초록 ▼

Ⅰ. 서 론

여수 율촌 검은비(2013), 경남 진흥홍천 광산 중금속 노출 요인 조사(2013), 대구 안심 연료단지 분진에 의한 주민피해(2014), 군산 OCI 사염화규소 누출사고(2015), 동해항 주변 분진에 의한 주민건강영향 조사(2016) 등 크고 작은 환경 오염사고가 끊임없이 발생하고 있으며, 이에 따라 사회적으로 환경오염문제가 지속적으로 대두되고 있다. 환경오염사고는 물질의 다양화, 피해관계의 복잡성, 오염원인 규명의 어려움 등으로 인하여 지속적인 환경 분쟁이 발생하고 있으며, 현재는 신속하고 정확한 문제

Ⅰ. 서 론

여수 율촌 검은비(2013), 경남 진흥홍천 광산 중금속 노출 요인 조사(2013), 대구 안심 연료단지 분진에 의한 주민피해(2014), 군산 OCI 사염화규소 누출사고(2015), 동해항 주변 분진에 의한 주민건강영향 조사(2016) 등 크고 작은 환경 오염사고가 끊임없이 발생하고 있으며, 이에 따라 사회적으로 환경오염문제가 지속적으로 대두되고 있다. 환경오염사고는 물질의 다양화, 피해관계의 복잡성, 오염원인 규명의 어려움 등으로 인하여 지속적인 환경 분쟁이 발생하고 있으며, 현재는 신속하고 정확한 문제 해결이 필요한 시점이다. 그러므로 환경 분쟁 해결과 정책 지원을 과학적으로 풀어가기 위하여 오염물질 분석과 오염원 추적에 대한 환경과학수사 기반연구가 필수적으로 수행되어야 한다.

기존의 환경 조사는 오염물질의 농도 분석에 기초하여 어디에서 무엇이 왔는가에 대한 추적 조사를 하였다. 그러나 다중 발생원을 가지는 오염물질의 경우, 어떤 오염원이 정확한 발생원인지 구분하는 것이 어렵고, 오염 경로와 이력에 따라서 다양한 변이가 발생될 가능성이 있어 기존의 방법으로는 환경오염 문제를 해결하는데 한계점을 가지고 있다. 또한, 화학 산업의 발달로 인하여 오염물질의 종류는 점차 다양해지고, 극미량 오염물질로도 치사율이 높은 화합물의 합성도 가능해지고 있다. 이러한 한계점을 극복하기 위하여 최근 고도 분석 장비를 이용한 극미량 오염물질 분석기법의 개발과 안정동위원소를 오염 추적자로 이용하는 연구(환경동위원소 연구기반구축 로드맵, 2014)가 최근에 활발히 진행되고 있다.

국내에서 1990년대에 안정동위원소 분석기기(IR/MS, MC/ICP/MS)가 최초로 도입되면서 지질학, 식품 및 해양학 분야에 대해서 급진적인 발전이 있었으며, 환경분야에서는 최근에 퇴적물. 폐광산 지역의 납, 카드뮴 안정동위원소비를 이용한 오염원 추적연구, 농경지 토양 또는 하천퇴적물의 C, N 안정동위원소비를 이용한 유기물 유입기원 추적연구 등이 연구가 활발히 수행되고 있다. 국립환경과학원은 2011년에 전략장비로서 MC/ICP/MS, IR/MS를 도입한 후 토양, 생물, 수질, 대기 등의 환경시료 안정동위원소 분석 기법 마련 및 환경현안 해결(오염원 추적, 폐광산 중금속 오염 등)을 위한 시범 연구과제를 수행중이다. 국외에서는 환경오염에 대한 ‘오염자 부담원칙’ 적용을 위해 환경과학수사(Environmental Forenscis)를 실제적으로 도입·활용하고 있으며, 미국, 캐나다, 독일, 프랑스, 일본 등에서 안정동위원소 모니터링을 통하여 기후변화, 환경 오염원 추적 연구, 생태계 먹이단계 연구, 지하수 거동 등 다양한 연구가 수행되고 있다. 그러므로 환경동위원소는 환경오염 및 사고의 원인을 규명하기 위한 추적자로 활용이 가능한 지표이다.

본 연구에서는 환경 매체별 중금속(Zn, Ca, Hg) 안정동위원소 분석기법을 최적화하고, 분자 및 가스 수준의 안정동위원소를 활용하여 극미량 환경오염원 추적기법을 정립하고, 과거 환경 오염이력 조사기법 개발을 통해서 환경과학수사 연구 이행 기반을 구축하고자 한다.

(출처 : 본문 서론 10~11p)

Abstract ▼

To establish stable isotopes(Zn, Ca) analytic techniques, we evaluate the instrumental conditions and correction method of mass fractionation. As a result of recovery efficiency, accurate and precise for Zn isotope analysis, Zn concentration should be higher than 25 μg/L. For Ca isotope analysis, it

