보고서 정보
주관연구기관 |
아주대학교 National Institute of Environmental Research |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2014-12 |
과제시작연도 |
2014 |
주관부처 |
환경부 Ministry of Environment |
등록번호 |
TRKO201500013933 |
과제고유번호 |
1485012635 |
사업명 |
국가환경시료은행운영 |
DB 구축일자 |
2015-08-15
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201500013933 |
초록
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국가환경시료은행은 미래시점에서 회고적 분석(retrospective analysis)을 통해 과거의 환경을 재현할 목적으로 2009년 말 준공 이후 2010년부터 산림, 육상, 하천, 연안 생태계 등에서 8종의 시료종을 선정, 23개 지역에서 표준운영절차(SOP)에 따라 채취된 시료를 초저온 저장하고 있다. 동 절차는 채취지역 내에서 시료의 지역적 대표성이 보장될 수 있도록 개체시료를 충분히 확보하여 합친 후(pooled sample) 혼합 시료(composite sample)로 제작하는 전 과정이 규정되어 있다. 그러나 이러한 규
국가환경시료은행은 미래시점에서 회고적 분석(retrospective analysis)을 통해 과거의 환경을 재현할 목적으로 2009년 말 준공 이후 2010년부터 산림, 육상, 하천, 연안 생태계 등에서 8종의 시료종을 선정, 23개 지역에서 표준운영절차(SOP)에 따라 채취된 시료를 초저온 저장하고 있다. 동 절차는 채취지역 내에서 시료의 지역적 대표성이 보장될 수 있도록 개체시료를 충분히 확보하여 합친 후(pooled sample) 혼합 시료(composite sample)로 제작하는 전 과정이 규정되어 있다. 그러나 이러한 규정은 환경시료은행의 본격적 시설 가동 이전에 독일 환경시료은행의 SOP를 바탕으로 만들어졌기 때문에2 그간의 국가환경시료은행에서 수행한 시험연구 등의 경험을 토대로 시료의 대표성 확보를 위한 SOP의 적합성에 대한 검증이 필요한 시점이다. 아울러 혼합시료(composite sample)의 특성상, 분석을 통해 제시되는 측정값의 신뢰도 평가방법이 부재하고 따라서 채취 및 분석과정의 취약점 또한 파악할 수 없다는 문제점을 내재하고 있다. 독일의 경우 채취시료의 대표성 검증을 위해 개체별 분석결과의 표준편차가 만족할 신뢰도 수준을 확보할 수 있도록 통계적 검증을 통해 계산된 채취량 등을 SOP 설계에 반영하였다3. 그러나 동일 지역일지라도 분석항목에 따라 편차 즉 신뢰도가 다를 수 있는데, 이에 대한 기준이 제시된 바 없을뿐더러 시료 측정값의 신뢰도에 대한 정보 또한 제공되지 않는 문제점을 가지고 있다.
우리나라의 경우 2007년 국가환경시료은행 표준운영절차가 작성된 이후 2010년부터 이를 현장에서 적용한 결과 2012년에 수정된 개정절차1에 의한 채취방법에 대한 검증이 아직 이루어지지 않았고, 따라서 향후 10년, 20년에서 100년 동안의 생태계 대표시료를 확보하여 회고적 환경 모니터링에 활용하여 국가적 대계를 확립하여야 하는 현 시점에서 개정 표준운영절차에 대한 검토가 필요하게 되었다. 또한 해소되지 않았던 국가환경시료은행 SOP 구성절차의 당위성(justification)에 관한 과학적 근거에 대한 물음, 그리고 그 절차상의 취약점이 파악됨으로써 동 사업에 소요되는 인적, 물적 자원을 효과적으로 투입할 수있고 또한 높은 신뢰도를 보장하는 측정결과를 제공할 수 있는 방안이 강구되어야 했다.
