Printed in the Republic of Korea ANALYTICAL SCIENCE & TECHNOLOGY Vol. 28, No. 3, 246-254, 2015 http://dx.doi.org/10.5806/ast.2015.28.3.246 Note ( 단신 ) Distribution characteristics on volatile organic compounds at the forest of Mt. mudeung and downtown Dae-haeng Lee, Kang-soo Park, Se-hang Lee, Hyeong-myeong Song, Ki-won Lee, Hee-yoon Jeong, Gwang-yeob Seo, Young-gwan Cho and Eun-sun Kim Public Health & Environment Research Institute of Gwangju 502-243, Korea (Received May 13, 2015; Revised June 16, 2015; Accepted June 16, 2015) 무등산숲과도심에서휘발성유기화합물질의분포특성 이대행 박강수 이세행 송형명 이기원 정희윤 서광엽 조영관 김은선광주광역시보건환경연구원 (2015. 5. 13. 접수, 2015. 6. 16. 수정, 2015. 6. 16. 승인 ) Abstract: From 2013 to 2014, volatile organic compounds (VOCs) were analyzed to determine biogenic volatile organic compounds (BVOCs) and anthropogenic volatile organic compounds (AVOCs) at eight sites in Mt. Mudeung and one site in downtown, by using a GC/Mass-ATD (automatic thermal desorber). The concentration of terpene noted as biogenic volatile organic compounds at Pungamjeong (PA), in a forest of Chamaecyparis obtusa, was 821 pptv, which was the highest among the eight sites. This value was followed by Wonhyogyegok (WH: 785 pptv), Norritzae (NZ, coniferous forest: 679 pptv), Dongjeokgol (DJ, mixed species forest: 513 pptv), Jangbuljae (JB, Abies koreana: 476 pptv), and Seinbongsamgerri (SS, pine trees: 464 pptv). 11~15 species of terpene was detected in the forest depending on the site. At PA in May, α-pinene showed the highest value, occupied 20% of terpene followed by coumarin, sabinene, phellandrene, myrcene, borneol, eucalyptol, β-pinene, cymene, δ- limonene, γ-terpinene, camphor, camphene, and mentol in the order. The mean concentrations of AVOCs were 0.74~2.52 ppbv in the forests and 3.14 ppbv in the downtown area. From May to July, the AVOCs ratios of the downtown to each forest were 1.9~4.0. Among 10 species of AVOCs, the sum of toluene and benzene was 2.34 ppbv and occupied 75%. In June, the ratios of toluene were 44.1% at DJ site and 53.1% at JW site (downtown). The BVOCs showed a positive correlation with the AVOCs at the forest sites (r = 0.328), which was statistically insignificant (p = 0.184). 