The Korean Society of Pesticide Science

Current Issue

The Korean Journal of Pesticide Science - Vol. 24 , No. 2

[ ORIGINAL ARTICLES ]
The Korean Journal of Pesticide Science - Vol. 23, No. 4, pp.388-396
Abbreviation: Korean J. Pestic. Sci.
ISSN: 1226-6183 (Print) 2287-2051 (Online)
Print publication date 31 Dec 2019
Received 07 Nov 2019 Revised 12 Dec 2019 Accepted 13 Dec 2019
DOI: https://doi.org/10.7585/kjps.2019.23.4.388

고추 재배 포장 라이시메타를 이용한 Chlorothalonil의 유출 평가
김찬섭* ; 이은영 ; 한 욱 ; 오진아
농촌진흥청 국립농업과학원 농산물안전성부

Runoff of Chlorothalonil Applied in Pepper Field-lysimeter
Chan-Sub Kim* ; Eun-Young Lee ; Wook Han ; Jin-A Oh
Department of Agro-Food Safety and Crop Protection, National Institute of Agricultural Sciences, Rural Development Administration, Wanju 55365, Korea
Correspondence to : *E-mail: chskim@korea.kr

Funding Information ▼

초록

경사지에서 재배되는 고추에 살포된 chlorothalonil의 유출수와 유실토양에 의한 유실에 미치는 지형의 영향을 파악하고자 포장 라이시메타 시험을 실시하였다. Chlorothalonil 수화제를 2003년과 2004년, 2005년 7월에 살포하였다. 작물체 표면에 부착되었던 chlorothalonil이 빗물에 씻겨 내린 양은 살포량의 14.4%~20.8%이었고, 최고농도는 2003년의 113 μg L−1과 2005년의 234 μg L−1 범위 수준이었는데, 다른 농약들과는 달리 고추 작물체 표면에 살포된 농약의 washoff에는 많은 양의 강우가 요구되는 것으로 나타났다. Chlorothalonil의 첫 번째 유출농도는 12~109 μg L−1 수준이었고, 유실률은 살포량의 0.1~3.3% 수준이었는데 시험년도별 유출수에 의한 유실량은 그 해의 강우 양상에 의해 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. Chlorothalonil의 유출수에 의한 유실에 미치는 경사도와 경사장의 영향은 명확하지 않았지만 유출수량과는 밀접하게 관계되는 것으로 파악되었다. 한편, 토양유실에 수반되는 chlorothalonil의 유실은 처리량의 0.01%~0.23% 수준에 불과하였는데, 등고선 방향 두둑에 의한 토양유실 감소효과에 따른 것으로 추정된다. 토양과 고추잎에서 chlorothalonil의 잔류반감기는 각각 7.5~8.9일과 2.1~11.2일이었다.

Abstract

The field lysimeter study was undertaken to investigate influence of topography on runoff and erosion loss of chlorothalonil from the sloped land grown pepper. The wettable powder type formulation was applied at the pepper field lysimeter on July in 2003, 2004 and 2005. The washoff rates were from 14.4% to 20.8% of the applied chlorothalonil. The highest concentration of chlorothalonil in washoff water were from 113 μg L−1 in 2003 to 234 μg L−1 in 2005. Unlike other pesticides, complete washoff of chlorothalonil sprayed on pepper plant required a large volume of rainfall. Concentrations of chlorothalonil in the first runoffs were from 12 μg L−1 to 109 μg L−1. The runoff losses of chlorothalonil were from 0.1% to 3.3% of total applied, and then each year’s loss was profoundly affected by rainfall pattern during the year. The effect of slope degree and slope length on the loss was not apparent, but it was closely related to volume of runoff. Meanwhile, losses of chlorothalonil adsorbed by soil particles were only from 0.01% to 0.23% of total applied. One of the causes seems to be the reduction of soil loss caused by contour ridge practice. Chlorothalonil residues in soil and in/on pepper leaf were dissipated at the rate of 7.5~8.9 days and 2.1~11.2 days of half-life, respectively.


