Identification on Possibility of Soil Contamination by Airborne Pollutants Produced by Chemical Combustion (Fire and Explosion) and LC-MS based Soil Metabolome Analysis for Ecological Assessment

Abstract

최근까지 국내에 화학 사고가 꾸준히 발생하고 있다. 2012년 경북 구미 불화수소 누출사고 이후 농작물 피해로 인한 생태영향평가 연구가 수행된 바 있다. 지금까지 환경영향평가는 고농도의 토양, 지하수 오염을 일으키는 지중 누출사고에 집중되어 왔다. 연소 오염물질 대부분이 대기로 방출되기에 토양 오염 후 모니터링은 전무해왔다. 따라서 본 연구는 국내 산업시설에서 취급량과 사고 빈도수가 높은 톨루엔을 연구대상 물질로 선정하였으며 톨루엔 화재 사고가 발생한 사고지역 인근 토양을 분석하여 LC-MS 기반 토양 내 비표적 대사체 분석(Metabolomics)을 수행하였다. 토양 내 대사체 분석결과 PLS-DA 통계분석 (Partial Least Squares-Discriminant Analysis)을 통해 토양간 대사체(변수) 차이를 확인할 수 있었으며 사고지역 토양 내에 톨루엔 연소생성물인 Naphthalene의 대사체인 Naphthyl-2-methyl-succinic acid이 확인되었으며 16s rRNA 미생물 군집분석을 통해 해당 대사반응에 참여하는 Streptomyces scabiei 미생물을 발견하였다. 이외에도 박테리아 스트레스 반응과 관련된 지방산 합성 대사체인 Malonyl-[acyl-carrier protein]이 발견되었다. 또한 식물의 외부물질 유입 방어기작으로 보이는 3-nitropropanoate도 발견되었으며 해당 대사체는 체내 전자전달을 활성화하여 무독화 과정에 참여하는 것으로 보인다. 저농도의 탄화수소계 유류 오염물질은 토양 내 쉽게 생분해 될 수 있고 화재 폭발 연소가스의 토양 오염도가 미미한 것으로 평가되어왔지만 화재 폭발 사고 후 연소가스에 의한 토양오염 및 장기간(만성) 토양 미생물 스트레스 반응이 확인되었다.