요약 : 무등산탐방로 8개지점과도심 1개지점에서 2013~2014년에자연기원휘발성유기화합물질 (BVOCs) 과인위적인휘발성유기화합물질 (AVOCs) 의분포특성을 GC-MSD를사용하여조사하였다. 자연기원휘발성유기화합물인테르펜발생량은편백숲인 PA 지점이 821 pptv으로가장높았고, WH 지점이 785 pptv, NZ 지점이 679 pptv, DJ 지점이 513 pptv, JB 지점이 476 pptv, SS 지점이 464 pptv 순 Corresponding author Phone : +82-(0)62-613-7581 Fax : +82-(0)62-613-7629 E-mail : ldh0928@korea.kr This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons. org/licenses/ by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. 246
Distribution characteristics on volatile organic compounds at the forest of Mt. mudeung and downtown 247 으로조사되었다. 테르펜은지점별로 11~15 종이검출되었는데, 5월에 PA 지점에서는 α-pinene이 20% 로가장높고, coumarin, sabinene, phellandrene, myrcene, borneol, eucalyptol, β-pinene, cymene, δ- limonene, γ-terpinene, camphor, camphene, mentol 순이었다. 인위적인휘발성유기화합물질 (AVOCs) 은 5~7월에숲 8개지점에서 0.74~2.52 ppbv 이었고, 도심 (JW 지점 ) 에서는 3.14 ppbv로나타나도심 / 산림비율은 1.9~4.0로도심지역이높았다. JW 지점에서벤젠과톨루엔만합한농도는평균 2.37 ppbv로 AVOCs 10항목전체의 75% 를차지했다. 6월중 AVOCs 종별분포조사결과, 숲인 DJ 지점에서 toluene 이 44.1% 로가장많았고, 도심인 JW 지점에서도 toluene이 53.1% 로가장많았다. 또한, 숲에서 AVOCs 와 BVOCs 농도의상관성분석결과, 양의상관계수가 0.328이나유의인자 (p) 는 0.184로서통계적으로유의하지않는것으로나타나숲에서의 AVOCs 는도심에서영향을받은것으로추정된다. Key words: biogenic volatile organic compounds, anthropogenic volatile organic compounds, terpene, forest, downtown 1. 서론숲에서휘발성유기화합물질 (VOCs) 은자연에서기원하는 BVOCs(Biogenic Volatile Organic Compounds) 과인위적인배출원 (AVOCs, Anthropogenic Volatile Organic Compounds) 으로구분하는데, 숲은치유의효능을가지고있는 BVOCs를주로배출하며 AVOCs 는대부분이자동차나공장굴뚝배출가스로부터배출된다. 자연의치유요소인피톤치드, 음이온, 경관, 빛중에서도항균작용이나소취작용을가지고있는피톤치드물질의하나인테르펜물질에대한연구가최근다양하게진행되어왔다. 1-5 숲이심리적안정감을주고, 숲에서의활동이긴장이완과스트레스감소등으로혈압과맥박수를저하시키는효과가있으며, 숲에서발생하는방향성물질인테르펜이항생과항종양성, 혈압강하등의다양한인체보건효과가있고, 산림휴양이사람들의우울증을현저하게감소시켜자아실현에서긍정적인변화를가져다준다는것을밝히는다양한연구들이수행되었다. 6-9 국내에서치유의숲으로유명한장성축령산과장흥우드랜드, 덕유산, 지리산, 남해지역에서건강치유물질에대한연구가이미수행되어지금은많은관광객이찾는유명관광지로각광을받고있기도한다. 10-11 무등산은 100만명이상의인구가거주하는광주광역시에위치한 1,000 m가넘는산으로서 2013년에국립공원으로승격되었고, 해마다많은등산객이즐겨찾는곳이다. 2011년부터 2012년까지무등산주요탐방로에대한건강치유물질중테르펜에대한연구를수행하였으며, 테르펜과기상인자와의상관성분석은물론 주요지점에서의테르펜분포를조사하여계절과기상의중요성에대한연구를수행하였다. 12-13 VOCs는질소산화물이존재시태양광의광화학반응에의해오존 (O 3 ) 이나 PAN(peroxyacetyl nitrate) 등의물질을생성하여환경에영향을준다. 14-16 최근에는도심에서고농도오존발생시 VOCs의거동특성에대한연구와숲에서 BVOCs가오존생성에기여하는원인규명등에대한연구가수행되어오고있다. 