초록 ▼

1. 서 론
생태계내 유기물질 (organic matter)은 수생태계(Phytoplankton, macrophyers..) 및 육상생태계(trees, grasses, animals..) 기원으로부터 기인되는 유기물의 총체이다^1,2. 이러한 유기물들의 안정동위원소비를 결정하는 중요한 요소는 서로 다른 기원으로부터 오는 탄소(C), 질소(N), 황(S) 안정동위원소비의 차이(end-member) 및 기여도에 의해 결정된다³. 일반적으로 해양(marine), 육지(terrestrial), 습

1. 서 론
생태계내 유기물질 (organic matter)은 수생태계(Phytoplankton, macrophyers..) 및 육상생태계(trees, grasses, animals..) 기원으로부터 기인되는 유기물의 총체이다^1,2. 이러한 유기물들의 안정동위원소비를 결정하는 중요한 요소는 서로 다른 기원으로부터 오는 탄소(C), 질소(N), 황(S) 안정동위원소비의 차이(end-member) 및 기여도에 의해 결정된다³. 일반적으로 해양(marine), 육지(terrestrial), 습지(marsh) 기원 유기물의 Ꮄ¹³C는 -35 ~ -5‰의 범위를 가지며, 그 중에서 해양기원 유기물은 -23 ~ -18‰, 육상기원 유기물은 -30 ~ -25‰의 값을 가진다^4,5. 그 중에서 광합성 기작의 차이에 따라서 C₃식물 계열은 -35 ~ -22‰의 값을 가지며, C₄ 식물 계열은 -15 ~ -6‰의 범위를 나타낸다^6,7. 담수식물플랑크톤은 -40 ~ -30‰의 가벼운 값을 가지며, 해양 식물플랑크톤은 -20 ~ 22‰의 중간값을 (intermediate value) 가진다^4,8. 그러므로 Ꮄ¹³C는 유기물의 기원을 파악하는 연구에 많이 이용되고 있다^9,10. Ꮄ¹⁵N는 다양한 영양염(nutrient pool) 중에서 질산염 기원 (nitrogen source)을 밝히는데 사용되어졌다^5,11. 일반적으로 육지기원 유기물의 Ꮄ¹⁵N는 해양기원 유기물보다 가벼운 값을 가지며¹², 가축 분뇨에서 발생한 암모니아 화합물로 만들어진 합성 비료는 20~30‰의 무거운 Ꮄ¹⁵N를 나타내고 있어서 질소 기원을 추적하는 연구에 활용되고 있다¹³. 그 밖에 생태계에서 먹이사슬 및 에너지 순환 연구¹⁴, 질산화 및 탈질산화 연구¹⁵, 비점오염원 추적 연구¹³, 부영양화 연구¹⁶등에 많이 활용되고 있다. Ꮄ³⁴S의 변동은 주로 생물학적인 분별과정에 의하여 기인하며 자연 생태에서는 -50 ~ 50‰, 열수구 지역은 1 ~ 8‰의 범위를 나타낸다¹⁷. 육상 및 해양 식물은 황산염을 흡수하는 과정에서 황 안정동위원소비의 미비한 분별작용을 나타내기 때문에 해양기원 혹은 담수기원 유기물을 판별하는데 사용된다¹⁸.
Ꮄ¹³C, Ꮄ¹⁵N, Ꮄ³⁴S 비는 다양한 환경 변화의 지표로서 활용되기 때문에 올바른 전처리 기법의 적용이 매우 중요하다. 일반적으로, 유기물내에 함유된 유기탄소(Organic Carbon : OC)의 Ꮄ¹³C 값은 -32 ~ 6‰, 무기탄소(Inorganic carbon : IC)는 -10 ~ -10‰이기 때문에 산을 이용하여 시료내에 무기탄소를 모두 제거해주지 않는다면, Ꮄ¹³C, C% 값에 큰 영향을 미친다^19,20. 다양한 산처리 기법과 시료의 종류, 이후에 남아있는 무기탄소 함유량에 따라서 Ꮄ¹³C 값이 무거워지기도 하고²¹, 가벼워지기도 하며²², 아무 변화가 없을 수도 있다²³. 그러나 이러한 산처리 기법은 Ꮄ¹⁵N alc N% 값의 변동을 야기한다²⁴. 산처리 기법은 휘발성이 높은 질소화합물 (nitrogenous compounds)이 포함된 탄산염을 제거할 수 있고²³, 단백질, 아미노산, 다당류 같은 무거운 ¹³C, ¹⁵N을 포함한 화합물을 선택적으로 제거 가능하기 때문이다²⁵. 그러므로 산처리 기법이 Ꮄ¹⁵N에 미치는 영향은 다양하며, 경향이 없어서 예측이 불가능하다^23,26. 또한, 산처리 기법은 S%의 손실을 야기시켜 금속 황화물(e.g. FeS and ZnS)의 함유율을 저하시키므로 Ꮄ³⁴S값에 영향을 미치며²⁷, Ꮄ³⁴S 분석을 위해서는 산처리 기법을 지양할 것을 권고하고 있다²⁸.