Keywords: Chlorothalonil, Runoff, Soil erosion, Washoff
키워드: Chlorothalonil, 유출, 토양유실, Washoff

서 론

고추를 재배할 때 탄저병, 역병 등의 병해를 방제하기 위하여 사용하고 있는 chlorothalonil은 단제 또는 다른 살균제와 혼합하여 사과, 배, 감귤, 복숭아, 포도, 매실, 자두 등의 과수와 오이, 수박, 멜론, 토마토, 참외, 가지, 딸기, 배추, 인삼, 감자, 당근, 양파, 마늘 및 파 등 주요 작물에 발생하는 탄저병, 역병, 겹무늬썩음병, 점무늬낙엽병, 노균병, 흰가루병, 점무늬병, 잎마름병 등의 방제 목적으로도 사용된다. Chlorothalonil은 단일성분 제제 뿐 아니라 amisulbrom, acibenzola-S-methyl, azoxystrobin, benthiavalicarb-isopropyl, carbendazim, cymoxanil, cyazofamid, difenoconazole, dithianon, fluazinam, kasugamycin, kresoxim-methyl, mancozeb, mandipropamid, metalaxyl-M, myclobutanil, oxadixyl, oxine-copper, propamocarb hydrochloride, pyraclostrobin, pyrimethanil, streptomycin, tebuconazole, thiram, trifloxystrobin을 혼합한 액상수화제, 수화제, 입상수화제가 시판되고 있다(Korea Crop Protection Association, 2019). 유효성분 기준 출하량으로 chlorothalonil 함유 품목의 대부분을 차지하는 수화제의 최근 5년간(2013~2017년) 출하량 평균은 유효성분량으로 303,412 kg이었다(Korea Crop Protection Association, 2018). Chlorothalonil의 물에 대한 용해도는 0.81 mg L−1이고 유기탄소기준흡착계수(Koc)는 850~7,000 L kg−1, 포장 토양잔류 반감기는 0.7~21일로 알려져 있다(MacBean, 2012).

작물재배 과정에서 살포되는 농약은 살포 당시에 토양에 직접 도달하거나 작물체에 부착되었다가 강우나 이슬 등에의하여 씻겨 내려 토양표면에 도달하게 된다(Leonard, 1990; Kim et al., 2005). 이렇게 토양에 도달한 농약은 다양한 분해·대사와 이동 현상의 대상이 되는데, 토양에 잔류하는 농약은 강수량이 토양의 침투능력을 초과하는 경우에는 토양표면유출에 의하여 지표수계로 흘러들어가게 된다(Leonard, 1990; Jarvis et al., 1997). 농약의 지표유출은 물에 녹거나 부유 토양입자에 흡착된 두 가지 형태로 일어나게 된다(Leonard, 1990; Kim et al., 2005; FOCUS, 2004; Kim et al., 1997). 따라서 농약의 흡착성과 잔류성이 표면유출에 크게 영향을 미치며(McCall et al., 1980; Roberts, 1996; FOCUS, 2004), 기후 요인으로는 강우의 시기, 강도 및 강우량 등 강우 양상(FOCUS, 2004), 토양 요인으로는 유출이 일어나는 포장의 경사도, 경사의 길이 및 토양의 투수성 등을 들 수 있다(Wischmeier and Smith, 1978).

우리나라에서는 시설재배 작물을 제외한 대부분의 밭작물이 경사지에서 재배되고 6~9월 사이에 강우 시기와 농약 사용시기가 겹쳐지게 되므로 집중강우에 의하여 농약이 수계로 유출될 가능성이 높을 것으로 예상된다. 그러나 농약에 의한 수계오염의 중요한 경로인 표면유출에 대한 연구 결과는 국내의 경우 소수(Moon et al., 1993; Kim et al., 1997, 2006, 2013, 2016, 2017)에 불과하다. 따라서 표면유출에 의한 수계오염성을 가늠하기 위해서 다른 작물보다 농약사용량이 많고 밭작물 중 가장 많은 면적을 차지하며 전국적으로 재배되고 있는 고추에 대한 포장수준에서의 농약유출연구가 다른 작물보다 선행되어야 할 것으로 판단하였다. 야외 경작지 토양에서 강우에 의해서 발생하는 유출수와 유실토양을 정량적으로 측정하고 시료채취가 용이한 포장 lysimeter에서 고추 재배에 따른 농약의 유실 양상 차이를 파악하는 일련의 실험과정을 수행하여 농약의 표면유출 양상을 파악하고자 하였다.


