[논문]AgCl 침전 전후 전기전도도 변화를 이용한 염해지 포화침출액의 염소 이온 신속 정량

이예훈; 김지윤; 이정수; 박지원; 한광현

doi:10.3839/jabc.2017.044

AgCl 침전 전후 전기전도도 변화를 이용한 염해지 포화침출액의 염소 이온 신속 정량
A rapid determination of chloride in saturated paste extracts of salt-affected soils using EC change upon AgCl precipitation 원문보기

Journal of applied biological chemistry, v.60 no.3, 2017년, pp.279 - 282

이예훈 (Department of Environmental and Biological Chemistry, Chungbuk National University) , 김지윤 (Department of Environmental and Biological Chemistry, Chungbuk National University) , 이정수 (Department of Environmental and Biological Chemistry, Chungbuk National University) , (Department of Environmental and Biological Chemistry, Chungbuk National University) , 박지원 (Technel Co., Ltd) , 한광현 (Department of Environmental and Biological Chemistry, Chungbuk National University)

초록
AI-Helper

염해토양에서 염소이온은 작물에 대한 독성이 가장 큰 음이온이다. 일반적으로, 이온 크로마토그래피와 전위차 적정법 등 정밀한 기기분석이 염소이온 분석에 이용되고 있으나, 본 연구에서는 간단한 EC 메터를 이용해 신속히 그리고 비교적 정밀하게 염해지 염소이온이 정량 가능하다는 것을 확인하였다. $Cl^-$이 AgCl로 침전될 때 수반되는 전기전도도 변화도(dEC)는 염소이온 농도와 매우 직선적인 비례 관계가 있었으며, 감도, 검량 구간, 정량한계, 정밀도 및 분석 적응성 모두 양호한 것으로 조사되었다. 또한, 이 Ag-dEC법으로 분석된 전남 고흥군 간척지 일원 토양침출액의 염소이온 농도는 이온 크로마토그래피의 분석결과와 매우 잘 일치하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Chloride is known as the most important anion in salt-affected soils. We observed the degree of EC change upon AgCl precipitation was quantitatively related with the chloride concentration. Method validation and intercomparison with ion chromatography revealed the proposed method can provide rapid a...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

이에 본 연구는 Ag-dEC 방법의 (1) 검출한계, 정량한계, 정밀도 및 감도가 염해토양의 Cl⁻ 정량 목적에 부합할 수 있는지 조사하였으며, (2) 전남 고흥 간척지에서 채취된 토양의 포화침출액 대해 이온 크로마토그래피로 분석된 결과와 비교함으로써, 이 새로운 방법의 염해지 염도 분포 및 모니터링에 대한 적용성을 평가하고자 하였다.

제안 방법

3차 탈이온수로 희석하여 제조된 100, 200, 300, 400, 500ppm의 Cl⁻ 표준용액 1 mL를 15 mL PP 재질 튜브에 옮기고, 0.15% (v/v) 아세트산 1 mL와 탈이온수 400 µL를 첨가하고 볼텍싱한 다음, EC 전극(013605MD, Thermo Scientific, Waltham, MA, USA)으로 전기전도도를 측정하였다. 이 측정값을 EC_A라 하고, 동일하게 준비된 표준용액에 탈이온수 대신 35 mMAgNO3 400 µL를 처리하여 측정된 전기전도도를 EC_B라고 하면, AgCl 침전 전후의 전기전도도 차는 다음과 같이 정의된다.

대상 데이터

2016년 9월, 전남 고흥군 도덕면과 고흥읍 간척지 일원 17개 필지에서 상층부(0-30 cm) 토양을 오거로 채취하여 풍건하였다. 염해토양들의 화학성은 농진청 토양분석법(NIAST 2000)에 준해 결정되었으며, Table 1에 제시되어 있다.
, KCl)은 Horiba (Ubi crescent, Singapore)의 제품을 사용하였다. AgNO₃ (99.8%)는 Samchun(Pyeongtaek, Korea)으로부터 구입하였다.

데이터처리

각 분석방법에 대한 검량선의 최대 농도가 100과 500 ppm으로 상이하였기 때문에, 측정 범위를 넘어서는 시료들의 경우 각기 다른 희석비가 적용되었다. 아울러, 두 측정법의 분석결과들 간에 유의한 차이가 있는지 확인하기 위해,대응 표본 t 검정(paired t test; Harris 2007)을 Microsoft Excel^®이용하여 실시하였다.

