The official analytical method for the analysis of harmful heavy metals in Meju, distributed in Korea, employs a strong acid to decompose the organic components. This analysis is time consuming and harmful to the users and/or the environment. This study aimed to develop a new pre-treatment technology using laser ablation, to rapidly analyze harmful heavy metals without using strong acids. The results obtained from this method were validated by the National Institute of Food and Drug Safety Evaluation guideline (NIFDS, 2016). Moreover, a comparison of the two methods showed that the analytical time for 55 Meju samples was shortened by 96% or more in the new method. The results showed no significant difference in the recovery ranging from 90–120%. The proposed method proved suitable for detecting harmful heavy metals in Meju.

규소(Si)는 지각의 구성 원소 중 두 번째로 흔히 존재하는 원소로, 3개의 안정동위원소, 28 Si (92.23%), 29 Si (4.67%), 30Si (3.10%)를 가진다. 규소 동위원소는 규소의 생지화학적 순환에 대한 지시자로 고환경 및 고기후 복원을 위해 전 세계에서 널리 연구되고 있다. 그러나 국내에서는 아직까지 생물 기원 규소에 대한 규소 동위원소 연구가 전 무한 실정이다. 본 연구에서는 대형 규조류 시료에 대한 규소 동위원소 분석을 위해 기존 보고된 알칼리 용융법을 정리하고 생물 기원 규소 분석에 가장 적합한 규소 분리법을 구축하고자 하였다. 해당 시료를 고온 알칼리 용융을 통해 완전 용해시킨 후 시료 내 규소를 AG® 50W-X8 양이온 교환수지를 이용하여 효과적으로 분리하였다. 분리된 시료에 대한 신뢰성 검증을 위하여 Si 동위원소 표준물질(NBS-28) 및 USGS 암석 표준시료(AGV-2, GSP-2, BHVO-2)에 대한 분석을 함께 실시하였으며, 분석된 시료 모두 기존 연구결과와 오차범위 내에서 일치하는 값을 나타내었다. 본 연구에서 개발한 규소 동위원소 분석법은 향후 국내의 지구과학 및 관련 연구 발전에 많은 도움을 줄 것으로 기대된다.

본 연구는 Laser ablation ICP/MS (이하 LA-ICP/MS)를 이용한 환경오염 추적연구를 위하여 어류 내 이석을 분석 하였다. 어류의 이석은 어류가 서식하는 환경에 영향을 받는 것으로 알려져 있어 국외에서는 이를 활용한 연구가 활발하나 국내에서는 이에 대한 연구가 미비한 실정이다. 그래서 본 연구에서는 환경오염의 지표로 사용되는 금속 원소의 성분 분석을 통하여 어류 이석을 이용한 환경오염 추적 가능성을 파악하고자 하였다. 또한 금속 원소의 성분 분석을 위해서는 전처리 과정을 줄여 분석 시간을 단축시킬 수 있는 것으로 알려진 LA-ICP/MS를 이용하였다. 시료채취는 연구지역과 배경지역으로 나누어 실험을 진행하였고, 실험 어종은 담수종인 잉어를 선정하였다. LA-ICP 의 분석 최적 조건을 정립하기 위하여 이석 표준물질인 FEBS-1을 이용하여 9개 금속 원소 (Li, Mg, Mn, Cu, Zn, Sr, Ba, Pb, U)의 정확도와 정밀도를 확인하였다. 정립한 조건을 이용하여 실제시료를 분석한 결과, 연구지역에서 채집한 어류 이석 내 금속 원소 성분의 총 농도가 2202.9 mg kg-1으로 배경 지역의 1086.3 mg kg-1보다 2.03배 높게 측정되었다. 원소별로는 Li과 U을 제외한 모든 원소가 연구 지역이 배경지역보다 높게 나타났다. 그리고 퇴적물 측정 망 분석 자료와 비교한 결과, Zn, Pb, Cu가 두 지역의 퇴적물 금속 원소 농도 분포와 어류 이석 내 금속 원소 농도 분포 경향이 유사하게 나타났다. 이러한 결과로 보아 어류 내 이석은 퇴적물과 같이 환경오염원을 추적하는 데 활용 할 수 있다는 것을 확인하였다.