재료 및 방법
실험농약 및 시약

실험에 사용된 농약은 Chlorothalonil 75% WP로 시중 농약상에서 구입하였고, 그 표준품(99.3%)은 Dr. Ehrenstorfer사(Augsburg, Germany)에서 구입하였다. 분석에 사용된 acetone, acetonitrile, dichloromethane, n-hexane 등의 용매는 Merck사(Darmstadt, Germany)의 잔류농약분석용이나 HPLC급을 사용하였다. Sodium chloride와 sodium sulfate anhydrous, Celite 545는 Merck사(Darmstadt, Germany), ammonium chloride와 Hyflo Super Cel은 Fluka사(Buchs, Switzerland), Florisil은 Sigma-Aldrich사(St. Louis, USA) 제품을 사용하였다.

잔류분석

유출수와 washoff 시료는 채취 즉시 실험실로 운반하여 감압 하에서 Whatman No.2 여지와 Hyflo Super Cel이나 Celite 545 등의 여과보조제를 통과시켜 부유입자 등을 제거한 후 여과액 500 mL에 포화식염수 50 mL를 넣고 dichloromethane 50 mL로 2회 분배하여 추출하였다. 시료 중 불순물의 방해정도와 시료의 농도수준에 따라 필요시에는 희석하여 분석하였다. 유실토양 시료는 감압 하에서 수분을 적절한 수준으로 제거하고 하루 밤 동안 풍건하여 추출하였고, 잔류토양 시료는 대부분 체질만 거친 후 시료로 사용하였으나 일부 시료는 풍건과정을 거친 다음 추출하였다. 즉시 처리가 곤란한 경우에는 -20oC 이하로 냉동하여 보관하였다. 토양시료는 0.2 M ammonium chloride 용액 20~30 mL를 넣고 약 20분 경과 후에 acetone 100 mL로 추출한 다음, 추출액에 포화식염수 50 mL와 증류수 450 mL를 넣고 앞의 방법대로 dichloromethane으로 분배 추출하였으며 필요시에는 희석하거나 Florisil chromatography 방법으로 정제하였다(Kim et al., 2010). 고추잎은 세절한 다음 Celite 545와 acetone을 넣고 고속으로 마쇄하여 추출한 후 토양시료와 같은 방법으로 분배 정제하였다.

Chlorothalonil의 분석에는 ECD와 시료자동주입기가 장착된 Agilent 6890N GLC를 사용하였는데 주로 30 m ×내경 0.32 mm 고정상 두께 0.25 μm인 DB-5 칼럼을 장착하여 분석하였다. 가스크로마토그래프의 온도조건은 주입구 250oC, 검출기 300oC이었고, 칼럼은 60oC에서 2분 후 분당 20oC씩 상승시킨 다음 120oC에서부터는 분당 5oC씩 상승시켜 270oC에서 15분간 유지하였다. 운반기체로는 질소를 분당 2 mL씩 흘려주었고, ECD make-up 기체로는 질소를 분당 60mL씩 공급하였다. 유출수 분석법의 검출한계는 0.02~0.2 μg L−1이었고, wash-off에 대한 검출한계는 0.02~2 μg L−1이었다.

고추재배포장 유출실험

포장유출실험은 농업과학기술원 내의 경사지에 표면유출수와 유실토양을 수집할 수 있도록 설계된 lysimeter 포장에서 실시하였다(용탈수는 수집할 수 없음). Lysimeter 포장은 경사도 10, 20 및 30%와 경사장 5, 10 및 15 m의 9 조합의 처리구로 나누어지고, 각 처리구는 폭 2 m인 3개의 반복구로 구성되었다. 시험구 토양의 pH, CEC, 유기탄소 함량 등 이화학성을 Table 1로 나타내었다.

Table 1. 
Physicochemical properties of soil used
pH (1:5, H2O) Organic carbon (%) CEC (cmol/kg) Particle size distributiona) (%) Texturea)
Clay Silt Sand
5.2 1.08 7.5 10.5 27.1 62.4 Sandy loam
a)USDA classification.

2003년부터 2005년까지 매년 4월 하순까지 경운, 퇴비시용, 요소비료 살포 및 정지작업을 마치고, 5월 상순까지 등고선방향 두둑작업과 흑색비닐 멀칭을 완료하였으며 5월 중순에 고추를 75 cm × 40 cm 간격으로 정식하였다(35~36주/10 m2).

