Single-particle characterization of aerosol samples collected during Asian Dust storm events in Korea : 황사 입자의 단일입자 특성 분석

황희진 인하대학교 대학원 2008 국내박사

Nearly every spring, usually from March to May, “Asian Dust” originating mostly in Central China’s arid areas is transported into Eastern China, the industrialized regions of China, and over the Yellow Sea to Korea, Japan, and even the Pacific Ocean. During Asian Dust’s long-distance travel, Asian Dust particles can react with diverse chemical species and/or provide a reaction site for chemicals in the air. For example, they would react with chemical species such as SOx and NOx so that the transport of modified Asian Dust to the East Asian region could result in the deposition of sulfate and nitrate, in addition to mineral dust, in this area. Hence, increasing attention has been devoted to the study of physicochemical characteristic changes of Asian Dust particles during long-range transport. Up to now, many studies on Asian Dust particles have been performed by bulk analysis, which provides information on “average” chemical compositions of Asian Dust particles and thus is not sufficient for the direct investigation on chemical modification of Asian Dust particles during long-range transport. In this work, a recently developed single particle analytical technique, named low-Z particle electron probe X-ray microanalysis (low-Z particle EPMA), was applied for the characterization of individual Asian Dust particles and for the investigation of chemical modification which they might have experienced during long-range transport. The low-Z particle EPMA uses an X-ray detector equipped with an ultrathin window and thus allows the quantitative determination of concentrations of low-Z elements such as C, N, and O as well in individual particles of micrometer size. The capability of the quantitative determination of low-Z elements in individual environmental particles improves the applicability of single particle analysis; many environmentally important atmospheric particles (e.g. sulfates, nitrates, ammonium salt, and carbonaceous particles) contain low-Z elements. Therefore, this low-Z particle EPMA is expected to provide more conclusive and detailed analysis on the chemical compositions of Asian Dust particles. The single particle analysis has been performed for eight samples collected during Asian Dust storm events occurred in 2000-2002 and also for two sample sets collected on March 10-12, 2004 and April 7-9, 2006. For the two latter sample sets, samples were collected before, during, and after two Asian Dust storm events. The single particle analysis shows that among eight samples collected in 2000-2002, seven samples experienced chemical modifications during long-range transport at least in some extents; i.e., reacted CaCO₃ particles such as Ca(NO₃)₂ and CaSO₄ particles and reacted sea-salts such as NaNO₃ and Na₂SO₄ particles were clearly identified in seven Asian Dust samples. For the samples collected in 2004 and 2006, it was clearly shown that the samples collected at the different stages of Asian Dust storm events have different chemical compositions. For samples collected in March, 2004, many reacted CaCO₃ and sea-salts were