Contamination and time trend in legacy and novel plasticizers in sediments from Lake Shihwa, Korea: Effectiveness of regulatory action and coastal development

Abstract

국내 및 해외의 프탈레이트 규제로 인하여 고분자량 프탈레이트(Higher-molecular weight phthalates, HMW PHTHs)와 비프탈레이트계 가소제(Non-phthalates plasticizers, NPP)가 di(2-ethylhexyl) phthalate (DEHP)의 대체제로써 도입되었다. 전 세계적으로 몇몇의 연구만이 대체 가소제의 환경 분포에 대한 연구를 진행하였다. 본 연구에서는 2001에서 2016년까지의 한국 시화호의 하천, 내측과 외측 연안에서 채취한 93개의 표층 퇴적물에서 프탈레이트 16개와 di-ethylhexyl adipate (DEHA), di-ethylhexyl terephthalate (DEHT), acetyl tributyl citrate (ATBC), di-isononyl cyclohexane-1, 2-dicarboxylate (DINCH), 그리고 trioctyl trimellitate (TOTM) 등 5개의 비프탈레이트계 가소제를 분석하여 프탈레이트 및 대체 가소제의 발생, 오염 상태, 시간에 따른 경년 변화, 생태학적 영향 등을 평가하였다. 프탈레이트와 비프탈레이트계 가소제는 3개 년도(2001년, 2008년, 그리고 2016년) 동안 채취한 모든 퇴적물 시료에서 검출되어 가소제에 의한 오염이 확산된 것으로 나타났다. 침전물 내 프탈레이트와 비프탈레이트계 가소제의 총 농도는 각각 16.7-144,000 ng/g dw (평균: 7630 ng/g dw)과 0.97-4700 ng/g dw (평균: 327 ng/g dw)으로 구성되었다. DEHP는 20년 동안 모든 가소제들 중 가장 지배적인 화합물이었다. 가장 높은 농도의 기존 및 신규 가소제는 산업단지를 통과하는 하천 퇴적물에서 관찰되었으며, 이것은 산업단지가 가소제의 오염원임을 나타냅니다. 2008년부터 2016년까지 하천 퇴적물의 가소제 농도는 크게 증가한 반면 해안과 연안 지역 퇴적물에서의 가소제 농도는 감소하였다. 지난 20년 동안 우세한 비프탈레이트계 가소제는 TOTM, DEHA에서 DEHT로 변경되었다. 또한 지난 10년간 산업시장에서의 DEHP 대체 경향을 보기 위한 대체 비율 중 고분자량 프탈레이트 그리고 비프탈레이트 가소제의 비율의 유의성 있게 증가하였으며, 2016년 가장 우세했던 비프탈레이트계 가소제인 DEHT의 대체비율 역시 유의성 있게 증가해 산업 시장에서 가소제 소비의 변화를 시사하였다. 또한 본 연구에서 측정한 2016년 모든 하천 퇴적물 샘플이 DEHP의 퇴적물 관리 지침(Sediment quality guidelines, SQGs)을 초과하여 하천 퇴적물이 시화호에 2차 오염원으로 작용할 가능성이 있음을 시사하였다.; Based on domestic and global regulations, higher-molecular-weight (HMW) phthalates and non-phthalates plasticizers (NPPs) have been introduced as alternatives of DEHP. Few studies have been conducted on environmental distribution of alternative plasticizers worldwide. In this study, 16 phthalates and five NPPs, DEHA, DEHT, ATBC, DINCH, and TOTM, were measured in 93 surface sediment collected from creeks, inshore, and offshore regions of Lake Shihwa, Korea during the period of 2001–2016 to assess occurrence, contamination status, time trend, and ecotoxicological implications of phthalates and NPPs. Phthalates and NPPs were detected in all sediment samples collected from three sampling years (2001, 2008, and 2016), indicating widespread contamination by plasticizers. Total concentrations of phthalates and NPPs in sediment ranged from 16.7 to 144000 (mean: 7630) ng/g dry weight and 0.97 to 4700 (mean: 327) ng/g dry weight, respectively. DEHP was a dominant compound for all plasticizers over the two decades. The highest concentrations of legacy and novel plasticizers were observed in sediment from creeks through industrial complexes, indicating a point source of plasticizers. The concentrations of plasticizers in creek sediments significantly increased from 2008 to 2016, whereas the concentrations of plasticizers in sediment from inshore and offshore regions decreased. Predominant NPPs have been changed to TOTM, DEHA, and DEHT over two last decades. Concentration ratios of DEHP to HMW phthalates and DEHT increased for last decade, implying a shift in consumption of plasticizers in industrial market. All creek sediment samples measured in our study exceeded the sediment quality guidelines (SQGs) of DEHP, indicating adverse health effects to benthic organisms, and creek sediments are likely to act as secondary source of contamination.