작물에 부착된 농약이 지표면으로 이동되는 정도를 알아보기 위하여 작물체 아래에 stainless-steel pan (35 cm × 31 cm)을 경사도별로 3반복으로 설치하여 빗물을 수집하였다. 강우가 끝난 뒤 반복별로 물량을 기록하고 그 중 1 L (부족시에는 전량)를 수집하여 분석시료로 사용하였다. 토양 표면 유출수와 유실토양은 lysimeter 시험구 하단에 설치된 폭 80 cm, 길이 100 cm, 깊이 45 cm의 1차 저수조와 폭 80 cm, 길이 80 cm, 깊이 90 cm의 2차 저수조를 이용하여 수집하였다. 저수조가 넘치지 않는 경우에는 강우직후에 시료채취 및 유출량을 측정하였고, 강우량이 많아 저수조가 넘칠 경우에는 강우 중에라도 유출량을 측정하고 시료를 채취한 다음 저수조를 비워 계속되는 유출수를 받았다. 유출수는 수심을 측정하여 물량을 계산하였고 초자재질의 용기에 1~4 L 정도를 채취하되 두 저수조에 수집된 물량의 비율대로 채수하여 함께 섞었다. 유실토양은 저수조의 물을 배수한 후 용기에 담아 무게를 측정하고 고르게 섞은 후 약 1 kg 정도를 채취하여 플라스틱병에 담아 실험실로 운반하였다(Kim et al., 2007).


결과 및 고찰
작물체 부착 chlorothalonil의 강우에 의한 washoff

작물체에 부착된 농약이 강우에 의하여 씻겨 내리는 양상을 Table 1~3에 나타내었다. 실험 첫해인 2003년에는 살포 1~2일 후 13.5 mm의 강우에 의해 씻겨 내린 빗물 중 chlorothalonil의 농도는 76~89 μg L−1 수준이었고, 살포 후 7일부터 그 후 20일까지의 합계 311 mm의 강우 동안 5차례의 washoff를 측정하였는데 chlorothalonil의 농도는 평균값으로 27~91 μg L−1 수준이었으며 살포 40일 후에는 1 μg L−1 수준으로 감소하였다. 살포 한 달 이내에 씻겨 내린 양은 살포량의 19.7%에 해당하였다(Table 2).

Table 2. 
Washoff pattern of chlorothalonil deposited on the pepper plant in 2003
Sampling date (Rainfall date, (Days after application))
7.13 (2~3) 7.19 (7~8) 7.23 (9~12) 7.28 (14~17) 7.29 (18) 8.7 (23~27)
Rainfall, mm 13.5 62.0 132.6 37.5 36.5 42.7
Min. concentration, μg L−1 75.8 84.9 77.2 59.6 20.5 4.9
Max. concentration, μg L−1 88.9 95.5 90.7 112.5 72.1 43.2
Mean concentration, μg L−1 81.5 89.2 83.7 91.1 55.8 27.4
Washoff, %a) 0.89 4.47 8.97 2.76 1.65 0.94
- Application : 123.8 mg m−2 on July 11
a)[Concentration (A μg L−1)]×{Rainfall (B mm)]/[Application rate (C mg m−2)]×100= 0.1·AB/C (%).

2004년에도 살포 당일과 1일 후에 비가 내렸고 49.5 mm의 강우에 의해 씻겨 내린 washoff 중 chlorothalonil의 농도는 132~184 μg L−1 수준으로 살포량의 5.5%에 해당하였고, 그 후 15일까지의 312.5 mm 강우에 의하여 3차례 씻겨 내린 chlorothalonil의 농도는 평균값으로 35~153 μg L−1 수준이었고, 살포 23일 후에는 검출한계(2 μg L−1) 미만으로 감소하였다. 전체 4차례의 washoff에 의해 살포량의 20.8%에 해당하는 chlorothalonil이 씻겨 내렸다(Table 3).