Abstract ▼

Carbon(¹³C), nitrogen(¹⁵N) and sulfur(³⁴S) stable isotopes analysis has become increasingly important in the study of organic matter flow and pollution trace in many environmental ecosystems. However, different treatment methods of samples can affect the results, may

Carbon(¹³C), nitrogen(¹⁵N) and sulfur(³⁴S) stable isotopes analysis has become increasingly important in the study of organic matter flow and pollution trace in many environmental ecosystems. However, different treatment methods of samples can affect the results, may be a misinterpretation. The purpose of this study is to recommend an adequate methodology to be used in the many kinds of bio-samples, such as fish, bivalve, shrimp and plant. We have assessed the extent of such biases byacid-washing, acid concentration, acidification time, distilled water rinsing and dry method.
Our results revealed that acidification of samples significantly change both Ꮄ¹³C, Ꮄ¹⁵N and Ꮄ³⁴S values in bio-samples. Acidification had the most distinct, effect on Ꮄ¹³C values of samples which had higher dietary carbonate contents. Therefore, as an attempt to standardize protocols, it is recommended that only carbonate-rich samples are reasonable to apply the acidification treatment. For Ꮄ¹⁵N and Ꮄ³⁴S analysis, acidification cause the magnitude of the Ꮄ¹⁵N and Ꮄ³⁴S values shifts for some bio-samples. As a standard procedure we recommend that acidification should be avoided for Ꮄ¹⁵N and Ꮄ³⁴S analysis. In the case of low carbonate content samples, acidification time is enough to decalcified for 6 hours in the bio-samples except higher carbonate content. It should be needs a 12 hours to remove inorganic carbon in the bio-samples completely. Also, we observed a change in Ꮄ¹³C, Ꮄ¹⁵N and Ꮄ³⁴S values after washing for many times with distilled water, so we do not recommend washing over 3 times with distill water after acidification. After sample treatments, we were commend freeze-dry method comparing with oven, because it can be easily dehydration without cell destruction.
In conclusion, various methodological procedure obviously affecting isotopic signatures of bio-samples, therefore it needs a guidelines for the standardization of sample preparation protocols for isotopic analysis.

목차 Contents

• 표 지 ... 1
• 목 차 ... 2
• 표 목 차 ... 4
• 그림 목차 ... 5
• Abstract ... 6
• I. 서 론 ... 7
• II. 연구내용 및 방법 ... 9
• 1. 이론적 배경 ... 9
• 가. 안정동위원소 화학 ... 9
• 나. 안정동위원소비의 활용 ... 10
• 다. 안정동위원소 본석용 시료 조제기법 ... 10
• 2. 연구목표 ... 11
• 3. 연구내용 및 방법 ... 12
• 가. 시료 채취 ... 12
• 나. 시료의 조제 ... 13
• 다. 전처리방법 ... 13
• 라. 원소 함량 및 안정동위원소 분석을 위한 시료의 준비 ... 16
• 마. 안정동위원소비 분석 ... 16
• III. 연구결과 및 고찰 ... 19
• 1. 입자성 유기물질 시료 ... 19
• 가. 산의 종류에 따른 안정동위원소비의 변화 ... 19
• 나. 산의 농도 변화에 따른 안정동위원소비의 변화 ... 19
• 다. 산을 이용한 반응 시간에 따른 안정동위원소비의 변화 ... 20
• 라. 시료 보관 온도 및 보관 기간에 따른 안정동위원소비의 변화 ... 21
• 2. 생물 시료 ... 22
• 가. 산의 종류에 따른 안정동위원소비의 변화 ... 22
• 나. 산의 농도 변화에 따른 안정동위원소비의 변화 ... 23
• 다. 산의 반응 시간 변화에 따른 안정동위원소비의 변화 ... 24
• 라. 시료 건조 방법에 따른 안정동위원소비의 변화 ... 25
• 마. 증류수 세척 횟수에 따른 안정동위원소비의 변화 ... 26
• 바. 시료내 지질 제거에 따른 안정동위원소비의 변화 ... 27
• 사. 시료의 분석 부위에 따른 안정동위원소비의 변화 ... 28
• 아. 시료 보관 용매에 따른 안정동위원소비의 변화 ... 29
• IV. 결론 ... 31
• 참고문헌 ... 32
• 끝페이지 ... 40