To establish stable isotopes(Zn, Ca) analytic techniques, we evaluate the instrumental conditions and correction method of mass fractionation. As a result of recovery efficiency, accurate and precise for Zn isotope analysis, Zn concentration should be higher than 25 μg/L. For Ca isotope analysis, it should be consider to minimize the isobaric effect(⁴⁰Ar⁺, ⁴¹K, ⁸⁷Sr²⁺, ⁴⁷Ti) and standard-sample bracketing method. The carbon trap – two furnace(TGM) and ontario hydro method(Hg(II), Hg(0)) system for Hg isotope analysis in ambient air sample is established. It is developed high recovery rate(82.3 %) and low mass variation at 10 L/min flow rate of ontario hydro(impinger collection) method, but it need to improve recovery rate and minimize mass variation of carbon trap – two furnace(TGM) system. The measured compound specific δ²H values of the n-alkane and δ¹³C values of the methyl-mercury(CH₃Hg) solution by GC-IRMS fell within certified value 5.5 ‰ and 0.5 ‰ with the minimum concentration of 10 ㎍/mL and 50 ㎍/mL, respectively. To establish δ¹³C for trace gas, reference materials(CH₄, CO₂ in air) were analyzed using TG-IRMS. Measured values of CH₄ and CO₂ were –69±1.3 ‰ and – 27±0.5 ‰, respectively. To analyze trace metal elements in bivalve shells using LA-ICP/MS, we tested through NIST Glass SRM (610, 612, 614) and calcium carbonate CRM (USGS MACS-3). As a result, the range of accuracy and precision showed 100.7 ~ 152.8 % and 0.7 ~ 3.5 %, respectively. The result of trace elemental concentration for 5 shells showed different distribution depending on the species, especially, the concentration of ⁸⁸Sr and ²⁶Mg were relatively higher of China shells(65.8 ~ 607.0 ㎎/㎏) in comparison with Korea shells(14.0 ~ 340.5 ㎎ /㎏). The result of restoration for past water temperature in bivalve habitat using δ¹⁸O, it showed to ranged from –11.0∼10.3 ℃.

Based on this results, we made a foundation of forensic science to identify a correlation between environmental pollution and damage, and establish a system that can respond to environmental pollution dispute and accidents.

(출처 : Abstract 9p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• 표목차 ... 6
• 그림목차 ... 7
• Abstract ... 9
• Ⅰ. 서 론 ... 10
• Ⅱ. 연구내용 및 방법 ... 12
• 1. 연구배경 및 목적 ... 12
• 가. 연구배경 ... 12
• 나. 연구목적 ... 16
• 2. 연구 방법 ... 17
• 가. 환경안정동위원소(δ66Zn, δ44Ca) 분석 기법 정립 및 정밀 ‧ 정확도 평가 ... 17
• 나. 대기 중 가스상 수은 포집 시스템 설치 및 동위원소비 분석 방법 정립 ... 19
• 다. 안정동위원소를 이용한 분자 및 가스수준의 극미량 환경오염원 추적기법 정립 ... 21
• 라. 현장시료(패각)를 활용한 과거 환경오염이력 추적기법 정립 ... 23
• Ⅲ. 연구결과 및 고찰 ... 29
• 1. 환경안정동위원소(δ66Zn, δ44Ca) 분석 기법 정립 및 정밀 ‧ 정확도 평가 ... 29
• 가. 아연 안정동위원소비의 질량변이 보정방법 비교 ... 29
• 나. 아연 안정동위원소비 분석에 적합한 시료 농도 ... 30
• 다. 장기간 아연 안정동위원소 분석값의 재현성 평가 ... 30
• 라. 칼슘 안정동위원소비의 정밀 ‧ 정확도 평가 ... 31
• 2. 대기 중 가스상 수은 포집 시스템 설치 및 동위원소비 분석 방법 확립 ... 32
• 가. 대기 중 가스상 총 수은 동위원소비 분석 시스템 구축 ... 32
• 3. 분자 수준 및 가스상 환경 오염물질 안정동위원소비 분석 연구 ... 34
• 가. GC-IRMS를 활용하여 분자수준의 수소 안정동위원소 분석기법 마련 ... 34
• 나. GC-IRMS를 활용하여 분자수준 유기수은의 탄소 안정동위원소 분석기법 정립 ... 35
• 다. TG-IRMS를 활용하여 가스수준의 탄소 안정동위원소 분석기법 정립 ... 36
• 4. 현장시료(패각)를 활용한 과거 환경오염이력 추적기법 정립 ... 37
• 가. LA-ICP/MS를 이용한 표준물질(NIST SRM, USGS CRM) 내 미량원소 농도분석 정밀·정확도 확보 ... 37
• 나. LA-ICP/MS를 이용한 환경(패각)시료 분석 조건 확립 ... 40
• 다. LA-ICP/MS를 이용한 패각 시료의 미량원소 분포 특성 조사 ... 42
• 라. 패각의 산소 안정동위원소비 분포 특성 조사 ... 45
• 마. 산소안정동위원소비를 이용한 패각 성장 환경의 수온 복원 ... 47
• 5. 환경오염 현안대응 공동연구추진을 통한 오염원 추적기법의 현장 적용성 종합 평가 ... 49
• 가. 동해항 비산먼지에 의한 환경오염 영향조사(환경보건연구과 공동연구) ... 49
• Ⅳ. 결 론 ... 55
• 1. 환경안정동위원소(δ66Zn, δ44Ca) 분석기법 정립 및 정밀․정확도 평가 ... 55
• 2. 대기 중 가스상 수은 포집 시스템 구축 및 동위원소비 분석 방법 마련 ... 55
• 3. 안정동위원소를 이용한 분자 및 가스수준의 극미량 환경오염원 추적기법 정립 ... 56
• 4. 현장시료(패각)를 활용한 과거 환경오염이력 추적기법 정립 ... 56
• 5. 환경오염 현안대응 공동연구추진을 통한 오염원 추적기법의 현장 적용성 종합 평가 ... 57
• 참 고 문 헌 ... 59
• 부 록 ... 66
• 끝페이지 ... 68