Abstract
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Four years have passed since the first set of environmental samples was taken in 2011 to represent various ecosystems which would help future generations lead back to the past environment. Even though there is a strict regulation (SOP, standard operating procedure) that rules over the whole sampling
Four years have passed since the first set of environmental samples was taken in 2011 to represent various ecosystems which would help future generations lead back to the past environment. Even though there is a strict regulation (SOP, standard operating procedure) that rules over the whole sampling procedure to ensure each sample to represent the sampling area, it has not been put to the test for the validation. The question needs to be answered to clear any doubts on the representativeness and the quality of the samples.
In order to address the question and ensure the sampling practice set in the SOP, many steps to the measurement of the sample, that is, from sampling in the field and the chemical analysis in the lab are broken down to evaluate the uncertainty at each level. Of the 8 species currently taken for the cryogenic preservation in the National Environmental Specimen Bank, pine tree samples from two different sites were selected for this study. Duplicate samples were taken from each site according to the sampling protocol followed by the duplicate analyses which were carried out for each discrete sample. The uncertainties were evaluated by Robust ANOVA; two levels of uncertainty, one is the uncertainty from the sampling practice, and another from the analytical process, were then compiled to give the measurement uncertainty on a measured concentration of the measurand.
As a result, it was confirmed that it is the sampling practice not the analytical process that accounts for the most of the measurement uncertainty.
Based on the top-down approach for the measurement uncertainty, the efficient way to ensure the representativeness of the sample is to increase the quantity of each discrete sample for the making of a composite sample, than to increase the number of the discrete samples across the site. Furthermore, the cost-effective approach to enhance the confidence level on the measurement can be expected from the efforts to lower the sampling uncertainty, not the analytical uncertainty.
To test the representativeness of a composite sample of a sampling area, the variance within the site should be less than the difference from duplicate sampling. For that, a criterion, s2 geochem ≤ s2 samp. Lead (Pb), was set since the lead was found to be effective candidate pollutant that spreads evenly over the sampling areas by a form of airborne particles. In light of the criterion, the two representative samples for the two areas in this study passed the requirement. In any case, however, where the variance of among the sampling locations (i.e. within the site) is larger than the sampling variance, more sampling increments need to be added within the sampling area until the requirement for the representativeness is achieved.
The result of the study will be applied not only to the other species for the banking but to the candidate species that are to represent other area and ecosystems, before the making and testing of the respective SOPs.
목차 Contents
- 표 지 ... 1
- 목 차 ... 2
- 표 목 차 ... 3
- 그 림 목 차 ... 4
- Abstract ... 5
- Ⅰ.서 론 ... 7
- Ⅱ. 연구내용 및 방법 ... 9
- 1. 연구내용 ... 9
- 가. 생태계 대표시료의 통계적 특성 파악 ... 9
- 나. 불확도 수준 평가 ... 9
- 2. 연구 방법 ... 10
- 가. 표준운영절차에 따른 침엽수 중복시료(duplicate sampling) 채취 ... 10
- 나. 중복시료(duplicate sample)에 대한 중복분석(duplicate analysis) ... 12
- 다. 채취지역별 특성(site characterization) 및 원소별 거동 분석 ... 12
- 라. 시료 채취와 화학 분석 단계별 불확도 수준 평가 ... 12
- 마. 대표시료의 대표성 검증 및 불확도 수준 저감방안 제시 ... 13
- Ⅲ. 연구 결과 및 고찰 ... 14
- 3. 월악산 및 태화산 침엽수 대표시료 중금속 분석 및 통계 ... 14
- 가. 기본 통계결과로 본 지역별 비교(site characterization) ... 14
- 나. 다변량 분석으로 파악된 중금속 원소간의 거동 ... 16
- 4. 불확도 수준 평가 ... 17
- 가. 측정불확도(Measurement Uncertainty)의 정의 ... 17
- 나. RANOVA를 이용한 단계별 불확도수준 평가 ... 18
- 5. 시료의 대표성 검증 ... 22
- Ⅳ. 결론 ... 26
- 참 고 문 헌 ... 27
- 끝페이지 ... 27
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