B( 지하수섭취 ), C( 토양섭취 ), D( 토양접촉 ), E( 비산먼지흡입 ), F( 휘발물질흡입 ) 로구분하고노출경로를고려하여주거 / 농업지역및상업 / 산업지역으로구분하였다. 토양오염위해성평가에사용한각각의자료및노출경로는각국별로매우다양하게사용하고있다. 현재사용하고있는위해성평가방법이우리나라의실정을모두반영되었다고보기어렵기때문에본연구에서얻어진위해도계산결과는설정된기준을검토하기위한참고자료로활용하기위한것이다

57 1) 항목별토양오염기준안검토벤젠은발암성물질로서위해성평가에사용하고자료가충분하며각국에서위해성평가를위해사용하고있는발암력 SF값은대부분동일한값을사용하고있다. 각국의기준현황을보면네덜란드는개입기준 1mg/kg,, 미국주거지 SSL 0.8mg/kg이며, 스웨덴은관리기준 0.06mg/kg, 캐나다는최근 0.05에서 0.03 mg/kg로실내공기오염노출을반영하여강화된기준또는가이드라인을마련하고있다. 반면에미국뉴저지주의비주거지정화기준은 13mg/kg, 미국 SSL의산업지실외지역 1mg/kg, 캐나다는배경농도및환경영향을고려한값으로최근산업 / 상업지 5mg/kg에서 0.03mg/kg로강화하고있다. 03 년환경부는 1, 2지역 1mg/kg, 3지역 10mg/kg을검토한바있다. 표 Ⅲ-24와같이토양오염위해성평가지침에따른초과발암위해도가 10-4 수준에서주거지 0.25 mg/kg, 산업지 1.6mg/kg로나타났다 ( 표Ⅲ -24). 그러나벤젠의경우다른휘발성물질에비해낮은농도를분석해야하므로현행 GC/FID 시험방법을 GC/MSD 시험방법과병행하여사용할경우시험방법에따라시험값이과대평가될수있기때문에일차적으로기준값운영에이를고려해야할것이다. 표 Ⅲ-24. 벤젠의발암위해도평가계산예 노출경로 1) 발암위해도 발암위해도 벤젠 1 mg/kg 벤젠 3 mg/kg 주거 / 농업 상업 / 산업 주거 / 농업 상업 / 산업 A B 1.83E E-04 - C 9.17E E E E-08 D 7.52E E E E-07 E F 2.47E E E E-04 TCR 4.31E E E E-04 1) A( 농작물섭취 ), B( 지하수섭취 ), C( 토양섭취 ), D( 토양접촉 ), E( 비산먼지흡입 ), F( 휘발물질흡입 )

58 본연구에서는기존제안값및이들여건을반영하여벤젠의토양오염우려기준안으로 1, 2지역 1mg/kg, 3지역 3mg/kg으로제시하였으며, 대책기준은선행과제에서언급한바와같이우려기준의 3배수를원칙으로하였다 ( 환경부, 2003). 토양오염우려기준 ( 안 ) 토양오염대책기준 ( 안 ) 구분 1지역 2지역 3지역 1지역 2지역 3지역벤젠 (mg/kg) 톨루엔의경우일반적으로비발암성위해성을고려하여기준을설정하고있는데, 각국의기준현황을보면네덜란드는개입기준 130mg/kg이나최근 32mg/kg을제안하고있다. 미국주거지 SSL은 650mg/kg으로비교적높다. 스웨덴은관리기준 10mg/kg, 캐나다는주거지에대해최근 0.8에서 0.37 mg/kg로낮은값을가이드라인으로제시하고있다. 한편미국산업지 SSL은 650mg/kg으로실외을고려하기때문에휘발성물질의경우거주지와유사하다. 캐나다는배경농도및환경영향을고려한값으로최근산업 / 상업지 0.8mg/kg 에서 0.37mg/kg로강화하고있다. 최근영국의경우는주거지기준으로 3~15mg/kg범위로, 산업지역의경우는 150~680mg/kg 범위로토양중유기물함량에따라 SGV(soil guideline value) 를다양하게제안하고있다. 톨루엔은휘발유연료의경우 BTEX 중가장함유량이많은물질로점차기준이강화되고있는실정이다. 03년환경부는우려기준으로 1, 2지역 50mg/kg, 3지역 500mg/kg을검토한바있다. 본연구에서검토한 1, 2지역20mg/kg 및 3지역 60mg/kg은총비발암위해도값이각각 1.31 및 0,93으로 HI값이 1에근접한값을보였다 ( 표Ⅲ-25)