17 그러나숲에서 BVOCs를조사하거나도심에서 AVOCs 를조사하는지역적인구별된연구를수행하였지만, 숲에서 BVOCs 와 AVOCs의농도분포및상관성에대한연구를수행한경우는매우미미하다. 따라서본연구에서는무등산숲에서의 BVOCs와 AVOCs 에대한농도를측정하고, 건강치유에기여하는 BVOCs의주종인테르펜의종별분포를파악하였으며, 도심에서와숲에서의 AVOCs 농도를비교분석하였고, 숲에서의 AVOCs 와 BVOCs의상관성을분석하여 AVOCs의기원에대하여알아보고자하였다. 따라서대기중의오존생성에기여하는휘발성유기화합물질의영향연구에대한유익한정보를제공하고자하였다. 2. 연구방법 2.1. 조사대상및지점조사기간은 2013년 3월 27일부터 2014년 10월 10 일까지이고, 봄과여름을중심으로연구하였으며, 무등산주요탐방로와편백, 구상나무, 소나무등이식재된지역을대상으로월별로오전 10시부터오후 6시까지조사하였다. 2013년에는 3지점에서, 2014년에 Vol. 28, No. 3, 2015
248 Dae-haeng Lee et al. Fig. 1. Sampling sites of this study at Mt. Mudeung. 는 5지점에서 BVOCs인테르펜류 20종과톨루엔등 AVOCs 10종, 기온, 상대습도, 대기압등 33개항목에대한분석을실시하였다. 세부조사지점은 2013년에풍암정 (PA), 원효계곡 (WH), 너릿재 (NZ) 등 3지점, 2014년에는동적골 (DJ), 새인봉삼거리 (SS), 중봉 (JB), 충장사 (CJ), 돌샘약수터 (DS) 등 5지점이고, 대조군으로도심의주월동측정소 (JW) 에서 2014년에 VOCs를조사하였다. 2.2. 조사지역의특징무등산 PA 지점은주로편백이식재되어있고공기의흐름이적으며, WH 지점은혼효림으로계곡에위치해있어바람에의해주변산림의영향을많이받았다. NZ 지점은편백과삼나무가사면에식재되어있어테르펜물질의외부로의확산이용이했다. DJ 지점은편백과소나무를포함한활엽수가혼재되어있고, 고도가다른지점보다낮아바람의흐름이약하며, SS 지점주변은소나무가있고능선에위치해있어서 바람이다소부는곳이다. JB 지점은위치가 900 m 정도로가장높아기상의영향을받지만 5~10 m 정도낮은수고의구상나무가밀집해있어테르펜물질이하부에잔류할수가있었고, DS 지점은고도가 470 m 로높고편백이사면에위치하여테르펜물질이쉽게확산될수있는지형이었으며, CJ 지점은고도가 290 m 로동산모형에 40~50여그루의소나무가위치해있었다. 대조군인 JW 지점은도심중앙에위치해있고주변에나무가없어 NVOC가거의검출되지않았고, 주변도로의자동차영향으로 AVOCs의농도가높았다. NVOCs의농도가가장높았던때의기온과대기압평균은 Table 1과같고, 표준상태의조건에실제기온과대기압값을입력하여물질의농도를산정하였다. PA 지점에서오전 11시경월별기온의변화를살펴보면, 3월 27일에 16.1 o C, 5월 21일에 22.0 o C ( 봄 ), 7월 18일에 27.7 o C( 여름 ), 9월 26일에 20.2 o C ( 가을 ), 11월 19일에 8.9 o C ( 초겨울 ) 로이병설의사계절기준에따르면계절이확연히구분되었다. 18 Table 1. Ambient Temperature and atmospheric pressure at sampling sites where the terpene concentration was the highest during March to October Site PA WH NZ DJ JB SS DS CJ Date 21-May-13 21-May-13 22-Jul-13 13-May-14 16-Jun-14 13-May-14 19-May-14 16-Jun-14 Temp. ( o C) 21.0 22.6 28.2 22.5 26.8 23.9 22.0 25.5 Pressure (mmbar) 987 966 985 992 911 963 959 977 Analytical Science & Technology
