PFAS의 강한 산성, 환경 확산 이유 새롭게 밝혀지다
최근 연구에 따르면 PFAS(과불화화합물)는 이전에 생각했던 것보다 훨씬 강한 산성을 가지고 있어 환경에서 광범위하게 확산되는 원인으로 작용하는 것으로 나타났습니다. 특히 대표적인 PFAS인 PFOA와 GenX의 산도는 기존 예측을 크게 뛰어넘는 수준으로 확인됐습니다.
PFAS란 무엇인가
PFAS의 구조와 특성
PFAS는 '영원한 화학물질'로 불릴 만큼 분해가 어려운 물질입니다. 이들은 소수성인 꼬리 부분과 친수성인 산성 머리 구조로 이루어져 환경 내에서 특이한 거동을 보입니다.
산성 머리 부분은 pH에 따라 전하 상태가 바뀌며, pKa라는 값으로 이 성질이 정량화됩니다. pKa가 낮을수록 PFAS는 이온화되어 물에 잘 녹고 이동성이 커집니다.
산도 분석 결과, 기존 예상보다 최대 1,000배 강해
정밀 측정 위한 새로운 실험 기법 적용
뉴욕 주립대학교 버펄로 캠퍼스 연구진은 NMR(핵자기공명)과 전자 구조 계산을 결합한 실험법으로 10종의 PFAS와 3종의 분해 생성물의 pKa를 정밀 분석했습니다.
이 기술을 통해 기존 분석법보다 더 정확하게 PFAS의 이온화 정도를 파악할 수 있었으며, 특히 측정이 어려운 고산성 물질에 대해 중성 상태의 신호를 이론적으로 보완해 값을 도출했습니다.
대표 PFAS의 pKa 비교 결과
| 물질 명 | 이번 연구 pKa | 기존 보고치 | 이온 형태 존재 가능성 |
|---|---|---|---|
| PFOA | -0.27 | 1~3.8 | 거의 모든 환경에서 음이온 형태 |
| GenX | 미공개 (약 1,000배 낮음) | 상대적으로 높음 | 높은 이동성 |
산도 수치의 의미는?
pKa 값과 환경 유동성의 관계
PFAS의 pKa가 낮으면 수용액 내에서 이온화되어 머무르기보다 물을 따라 쉽게 이동하는 특성이 있습니다. 이는 PFAS가 지하수, 하천, 식수 등 다양한 경로로 퍼질 수 있는 이유를 설명합니다.
과거에는 중성 상태에서 PFAS가 흡착되거나 분해될 수 있다고 여겼지만, 이번 연구는 거의 모든 환경 조건에서 음이온 상태로 존재한다는 점을 강조합니다.
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새로운 PFAS도 분석 대상에 포함
기존에 측정되지 않았던 물질도 포함
이번 연구에서는 PFOA나 GenX 외에도 5:3 FTCA, NFDHA, PFMPA와 같은 신종 PFAS의 산도도 처음으로 정밀 측정됐습니다. 이는 앞으로 이 물질들의 환경 내 확산 모델이나 독성 평가, 정화 기술 개발에 필수적인 자료로 활용될 수 있습니다.
이를 통해 PFAS 오염을 보다 정확하게 예측하고 제어하는 기반이 마련될 것으로 기대됩니다.
핵심 요약
- PFAS의 산도는 pKa 최소 -0.27로, 이전보다 최대 1,000배 낮게 측정됨
- 낮은 pKa는 물에서 쉽게 이온화되어 이동성이 크다는 의미
- 대표 물질인 PFOA, GenX 외 새로운 PFAS의 산도도 처음으로 밝혀짐
- 환경 내 확산 예측, 분석법 개선, 오염 정화 기술에 중요한 단서 제공됨
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