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Occurrence and distribution of organophosphate flame retardants (OPFRs) in sediment and bivalves from Korean coastal waters

Title
Occurrence and distribution of organophosphate flame retardants (OPFRs) in sediment and bivalves from Korean coastal waters
Other Titles
우리나라 연안 퇴적물과 이매패류 중 유기인계난연제(OPFRs)의 발생과 분포
Author
Woosik Choi
Alternative Author(s)
최우식
Advisor(s)
문효방
Issue Date
2019-02
Publisher
한양대학교
Degree
Master
Abstract
유기인계난연제(organophosphate flame retardants, OPFRs)는 기존에 가장 많이 사용되었던 난연제인 브롬화 난연제(brominated flame retardants, BFRs)의 강력한 규제로 인해, 이를 대체하여 최근 가장 높은 사용량을 보이고 있는 대체 난연제 중 하나이다. 난연제란 제품에 화학적으로 결합하는 것이 아닌 첨가되는 형태로 함유되어 제품의 연소를 방지하는 화학 물질로써 전자제품, 가구, 섬유 등에 첨가되어 사용된다. 유기인계난연제는 난연제로서의 사용만이 아니라 플라스틱 가소제, 소포제, 고무, 인공 도료, 유류 첨가제 등의 많은 분야에서 널리 사용되고 있다. 그러나 유기인계난연제도 기존의 브롬화 난연제와 같이 야생동물과 인간에게 다양한 독성 영향을 일으키는 것이 보고되고 있다. 그러나 유기인계난연제에 대한 환경 중 발생과 분포에 대한 자료는 매우 제한적이며, 특히 우리나라의 경우 환경 중 유기인계난연제에 대한 보고는 전무한 상황이다. 본 연구는 우리나라 연안의 유기인계난연제 오염도에 대한 첫 연구로써, 36개 전국 연안의 50개 정점에서 채취한 퇴적물과 이매패류(홍합, 굴) 시료를 이용하여 우리나라 연안 환경 중 유기인계난연제의 오염도, 공간적 분포, 생물 축적 가능성에 대해 연구하였다. 채취된 퇴적물 및 이매패류 시료에서 각각 11종, 5종의 유기인계난연제가 50% 이상의 검출률을 나타내었고, TCPP가 모든 시료에서 가장 높은 농도 수준을 보였다. 이는 한국에서의 TCPP의 높은 사용량에 기인한 것으로 판단된다. 퇴적물과 이매패류 시료 중 유기인계난연제의 공간 분포는 이전에 연구되었던 대표적인 잔류성유기오염물질(예: PCBs, PBDEs)의 분포와는 다르게 동해안에서 높은 분포를 보였고, 특히 항구에서 채취한 퇴적물 시료에서 높은 농도를 보였다. 이러한 결과는 선박을 구성하는 기계, 유류, 도료 등에 사용된 난연제가 항만 활동에 의해 연안 환경으로 유입된 것으로 추측된다. 생물-퇴적물 간 축적 계수(biota-sediment accumulation factor, BSAF)는 모든 유기인계난연제에 대해서 평균 0.5 이하의 낮은 값을 보였으며, 이는 이들 물질이 생물체내에서 빠르게 대사되어 상대적으로 잔류성유기오염물질보다 낮은 생물 축적력을 가짐을 시사한다. 본 연구는 우리나라 연안 환경 전체에 대한 유기인계난연제의 오염도를 처음으로 보고한 결과이며, 자료는 우리나라 해양 환경 중 유기인계난연제의 거동을 이해하는데 중요한 정보로써 활용될 것으로 판단된다.
Organophosphate flame retardants (OPFRs), alternatives of brominated flame retardants (BFRs), have been highly consumed in industrial and commercial products as flame retardants, plasticizers, and industrial applications. Previous studies reported on adverse health effects (e.g., carcinogenic effect) of OPFRs to human and wildlife, the information of environmental fate of OPFRs is scared. In this study, OPFRs were analyzed in 50 sediment and 50 bivalves samples, were collected from Korean coastal waters in 2016. Total concentrations of OPFRs in sediment and bivalves ranged 0.67 to 346 ng/g dry weight (dw) (mean value: 71.0 ng/g dw) and from 1.60 to 203 ng/g dw (41.2 ng/g dw) for all the sampling locations, respectively. The major OPFR compound was tris(1-chloro-2-propanyl) phosphate (TCPP), followed by tris(2-butoxyethyl) phosphate (TBOEP), tri-p-cresyl phosphate (TpCP), and tris(2-ethylhexyl) phosphate (TEHP) in the sediment samples. Similarly, TCPP was the dominant compound of OPFRs in bivalves, TEHP, 2-ethylhexyldiphenyl phosphate (EHDPP), and tris(2-chloroethyl) phosphate (TCEP) were also mostly detected OPFRs in bivalves. Contamination patterns of individual OPFRs were similar between sediment and bivalves. The overall concentrations of OPFRs in sediment and bivalves were higher in eastern coasts than those measured in southern and western coasts of Korea. The OPFRs concentrations of sediment collected in harbor zone were significantly higher than those measured in non-harbor zone. In order to assess bioaccumulation potential of OPFRs in bivalves, Biota-sediment accumulation factors (BSAFs) were calculated. BSAFs of OPFRs in bivalves were lower than those reported for POPs in previous studies. This implies limited bioaccumulation potential of OPFRs. Further studies are required to investigate metabolites of OPFRs in various kinds of marine species. This study provides valuable data on the occurrence of OPFRs in Korean coastal waters.
URI
https://repository.hanyang.ac.kr/handle/20.500.11754/99825http://hanyang.dcollection.net/common/orgView/200000434649
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GRADUATE SCHOOL[S](대학원) > MARINE SCIENCES AND CONVERGENT TECHNOLOGY(해양융합과학과) > Theses (Master)
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