Distribution characteristics on volatile organic compounds at the forest of Mt. mudeung and downtown 249 2.3. 시료채취및분석시료채취에사용된흡착관은 Tenax TA (150 mg) 와 Carbopack B (130 mg) 가충진된 Stainless steel tube (φ5 mm, L 90 mm) 로서, 질소가스를흘려보내면서 300 o C에서 2시간이상전처리한후밀봉용캡을씌우고지퍼형비닐팩에넣어보관하여외부물질에의한오염을최소화하였고, 시료채취전에흡착관 blank test를수행하여주변환경의오염유무를확인하였다. 12 시료채취시간은오전 10시부터 18 시까지이고흡착관을시료채취기에장착한후 BVOCs ( 테르펜류 ) 는분자량이크고비점이높으므로 100 ml/min의유속으로 2시간동안을, AVOCs는분자량이작고비점이낮으므로동일한유속으로 30분간을흡착관에흡착시켜서시료채취과정에서의손실을최소화하였다. 시료채취는실내공기질공정시험기준에의해지면으로부터 1.2~1.5 m 지점에서수행하였고, 시료채취후에는밀봉용캡을씌워서아이스박스에넣어실험실로이동후분석하였다. 19 VOCs 분석에사용된장비와시료채취및분석조건은 Table 2와같으며, 질량분석기의분석관압력은 10 6 torr 의고진공상태를유지하여분석이안정적으로이루어지도록하였다. 흡착관에흡착된물질은열탈착기 (ATD) 에의해 -30 o C이하에서저온농축되고, 농축된물질은다시 300 o C에서 10 분간열탈착되어 GC 컬럼으로주입되고질량분석기에서 SIM 모드로정성및정량분석된다. 20 이때 GC/MSD의 BVOCs 물질별선택질량값은 Table 3과같다. BVOCs의분석항목은 α-pinene, camphene, sabinene, myrcene, β-pinene, 2- carene, phellandrene, α-terpinene, cymene, δ-limonene, eucalyptol, γ-terpinene, α-terpinolene, linallol, camphor, mentol, borneol, citral, thymol, coumarin 등이고, AVOCs 는 benzene, toluene, ethylbenzene, chlorobenzene, styrene, m,p-xylene, o-xylene, m-dichlorobenzene, p-dichlorobenzene, o-dichlorobenzene 등이다. 테르펜분석용표준용액은 Aldrich사와 Fluka사의 1차표준물질을정밀천칭을사용하여일정한양을투입하여 20 종표준용액의농도는모두다르게조제되었다. 테르펜대표종의표준액농도는 α-pinene (1.6, 4.0, 8.0, 16.0, 40.0 µg/ml), β-pinene (1.8, 4.6, 9.1, 18.2, Table 2. Sampling and analytical conditions for VOCs Items Material Conditions Sampler or Analyzer/Maker Sampling TD (Thermal desorber) BVOCs AVOCs Both 2 hr 100 ml/min 30 min 100 ml/min Column flow 1.5 ml/min '' pressure 5.0 psi Tube desorb. -30 o C 10 min Auto (STS-25/PerkinElmer) or Manual (MP-Σ30KN/Sibata) TD (TurboMatrix 650/PerkinElmer) GC Both Column (60 m 0.32 mm 3 µm) 50 o C (5 min) 8 o C/min 250 o C (8 min) GC (Clarus 680/PerkinElmer) Mass Both SIM mode MS (Clarus SQ8T/PerkinElmer) SIM (Selected Ion Monitoring) Table 3. Selected mass of SIM mode in analyzing terpene compounds Compounds SIM mass Compounds SIM mass α-pinene 93, 121, 136 Eucalyptol 108, 139, 154 Camphene 93, 107, 121 γ-terpinene 93, 121, 136 Sabinene 93, 136 α-terpinolene 91, 121, 136 Myrcene 69, 93 Linalool 71, 93, 109, 121 β-pinene 79, 93, 121 Camphor 95, 108, 152 2-carene 93, 121, 136 Mentol 71, 95, 123, 138 Phellandrene 93, 119, 136 Borneol 95, 110, 139 α-terpinene 93, 121, 136 Citral 69, 137, 152 cymene 91, 119, 134 Thymol 135, 150 δ-limonene 68, 93, 107 Coumarin 118, 146 Vol. 28, No. 3, 2015