이론/모형

동일한 포화침출액 시료에서 일부를 취하여 Ag-dEC법과 이온 크로마토그래프(861, Metrohm, Herisau, Switzerland)로 각각 Cl⁻을 정량하였다. 각 분석방법에 대한 검량선의 최대 농도가 100과 500 ppm으로 상이하였기 때문에, 측정 범위를 넘어서는 시료들의 경우 각기 다른 희석비가 적용되었다.
2016년 9월, 전남 고흥군 도덕면과 고흥읍 간척지 일원 17개 필지에서 상층부(0-30 cm) 토양을 오거로 채취하여 풍건하였다. 염해토양들의 화학성은 농진청 토양분석법(NIAST 2000)에 준해 결정되었으며, Table 1에 제시되어 있다. 2 mm 채를 통과한풍건 토양 250 g을 300 mL 스테인레스 용기에 옮기고, 증류수를 서서히 가하면서 포화반죽 상태에 이르도록 시료를 혼합하였다.

성능/효과

995). 따라서, Ag-dEC법이 가진 감도, 검량 구간, 정량한계, 정밀도 및 분석 적응성(analytical robustness)은, 이 새 방법이 간척지와 같은 염해토양의 염도 분포 및 변화도 모니터링에 유용한 대안이 될 수 있음을 보여준다. 아울러, 이온 크로마토그래프에 비해 상대적으로 저렴한 EC 메터로 분석이 가능할 뿐만 아니라, 신속하고 간편한 조작으로 많은 시료들을 분석할 수 있는 장점이 있다.
용액 중 Cl⁻이 AgCl로 침전될 때 수반되는 전기전도도 변화도(dEC)는 염소 이온 농도(최대 500 ppm 농도 구간)와 매우 정량적이고 직선적인 관계가 있음이 확인되었다(Fig. 1).

후속연구

아울러, 이온 크로마토그래프에 비해 상대적으로 저렴한 EC 메터로 분석이 가능할 뿐만 아니라, 신속하고 간편한 조작으로 많은 시료들을 분석할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 실험실 내 뿐만 아니라, 현장에서 재빠르게 조사하는 목적으로도 활용이 기대된다.
한편, 최근 저자들은 기존 방법들과 달리, 용액 중 Cl⁻가 Ag⁺와 결합하여 침전될 때 수반되는 전기전도도 변화를 EC 전극으로 간단히 측정함으로써 Cl⁻의 정량이 가능함을 처음으로 보고한 바 있다(Boo 등, 2015). 이 AgCl 침전 전기전도도차(Ag-dEC)법은 정밀한 기기분석법이나 전위차 적정법에 비해 상대적으로 낮은 감도와 정밀도를 보일 수 있으나, Cl⁻의 농도가 높은 염해지의 염도 분포 및 변화 모니터링에 적합할 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	조직 내 높은 Cl− 농도가 야기하는 문제점은?	Na+가 작물생육 저해에 가장 큰 영향을 미치는 양이온이라면(Wong 등, 2010), Cl−는 염해지 식물독성에 가장 밀접하게 관련된 음이온으로 알려져 있다(Xu 등, 1999). Cl−는 식물의 광합성, 전하 균형 및 삼투압 조절에 필수이지만(White와 Broadley 2001), 조직 내 높은 Cl− 농도는 엽록소 파괴, 세포막 손상, 효소 활성 저해 등의 독성을 유발한다(Tavakkoli 등, 2010).
	Cl−의 정량을 위한 이온 크로마토그래피는 비교적 좁은 농도 구간에서 적용이 가능한데, 이로 인한 단점은?	아울러, 이온 크로마토그래피는 상대적으로 가장 높은 감도와 정밀도를 제공하지만 비교적 좁은 농도 구간(일반적으로 100 ppm 이하)에서적용 가능하다. 따라서, Cl− 농도가 수천 ppm을 상회할 수 있는 염해토양 추출액의 경우(Jung과 Yoo 2007), 과도한 희석 및 시행착오를 통한 희석비 결정이 추가적으로 단점이 된다. 한편, 최근 저자들은 기존 방법들과 달리, 용액 중 Cl−가 Ag+와 결합하여 침전될 때 수반되는 전기전도도 변화를 EC 전극으로 간단히 측정함으로써 Cl−의 정량이 가능함을 처음으로 보고한 바 있다(Boo 등, 2015).
	우리나라에서 염해토양 분포는?	염해토양은 주로 건조 혹은 반건조대에 분포할 것으로 여겨지나, 남극을 제외한 모든 기후대와 100개 국 이상에 걸쳐 발견된다(Rengasamy 2010). 한국에서 염해토양은 과다시비된 시설재배지와 바다를 매립해 조성된 간척지를 위주로 분포하고 있다(Lee 등, 2010; Lee 등, 2012). 이러한 염류집적지의 염도 변화 모니터링은 비교적 세밀한 조제 과정을 거쳐 얻어지는 포화침출액(saturated paste extract)에 대해 EC 및 구성 양이온 혹은 음이온들을 분석하는 방법이 표준으로 사용된다(Rhoades 1996; Herrero 등, 2015).