Table 3. 
Washoff pattern of chlorothalonil deposited on the pepper plant in 2004
Sampling date (Rainfall date, (Days after application))
7.5 (0~1) 7.8 (2~5) 7.12 (8~9) 7.19 (10~16) 7.27 (23)
Rainfall, mm 49.5 68.5 58.0 186.0 10.0
Min. concentration, μg L−1 132 131 31 - < 2
Max. concentration, μg L−1 184 186 104 - < 2
Mean concentration, μg L−1 153 153 69 35 < 2
Washoff, %a) 5.5 7.7 2.9 4.7 -
- Application : 137.3 mg m−2 on July 3
a)[Concentration (A μg L−1)]×{Rainfall (B mm)]/[Application rate (C mg m−2)]×100 = 0.1·AB/C (%).

2005년에는 chlorothalonil 살포 후 3일까지의 42.7 mm의 강우에 의하여 116~149 μg L−1의 농도로 살포량 대비 3.7%에 해당하는 chlorothalonil이 씻겨 내렸고, 그 이틀 후까지 29.5 mm의 강우에 씻겨 내린 양은 살포량의 4.5%, 농도는 209~225 μg L−1 수준으로 첫 번 강우의 wash-off에 비해 많은 양이 씻겨 내렸다. 그 이유로는 첫 강우에 의해 습한 상태가 유지되는 동안에 이어진 강우양상에 의해 쉽게 씻겨 내렸을 것으로 생각된다. 살포 후 29일까지 238 mm의 강우에 의하여 살포량의 14.4%에 해당하는 chlorothalonil이 씻겨 내렸다(Table 4).

Table 4. 
Washoff pattern of chlorothalonil deposited on the pepper plant in 2005
Sampling date (Rainfall date, (Days after application))
7.10 (2~3) 7.12 (5) 7.18 (11) 7.28 (22) 8.1 (26) 8.4 (27~29)
Rainfall, mm 42.7 29.5 4.5 84.7 43.5 33.0
Min. concentration, μg L−1 115.7 209.3 93.8 40.5 14.5 1.1
Max. concentration, μg L−1 138.6 224.8 233.8 119.3 68.4 19.2
Mean concentration, μg L−1 123.6 219.5 142.6 74.6 37.2 7.7
Washoff, %a) 3.70 4.54 0.45 4.43 1.14 0.18
- Application : 142.5 mg m−2 on July 6
a)[Concentration (A μg L−1)]×{Rainfall (B mm)]/[Application rate (C mg m−2)]×100 = 0.1·AB/C (%).

Chlorothalonil은 누적강우량 200 mm를 초과해서도 고추표면에서 씻겨 내리는 것으로 나타났는데 이는 다른 농약에 대해서 보고한 결과와는 상당히 다른 양상이었다. Cohen과 Steinmetz (1986)는 모의 엽면에 부착된 fenvalerate, flucythrinate, azinphos-methyl은 25 mm의 인공강우에 의해 35-61%가 씻겨 내렸고, methyl parathion과 diazinon은 같은 조건에서 대부분이 씻겨 내렸다고 보고하였다. McDowell 등(1984)은 methyl parathion과 EPN은 강우강도에 관계없이 24 mm의 인공강우에 의해 각각 88% 및 62%가 씻겨 내려 Washoff를 결정하는 것은 강우량이라고 하였다. 고추에 살포된 농약의 washoff에 대한 결과로는 azoxystrobin은 39~69mm 강우에 의해 대부분이 씻겨 내렸고(Kim et al., 2016), dimethomorph의 경우 51~72 mm 강우 후에는 실질적인 washoff는 발생하지 않았다(Kim et al., 2017)고 보고된 바 있다. 땅콩에 살포한 chlorothalonil은 50 mm 강우에 의하여 부착량의 69~77%가 씻겨 내렸다는 보고(Wauchope et al., 2004)를 고려하면 chlorothalonil이 다른 농약과 달리 강우에 의해 지속적으로 씻겨 내린 이유로는 농약제품에 첨가되는 계면활성제 등에 의한 전착효과(Reddy and Locke, 1996)가 원인일 가능성이 큰 것으로 생각된다.