observed, implying that air pollutants emitted either from China or Korea were entrained in the Asian Dust plume. However, for samples collected in April, 2006, soil-derived particles were mostly observed during the Asian storm event, implying that no air pollutants were entrained in the Asian Dust plume. A sample collected in November 2002 was observed to have experienced the most chemical modification among all the investigated Asian Dust samples. Thus, the sample was manually analyzed again in order to obtain more detailed information on chemical compositions of the sample, resulting in the direct observation of nitrate and sulfate formations from CaCO₃ and sea-salt particles. The single particle characterization of the samples collected in ten Asian Dust storm events occurred for last several years clearly showed that Asian Dust particles had experienced chemical modifications during long-range transport by the reaction with nitrogen or sulfur oxides. The extents of chemical modifications of Asian Dust particles seem to be strongly dependent on several factors such as meteorological conditions, transport pathways, the amount of air pollutants entrained in Asian Dust storm plumes, etc. Further study on these parameters could help to fully understand the mechanism of chemical modification of Asian Dust particles in the combination of single particle analysis. 황사(Asian Dust)는 매년 봄, 3월~5월, 중국 중부 건조 지대에서 발원하여 중국의 북동부를 지나 황해를 거쳐 우리나라, 일본, 태평양으로 장거리 이동을 하는 것으로 알려져 있다. 우리나라의 경우 특히 황사가 발생할 때 중국에서 발생하는 대기오염물질이 황사와 함께 이동하여 한반도에 도달하는지 여부에 대한 관심이 매우 높다. 지금까지 국내외의 황사 입자에 대한 연구는 대부분 전량분석 방법에 의한 것으로써 평균적인 황사 입자의 조성은 알 수 있으나 장거리 이동 중 황사 입자를 매개로 하는 반응 등에 관한 충분한 정보를 제공할 수 없는 문제점이 있었다. 이에 최근 개발된 새로운 단일입자 분석법(low-Z particle Electron Probe X-ray Microanalysis, 이하 low-Z particle EPMA라 함)을 적용하여 황사 개개 입자의 특성을 구체적으로 파악하고 황사의 대기화학반응에 대한 정보를 얻고자 하였다. Low-Z particle EPMA 단일입자분석방법은 주사형 전자현미경에 ultrathin window를 장착한 EDX 검출기를 사용하고, -193℃의 액체 질소 온도에서 시료를 분석함으로써 휘발성 미세 입자들을 분석할 수 있으며, C, N, O 등의 low-Z 원소를 정량 분석할 수 있어 개개 입자를 구성하는 화학종을 명확히 밝힐 수 있다. 2000년부터 2002년까지 총 8번의 황사 현상 시 채취한 시료와 2004년 3월 10일~12일과 2006년 4월 7일~9일에 발생한 황사 현상 시에 시간 간격을 두고 채취한 시료를 low-Z particle EPMA 단일입자 분석법을 적용하여 황사 개개 입자의 특성을 구체적으로 분석, 파악하였다. 분석 결과 2000년부터 2002년 황사 현상 시에 채취한 총 8개의 시료 중 7개의 시료에서 대기화학반응을 경험한 입자들을 확인할 수 있었다. 황사입자가 발원하여 우리나라로 이동하는 동안에 대기 중의 NOx나 SOx와 불균일 대기화학반응 과정을 겪어서 생성된 Ca(NO₃)₂, CaSO₄와 같은 반응한 CaCO₃ 입자들과 해염입자들의 반응 생성물인 NaNO₃, Na₂SO₄와 같은 입자들을 확인할 수 있었다. 2004년과 2006년에 황사 현상 시 시간 간격을 두고 채취한 시료를 분석한 결과, 시간 변화에 따라 화학종들의 분포가 다른 것을 확인할 수 있었다. 2004년 3월에 우리나라로 장거리 이동한 황사에서는 반응한 CaCO₃입자들과 반응한 해염입자들이 많이 발견되었다. 이에 중국에서 발생하는 대기오염물질이 황사와 함께 이동하여 한반도에 도달하였음을 알 수 있었다. 2006년 4월에 발생한 황사에는 대부분 순수 토양 기원의 입자들이 발견되어 중국의 대기오염물질이 함께 이동하여 유입되지 않았음을 알 수 있었다. 장거리 이동 중 대기 중 화학 반응을 매우 많이 겪은 것으로 관찰된 이례적으로 가을에 발생한 2002년 11월 황사에 대해 더 자세한 연구를 시행한 결과, mineral dust와 해염입자가 대기 중에서 NOx나 SOx와 같은 가스상 오염 물질들과 화학 반응하여 생성되는 질산염, 황산염 입자를 직접적으로 관찰, 분석할 수 있었다. Low-Z particle EPMA 단일입자 분석법으로 지난 몇 년간 총 10회의 황사 현상 시 채취한 황사입자를 분석한 결과, 황사입자가 발원하여 우리나라로 이동하는 동안에 대기 중의 NOx나 SOx와 대기화학반응을 경험하는 사실을 직접적으로 보일 수 있었다. 또한 각 시료마다 이러한 대기화학반응의 결과로 생성된 화학종의 분포 비율에 차이가 있는데 이는 황사가 발원지로부터 한국에 도달할 때까지의 이동 경로, 이동 속도 및 대기 중 오염물질의 농도 등과 관련이 있을 것으로 생각되므로 기상 자료 등과 연계하여 더욱 자세한 해석이 필요하다.

