초록 ▼

I. 서 론
카드뮴 (cd)은 인간 활동으로부터 배출되는 유해중금속 원소 중 인체에 미치는 영향이 비교적 일찍이 알려진 원소이고, 1960년대에 이미 광산에서 배출된 카드뮴과 이타이이타이병의 인과관계가 밝혀진 바 있으며, 이로 인해 전세계적으로 카드뮴에 대한 다양한 규제 정책이 시행되고 있다. 미국의 EPA에서는 Clean Water Act에서 카드뮴 (Cd)을 크롬 (Cr), 구리 (Cu), 납 (Pb), 수은 (Hg), 니켈 (Ni), 셀레늄 (Se), 은 (Ag), 탈륨 (T1) 및 아연 (Zn) 등과 더불어 최우선 오염

I. 서 론
카드뮴 (cd)은 인간 활동으로부터 배출되는 유해중금속 원소 중 인체에 미치는 영향이 비교적 일찍이 알려진 원소이고, 1960년대에 이미 광산에서 배출된 카드뮴과 이타이이타이병의 인과관계가 밝혀진 바 있으며, 이로 인해 전세계적으로 카드뮴에 대한 다양한 규제 정책이 시행되고 있다. 미국의 EPA에서는 Clean Water Act에서 카드뮴 (Cd)을 크롬 (Cr), 구리 (Cu), 납 (Pb), 수은 (Hg), 니켈 (Ni), 셀레늄 (Se), 은 (Ag), 탈륨 (T1) 및 아연 (Zn) 등과 더불어 최우선 오염물질 (priority pollutants)로 지정하고, 산업체 및 기타 시설로부터 하천으로 유입되는 양을 엄격하고 규제하고 있으며, EU에서는 유해물질 제한 지침 (RoHS, Restriction of Hazardous Substances Directive)을 제정하여 카드뮴을 사용하는 전자 제품의 생산을 규제하고 있다.

국내에서도 카드뮴은 대기/수질/토양 환경보전법 상 유해 중금속의 하나로써 배출 허용 기준을 지정하여 규제하고 있다. 그러나 이러한 규제에도 불구하고 카드뮴은 금속의 부식방지 피막, 색소 및 플라스틱 안정제의 주요 첨가물로써 지속적으로 사용되어 왔으며, 특히 휴대용 전자기기에 사용되는 니켈(Ni) - 카드뮴 전지의 주요 원료로 사용되면서 2000년대 중반 이후 다시 생산량이 증가하고 있다. 카드뮴 관련한 제품의 무분별한 생산과 이에 따른 환경오염이 발생함에 따라 카드뮴에 관련한 연구는 현재까지도 활발히 진행되고 있다. 최근 들어 카드뮴 동위원소의 경우 자연적인 카드뮴의 질량분별과 인간활동에 의한 질량분별작용이 특이적으로 구분되기 때문에 오염원의 추적자로서의 활용 가능성이 제시되고 있다.

그러나 인간 활동에 의한 카드뮴의 동위원소비 변화는 1x10^-3 이하로 매우 미세한 차이를 보이기 때문에 카드뮴 동위원소비를 이용하여 인간 활동을 추적하기 위해서는 상기한 편차를 구분할 수 있는 정밀한 분석이 요구된다. 카드뮴은 환경 시료 중의 농도가 낮기 때문에 동위원소비 분석 과정에서 매질 원소에 의한 매질 효과 (matrix effect)의 영향을 크게 받는 것으로 알려져 있다. 기존의 연구에서는 이러한 매질 효과의 영향을 제거하기 위해 AG-MP1, AG-X8 등의 음이온교환수지를 이용한 컬럼 정제 전처리를 수행하고 있다. 또한 카드뮴동위원소는 MC/ICP/MS를 이용한 기기분석 과정에서 팔라듐 (Pd), 인듐 (In), 주석 (Sn) 등의 동질량 원소로부터 간섭 효과를 받는다. 따라서 이들 원소의 영향을 정확하게 보정해 주어야 하고, 기기분석을 위해 환경 시료를 산 분해하는 과정에서의 회수율도 카드뮴 동위원소비 분석 결과에 영향을 미칠 것이다.

따라서, 본 연구에서는 카드뮴 동위원소비 분석에 수반되는 동질량 간섭 보정, 컬럼 정제 전처리 및 산 분해 전처리 과정에 대해 기존에 보고된 전처리 방법을 적용한 분석 결과를 비교하여 보고, 이를 통해 향후 환경 시료의 카드뮴 동위원소비 분석 정밀·정확도를 향상시킬 수 있는 방안을 모색하고자 환경시료 CRM 5종을 가지고 전처리 조건별로 나누어 각 단계별로 카드뮴 동위원소비 질량분별 정도를 평가해 보았다.