유출수에 의한 chlorothalonil의 유실

농약살포 전후의 강우양상과 유출발생 상황을 Fig. 1에 시험년도별로 나타내었고, 유출수에 의해 고추재배포장으로 부터 유실된 chlorothalonil의 농도와 유실률, 유출수량을 각각 Table 5~7Fig. 2~4로 나타내었다. 2003년에는 chlorothalonil 살포 후 8일부터 27일까지 다섯 차례의 유출이 발생하였는데 유출수 중 chlorothalonil의 농도는 첫 유출 시 17.2~85.4 μg L−1, 두 번째에 2.0~28.0 μg L−1, 세 번째와 네번째 유출 시는 0.1~15.1 μg L−1과 0.1~6.4 μg L−1이었고 마지막에는 <0.02~1.4 μg L−1 수준으로 줄어들었다(Table 5). Fig. 2를 살펴보면 살포량에 대비한 chlorothalonil의 유실률은 0.21~2.22%로 나타났는데, 경사도 10%와 20%의 경사장 5 m의 두 경우를 제외하면 대체적으로 경사도의 증가에 따라 유실률이 증가하였다. Chlorothalonil의 유실률은 경사장의 차이에 대해서는 일정한 경향을 보이지는 않았으나 유출수량에는 대략적으로 비례하였다(Kim et al., 2016). Chlorothalonil 살포 후 첫째와 둘째 번의 유출에 의해 유출수에 의한 유실의 90% 이상이 발생되었다.


Fig. 1. 
Rainfall and mean runoff for five weeks before and after application in 2003-2005.

Table 5. 
Chlorothalonil in runoff from pepper field lysimeter plots in 2003
Slope-length Concentration (μg L−1)
7.19 (8 DAA) 7.23 (12 DAA) 7.28 (17 DAA) 7.29 (18 DAA) 8.7 (27 DAA)
10%-5 m 66.5 16.9 2.0 2.6 0.3
10%-10 m 33.8 12.5 0.2 0.9 0.2
10%-15 m 27.5 7.1 0.5 0.9 0.2
20%-5 m 17.2 2.0 0.1 0.1 <0.02
20%-10 m 82.5 27.4 15.1 6.4 0.2
20%-15 m 82.9 15.8 5.6 4.9 0.6
30%-5 m 77.3 14.1 4.2 2.3 0.6
30%-10 m 82.4 28.0 6.6 3.0 1.4
30%-15 m 85.4 13.0 4.7 2.3 1.2


Fig. 2. 
Runoffs and losses of chlorothalonil through them from lysimeter plots in 2003.

2004년에는 chlorothalonil 살포 후 2일부터 17일까지 네 차례 발생한 유출수 중 chlorothalonil의 농도는 첫 유출 시 11.5~16.3 μg L−1, 두 번째에 4.5~11.4 μg L−1, 세 번째에는 0.3~8.9 μg L−1이었고 마지막에는 검출한계(0.2 μg L−1) 미만이었다(Table 6). 살포량에 대비한 chlorothalonil의 유실률은 0.08~0.37%에 불과하여 2003년에 비하여 매우 낮은 수준이었다(Fig. 3). 이것은 처음과 두 번째 유출수량이 2003년과 2005년에 비하여 적었던 것으로 설명할 수는 있으나두 해에 비하여 적지 않은 강우가 있었음에도 유출수량이 적었던 원인에 대해서는 최초 유출이 일어나기 전까지의 강우양상을 살펴볼 필요가 있다. 2003년과 2005년에는 농약 살포 2일전에 20~30 mm 가량의 유출이 발생한 것으로 보아 농약살포 당시에는 토양수분 함량이 높은 상태였을 것이다. 그러나 2004년에는 농약살포 직전 3일에 걸쳐 30 mm 가량의 강우가 있었지만 그 전 10일 간의 강우량은 12 mm에 불과하여 살포 2일과 5일 후의 유출을 발생시킨 강우량이 각각 47 mm와 62 mm로 적지 않았음에도 유출수량은 각각 4.1 mm와 9.0 mm에 불과하였다(Fig. 1). 따라서 같은 기간의 침투수량은 상당하였을 것이고 토양에 도달한 chlorothalonil의 대부분이 침투수와 함께 이동하여 유출 가능 표층을 벗어났을 것이다.