ATR-FT-IR imaging과 Low-Z particle EPMA를 이용한 단일입자 분석법

류지연 인하대학교 대학원 2010 국내석사

SEM/EDX에 기반을 둔 low-Z particle electron probe X-ray microanalysis (low-Z particle EPMA) 분석법은 실제 대기입자의 특성 분석에 유용하게 활용되어 온 정량적 단일입자 분석방법이다. low-Z particle EPMA 단일입자분석법은 개개 입자의 원소 농도를 정량적으로 분석하여 이를 바탕으로 유기입자, 토양입자, 해염입자 등 다양한 대기 입자의 화학종을 명확히 밝힘으로써 대기 입자의 발생원, 반응성, 이동 중 거동 등에 대한 정보를 제공한다. 하지만 유기 입자나 토양 입자 같은 경우 다양한 분자 형태가 존재하는데 low-Z particle EPMA로는 단지 원소 농도 값만 얻기 때문에 대기 단일입자의 화학종 분석에 미진한 점이 있어, 분자 구조와 결정 형태에 대한 정보를 제공하는 ATR-FT-IR imaging technique을 단일입자 분석에 활용하고자 하였다. ATR-FT-IR imaging technique은 그동안 다양한 연구영역에서 응용되었는데 대기입자 분석에는 입자 시료들을 모아서 만든 bulk 시료에 대한 몇 개의 연구만이 이루어져 있다. ATR-FT-IR imaging technique은 개개 입자를 포함하고 있는 image field의 모든 pixel에 FT-IR spectral data를 제공하기 때문에 이를 바탕으로 개개 입자의 분자 조성을 명확히 파악할 수 있다. 다만 ATR-FT-IR imaging technique의 spatial resolution이 micrometer size의 개개 입자를 구별하기에 충분하지 않기 때문에 low-Z particle EPMA 방법과 병행하여 사용하는 단일입자분석법을 개발하였고, ATR-FT-IR imaging technique의 단일입자 분석 응용 가능성을 standard particle과 실제입자 분석을 통하여 확인하였다. 그 결과 새로운 ATR-FT-IR imaging technique이 미세단일입자 분석에 활용될 수 있음을 확인했고, 실제 대기 입자 시료에 두 단일입자분석방법을 적용한 바, 동일한 개개 입자에 대하여 low-Z particle EPMA로는 개개 입자의 형태, 크기, 원소 농도에 대한 정보를 얻을 수 있었고 ATR-FT-IR imaging technique으로는 개개 입자의 분자 구조에 대한 정보를 얻을 수 있었다. 이를 실제 대기 입자에 응용하여 지하상가에서 채취한 입자 중에서 기존 분석법으로 분류가 어려웠던 입자들이 textile 기원 입자들이라는 것을 알아낼 수 있었다. 현재는 ATR-FT-IR imaging technique 을 이용한 대기입자 시료의 단일입자분석 기술을 개발하는 단계이므로 정확한 분석을 위해서 다양한 화학종에 대한 spectrum library의 구축이 필요 할 것으로 생각된다.

EPMA 분석을 통한 RBM surface 임플란트의 연구 분석

정환종 단국대학교 2008 국내석사

Nowdays, implant treatment became a branch of universal dental treatment and results in more success by surface conditioning and continuous improvements. Recently, RBM surface implant use very frequently because of its good character like that good initial stability, early bone formation. In this study fixures have divided in 2 group: Machined(Group Ⅰ), RBM (Group Ⅱ). Total 4 fixtures were implanted on rabbit which sacrificed on week 2 and week 4 for the histological specimens. By these specimens EPMA value were measured, compared and analysed by each group to figure out the evidence of clinical use of RBM implant. The results as follows : 1. In EPMA, distribution and concentration of Ca was following : Group Ⅱ was two times more higher than Group Ⅰ. In distribution and concentration of P Group Ⅱwas higher than Group Ⅰ, but there were no statical significances. 2. In new bone formation area, Group Ⅱ was more higher than Group Ⅰwith statically significances. Both of group, after 4 weeks area is little bit higher than after 2 weeks area but there is no statically significances. Finally, RBM implant was the most exellent on the early bone formation. 최근 다양한 치과영역에서 사용되고 있는 임플란트의 표면처리 방식은 다양하다. 그 가운데 임상에서 많이 쓰이고 있는 임플란트들 중 하나는 RBM 처리된 임플란트로서 본 연구에서는 EPMA 분석을 통하여 RBM 임플란트의 임상적 효용성에 관하여 연구하였다. 본 연구에서는 machined(1군), RBM(2군), 2종류를 토끼에 식립하여 2주, 4주에 희생시키고 표본을 얻어 EPMA를 이용하여 골 형성 면적 및 Ca 및 P의 농도를 측정하여 각 군간 비교 분석하여, 현재 가장 많이 사용되고 있는 RBM 임플란트의 효용성을 위하여 연구하였으며, 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. EPMA 소견에서 칼슘의 분포와 농도는 2군이 1군에 비해 2배 이상 높게 나타났다. 인의 분포와 농도는 2군이 1군에 비해 높게 나타났으나 통계학적으로 유의한 차이는 없었다. 2. 골 형성면적은 유의하게 2군에서 1군보다 높았으며, 두 군 모두에서 2주보다 4주에서 형성면적이 넓었으나 통계학적인 유의성은 없었다. 결론적으로 RBM 임플란트가 4주 이내의 초기 골 형성에 우수하였다.