59 표 Ⅲ-25. 톨루엔의비발암위해도평가계산예 20 mg/kg 60 mg/kg Toluene 비발암위해도 비발암위해도 주거 / 농업 상업 / 산업 주거 / 농업 상업 / 산업 A B C 1.67E E E E-04 D 3.33E E E E-03 E F HI 본연구에서는이들여건을반영하여톨루엔의토양오염우려기준안으로 1, 2지역 20mg/kg, 3지역 60mg/kg으로제시하였으며, 대책기준은선행과제에서언급한바와같이우려기준의 3배수를원칙으로하였다. 토양오염우려기준 ( 안 ) 토양오염대책기준 ( 안 ) 구분 1지역 2지역 3지역 1지역 2지역 3지역톨루엔 (mg/kg) 에틸벤젠의경우비발암성위해성을고려하여기준을설정하고있는데, 각국의기준현황을보면네덜란드는개입기준 50mg/kg이나최근독성을고려하여 110mg/kg을제안하고있다. 미국주거지 SSL 은 400mg/kg으로비교적높다. 스웨덴은관리기준 12mg/kg, 캐나다는최근주거지기준 1.2에서 0.082mg/kg으로가이드라인으로제시하고있다. 또한미국산업지실외지역의 SSL은 400mg/kg, 캐나다는배경농도및환경영향을고려한값으로최근산업 / 상업지 20mg/kg 에서 0.082mg/kg로강화하고있다. 최근영국의경우는거주지기준으로 16~80mg/kg범위로제시하고산업지역의경우는 48,000mg/kg

60 으로 SGV를제안하여산업지역에서의노출영향을인체위해도를낮게고려하고있다. 에틸벤젠은연료 BTEX 중낮은함유량을차지하고있어다른항목보다휘발유등연료오염에의한기준초과가능성이매우낮다. 03년환경부는우려기준으로 1, 2지역 100mg/kg, 3 지역 400mg/kg을검토한바있다. 본연구에서검토한 1, 2지역 50mg/kg 및 3지역 340mg/kg은총비발암위해도값이각각 0.97 및 1.01로 HI값이 1에근접한값을보였다 ( 표Ⅲ-26). 표Ⅲ-26. 에틸벤젠의비발암위해도평가계산예 50 mg/kg 340 mg/kg Ethylbenzene 비발암위해도 비발암위해도 주거 / 농업 상업 / 산업 주거 / 농업 상업 / 산업 A B C 8.33E E E E-03 D 1.66E E E E-02 E F HI 본연구에서는이들여건을반영하여에틸벤젠의토양오염우려기준안으로 1, 2지역 50mg/kg, 3지역 340mg/kg으로제시하였으며, 대책기준은선행과제에서언급한바와같이우려기준의 3배수를원칙으로하였다. 구분 토양오염우려기준 ( 안 ) 토양오염대책기준 ( 안 ) 1 지역 2 지역 3 지역 1 지역 2 지역 3 지역 에틸벤젠 (mg/kg)

61 크실렌의경우비발암성위해성을고려하여기준을설정하고있는데, 각국의기준현황을보면네덜란드는개입기준 25mg/kg이나최근 17mg/kg을제안하고있다. 스웨덴은관리기준 15mg/kg, 캐나다는최근주거지기준으로 1mg/kg에서 11mg/kg으로완화된가이드라인으로제시하고있다. 또한미국 SSL의산업지실외지역 400mg/kg, 캐나다는배경농도및환경영향을고려한값으로최근산업 / 상업지 20mg/kg에서 11mg/kg로제시하고있다. 03년환경부는우려기준으로 1, 2지역 25mg/kg, 3지역 100mg/kg을검토한바있다. 크실렌의경우대부분이 o-, m-, p-xylene 3종에의한혼합물로존재하기때문에분석에따른오차가커질수있다. 본연구에서는이러한불확실성을반영하여 HI값이 1보다다소큰값인 1, 2지역 15mg/kg 및 3지역 55mg/kg을제시하였고, 이때총비발암위해도 HI 값은각각 1.31 및 1.21이었다 ( 표Ⅲ-27). 표 Ⅲ-27. 크실렌의비발암위해도평가계산예 15 mg/kg 55 mg/kg Xylene 비발암위해도 비발암위해도 주거 / 농업 상업 / 산업 주거 / 농업 상업 / 산업 A B C 1.25E E E E-04 D 2.49E E E E-03 E F HI