Table 6. 
Chlorothalonil in runoff from pepper field lysimeter plots in 2004
Slope-length Concentration (μg L−1)
7.5 (2 DAA) 7.8 (5 DAA) 7.12 (9 DAA) 7.19 (16 DAA)
10%-5 m 16.3 7.2 0.3 < 0.2
10%-10 m 14.9 11.4 2.2 < 0.2
10%-15 m 13.5 8.5 5.5 < 0.2
20%-5 m 12.8 5.8 3.9 < 0.2
20%-10 m 13.1 6.0 8.9 < 0.2
20%-15 m 11.5 9.5 1.2 < 0.2
30%-5 m 13.0 7.5 2.7 < 0.2
30%-10 m 14.0 7.5 1.2 < 0.2
30%-15 m 13.7 4.5 1.6 < 0.2


Fig. 3. 
Runoffs and losses of chlorothalonil through them from lysimeter plots in 2004.

2005년에는 chlorothalonil 살포 후 6일부터 47일까지 여섯 차례의 유출이 발생하였고 유출수 중 chlorothalonil의 농도는 첫 유출 시 12.5~108.7 μg L−1, 두 번째는 17.7~63.4 μg L−1, 세 번째에는 3.1~22.6 μg L−1이었고 그 후로는 대부분이 검출한계(0.1 μg L−1) 수준이었다(Table 7). Chlorothalonil의 살포량 대비 유실률은 0.33~3.08%로 2003년과 비슷한 수준이었으나 유실 양상은 2003년과는 상당히 다른 모습이었다. 20% 경사구의 chlorothalonil 유실량이 가장 적게 나타났고, 30% 경사-경사장 5 m 구의 유실량이 가장 크게 나타났다. 이것도 20% 경사구를 제외하고 전체 유실의 대부분을 차지하는 둘째 번까지의 chlorothalonil 유실량과 유출수량의 관계를 살펴보면 농약 유실량은 유출수량에 의해 결정된다고 볼 수 있을 것이다(Fig. 4). 기상자료를 살펴보면 두 번째 유출이 일어난 강우는 농약살포 후 22일에 발생하였는데 첫 번 유출 후 16일 동안에는 비가 거의 오지 않았다(Fig. 1). 따라서 살포 당시 및 1차 washoff에 의하여 토양표면에 도달한 chlorothalonil의 분해가 지연되었으리라 생각되며, 거기에 둘째 번 유출 당일의 4차 washoff에 의해 토양표면에 도달한 chlorothalonil까지 더해져 유실량이 많아졌을 것이라고 설명할 수 있을 것이다.

Table 7. 
Chlorothalonil in runoff from pepper field lysimeter plots in 2005
Slope-length Concentration (μg L−1)
7.12 (6 DAA) 7.28 (22 DAA) 8.1 (26 DAA) 8.4 (29 DAA)
10%-5 m 62.1 41.5 22.6 <0.1
10%-10 m 12.5 63.4 15.2 <0.1
10%-15 m 85.1 44.2 15.0 0.1
20%-5 m 15.9 22.8 3.0 <0.1
20%-10 m 27.0 19.7 2.6 <0.1
20%-15 m 21.2 47.8 2.5 <0.1
30%-5 m 108.7 59.3 17.8 <0.1
30%-10 m 76.3 26.7 8.3 <0.1
30%-15 m 69.2 17.7 3.1 <0.1


Fig. 4. 
Runoffs and losses of chlorothalonil through them from lysimeter plots in 2005.

토양 유실에 의한 chlorothalonil의 유실

토양에 흡착되어 토양과 함께 고추포장으로부터 유실된 chlorothalonil의 농도와 유실률 및 토양 유실량을 각각 Table 8Fig. 5로 나타내었다. 2003년에는 chlorothalonil 살포 후 8일부터 27일까지 네 차례의 토양유실이 발생하였는데 유실토양 중 chlorothalonil의 농도는 첫 유실 시 1.62 mg kg−1, 두 번째에 0.059~0.612 mg kg−1, 세 번째 유출시는 0.076~0.237 mg kg−1이었고 마지막에는 0.036~0.057 mg kg−1 수준으로 줄어들었다(Table 8). Chlorothalonil의 토양을 통한 유실률은 살포량 대비 0.01~0.23%로 나타났는데, 경사가 심해질수록 그리고 경사장이 길어질수록 토양과 chlorothalonil의 유실이 증가하였으며 10% 경사구에서는 실질적인 유실이 발생하지 않았다(Fig. 5). Chlorothalonil 유실은 주로 유출수에 의하는 것으로 나타났는데 등고선 방향 두둑에 의한 토양 유실의 감소 효과에 의한 것으로 생각되는데, Kim 등(2013)은 등고선 두둑에 의해 토양 유실량은 상하경 유실의 1/20~1/4이었다고 보고하였다. Chlorothalonil 살포 전후 35일간의 강우에 의한 토양 유실량은 평균 2.7 MT/ha으로 우리나라 농지의 연간 토양 유실량으로 알려진 30 MT/ha에 비하면 상당히 낮은 수준이라 할 수 있을 것이다.