참고문헌 (20)

Boo H, Park J, Han GH (2015) Simple determination of chloride in soil solutions by AgCl precipitation. J Agr Sci Chungbuk Nat'l Univ 31(2): 183-188
Frankenberger WT, Tabatabai MA, Adriano DC, Doner HE (1996) Bromine, chlorine, fluorine. In: Sparks DL (ed) Methods of Soil Analysis Part 3-Chemical Methods, Soil Science Society of America, Madison
Harris D (2007) Statistics. Quantitative chemical analysis, 7th edn. W. H. Freeman, New York
Harris D (2010) Chemical equilibrium. Quantitative chemical analysis, 8th edn. W. H. Freeman, New York
Herrero J, Weindorf DC, Castaneda C (2015) Two fixed ratio dilutions for soil salinity monitoring in hypersaline wetlands. PLoS ONE. doi:10.1371/journal.pone.0126493

상세보기
Jung YS, Yoo CH (2007) Soil problems and agricultural water management of the reclaimed land in Korea. Korean J Soil Sci Fert 40(4): 330-348
Kim YJ, Ryu JH, Lee SH, Oh YY, Kim S, Jung J, Hong HC, Kim YD, Kim SL (2016) Spatio-temporal distribution characteristics of the soil salinity in Saemangeum Gyehwa newly reclaimed land. J Korean Soc Int Agric 28(1): 113-117

상세보기
Lee YJ, Lee JS, Yang JE (2010) The comparison of electrical conductivity for soil solutions extracted in field capacity and saturation-paste. Korean J Soil Sci Fert 43(6): 776-781
Lee YJ, Yun HB, Kim RY, Lee JS, Song YS, Sung JK, Yang JE (2012) Determination of exchangeable cations in soils affected by different types of salt accumulation. Korean J Soil Sci Fert 45(2): 135-142

원문보기 상세보기
Leland E, Eugene V (1999) Crop response and management of salt-affected soils. In: Pessarakli M (ed) Handbook of plant and crop stress, 2nd edn. CRC Press, Boca Raton
MOE (2017) Official methods for the water qualities. Ministry of Environment Official Announcement 2017-4, Sejong
NIAST (2000) Methods of analysis of soil and plant. National Institute of Agricultural Science and Technology, Suwon
Rengasamy P (2006) World salinization with emphasis on Australia. J Exp Bot 57(5): 1017-1023

상세보기
Rengasamy P (2010) Soil processes affecting crop production in salt-affected soils. Funct Plant Biol 37: 613-620

상세보기
Rhoades JD (1996) Salinity: electrical conductivity and total dissolved solids. In: Sparks DL (ed) Methods of Soil Analysis Part 3-Chemical Methods, Soil Science Society of America, Madison
Tabatabai MA, Frankenberger WT (1996) Liquid chromatography. In: Sparks DL (ed) Methods of Soil Analysis Part 3-Chemical Methods, Soil Science Society of America, Madison
Tavakkoli E, Rengasamy P, Mcdonald GK (2010) High concentrations of $Na^+$ and $Cl^-$ ions in soil solution have simultaneous detrimental effects on growth of faba bean under salinity stress. J Exp Bot 61(15): 4449-4459

상세보기
White PJ, Broadley MR (2001) Chloride in soils and its uptake and movement within the plant: a review. Ann Bot-london 88: 967-988

상세보기
Wong VN, Greene RSB, Dalal RC, Murphy BW (2010) Soil carbon dynamics in saline and sodic soils: a review. Soil Use Manage 26: 2-11

상세보기
Xu G, Magen H, Tarchitzky J, Kafkafi U (1999) Advances in chloride nutrition of plants. Adv Agron 68: 97-150

LOADING...

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증