250 Dae-haeng Lee et al. Table 4. Instrumental detection limit (IDL) and relative standard deviation (RSD) for the analysis of terpene by gas chromatography (n=7) Species α-pinene β-pinene Cymene Phellandrene Camphor IDL (µg/ml) 0.31 0.43 0.53 0.42 0.13 RSD (%) 7.1 13.2 12.5 15.9 8.2 45.6 µg/ml), cymene (3.4, 8.4, 16.8, 33.6, 84.0 µg/ ml), phellandrene (2.8, 7.1, 14.1, 28.3, 70.7 mg/ml), camphor (1.9, 4.7, 9.4, 18.7, 46.9 µg/ml) 이었고검량선에대한결정계수 (r 2 ) 는 0.99 이상이었다. 테르펜물질에대한 GC의기기검출한계 (IDL) 는최소농도의표준용액을 7회반복분석후측정하였고, 기기검출한계와상대표준편차 (RSD) 는 Table 4와같고, 정확도는 88.3~109.3% (n=7) 이었다. 3. 결과및고찰 3.1. 조사지점에서테르펜농도분포무등산 8개지점에서 2013년 3월부터 2014년 10월까지테르펜농도를조사한결과는 Table 5와같다. 오전 10~12 시까지와오후 2~4 시까지측정한값을평균하여테르펜농도가가장높은시기는, PA 지점에서는 5월에 821 pptv(parts per trillion volume), WH 지점에서는 5월에 785 pptv, NZ 지점에서는 7월에 679 pptv 이었고, DJ 지점에서는 5월에 513 pptv, JB 지점에서는 6월에 476 pptv, SS 지점에서는 5월에 464 pptv, CJ 지점에서는 6월에 307 pptv, DS 지점에서는 5월에 299 pptv 이었다. PA지점은편백림조성지역으로낮은지역에위치해있고바람이많이없는지역으로농도가가장높았고, WH 지점은계곡으로서숲의중심부에위치해있고침엽수와활엽수가혼재하는곳으로타지역에존재하는테르펜이이동하여농도를높여주는지역특성을가지고있었다. NZ 지점은편백과삼나무가인공적으로조림된지역이지만사면에위치하여외부로확산이용이하였고, DJ 지점은편백과소나무및활엽수가혼재하는계곡지역으로흩어짐이적어고도가높고구상나무가있는 JB 지점이나능선에위치해있어확산이쉬운 SS 지점보다는농도가높았다. 테르펜중 α-pinene 농도만비교할경우, DJ 지점에서오전에 381 pptv로공등이연구한남해 (324 pptv), 거제 (240 pptv) 등과비슷하여치유의숲으로서가치가있었다. 11 Rivoal 등에의하면나무에서테르펜의방출속도가여름에가장높고봄, 가을순이라고보고하였는데, 조사지점에서도여름과늦봄에농도가가장높았다. 21 2013년에는편백이있고바람의흐름이거의없는 PA 지점이가장높고, 2014년에는고도가가장낮은지역에위치해있고편백과소나무등이혼재된 DJ 지점이가장높았다 (Table 5). 하지만 2012년에조사한무등산제1수원지편백림이나삼나무지역에비해서는낮은테르펜농도를보였다. 7 3.2. 테르펜종별농도분포 조사지점에서테르펜종별농도분포를살펴보면, 식물의대사작용이활발한 2013년 5월에 PA 지점은 14종이검출되었는데 α-pinene이 20% 로가장높고, coumarin (12%), sabinene (10%), phellandrene (8%), myrcene (7%), borneol (6%), eucalyptol (6%), β-pinene (6%), cymene (6%), δ-limonene (5%), γ-terpinene (4%), camphor (4%), camphene (4%), mentol (2%) 순이었으 Table 5. Variation of terpene concentration in terms of month at 8 sites unit : pptv Month PA WH NZ DJ JB SS CJ DS March 51 63 309 361 215 136 301 226 April 626 352 385 415 350 364 270 285 May 821 785 334 513 420 464 215 299 June 491 419 280 345 476 307 307 267 July 383 572 679 256 312 207 135 146 August 379 559 447 210 160 175 130 150 September 246 224 206 208 190 205 153 186 October 44 208 29 49 89 27 40 51 Analytical Science & Technology