Heavy metals have been analyzed on the non-woven from the 24 kinds of wet wipes and 8 kinds of mask packs. The following materials used in the non-woven according to each product are: rayon+polyester for the 12 wet wipe products, rayon+PET for the 5 wet wipe products, and rayon, cotton, rayon+polyester+cotton, pulp+polypropylene for the rest of the wet wipe products. No further information on the materials was found on the 3 wet wipes and 8 mask packs. However, polyester may be applied for the non-woven in wet wipes, because PET is part of the polyester group. The heavy metals analysis in the 24 kinds of wet wipes and 8 kinds of mask packs revealed the following: arsenic was found from 47.14±1.13 to 71.75±1.64 ㎍/L on the 3 products, the amount of nickel in the 2 products were 261.26±5.14 and 1,242.63±43.71 ㎍ /L, 53.69±1.45 and 103.52±2.02 ㎍/L on the 2 mask packs. It was also revealed that lead was detected from 7.23±0.32 to 55.67±1.46 ㎍/L on the 6 wet wipes, antimony was ranged from 187.86±5.24 to 19,558.35±3,537.30 ㎍/L on the 12 wet wipes, and 5.25±0.25 and 8,936±55.22 ㎍/L on the 2 mask packs. No cadmium, mercury, or thallium were detected from all the products. A high concentration of antimony might come from antimony trioxide, which was used as a catalyst when manufacturing the polyester. Therefore, it is strongly recommended that a non-woven used for cosmetic purposes should not use heavy metals as a catalyst when manufacturing, and it’s important to clarify which materials are used in non-woven.

참나물의 잎과 줄기부위에서 가장 많이 함유하고 있는 무기 성분은 K, P, Ca, Mg 순이었으며 잎 부위가 줄기부위보다 Ca, P, Mg함유량이 약 4배 정도 많았다 전자코를 이용한 휘발성 향기성분 패턴은 신선한 참나물의 경우 제1주성분 값이 +값을, 음건한 건조 참나물은 - 값을 나타내어서 신선한 참나물과 건조한 참나물 사이에는 뚜렷한 차이를 보였고 건조방법에 따른 시료간의 구별이 가능하였다. SDE법에 의해 신선한 참나물은 aldehydes 3종, alcohols 9종, ester 4종, hydrocarbons 5종, terpen hydrocarbons 34종, ketone 1종, 기타 2종의 총 58 종이 확인되었고, 음건한 참나물은 aldehydes 4종, alcohols 7종, hydrocarbon 1종, terpen hydrocarbons 17종, ketone 1종, 기타 1종의 총 31종이 확인되었다. SDE법에 의한 신선, 음건한 참나물 모두 α-selinene(37.89%, 12.59%)가 가장 많이 확인되었는데 신선할 때보다 음건한 경우 휘발성향기성분의 peak수와 peak area%가 적었다. CAR/PDMS fiber HS-SPME법에 의해 34종이 확인되었는데 aldehydes 2종, alcohols 2종, hydrocarbons 7종, terpen hydrocarbons 23종이며 myrcene(15.50%)가 가장 많이 확인되었다. PDMS fiber HS-SPME법에 의해 aldehydes 1종, alcohols 1종, hydrocarbons 2종, terpen hydrocarbons 17종으로 총 21종이 확인되었고 germacrene D(16.84%)가 가장 많았다. SDE법에 의한 경우가 SPME법보다 향기성분의 종류와 양이 많았고 HS-SPME법의 경우 CAR/PDMS fiber가 PDMS fiber 보다 더 많은 종류의 향기가 확인되었다.

지질과학 분야에서 암석의 생성 시기, 지각과 맨틀 진화연구의 기초자료로 활용되는 Sr 동위원소비는 열이온화 질량분석기(thermal ionization mass spectrometry, TIMS) 혹은 다검출기 유도결합 플라즈마 질량분 석기(multi-collector plasma ionization mass spectrometry, MC-ICP-MS)와 같은 질량분석기를 이용하여 측정할 수 있다. 이 기술보고에서는, Sr 동위원소비 측정시, 원소의 불완전한 화학적 분리가 Sr 동위원소비의 참값 (true value)에 어떤 영향을 미치는지를 비교하였다. 실험에는 상업용 레진, NBS987(NIST SRM987) Sr 동위 원소 표준물질 그리고 일본지질조사소의 암석표준시료 JG1a, JB3, JA1를 이용하였다. 비교실험 결과, NBS987 Sr 동위원소 표준시료, 일본지질조사소의 암석표준시료 JG1a, JB3, JA1 모두 불완전한 분리에 의해 Rb이 남 아있는 경우 87Sr/86Sr의 측정값이 변하는 것이 명확하게 관찰된다. 이는 질량분석기 특히 MC-ICP-MS로 동위 원소비를 측정하고자 하는 경우, 동종동위원소의 간섭에 대한 보정에도 불구하고 측정값은 참값에서 벗어나 므로 완전한 분리가 중요한 인자임을 지시해준다. 그러므로 MC-ICP-MS를 이용한 Sr 동위원소비 측정결과를 보고할 때는, 동종동위원소에 의한 영향을 판단할 수 있도록 Sr의 동위원소 전체의 측정강도와 더불어 85Rb의 측정강도도 함께 보고돼야 할 것이다.