단일입자 분석법을 이용한 potassium feldspar standard reference material의 정량분석

무하마드세풀 인하대학교 일반대학원 2007 국내석사

A single particle analytical technique, named low-Z particle electron probe X-ray microanalysis (low-Z particle EPMA), employing an energy-dispersive X-ray detector with an ultra-thin window, was applied for the characterization of a potassium feldspar SRM sample (NIST SRM 70a). The low-Z particle EPMA technique allows the quantitative determination of low-Z elements such as C, N, and O as well. Thus many environmentally important particles containing low-Z elements, such as nitrates, sulfates, oxides, or mixtures including a carbon matrix, can be characterized. Eventually, the low-Z particle EPMA technique can provide size-segregated relative abundances (in number) of chemical species observed in aerosol samples. However, most aerosol analyses are done by the use of bulk analyses that provide data for mass concentrations of chemical elements, ions, and/or organic species. In this context, the number concentrations were converted to mass concentrations based on size, chemical compositions, and density of each particle which are obtainable from the low-Z particle EPMA. Since we know the chemical compositions of individual particles, the densities of the individual particles can be estimated. With the combination of information on chemical compositions, densities, and sizes of individual particles, mass fractions of chemical species have been obtained. The mass concentrations of major chemical elements in the SRM sample obtained from single particle analysis are very close to the certified values after the correction for charging effect which non-conducting potassium feldspar particles experienced. In addition, the low-Z particle EPMA technique can provide information on chemical compositions in terms of “molecular” concentrations, which can not be obtained by the use of bulk analysis and can be advantageous for environmental aerosol research.