( 출처 : 본론 Ⅰ. 서론 8p )

Abstract ▼

In this study, we investigated the proper isobaric interferences correction for ¹¹⁰Pd on ¹¹⁰Cd. Also, the recoveries and isotopic compositions of Cd after column purification and acid extraction/ total digestion were estimated using multi elements standard solution, BAM I012 Cd

In this study, we investigated the proper isobaric interferences correction for ¹¹⁰Pd on ¹¹⁰Cd. Also, the recoveries and isotopic compositions of Cd after column purification and acid extraction/ total digestion were estimated using multi elements standard solution, BAM I012 Cd isotope standard solution and several certified reference materials.

The ε^114/110Cd values of BAM I012 Cd standard solution after the corrections by ¹⁰⁴Pd and ¹⁰⁵Pd were - 21.4 ± 7.3 and -13.8 ± 6.0, respectively. The difference between both corrections were probably due to the influence of ⁶⁴Zn⁴⁰Ar on ¹⁰⁴Pd measurement. Therefore it is inferred that ¹⁰⁵Pd is more proper to isobaric interference correction during Cd isotope ratios measurement.

The column purification using AG-MP1 anion exchange resin showed successful Cd separation from Pb, Cu, Zn (matrix elements), In (isobaric interference element), and Ag (internal spike standard). ε^114/110Cd with each recovery rate after column purification by BAM I012 Cd standard solution was ranged from - 10.4 to -17.5 with 94.8 ~ 99.3 %. These values were well agreed with the reference value reported in previous researches.

The recovery rates of acid decomposition pre-treatment depending on mixed acid solutions were i) Fly Ash (BCR 176); 84.3 ~ 94.2 % (acid digestion), 2.6 ~ 88.5 % (column purification) ii) Agricultural Soil (ERM CC141), 25.9 ~ 52.8 % (acid digestion), 54.1 ~ 77.5 % (column purification), iii) Polluted Soil (NIST2711); 91.3 ~ 95.2 % (acid digestion), 61.8 ~ 89.2 % (column purification), iv) Domestic Sludge (NIST2781); 59.0 ~ 103.8 % (acid digestion),35.9 ~ 85.6 % (column purification), v) Industrial Sludge(NIST2782);36.5 ~ 79.5 % (acid digestion), 15.8 ~ 88.9 % (column purification). The organic compound type and carbonate contents in sample are assumed to influence Cd recovery during the acid decomposition procedure. Assessing the whole pre-treatment with acid decomposition as well as column purification, acid extraction with HNO₃ or HNO₃+HCI mixed acid and total digestion with HNO₃ and HF+HC1 mixed acid showed high recoveries from most of CRM samples.


ε^114/110Cd values of CRM samples determined in this study were i) -15.9 ~11.2 (BCR 176), ii) -7.2 ~ 8.00 (ERM CC141), iii) -5.9 ~ 5.1 (NIST2711), iv) -8.9 ~ 3.8 (NIST2781), v) -3.6 ~ 8.1 (NIST2782). In general, the higher Cd recovery rate from the pre-treatment stands the heavier ε^114/110Cd values, and vice versa. This represents that lighter isotopes were released early in acid decomposition process.

Finally, similar ε^114/110Cd values were found in samples of which Cd recoveries were higher than 80 %. Therefore we concluded that Cd in samples should be recovered at least 80 % for environmental research using Cd stable isotope ratios.

( 출처 : Abstracts 6p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 표목차 ... 4
• 그림목차 ... 5
• Abstract ... 6
• I. 서 론 ... 8
• II. 연구내용 및 방법 ... 10
• 1. 카드뮴 동위원소 질량 분별 연구동향 ... 10
• 가. 자연적인 카드뮴 동위원소의 질량 분별 ... 10
• 나. 인간 활동에 의한 카드뮴 동위원소의 질량 분별 ... 13
• 2. 카드뮴 동위원소비 분석을 위한 기기조건 설정 ... 14
• 가. 검출기 설정 ... 14
• 나. 카드뮴 동위원소 표준용액 ... 16
• 3. 컬럼 정제 효율 평가 ... 17
• 4. 인증 표준 물질을 이용한 산 분해 전처리 영향 평가 ... 20
• III. 연구결과 및 고찰 ... 23
• 1. 카드뮴 동위원소비 표준용액을 이용한 분석 정확도 평가 ... 23
• 2. 컬럼 정제 효율 평가 ... 25
• 가. 컬럼 정제 회수율 평가 ... 25
• 나. 컬럼 정제의 분리 효율 평가 ... 25
• 다. 컬럼 정제 후 동위원소비 변화 여부 확인 ... 28
• 3. 인증 표준 물질을 이용한 산 분해 전처리 영향 평가 ... 30
• 가. 산 분해 전처리의 회수율 비교 ... 30
• 나. 산 분해 전처리 시료의 컬럼 정제 분리 효율 비교 ... 32
• 다. 인증 표준물질의 카드뮴 동위원소비 ... 36
• IV. 결 론 ... 38
• 참고문헌 ... 40
• 끝페이지 ... 42