Distribution characteristics on volatile organic compounds at the forest of Mt. mudeung and downtown Fig. 2. Concentration ratio of terpene materials at PA in Mt. Mudeung. 며, WH 지점은 15 종, NZ 지점은 11종이 검출되었다 (Fig. 2). 이는 임 등이 금성산 소나무에서 조사한 물질구성비 중 α-pinene (봄, 34%)이 가장 높았던 것 과는 일치하지만 수종에 따른 다양성으로 다른 물질 의 구성비가 일치하지는 않았다.18 식물에서 배출되는 BVOCs로는 이소프렌, 테르펜, 알콜, 카르보닐화합물, 에스테르 등 여러 종이 있으며, 이런 배출원이 광화 학반응에 의해 오존을 생성하는 역할을 함으로 인해 치유물질로 작용할 뿐만 아니라 대기질 변화에도 영 향을 준다는 점을 연구자들이 연구를 수행해 오고 있다.2224 2014년 6월 중 DJ 지점은 14 종의 테르펜이 검출되 었는데, α-pinene이 27.6%로 가장 농도가 높았으며, SS 지점은 15 종, JB 지점은 14 종, DS 지점은 15 종, CJ 지점은 14 종의 테르펜이 검출되었는데, 전반적으로 monoterpene인 α-pinene이 가장 높은 농도로 검출되었 고, coumarin, sabinene, β-pinene, camphor, δ-limonene, phellandrene 등의 순으로 검출되었다(Fig. 3). 3.3. 인위적 휘발성유기화합물질 (AVOCs) 농도 분포 무등산 8 개 지점과 도심인 JW 지점에서 5~7월 중 오전과 오후에 AVOCs 농도를 분석한 결과를 Fig. 4 에 나타내었다. PA 지점은 평균 3.4 µg/m3 (0.74 ppbv) Fig. 3. Concentration ratio of terpene materials at DJ in Mt. Mudeung. Vol. 28, No. 3, 2015 251 로 가장 낮았고, DJ 지점은 평균 3.5 µg/m3 (0.76 ppbv), JB 지점은 3.8 µg/m3 (0.99 ppbv), DS 지점은 4.2 µg/ m3 (1.06 ppbv), SS 지점은 4.9 µg/m3 (1.18 ppbv), SJ 지점은 5.0 µg/m3 (1.20 ppbv), NZ 지점은 5.4 µg/m3 (1.30 ppbv), CJ 지점은 7.0 µg/m3 (2.52 ppbv)로 조사 되었는데, CJ 지점에서 농도가 높은 이유는 주변 50여 m 거리에 차도가 있어서 자동차 배출가스의 영향을 받았을 것으로 판단된다(Fig. 1). 무등산 숲에서 5~7월 중 AVOCs 10 개 항목에 대한 평균농도는 0.74~2.52 ppbv이고, 톨루엔과 벤젠만을 합한 평균농도는 0.4~1.45 ppbv로서 김기준 등이 금 성산에서 조사한 톨루엔과 벤젠을 합한 농도 0.31~1.06 ppbv와 유사한 결과를 보여 주었다.25 편백이나 소나 무의 정유인 테르펜 물질이 아민 등의 취기물질과 반응해서 59~73%까지 제거하는 효과가 있는 것으 로 보고되어 있는데,26 PA 지점과 DJ 지점 등 테르펜 농도가 높은 지역에서 AVOCs 농도가 낮은 것은 도로 변과의 이격 거리 및 차량 통행이 적은 것과 연관이 있는 것으로 추정된다. 도심지역인 JW 지점에서 5~7월까지 평균 AVOCs 는 13.5 µg/m3 (3.14 ppbv)으로 매우 높았으며, AVOCs 의 도심/산림 비율은 1.9~4.0 정도로 도심지역이 높았 다. 대부분 도시지역의 톨루엔과 벤젠 만을 합한 농도 범위가 3.0~14.1 ppbv 이고, 서울특별시 광화문 근처 에서 1998년에 측정한 결과 톨루엔 (10.6 ppbv)과 벤 젠 (1.1 ppbv)의 농도 합이 11.7 ppbv 이었는데, 광주 지역 도심 도로변에서 20~50 m 거리에 위치한 JW 지점에서 톨루엔과 벤젠을 합한 농도는 5~7월에 0.60~4.69 ppbv (평균 2.37 ppbv)로 AVOCs 10항목의 75%에 해당하고, 전체도시 평균 농도에서도 낮은 범 위에 있음을 알 수 있다. 대체적으로 산림에서의 AVOCs는 도심의 공장이나 자동차 등의 인위적인 요인에 의해 발생된 물질이 대기 확산에 의해 산림에 까지 영향을 준 것으로 알려져 있다.27 무등산 DJ 지점에서 2014년 6월 13일 오후 2시에 Fig. 4. AVOCs concentration at sampling sites of Mt. Mudeung and downtown during May to July in 2013~2014.
