기후변화가 VOCs와 PAHs, PCDDs/DFs의 환경 매질 간 분배에 끼치는 영향 예측 (Fugacity Ratio를 이용하여)

Abstract

기후변화는 환경 매질에 존재하는 화학물질들의 분배에 직·간접적인 영향을 미치고 이는 인간과 자연 생태계의 노출량 변화로 이어져 그로 인한 위해도에 영향을 끼친다. 따라서, 기후변화가 환경 중 화학물질의 거동에 미치는 영향을 정량적으로 분석하고 예측하는 것은 중요하며, 달라질 미래 환경의 화학물질 관리 대비에 있어 필수적인 작업이다. 본 연구에서는 다양한 물리화학적 특성을 가진 VOCs, PAHs, PCDDs/DFs의 화학물질들을 대상으로 기후변화에 의한 환경매체(i.e.. 대기, 토양, 수체, 저토) 간 상대적 분배변화를 Fugacity ratios (FRs)를 이용하여 평형의 관점에서 정량적으로 예측하고 분석하였다. 기후변화에 의한 화학물질의 환경 중 동태변화를 예측하기 위해 개발된 다매체동태모형인 KPOP-CC와 RCP 8.5 기후변화 시나리오를 적용하여 총 16종의 화학물질들의 FRs를 도출하였다. 모형의 공간적 해상도는 30km×30km로 제주도를 제외한 우리나라 남한지역을 대상으로 하며, 적용된 기상자료에 따라 1956년부터 2100년까지 총 145년의 시간적 범위를 지닌다. 연구결과, 기후변화로 인한 FRs변화율은 대부분의 물질에서 ±50%미만으로 그 이상의 변화율은 PCDDs/DFs그룹의 화학물질들에서만 관찰되었다. 공간적으로는 소수의 지역을 제외한 대부분의 남한지역에서 기후변화 전·후의 FRs에 유의미한 변화가 나타났고, FRs 종류에 따라 변화율의 지역경향성은 다르게 나타났다. 대기와 수체의 경우, 대기로의 재휘발 가능성이 높은 물질과 수체로의 침적이 우세한 물질 모두 기후변화로 인해 매체간 평형에 가까워진 상태에 머물렀다. 대기와 토양은 대기로의 확산 가능성이 높은 물질들은 기후변화로 인해 더 활발이 일어날 가능성이 높아졌고 토양으로의 침적이 우세한 물질들은 평형에 가까워지는 경향을 나타냈다. 수체와 저토사이에서는 모든 물질이 저토로의 수착이 우세하였으나, 기후변화의 영향으로 매체간 평형에 다소 가까운 상태로 머물렀다. 화학물질의 손실과정이 다른 매질에 비해 오랜시간에 걸쳐 진행되는 토양과 저토의 매질특이성에 따라, 대기-수체에 대해 세부분석을 실시하였다. 기상인자와 화학물질들의 매질 간 분배변화에 영향을 미치는 기상인자로는 VOCs, PAHs그룹에서는 온도와 강우빈도, PCDDs/DFs그룹에서는 강우량과 온도였다. 대부분의 물질은 기후변화에 따라 그 기상인자의 중요도가 바뀌지 않았다. 기후변화로 인한 FRs변화와 연관 지을 수 있는 물성인자는 Kow/Koa로, PAHs의 Napthalene과 Anthracene을 제외한 모든 물질에서 양의 상관성을 확인할 수 있었다. FRs의 물성민감도도 기후변화의 영향을 받는 것으로 확인되었고, 온도가 주요 영향을 끼치는 기상인자로 선별된 화학물질일수록 그 상관성이 뚜렷해지는 것으로 나타났다. 기후변화의 영향을 FRs로 정량적으로 예측·평가하였고, 기후변화가 매질 간 화학물질들의 거동에 영향을 미치는 것을 평형의 관점에서 확인할 수 있었다. 유해화학물질 관리 및 환경규제의 중요성이 더욱 강조되고 있는 상황에서 대상 물질들에 대한 미래의 환경 규제의 실효성을 높이기 위해서라도 기후변화가 환경 매체 간 화학물질 교환에 미치는 영향에 대한 이해를 높여야 할 것이다. 따라서 향후 연구에서는 대기-수체를 제외한 매체쌍에 대한 기상인자와 물성에 대한 분석이 필요하고, 화학물질별로 더 세분화된 기후변화의 영향과 물성인자와의 상관분석도 필요할 것이다.