62 본연구에서는크실렌의토양오염우려기준안으로 1, 2 지역 15mg/kg, 3 지역 55mg/kg 으로제시하였으며, 대책기준은선행과제 에서언급한바와같이우려기준의 3 배수를원칙으로하였다. 구분 토양오염우려기준 ( 안 ) 토양오염대책기준 ( 안 ) 1 지역 2 지역 3 지역 1 지역 2 지역 3 지역 크실렌 (mg/kg) TCE의경우일반적으로비발암성위해도를고려하여기준을설정하고있는데, 각국의기준현황을보면네덜란드는개입기준 60mg/kg이나최근 2.5mg/kg을제안하고있다. 미국의주거지 SSL은 5mg/kg에서 0.07mg/kg으로강화하였으며, 캐나다는주거지 3mg/kg 에서 0.01mg/kg으로검출한계수준의가이드라인으로제시하고있다. 또한미국산업지실외지역의 SSL은 8mg/kg에서 0.1mg/kg으로강화하였으며, 캐나다는산업 / 상업지 0.01mg/kg으로매우낮은가이드라인을제시하고있어국가별로다양한변화를보여주고있다. 03년환경부는우려기준으로 1, 2지역각각 4, 8mg/kg, 3지역 40mg/kg을검토한바있다. 본연구에서는휘발성물질로서의성질을고려하여 1, 2지역 8mg/kg 및 3지역 40mg/kg으로현행기준의유지를검토한결과, 비발암위해도값이각각 0.97 및 1.05로 HI값이 1에근접한값을보였다 ( 표Ⅲ-28). 그러나향후발암성등충분한독성자료확보될경우이를반영하여보완할필요가있다

63 표Ⅲ-28. TCE의비발암위해도평가계산예 8 mg/kg 40 mg/kg TCE 비발암위해도 비발암위해도 주거 / 농업 상업 / 산업 주거 / 농업 상업 / 산업 A B C 2.67E E E E-04 D 5.32E E E E-03 E F HI 본연구에서는 TCE의토양오염우려기준안으로현행기준을유지하여 1, 2지역 8mg/kg, 3지역 40mg/kg으로제시하였으나, 대책기준은선행과제에서언급한바와같이우려기준의 3배수를원칙으로하였다. 토양오염우려기준 ( 안 ) 토양오염대책기준 ( 안 ) 구분 1지역 2지역 3지역 1지역 2지역 3지역 TCE(mg/kg) PCE 의경우비발암성위해도를고려하여기준을설정하고있는데, 각국의기준현황을보면네덜란드는개입기준 4mg/kg 이나최근 9mg/kg 을제안하고있다. 미국의주거지 SSL 은 10mg/kg 에서 1mg/kg으로강화하였으며, 스웨덴의경우관리기준 5mg/kg이다. 캐나다는주거지 0.2mg/kg을가이드라인으로제시하고있다. 또한미국산업지실외지역의 SSL은 18mg/kg에서 2mg/kg으로강화하였으며, 캐나다는산업 / 상업지를각각 0.5/0.6mg/kg으로가이드라인을제시하고있다. 03년환경부는우려기준으로 1, 2지역각각 2, 4mg/kg,

