이온선택성 미세전극 센서를 위한 토양화학 다성분 분석용 최적 침출액종 선발 = Selection of Multi-element Soil Extracting Solution Suitable to Ion-Selective Electrode Microsensor

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 현장에서 치환성양이온(K+, Ca2+, Mg2+ 및 Na+) 와 무기태질소(NH4+와 NO3-)를 신속히 분석하고자 소자형 이온선택성 미세전극 동시분석에 적합한 단일 침출액종을 선발하고자 하였다. 이를 위해 모재가 상이한 20개의 토양과 다수의 논과 밭토양 및 시설하우스 토양 60점을 공시하고, 1M LiCl외 8개의 유망한 토양 침출액을 선정하여 그 중에서 가장 적합한 침출액종을 선발하는데 목적이 있었다.

1. 동시분석용 단일 침출액과 표준 침출용액(1M NH4OAc)의 치환성양이온의 ICP 분석결과치 사이 직선회귀는 모든 침출액종에서 고도의 유의성이 있는 결정계수(R2) 값을 나타 내었다.

2. 동시분석용 단일 침출액과 표준 침출용액(2M KCl)의 무기태질소의 켈달증류 분석치 사이에서의 결정계수(R2) 크기는 Mehlich1(0.9895) = 0.1M HCl(0.9860) > 1M LiCl(0.9770) > 0.5M BaCl2(0.9235) 순 이었다.

3. 다양한 침출액 하에서 이온선택성 전극의 분석결과 0.01M HCl과 1M LiCl이 모든 대상 화학종에 대하여 가장 Nernst이론값에 근접하였다

4. NH4+이온은 K+이온과 혼재할 때 K+이온의 간섭으로 매우 낮은 선택성을 나타내었다. 또한, Mg2+이온은 Ca2+이온과 혼재할 때 이온선택성 전극의 선택성이 낮아 분석이 불가 하였다.

5. 결론적으로 소자형 이온선택성 미세전극을 위한 최적의 침출액종및 분석방법은 0.1M HCl로 침출하여 10배 희석 측정하거나 또는 0.01M HCl로 직접 침출하여 측정하는 하는 것이라 판단되었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The rapid analysis of ionic species in soil solution is very important, but analysis of ionic species is very difficult and consume many times and expense, because ionic species in soil solution is variable and the pre-treatment procedure for quantitative analysis is different to each ionic species by whether ionic characteristics is organic or inorganic, cation or anion, and heavy metal or not. In this research to rapidly analyze the variable ionic species in soil solution the extractive ability of soil extraction solutions was tested, and the composition of soil extraction solution for multi-analysis of ionic species was investigated. The twenty soils that have different origin were used in this experiment. To test the extractive ability of soil extraction solutions nine different extraction solutions were used such as 1M LiCl, 1M LiOAc, 1M NaOAc, 0.1M HCl, Mehlich I, Mehlich II, Mehlich III, 0.5M BaCl2, 0.5M BaOAc. And the amount of ionic species at extracted soil solution is analyzed by ISE microsensor. The analysis data were statistically analyzed by liner regression. Also the soil extraction solution that more quantitatively represent soil ionic state was selected.

1. The linear regression coefficients between multi-elements extracting solution and 1M NH4OAc solution in the values of exchangeable cations are highly significant in 1% level.

2. The coefficient of liner correlation(R2) for extracted inorganic nitrogens(etc. NH4+, NO3-) between 2M KCl solution and tested extraction solution decreased in order of Mehlich I(0.9895) > 0.1M HCl(0.9860) > 1M LiCl(0.9770) > 0.5M BaCl2(0.9235) in the comparison of extractive ability.

3. In the measured data by ISE, the results that are adopting 0.01M HCl and 1M LiCl as extraction solution showed the most similar values with the slope(mV/log[M] = 59.19) of Nernst equation.

4. In the measurement of ionic species in soil solution by ISE When, The presence of K+ and Mg2+ ion interfered measurement of NH4+ ion and Ca2+ ion respectively. The sensitivity for NH4+ ion and Ca2+ ion were very low in the measurement by ISE.

5. The adoption of 0.01M HCl solution as soil extraction solution was the best soil extraction method for the ionic species measurement by the ISE microsensor. And the alternative method that dilutes as ten times the extraction solution by 0.1M HCl solution was possibly recommended.

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• I. 서언 = 1
• II. 재료 및 방법 = 3
• 1. 토양 화학성 분석을 위한 이온선택성 전극용 침출액 종류별 침출능력 평가 = 3
• 1.1. 침출액종별 치환성 양이온 침출능력 = 6
• 1.2. 침출액종별 무기태 질소(NH4+, NO3-) 침출능력 평가 = 6
• 2. 이온선택성 전극을 위한 토양화학성 분석용 최적 침출액종 선발 = 6
• 2.1. 침출액 종류가 이온선택성 전극의 분석능에 미치는 영향 = 6
• 2.2. 이온선택성 전극을 위한 토양화학성 분석용 최적 침출액의 분석능력 평가 = 7
• III. 결과 및 고찰 = 8
• 1. 토양 화학성 분석을 위한 이온선택성 전극용 침출액 종류별 침출능력 평가 = 8
• 1.1. 침출액종별 치환성 양이온(K+, Ca2+, Mg2+및 Na+) 침출능력 평가 = 8
• 1.2. 침출액종별 무기태 질소(NH4+, NO3-) 침출능력 평가 = 10
• 2. 이온선택성 전극을 위한 토양화학성 분석용 최적 침출액종 선발 = 13
• 2.1. 침출액 종류가 이온선택성 전극의 분석능에 미치는 영향 = 13
• 2.2. 이온선택성 전극을 위한 토양화학성 분석용 최적 침출액의 분석능력 평가 = 15
• IV. 적요 = 18
• V. 참고문헌 = 19