Low-Z particle EPMA를 이용한 백령도 대기 에어로졸의 모양과 화학 특성 분석

홍혜원 인하대학교 대학원 2016 국내석사

백령도 (37°57'N, 124°37'E)는 서해 최북단에 위치한 섬으로써, 인위적 발생원이 거의 없는 배경지역이고, 중국과 한반도에 둘러싸여 있다. 이러한 지리적 이점을 통해 백령도는 중국과 한반도, 황해에서 발생하는 에어로졸의 거동 연구에 적합하다. 이번 연구는 백령도 에어로졸에 대한 최초의 단일입자 특성 연구로서, 이를 통해 크기 별 에어로졸의 화학 조성 파악이 가능하다. 백령도의 대기 입자는 2012년 9월 24일 ~ 28일, 오전과 오후에 대기오염 집중 측정소 옥상에서 채취하였다. 총 16개의 시료가 cascade impactor (PM10 sampler, Dekati Inc.)를 이용하여 알루미늄 호일 위에 포집되었다. 각 시료에 대하여 stage 2 (2.5-10 μm in diameter)와 stage 3 (1-2.5 μm)를 합하여 평균 300개의 단일 입자가 low-Z particle electron probe X-ray microanalysis를 이용하여 분석되었다. SEM/EDX를 이용하여 측정된 입자는 그들의 모양과 화학 조성에 관한 정보를 통하여 각각 분류되었다. 분석된 입자들 중 자주 발견되는 유형에는 aluminosilicates, 이차 해양기원 입자, 중금속 함유 입자 (Pb, Zn, As, Cu, Cr, Sn, Sb, Bi, and Mn), 탄소함유 입자 (organic, carbon-rich, biogenic), fly-ash, 이차 토양기원 입자가 있다. 반면에 일차 해양기원 입자, 철 함유 입자, 칼륨 함유 입자, 탄산칼슘 함유 입자 등은 자주 발견되지 않았다. 특히, 1-2.5 μm의 크기를 가지는 중금속 함유 입자가 9월 24일 오전부터 9월 26일 오후에 많이 발견되었다. 이를 통해 백령도가 지역 내의 군부대 활동 또는 중국 내의 탄광 또는 석탄을 사용하는 공장의 영향을 받고 있음을 알 수 있다. Baengnyeong Island (37°57'N, 124°37'E), the north-westernmost place of South Korea, serves as a maritime demarcation between North and South Koreas in the Yellow Sea and the ambient aerosols over it are frequently influenced by air masses from China and the Yellow Sea besides from the Korean peninsula. This is the first single-particle analysis study to get a clear insight of how air pollutants from the surrounding countries impact the physico-chemical characteristics of atmospheric aerosol particles collected in Baengnyeong Island. Aerosol samples were collected on the roof of an atmospheric research center at the island in the morning and evening from 24th to 27th September, 2012. Overall 16 samples were obtained on Al foils using a cascade impactor (PM10 sampler, Dekati Inc.). For each sample, on average 300 individual particles on stage 2 (2.5-10 μm in diameter) and stage 3 (1-2.5 μm) were examined by low-Z particle electron probe X-ray microanalysis. Based on their morphology and chemical compositions, all the measured particles were classified. The frequently encountered particle types included aluminosilicates, reacted sea-salts, heavy metal-containing (Pb, Zn, As, Cu, Cr, Sn, Sb, Bi, and Mn), carbonaceous (organic, carbon-rich, biogenic), fly-ash, and reacted CaCO3, while less frequently encountered particle types included Fe-containing, K-containing, genuine sea-salts, CaCO3-containing, etc. In particular, many heavy metal-containing ones (size range is 1-2.5 μm in diameter) were observed in the daytime of 24th-26th September, probably originated from military activities in the region or coal mines and/or coal fired power plants in China.