64 지역 24mg/kg을검토한바있다. 본연구에서는휘발성물질로서의성질을고려하여 1, 2지역 4mg/kg 및 3지역 25mg/kg으로현행기준의유지를검토한결과, 비발암위해도값이각각 1.09 및 1.01로 HI값이 1에근접한값을보였다 ( 표Ⅲ-29). 표Ⅲ-29. PCE의비발암위해도평가계산예 4 mg/kg 25 mg/kg PCE 비발암위해도 비발암위해도 주거 / 농업 상업 / 산업 주거 / 농업 상업 / 산업 A B C E E-03 D 1.33E E E E-02 E F HI 본연구에서는 PCE의토양오염우려기준안으로현행기준을유지하여 1, 2지역 4mg/kg, 3지역 25mg/kg으로제시하였으나, 대책기준은선행과제에서언급한바와같이우려기준의 3배수를원칙으로하였다. 토양오염우려기준 ( 안 ) 토양오염대책기준 ( 안 ) 구분 1지역 2지역 3지역 1지역 2지역 3지역 PCE(mg/kg) PCBs 의경우대부분절연유 PCBs 의총량관점에서기준을설정하 고있는데, 각국의기준현황을보면네덜란드는 PCBs 에대한개입 기준 1mg/kg 이나최근 7 종의 PCB 성분에대한개별평가와함께총

65 합농도로 4.3mg/kg을제안하고있다. 미국의경우 PCBs에대한 SSL 을제시하고있지않으며, 스웨덴의경우관리기준은 0.02mg/kg이다. 캐나다는주거지 1.3mg/kg을가이드라인으로제시하고있으며, 독일은인체위해성관점에서거주지기준이 0.8mg/kg이다. 한편독일의경우공원지역등비주거지기준으로 2mg/kg을제시하고있으나, 캐나다의경우주거지와같이 1.3mg/kg을가이드라인으로제시하고있다. 상업 / 산업지의경우캐나다는 33mg/kg을가이드라인으로제시하고있으며, 독일은 40mg/kg을산업지기준으로정하고있다. 03년환경부는우려기준으로 1, 2지역각각 0.4, 1.0mg/kg, 3지역 30mg/kg 을검토한바있다. PCBs는 209종의 congener를가지고있으며절연유 PCBs는다수의성분으로구성되었다. 각국에서는토양오염관리를위한 PCBs는절연유 PCBs와다이옥신류를관리에포함시키는 co-pcbs로구별하고있다. 현재우리나라토양환경보전법의 PCBs 관리는절연유 PCBs를대상으로하고있어개별항목이아닌총량관점에서기준을운영하고있기때문에총량으로측정된오염도를개별항목에대한독성자료를근거로기준을설정하는데는아직많은제약이있다. 본연구에서는절연유에의한 PCBs의토양오염기준설정에있어일차적으로각국의기준및제안값을반영하여 1지역은 1mg/kg으로제안하였는데, 이는현재절연유 PCBs 폐기물기준 (2ppm) 보다더낮은값이다. 2지역의경우는독일및네덜란드의기준및제안치를고려하여 4mg/kg을제안하고자하며, 3지역의경우는현행기준인 12mg/kg을유지하였다. 본연구에서는이들값을 PCBs의토양오염우려기준안으로하여 1지역은 1mg/kg, 2지역은 4mg/kg, 3지역은 12mg/kg으로제안하였으며, 대책기준은선행과제에서언급한바와같이우려기준의 3배수를원칙으로하였다

66 구분 PCBs (mg/kg) 토양오염우려기준 ( 안 ) 토양오염대책기준 ( 안 ) 1지역 2지역 3지역 1지역 2지역 3지역 벤조 (a) 피렌은 PAHs성분중하나로인체발암성을가지고있는유해물질이다. 이물질은주로경유등탄화수소계연료물질에포함되어있거나이들연료의연소에의해배출되기도한다. 각국의토양오염기준및제안값을보면 BaP의개입기준 7mg/kg이나미국주거지 SSL은 0.06mg/kg으로낮다. 독일의경우놀이터와주거지기준은각각 2 및 4mg/kg이고캐나다의경우농경지 0.1mg/kg을제외하고주거지, 공원및산업지모두 0.7mg/kg을가이드라인으로제시하고있다. 한편비주거지로서공원지역에대해독일기준은 10mg/kg을운영하고있다. 산업지의경우독일기준은 12mg/kg이나미국의산업지 SSL은 0.2mg/kg으로낮다. 03년환경부는우려기준으로 1, 2지역 0.7mg/kg, 3지역 1.4mg/kg을검토한바있다. BaP는각국의기준을참조하는데제한적이다. 본연구에서는 BaP의토양잔류성등을고려하여농작물로의전이등다양한노출경로와국내오염수준을참고하여검토한 1지역 0.7, 2지역 2mg/kg, 3지역 7mg/kg의초과발암위해도는 1.74E-05~4.93E-05범위로나타났다 ( 표Ⅲ-30)

