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지하수토양환경 = Journal of soil and groundwater environment v.9 no.4, 2004년, pp.42 - 51   피인용횟수: 4
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피트모스에서 추출한 휴믹물질(휴믹산, 풀빅산, 휴민)의 화학적 및 분광학적 물질특성 규명
Chemical and Spectroscopic Characterization of Peat Moss and Its Different Humic Fractions (Humin, Humic Acid and Fulvic Acid)

이창훈   (서울산업대학교 환경공학과UU0000705  ); 신현상   (서울산업대학교 환경공학과UU0000705  ); 강기훈   (대림산업(주)기술연구소  );
  • 초록

    본 연구에서는 캐나다 산 피트 모스(Canadian Sphagnum peat moss)시료로부터 산 ${\cdot}$ 염기 침전법을 이용하여 휴믹산(p-HA), 풀빅산(p-FA), 휴민(p-Humin)을 순수분리 하였고, 화학적(원소분석, pH 적정) 및 분광학적(적외선 및 핵자기공명 분광분석)방법을 이용하여 피트모스와 각 휴믹 성분의 특성(원소성분비, 양성자교환용량(PEC), 작용기 및 분자구조)을 규명하였다. 또한, Cd(II)을 흡착시킨 p-Humin의 적외선 스펙트럼 분석을 통하여 휴믹분자의 금속이온 결합자리를 확인하였다. 이상에서 얻어진 특성분석 결과는 문헌에 제시된 토양 휴믹물질의 특성과 함께 비교 분석하였다. 본 연구의 주요 목적은 유기물 집적 층인 피트 모스에 존재하는 휴믹물질의 친환경적 응용에 필요한 기초 물질 특성 자료를 제공함에 있다. 순수분리 결과, p-Humin 및 p-HA와 p-FA의 함량은 피트 모스 전체유기물 함량( $957{\pm}32g/kg$ )의 각각 $76\%,\;18\%,\;3\%$ 로 분포하였으며, 원소 성분비는 p-Humin이 $C_{1.00}H_{1.52}O_{0.79}N_{0.01}$ 로서 p-HA( $C_{1.00}H_{1.09}O_{0.51}N_{0.02}$ ), p-FA( $C_{1.00}H_{1.08}O_{0.65}N_{0.01}$ )에 비하여 H/C와 (N+O)/C 비가 상대적으로 더 높았다. pH 적정분석을 통한 산/염기 특성 분석결과, 피트 모스 휴믹 분자에는 서로 다른 환경에 있는 두 종류의 산성 작용기가 존재함을 알 수 있었으며, PEC(meq/g) 값은 p-FA(4.91) >p-HA(4.09) >p-Humin(2.38)의 순으로 나타났다. 적외선 스펙트럼 분석 결과, 피트모스 휴믹물질의 작용기 기본 특성은 기존 토양 휴믹물질과 유사하였으며, 금속이온 주요 결합작용기는 -COOH임을 확인하였다. 피트 휴믹 분자의 탄소 골격은 전반적으로 낮은 휴믹화 단계의 물질 특성을 보였으며, $^{13}C$ -핵자기공명 스펙트럼 분석을 통해 p-Humin과 용해성 휴믹 성분(p-HA, p-FA)의 분자구조 특성의 차이점을 밝힐 수 있었다.


    Peat humin(p-Humin), humic acid(p-HA) and fulvic acid(p-FA) were isolated from Canadian Sphagnum peat moss by dissolution in 0.1M NaOH followed by acid precipitation. After purification cycles, they are characterized for their elemental compositions and, acid/base properties. Functionalities and carbon structures of the humic fractions were also characterized using FT-IR and solid state $^{13}C$ -NMR spectroscopy. Those results are compared with one another and with soil humic substances from literatures. Main purpose of this study was to present a chemical and spectroscopic characterization data of humic substance from peat moss needed to evaluate its environmental applicability. The relative proportions of the p-Humin, p-HA and p-FA in the peat moss was $76\%,\;18\%,\;and\;3\%$ , respectively, based on the total organic matter content ( $957{\pm}32\;g/kg$ ). Elemental composition of p-Humin were found to be $C_{1.00}H_{1.52}O_{0.79}N_{0.01}$ and had higher H/C and (N+O)/C ratio compared to those of p-HA( $C_{1.00}H_{1.09}O_{0.51}N_{0.02}$ ) and p-FA( $C_{1.00}H_{1.08}O_{0.65}N_{0.01}$ ). Based on the analysis of pH titration data, there are two different types of acidic functional groups in the peat moss and its humic fractions and their proton exchange capacities(PEC, meq/g) were in the order p-FA(4.91) >p-HA(4.09) >p-Humin(2.38). IR spectroscopic results showed that the functionalities of the peat moss humic molecules are similar to those of soil humic substances, and carboxylic acid(-COOH) is main function group providing metal binding sites for Cd(II) sorption. Spectral features obtained from $^{13}C$ -NMR indicated that peat moss humic molecules have rather lower degree of humification, and that important structural differences exist between p-Humin and soluble humic fractions(p-HA and p-FA).