단일입자분석을 이용한 황해상과 동일기단에서 채취한 대기 입자 특성 분석

박유명 인하대학교 대학원 2008 국내석사

Due to the prevailing westerlies, Korea is expected to be influenced atmospheric aerosols emitted from China, and the Yellow Sea. During the aerosol's long-range transport, it can react with diverse chemical species and/or provide a reaction site for chemicals in the air. In this study, aerosol samples were collected on the Yellow Sea and for the same air mass to understand the modification of the aerosol particles during the long-range transport. For the characterization of the collected Asian Dust samples, a recently developed single particle analytical technique, named low-Z particle EPMA, was applied. 1. Single-particle characterization of aerosols collected on the Yellow Sea Six sets of aerosol samples (samples S1-S6) were collected on the deck of a commercial ferryboat that plied between Incheon (Korea) and Tianjin (China) on 28 April 1 May, 2006, in order to characterize marine aerosol particles over the Yellow Sea. Samples S4-S6 happened to be collected when an Asian Dust storm event occurred in the sampling region. Sample S1 collected near the Korean peninsula contains a significant amount of reacted sea-salts and C,N,O-rich particle. For sample S2 which is collected at Bo Hai Sea, soil-derived particles, reacted sea-salts, and reacted CaCO3 are abundant. Soil-derived particles are mostly observed in sample S3. These results imply that sample S1 was somewhat marine influenced, sample S2 was influenced both by sources in the Yellow Sea and continental China, and sample S3 was mostly influenced by sources in continental China. Samples S4-S6 collected during an Asian Dust storm event have somewhat different characteristics from the samples S1-S3 that were collected when Asian Dust storm event did not happen. For samples S4-S6, it was observed that soil-derived particles are major chemical species in coarse fraction whereas in fine fraction most abundantly encountered particles are aluminosilicate with nitrate and/or sulfate and C,N,O-rich particles. The results of analysis of samples S1-S6 show that chemical compositions of each sample depend on sampling locations and meterological conditions. However, all samples nitrate-and/or sulfate-containing particles, implying that NOx and SOx were abundantly present over the Yellow Sea. 2. Single-particle characterization of aerosols collected for the same air mass Asian Dust particles were collected in Beijing, China (once on Apr. 28, 2005), and Incheon, Korea (twice on Apr. 28 and 29, 2005), for the same air mass of an Asian Dust storm event. For the characterization of the collected Asian Dust samples, a recently developed single particle analytical technique, named low-Z particle EPMA, was applied. For the sample collected in Beijing (sample S1), most particles are soil-derived and only few particles were observed to experience chemical modification. Whereas, for the samples collected in Incheon (samples S2, S3), many reacted particles were observed, indicating that Asian Dust particles experienced chemical reactions while they had traveled over industrialized regions of China and the Yellow Sea. 우리나라는 중국에서 불어오는 편서풍에 의해 중국 대륙과 황해를 거쳐 유입되는 대기입자의 영향을 받을 것이라고 생각된다. 이러한 대기입자는 중국의 공업단지와 중국 북동부를 거쳐 장거리 이동을 하면서 mineral dust와 해염입자가 대기 중에서 SOx와 NOx와 같은 오염물질들과 화학 반응하여 황산염, 질산염이 생성되기 때문에 중요하게 생각하고 있다. 본 연구에서는 우리나라 해염입자의 기원이 되는 황해 대기입자의 특성을 이해하기 위해 황해 상에서 채취한 대기입자와, 장거리 이동을 하는 대기입자의 대기화학반응을 이해하기 위해 중국 베이징과 우리나라 인천에서 동일기단의 황사입자를 채취하였고, 이를 low-Z particle EPMA 단일입자분석법을 이용하여 분석하였다. 단일입자분석은 Hitachi사 SEM-3500N과 Oxford사 ultra-thin window EDX 검출기를 사용하여 개개 입자의 X-ray 스펙트럼을 얻어, 입자의 화학종을 판별하였다. 1. 황해 상에서 채취한 대기입자의 특성 2006년 4월 28일부터 5월 1일 사이 우리나라 인천과 중국 톈진을 왕복하는 위에서 각각 3 차례씩, 총 6 차례 단일입자 시료 채취를 실행하였다(시료 S1-S6). 톈진에서 인천으로 돌아오는 동안에는 황사현상이 있었으며, 이로 인해 황해 상에서 황사 시 대기입자를 채취할 수 있었다(시료 S4-S6). 경기만에서 채취한 시료 S1에는 sea-salt와 C,N,O-rich 입자가 많은 부분을 차지하고 있었다. 보하이 해에서 채취한 S2은 토양입자와 해염입자가 많이 분포하고 있었으며, 톈진 근해에서 채취한 S3는 토양입자가 대부분이었다. 이 결과는 시료 S1은 황해의 영향을, 시료 S2는 황해와 중국 내륙의 영향을 받은 것으로 생각되며, 시료 S3는 중국 내륙의 영향을 받은 것으로 보인다. 이러한 분석결과는 HYSPLIT model과 meteorological data를 이용하여 실행한 backward trajectory 분석을 통해서도 확인할 수 있었다. 황사 기간 동안 채취한 시료 S4-S6에서는 각 시료마다 성분 분포가 약간씩 차이는 있었지만, 조대입자영역에는 aluminosilicate나 SiO2와 같은 토양기원입자가, 미세입자영역에서는 질산염이나 황산염을 포함한 토양입자와 C,N,O-rich 입자, 반응한 입자들이 많이 발견되었다. 황해 상에서 채취한 총 6 시료를 분석한 결과, 시료를 구성하는 화학종 분포의 비율이 시료를 채취한 위치와 기상 조건에 따라 약간의 차이가 있음을 알 수 있었다. 또한, 많은 입자들이 질산염이나 황산염 형태로 존재하는 것으로 보아 황해 상에 NOx와 SOx가 풍부하게 존재하는 것으로 생각된다. 2. 동일기단에서 채취한 황사입자의 특성 대기입자 채취는 2005년 4월 28일, 29일 중국 베이징(2005년 4월 28일 오전 8시, (시료 S1))과 인천 (2005년 4월 28일 오후 3시(시료 S2), 29일 오전 9시(시료 S3))에서 행하였다. Air mass backward trajectory와 위성사진에 의하면 이 황사는 같은 기단의 황사로 내몽골에서 발생한 후 베이징과 인천에 도달한 것으로 보인다. 베이징에서 채취한 시료 S1에는 분석한 입자의 86.8 % 이상이 토양기원입자로 중국대륙의 영향을 받은 것으로 보인다. 그러나 인천에서 채취한 시료 S2와 S3에는 토양기원의 입자가 각각 32.7 %, 31.9 %로써 베이징 시료와 비교하였을 때 그 비율이 확연히 감소하였다. 대신 베이징 시료에서는 발견되지 않았던 NaNO3, (Na,Mg)NO3와 같은 반응한 해염입자가 시료 S2에서는 19.1 %, PM10 농도가 가장 높았던 시료 S3에서는 10.4 % 발견되었다. 또한 베이징 시료에서 CaCO3를 포함한 입자가 전체의 6.7 %이었으나, 인천에서는 1 % 이내로 거의 발견되지 않았다. 하지만 장거리 이동을 하는 동안 NOx, SOx와 반응하여 생성되었을 것이라 생각되는 Ca(NO3,SO4)와 같은 반응한 CaCO3의 분포는 증가하였다. 이 결과는 중국에서 발원한 황사는 토양기원입자가 대부분이었고 이 황사가 우리나라로 유입될 때 중국의 공업단지와 황해를 지나 우리나라로 장거리 이동하는 동안 다양한 대기화학반응을 겪었음을 보여준다.