67 표 Ⅲ-30. 벤조 (a) 피렌의비발암위해도평가계산예 BaP 발암위해도 0.7 mg/kg 7 mg/kg 1지역 2지역 3지역 A 5.89E-06 B 9.51E E-07 C 8.52E E E-05 D 2.04E E E-05 E 9.95E E E-09 F 9.83E E E-11 TCR 1.74E E E-05 본연구에서는 BaP에대한토양오염우려기준안으로발암위해도범위를 10-5 수준에서고려하여 1지역은 0.7mg/kg, 2지역은 2mg/kg, 3지역은 7mg/kg으로제안하였으며, 대책기준은선행과제에서언급한바와같이우려기준의 3배수를원칙으로하였다. 다만 BaP 및 TPH의토양오염기준은향후유류오염지역의종합적인위해성평가를위해총 PAHs와연계하여추가적연구가필요할것으로판단되며, 분석방법의난이도가비교적높아분석자의충분한숙련도가필요하다. 따라서 BaP 기준항목의운영시기는다른항목보다다소신중할필요가있다. 토양오염우려기준 ( 안 ) 토양오염대책기준 ( 안 ) 구분 1지역 2지역 3지역 1지역 2지역 3지역 BaP(mg/kg) TPH(mg/kg) 이상에서제시된내용을종합하여토지이용도별유기오염물질에대한을토양오염기준 ( 안 ) 을요약하면다음과같다 ( 표 Ⅲ-31). 또한현행기준의운영에따른정화조치및공정시험방법제 개정등현실적인여건을고려하여일정시간적용성을검토한후최종적으로기준 ( 안 ) 으로확정하는것이바람직할것으로판단된다

68 표 Ⅲ-31. 유기오염물질토양오염우려기준및대책기준 ( 안 ) ( 단위 :mg/kg) 오염물질 우려기준 / 대책기준 ( 현행 ) 우려기준 / 대책기준 ( 안 ) 가지역나지역 1 지역 2 지역 3 지역 BTEX - 80/ 벤젠 - - 1/3 3/9 톨루엔 /60 60/180 에틸벤젠 / /1020 크실렌 /45 45/135 석유계총탄화수소 500/1200 2,000/ /1500 2,000/6000 (TPH) 벤조 (a) 피렌 /2 2/6 7/21 트리클로로에틸렌 8/20 40/100 8/24 40/120 (TCE) 테트라클로로에틸렌 4/10 24/60 4/12 25/75 (PCE) 폴리클로리네이티 /3 4/12 12/36 드비페닐 (PCBs) 1. 1지역 : 지적법지목의전 답 대 ( 주거지에한함 ) 과수원 목장용지 학교용지지역, 수도용지및기타어린이놀이터등인체의직접접촉빈도등이많은토지이용지역 2. 2지역 : 지적법에의한지목이대 ( 주거지제외 ) 임야 하천 공원 체육용지 유원지 종교용지및사적지등어린이놀이터를제외한지역 3. 3지역 : 지적법의한공장용지 도로 철도용지및잡종지인지역 4. 토지의이용용도가중복되는지역에대해서는상위지역으로간주한다 5. 석유계총탄화수소 (TPH) 는동 식물성유류를제외한다 6. 다음각목의 1에해당하는경우에는지목구분에관계없이 3지역의토양오염우려기준을적용한다. 가. 특정토양오염유발시설이설치된경우나. 1지역, 2지역을제외한지역에서토양오염사고가발생한경우 7. 제주특별자치도의경우 제주특별자치도설치및국제자유도시조성을위한특별법 제305조의2( 토양오염의기준설정에관한특례 ) 에의하여동기준을적용하지않는다