Table 8. 
Chlorothalonil in/on soil eroded from pepper field lysimeter plots in 2003
Slope-length Concentration (mg kg−1)
7.19 (8 DAA) 7.23 (12 DAA) 7.28 (17 DAA) 8.7 (27 DAA)
10%-5 m - - - -
10%-10 m - - - -
10%-15 m - - - -
20%-5 m - 0.059 - -
20%-10 m - 0.612 - -
20%-15 m - 0.474 0.123 -
30%-5 m - 0.237 0.090 -
30%-10 m - 0.450 0.076 0.036
30%-15 m 1.62 0.452 0.237 0.057


Fig. 5. 
Soil erosions and losses of chlorothalonil by them from lysimeter plots in 2003.

작물과 토양에서 chlorothalonil의 소실

살포 당시에 직접 토양에 도달했거나 비나 이슬 등에 의해 씻겨 내린 chlorothalonil은 비닐 멀칭으로 인해 주로 두둑 사이의 골에 분포하게 되지만 일부는 고추가 심겨진 멀칭의 구멍을 통해 멀칭 안쪽의 두둑 토양에도 도달하게 된다. 농약살포 후 67일까지 표토 10 cm층까지의 chlorothalonil 잔류감소 경향을 살펴보면 반복간의 차이는 매우 컸지만 골과 두둑간의 농도비는 약 6 정도였고, 반감기도 7.5일과 8.9일로 소실속도도 비슷하였다(Fig. 6). 표토 아래층의 chlorothalonil 농도는 검출한계(0.0005 mg kg−1) 미만으로 분석되어 실질적인 하향이동은 일어나지 않은 것으로 판단되었다.


Fig. 6. 
Dissipation of chlorothalonil reached on soil of plastic mulched plots in 2003.

농약살포 후 고추잎과 풋고추 중 chlorothalonil의 잔류감소 양상을 Fig. 7에 나타내었다. 고추잎 중 chlorothalonil의 살포 당일로부터 57일 경과 후까지 전체 기간의 반감기는 4.3일로 계산되었지만, 살포 당일 농도는 121 mg kg−1이었고 20일 경과 후에는 0.15 mg kg−1으로 빠르게 감소하여 소실 반감기는 2.1일로 추산되었으며. 그 이후로는 감소속도가 줄어들어 57일 경과 후에는 0.006 mg kg−1 수준이었고 반감기는 11.2일로 계산되어 경과기간에 따라 분해속도가 다르게 나타났다. 풋고추 중 chlorothalonil의 농도는 살포당일 1.8 mg kg−1, 10일 후에는 0.002 mg kg−1 미만으로 감소하였다.


Fig. 7. 
Dissipation of chlorothalonil sprayed on pepper leaf and fruit in 2003.


결 론

Chlorothalonil의 경우 빗물에 씻겨 내리는 양은 살포량 대비 15~21%이었는데 누적강우량 200 mm 이상에도 상당량의 잔류분이 씻겨 내리는 것으로 나타났다. 유출수 중 chlorothalonil의 농도는 최초 유출의 경우 12~109 μg L−1 수준이었고 전체적인 유출률은 0.1~3.3%이었는데 강우양상에 의해 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. Chlorothalonil의 유실률과 경사도와 경사장의 관계는 명확하지 않았지만, 유실률은 대체적으로 유출수량에 의해 결정되는 것으로 파악되었다.


Acknowledgments

본 연구는 2003년부터 2005년까지 수행한 농촌진흥청의 “고추재배 경사지 밭토양 중 농약의 이동성 연구”와 2017년부터 2018년까지 수행한 농촌진흥청의 “실내 밭조건 토양잔류시험의 OECD TG 수준 세부수행지침 개발(과제번호 : PJ01254202)”의 연구비 지원으로 수행된 결과의 일부이며 연구비 지원에 감사드립니다.


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