건설현장 지반환경에서 황철석 기원의 산성침출수의 위해성 연구

채선희 대전대학교 2018 국내석사

본 연구는 건설현장 지반환경 황철석 기원의 산성침출수 위해성에 대한 연구로서 도로공사구간 내 대표할 수 있는 시료를 채취하여 황철석 함유와 분포상태 확인을 목적으로 하였다. 황철석의 산화에 의한 절토 사면의 순 산발생량 시험(Net Acid Generation)을 통해 pH, 산화-환원전위(ORP), 전기전도도(EC), 용존산소량(DO) 등의 변화된 값과 시추코어분석, EPMA분석, BSE분석, EDS분석을 통한 최종 반응생성물의 주 원소 및 중금속을 포함한 미량원소의 함량을 분석하였다. 주요성분에 의한 수리화학적유형, 그리고 암석내 황 성분의 함량 분석을 실시하여 산성수 배출 가능성이 있는 건설현장의 위해성을 평가하였다. NAG시험 결과, pH는 1.85∼4.31의 범위로 9지점 중 7지점이 3.5 이하의 pH 값을 보여 시공시 산성배수에 대한 인공 구조믈의 부식, 주변 환경오염 등이 발생할 가능성이 있으므로 이를 방지하기 위한 적절한 보강이 필요한 것으로 보인다. 전기전도도는 4개 지점에서 2,167∼3,990 μS/cm의 범위를 보여 다른 지점보다 최대 약 200배의 높은 값을 보였으며 이는 주 원소 및 중금속을 포함한 미량원소의 함량이 매우 높은 것을 지시한다. 주요 이온 중 Fe의 함량은 0.01∼607 mg/L의 범위를 보이고, 음이온 중 SO4의 함량은 2.32∼3,270 mg/L의 농도 범위로 나타나 최대 농도는 최저 농도 대비 약 1,400배를 보인다. 미량원소는 일반지하수에 비하여 현저히 높은 함량으로 각각 Al(12.9∼19,886 μg/L), Ni(0.60∼67.5 μg/L), Cu(17.2∼287 μg/L)의 범위를 보여 산성수배수의 가능성을 보여준다. EPMA분석 결과, 황철석광물의 존재 상태를 명암으로 확인가능하며, 거의 대부분의 시료에서 S함량은 20.6∼26.5 wt(%)의 범위이며 Fe함량은 23.4∼34.0 wt(%)의 범위를 보인다. 또한 일부 시료에서 Si와 Ni성분이 소량 존재함이 확인된다. 분석 결과, 연구지역 건설현장에서 산성 배수 발생가능성이 매우 높은 것으로 나타났다. 따라서 황철석에 대한 산성배수가 생성 될 개연성이 있는 지역을 사전 조사, 설계 단계에서부터 저감대책 수립을 반영 하도록 종합적으로 관리하여 안전하고 친환경적인 건설공사를 해야 할 것으로 판단된다.