252 Dae-haeng Lee et al. Fig. 5. Concentration ratio of AVOCs materials at DJ site of Mt. Mudeung. AVOCs 10종에대한분포를조사한결과, toluene이 44.1% 로가장많았고, benzene (32%), ethylbenzene (15.4%), 1,3-dichlorobenzene (6.3%), 1,4-dichlorobenzene (1.8%), styrene (0.3%) 순이었으며, m,p-xylene, o-xylene, chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene은검출되지않았다 (Fig. 5). Benzene은주로도시지역자동차와관련하여배출되고, Toluene은유기용제사용과관련하여배출되는대표적인물질이다. 28 2014년 6월 13일오후 2시에 SS지점에서 AVOCs 분포를조사한결과, toluene이 47.4% 로가장많았고, benzene (28.2%), styrene (10.9%), ethylbenzene (7.8%), 1,3-dichlorobenzene (4.4%), 1,4-dichlorobenzene (1.2%) 순이었으며, m,p-xylene, o-xylene, chlorobenzene, 1,2- dichlorobenzene은검출되지않았다. CJ 지점에서는 toluene이 62.2% 로가장많았고, benzene (18.2%), ethylbenzene (15.8%), 1,3-dichlorobenzene (2.9%), 1,4- dichlorobenzene (0.9%) 순이었으며, styrene, m,p-xylene, o-xylene, chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene은검출되지않았다. DS지점에서는 toluene (55.4%), benzene (17.2%), ethylbenzene (12.5%), styrene (8.4%), 1,3- dichlorobenzene (3.7%), o-xylene (1.5%), 1,4-dichlorobenzene (1.2%) 순이었으며, m,p-xylene, chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene은검출되지않았다. 2014년 6월 16일오후 2시에도심인 JW 지점에서는 toluene이 53.1% 로가장많았고, ethylbenzene (16.7%), benzene (14.6%), m,p-xylene (9.9%), styrene (3.7%), 1,3-dichlorobenzene (1.6%), 1,4-dichlorobenzene (0.4%) 순이었으며, o-xylene, chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene은검출되지않았다 (Fig. 6). 대부분지역에서 toluene 농도가가장높고, benzene과 ethylbenzene이그다음으로검출되었는데, 이는도심지역의영향을많이받은것으로추정된다. 15 2014 년 7 월 30 일오후 2 시에도심지역인 JW 지점 Fig. 6. Concentration ratio of AVOCs materials at JW site of downtown. 에서는 toluene이 0.93 µg/m 3 (26.8%), benzene이 0.64 µg/m 3 (18.2%), o-xylene이 0.62 µg/m 3 (17.8%), m,pxylene이 0.56 µg/m 3 (16.0%), ethylbenzene이 0.49 µg/ m 3 (14.1%), styrene이 0.22 µg/m 3 (6.2%) 순이었으며, 1,3-dichlorobenzene, 1,4-dichlorobenzene, chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene은검출되지않았다. 전반적으로산림이나도심모두에서 toluene이가장높은농도로검출되고, benzene, ethylbenzene, styrene, 1,3-dichlorobenzene, m,p-xylene, o-xylene 등이검출되지만, 기온이나강우등의기상에영향을받아휘발성유기화합물질별농도가변할수있고, 1,4-dichlorobenzene, chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene 등은거의검출되지않았다. 3.4. 휘발성유기화합물질간의상관성분석 2014년무등산숲에서 3월부터 8월까지 5개지점에서측정한휘발성유기화합물질농도에대한상관성분석을위해통계프로그램 SPSS(ver. 20) 로 Pearson 상관분석을실시하였으며, 그결과, AVOCs와 BVOCs Fig. 7. Correlation analysis between concentrations of AVOCs and BVOCs at Mt. Mudeung. Analytical Science & Technology