  • 주제어

    피트모스 .   휴민 .   휴믹산 .   풀빅산 .   특성규명 .   Cd(II) 결합자리.  

  • 참고문헌 (26)

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    2. Rice, J.A., 'Humin', SoiI Sci., 166(11), pp. 848-857 (2001) 
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    5. 이창훈,유지호,신현상,정근호,이창우, '국내 토양 휴믹물질의 특성 규명 및 DB구축에 대한 연구", 한국지하수토양환경학회 춘계학술대회, pp. 397-400 (2003) 
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    11. Aiken, G.R., MaKnight, D.M., and Wershaw, R.L., (eds.), Humic Substances in Soil, Sediment and Water: Geochemistry, Isolation, and Characterization, John Wiley and Sons, USA, pp. 53-86 (1985) 
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    20. Ho, Y.S., and McKay, G., 'Competitive sorption of copper and nickel ions from aqueous solution using peat', Adsorption., 5, pp. 409-417 (1999) 
    21. The Canadian Sphagnum Peat Moss Association (1996-2002), http://www.peatmoss.com 
    22. Inbar Y., Chen, Y., and Hadar, Y., 'Humic substances formed during composting of organic matter', SoiI Sci. Soc. Am. J., 54, pp. 1316-1323 (1990) 
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    25. Marinsky, J.A., and Anspach, W.M., 'Complexing of nickel(II) and cobalt(II) by a polymethacrylic acid gel and its linear polyelectrolyte analog', J. Phys. Chem., 79, pp. 433-439 (1975) 
    26. Kalbitz, K., Geyer, S., and Geyer, W., 'A comparative characterization of dissolved organic matter by means of onginal aqueous samples and isolate humic substances', Chemosphere., 40, pp. 1305-1312 (2000) 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (4)

    1. Lim, Dong-Min ; Lee, Seung-Sik ; Shin, Hyun-Sang 2006. "Sorption of PAHs by Soil Humins and Effect of Soil Inorganic Matrixs" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, 28(12): 1337~1346     
    2. Kim, Mi-Hyang ; Jeon, Myong-Je ; Park, Mi-Ra ; Lee, Seung-Woo ; Hwang, Hyun-Jung ; Jang, Hye-Ji ; Kang, Min-Suk ; Kim, Bo-Kyung ; Choi, Seung-Tae ; Park, Mi-Yeon ; Lee, Sang-Hyeon 2011. "Purification of Peat Moss Extract Using a Supercritical CO 2 and Verification of Its Biological Activities" KSBB Journal, 26(5): 459~464     
    3. Lee, Doo-Hee ; Eom, Won-Suk ; Shin, Hyun-Sang 2013. "A Study on the Correlations between Molecular Structures of Soil Humins and Sorption Properties of Phenanthrene" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, 35(12): 897~905     
    4. 2015. "" Korean journal of Soil Science and Fertilizer, 48(6): 736~743     

 저자의 다른 논문

  • 이창훈 (2)

    1. 2003 "국내 원자력 발전소 주변 토양 휴믹산의 추출 및 특성 규명" 방사선방어학회지 = Journal of radiation protection and research 28 (3): 165~172    
    2. 2003 "깊이별 토양 휴믹산과 풀빅산의 특성 분석: 양성자교환용량, 원소성분비, 13C NMR 스펙트럼" 분석과학 = Analytical science & technology 16 (4): 283~291    
  • 신현상 (19)

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