CO2레이저 조사가 치아경조직에 미치는 영향에 관한 EPMA분석 및 주사전자현미경적 연구

장계봉 연세대학교 1986 국내박사

납착 방법이 치과용 금속의 성상(性狀)에 미치는 영향에 관한 연구

김철형 단국대학교 대학원 2009 국내석사

치과용 금속구조물 제작과정 중 주조 후의 변형과 오차를 수정하기 위하여 보철물을 절단하였거나 파절 등 여러 가지 이유로 금속을 재결합시킬 필요가 있을 때 용접을 사용한다. 본 연구는 치과영역에서 많이 사용되는 비귀금속 합금인 Ni-Cr 합금을 산소-아세틸렌 불꽃 납착법과 적외선 용접법을 이용해 용접하고 용접부 및 그 주변을 광학 현미경과 EPMA(Electron Probe Micro Analyzer, 전자미세현미분석기)를 통해 관찰하여 용접방법이 금속의 성상(性狀)에 미치는 영향을 조사하였다. 광학 현미경 관찰 결과 용접부에서는 두 방법 모두 다수의 파절선이 관찰되었고, 10.0mm 떨어진 거리에서는 두 방법 모두 시편의 표면에서 파절선이 발견되지 않았으나 5.0mm 떨어진 거리에서는 적외선 용접법에서는 시편의 표면이 다소 거칠기는 했으나 파절선은 발견되지 않았고 산소-아세틸렌 불꽃 납착 표면에서는 다수의 파절선이 관찰되었다. EPMA분석에서 적외선 용접법에 의한 방법에서는 용접부위, 5.0mm 떨어진 부위, 10.0mm 떨어진 부위 모두에서 시편 금속의 구성성분 비율이 제조사의 구성성분 비율과 10.0%이내의 오차를 나타내었고, 산소-아세틸렌 불꽃 납착법에서는 5.0mm, 10.0mm에서는 시편금속의 구성성분이 10.0%이내의 오차를 나타내었으나, 납착 부위에서는 Ni만이 검출되어 적외선 용접법과는 차이를 나타내었다. 이와 같은 분석결과를 살펴 볼 때 적외선 용접을 시행한 시편의 구성 성분이 모금속의 성분과 유사한 것을 알 수 있었다. 이상의 결과로 산소-아세틸렌 불꽃 납착법보다 적외선 용접법을 이용할 때, 금속의 결함 및 성분의 변화가 적어서 좀 더 우수한 금속 보철물의 제작이 가능할 것으로 사료된다.

수종의 불소방출 수복재의 탈회억제 효과 및 불소침투에 관한 연구

김송이 경희대학교 대학원 2010 국내박사

The purpose of this study was to evaluate the effect of light cured fluoride-releasing materials on the inhibition of demineralization. In addition, the pattern of fluoride uptake of adjacent tooth structure was analyzed with EPMA. Eighty intact premolars were restored with Z250(control group, composite), Fuji Filling LC(RMGI), Dyract AP(compomer) and Beautifil Ⅱ(giomer). Restored teeth were stored in distilled water for 30 days. Then sixty teeth(n=15) were exposed to demineralizing solution(pH 4.3). Demineralized teeth were bisected and polished. The specimens were observed with confocal laser scanning microscope. The depth of outer lesion and the thickness of inhibition zone were measured. Remained twenty teeth(n=5) were bisected for fluoride uptake analysis. The fluoride analysis were taken at enamel-restoration interface and dentin-restoration interface by electron probe micro-analyzer. The results are as follows: 1. The depth of outer lesion of Fuji Filling LC, Dyract AP, Beautifil Ⅱ was shallower than that of Z250 at the margin of restoration(p<0.05). 2. The thickness of caries inhibition zone of Fuji Filling LC, Dyract AP, Beautifil Ⅱ was greater than that of Z250 at the margin of restoration(p<0.05). 3. Fuji Filling LC, Dyract AP, Beautifil Ⅱ groups showed the greater fluoride uptake into enamel and dentine around restoration than Z250 group. 4. In dentin the difference of fluoride concentration were greater than in enamel, and Dyract AP showed the greatest fluoride concentration in dentin.