Distribution characteristics on volatile organic compounds at the forest of Mt. mudeung and downtown 253 의상관계수는 0.328 (r 2 =0.107) 로서양의상관성을보이나, 유의인자 (p) 는 0.184로서유의수준 0.1에서도유의하지않은것으로분석되었다. 이는인위적인휘발성유기화합물질이자연적인휘발성유기화합물질처럼숲속에서발생했다기보다는도심에서발생한것이공기의흐름에의해숲으로이동했다고추정할수있다 (Fig. 7). 4. 결론 무등산탐방로 8개지점과도심 1개지점에서자연기원휘발성유기화합물질 (BVOCs) 과인위적인휘발성유기화합물 (AVOCs) 의종별분포를조사하여상관성을분석한결과다음과같은결론은얻었다. 무등산조사지점에서 BVOCs ( 테르펜 ) 의평균농도를분석한결과, PA 지점이 821 pptv으로가장높았고, WH 지점이 785 pptv, NZ 지점이 679 pptv, DJ 지점이 513 pptv, JB 지점이 476 pptv, SS 지점이 464 pptv 순으로조사되었다. BVOCs의종별분포를살펴보면, 2013년 5월에 PA 지점은 14종이검출되었는데, α-pinene이 20% 로가장높고, coumarin, sabinene, phellandrene, myrcene, borneol, eucalyptol, β-pinene, cymene, δ-limonene, γ-terpinene, camphor, camphene, mentol 순이었으며, 지점별로 11~15 종의테르펜물질이검출되었다. 무등산숲 8개지점에서 5~7월에 AVOCs 평균농도는 0.74~2.52 ppbv로조사되었고, 도심인 JW 지점에서는 3.14 ppbv로조사되어 AVOCs의도심 / 산림비율은 1.9~4.0 정도로도심지역이높았다. JW 지점에서벤젠과톨루엔만합한농도는평균 2.37 ppbv로 10항목전체의 75% 를차지했다. DJ 지점에서 6월중 AVOCs 10 종에대한분포조사결과, toluene이 44.1% 로가장많았고, benzene, ethylbenzene, 1,3-dichlorobenzene, 1,4-dichlorobenzene, styrene 순이었으며, m,p,o-xylene, chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene은검출되지않았다. 대부분의숲지점에서 toluene농도가가장높은것은도심지역의영향을받은것으로추정된다. 도심인 JW 지점에서도 toluene이 53.1% 로가장많았고, ethylbenzene, benzene, m,p-xylene 순으로일반적인도시에서와유사하였다. 2014년무등산 5개지점에서측정한휘발성유기화합물질농도에대한상관성분석결과, AVOCs와 BVOCs의상관계수는 0.328로서양의상관성을보이나, 유의인자 (p) 는 0.184로서유의수준 0.1에서유의하 지않아숲에서측정된 AVOCs는도심에서영향을받은것으로추정된다. 감사의글이논문은 2013~2014년도환경부 환경분야시험검사의국제적적합성기반구축 사업의지원으로수행되었으며, 이에감사드립니다. References 1. J. C. Kim, J. H. Hong, C. H. Gang, W. Y. Sun, K. J. Kim and J. H. Lim, J. Kor. Soc. for Atmos. Environ., 20(2), 175-183 (2004). 2. D. Harrison, M. C. Hunter, A. C. Lewis, P. W. Seakins, T. W. Nunes and C. A. Pio, J. Kor. Soc. for Atmos. Environ., 35, 4687-4698 (2001). 3. M. Staudt, N. Bertin, U. Hansen, G. Seufert, P. Ciccioli, P. Foster, B. Frenxel, J. L. Fugit and L. Torres, J. Kor. Soc. for Atmos. Environ., 31, 145-156 (1997). 4. J. C. Kim, J. Kor. Soc. for Atmos. Environ., 35, 3279-3292 (2001). 5. J. C. Kim, J. Kor. Soc. for Atmos. Environ., 17(E2), 61-70 (2001). 6. K. W. Kim, J. Kor. Soc. for Plant Human Environ., 9(4), 111-123 (2006). 7. M. J. Kim, Y. H. Choi, J. W. Lee, B. J. Park and Y. J. Jeon, J. Kor. Soc. of Environ. and Ecology proceeding thesis, 97-101 (2007). 8. W. S. Shin and S. G. Kim, J. Kor. Forest Soc., 96(2), 203-207 (2007). 9. Korea forest Research Institute, Development of Health Healing Program using Forest, Korea Forest Service (2011). 10. Jeonnam Institute of Health and Environment, Research Seminar for Health and Environment, 65-81 (2008). 11. N. S. Kong, H. S. Choi, J. H. Byun, J. S. Park, H. Y. Lee, The Report of Health and Environment Research Institute of Gyungnam, 153-169 (2010). 12. D. H. Lee, M. H. Kim, H. J. Seo, G. W. Min, S. H. Kim, G. Y. Seo, W. S. Jeong, Y. J. Kang, K. W. An, K. J. Baik, Y. W. Moon and E. S. Kim, J. Environ. Sci., 21(10), 1221-1234 (2012). 13. D. H. Lee, M. H. Kim, O. H. Park, K. S. Park, S. S. Vol. 28, No. 3, 2015
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