공동 광자 감쇠 분광법을 이용한 해수의 물안정동위원소비 분석법 개발

국문 초록 (Abstract)

최근 남극 빙상이 급격하게 감소하면서 해양으로 유입되는 융빙수가 증가하여 해양환경에 영향을 미치고 있다. 물안정동위원소비(δ18O, δ2H)는 물 순환 과정에서 물의 움직임과 혼합을 추적하는 추적자로 널리 사용되어왔다. 빙붕 인근 해수의 물안정동위원소비 분석은 해양으로 유입되는 융빙수의 유출량을 정량적으로 추정하여 융빙수의 이동, 혼합, 지역 규모 해양 순환과 생지화학적 과정 등을 이해하는 데에 활용할 수 있다. 전통적으로 물 시료의 안정동위원소비는 질량 분석법(Isotope Ratio Mass Spectrometry, IRMS)을 이용하여 분석해 왔으나, 최근 공동광자감쇠분광법(Cavity Ring-Down Spectroscopy, CRDS)을 이용하는 장비 활용이 증가하는 추세이다. 그러나 CRDS는 고온(110℃)에서 물 시료를 수증기 형태로 기화시켜 분석하기 때문에 해수와 같이 용존물의 농도가 높은 시료는 기화기 내에 염을 축적시켜 분석의 정밀도와 정확도에 영향을 준다. 본 연구에서는 연속 물 샘플러(Continuous Water Sampler(CWS), Picarro)를 CRDS(L2130-i, Picarro)와 결합하여 구축하였다. CWS-CRDS는 펌프로 물 시료를 연속하여 빨아들여(~1 ml·min<SUP>-1</SUP>) 다공성 ePTFE (expanded polytetrafluoroethylene)막을 통해 확산하는 수증기를 분석하므로 염 축적을 방지하면서 데이터를 연속적으로 획득 할 수 있다는 큰 장점이 있다. CWS-CRDS는 장기 측정(16시간 측정, 5분 평균값) 시 δ<SUP>18</SUP>O와 δ²H의 표준편차는 각각 0.06, 0.08‰이다. 미지시료의 검정을 위해 기화기를 사용하여 분석한 두 개의 물 시료(SWU; δ<SUP>18</SUP>O=-0.08±0.04‰, δ²H=1.3±0.5‰, MQW; δ<SUP>18</SUP>O=-8.40±0.05‰, δ²H=-56.5±0.2‰)를 표준물질로 활용하였다. 성능 평가를 위하여 해수 시료를 분석하였고, 30분 측정 후 마지막 5분의 값을 평균하였으며, δ<SUP>18</SUP>O와 δ²H의 정밀도는 0.20‰, 0.28‰이다. 해수 데이터는 IRMS와 CRDS로 동일 시료를 분석하여 비교하였다. 추후 CWS-CRDS는 개별적인 고염분 시료와 함께 빙붕 지역 현장에서 해수를 연속분석하여 다양한 수괴의 공간적 분포를 이해하는 데에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.