구리는 생지구화학적인 과정에 필수적인 전이금속으로 최근 질량분석기 및 분석기술의 발달로 인해 구리 동위원소를 이용한 연구가 전 세계적으로 활발하게 진행되고 있으나, 국내에서는 아직까지 구리 동위원소에 대한 분석 및 이를 이용한 연구가 전무한 실정이다. 본 연구에서는 AG® MP-1M 음 이온 교환 수지를 충진한 칼럼을 이용하여 구리 분리법을 정립하고 이에 대한 신뢰성 검증을 위하여 두 종류의 암석표준물질(BHVO-2, BIR-1a)에 대해서 동위원소 분석을 실시하였다. 본 연구에 사용된 두 가지 분리법 모두 95% 이상의 회수율을 보였으나 HCl과 H2O2의 혼합산을 이용하여 분리된 구리 에 대하여 분석된 동위원소 값이 기존 보고 값과 오차범위 내에서 잘 일치하였다. 본 연구에서 개발된 구리 동위원소 분석법은 향후 환경과학 등 다양한 분야에서 중요하게 활용될 것으로 기대된다.

구리는 생지구화학적인 과정에 필수적인 전이금속으로 최근 질량분석기 및 분석기술의 발달로 인해 구리 동위원소를 이용한 연구가 전 세계적으로 활발하게 진행되고 있으나, 국내에서는 아직까지 구리 동위원소에 대한 분석 및 이를 이용한 연구가 전무한 실정이다. 본 연구에서는 AG® MP-1M 음 이온 교환 수지를 충진한 칼럼을 이용하여 구리 분리법을 정립하고 이에 대한 신뢰성 검증을 위하여 두 종류의 암석표준물질(BHVO-2, BIR-1a)에 대해서 동위원소 분석을 실시하였다. 본 연구에 사용된 두 가지 분리법 모두 95% 이상의 회수율을 보였으나 HCl과 H2O2의 혼합산을 이용하여 분리된 구리 에 대하여 분석된 동위원소 값이 기존 보고 값과 오차범위 내에서 잘 일치하였다. 본 연구에서 개발된 구리 동위원소 분석법은 향후 환경과학 등 다양한 분야에서 중요하게 활용될 것으로 기대된다.

플라스틱은 발열량이 매우 커서 가연성 폐자원으로써의 활용가치가 높으므로, 플라스틱 폐기물을 이용한 고형연료화(RPF, refuse plastic fuel) 사업을 통하여 대안적인 에너지 공급원으로 기능할 수 있다. 그러나 PVC 재질이 혼합된 플라스틱류의 경우, 소각과정에서 다이옥신과 염화수소 등 2차 대기오염물질이 발생되고, 플라스틱에 포함된 중금속 등의 유해물질이 환경 매체에 다양한 경로로 확산되기 때문에 플라스틱 폐기물의 처리과정에서 여러 가지 환경적 문제를 야기할 수 있다. 즉, 플라스틱은 소각에 의한 에너지 회수 과정에서 유해대기오염물질(HAPs, hazardous air pollutants)을 필연적으로 배출하게 되므로, 폐자원의 재활용 방안을 모색하고 적용하기에 앞서 물리화학적 특성, 특히 미량성분의 분포 특성과 이에 수반되는 잠재적 영향 파악이 반드시 선행되어야 한다. 한편, ICP-MS를 이용하여 플라스틱에 포함된 미량성분을 정량분석하려면 고체상 시료를 용액화 하는 전처리 과정이 필요한데, 이와 같은 파괴적 전처리 과정은 많은 시간과 노력이 요구되고, 시료 오염과 휘발 원소의 손실, 난분해성 시료의 낮은 분해효율 등과 같은 한계가 있어, 난용성 소재에 대하여 전처리 과정 없이 고체상시료를 직접 분석할 수 있는 방법이 요구된다. Laser ablation(LA)은 시료의 국소 범위에 laser를 조사하여 증기화하는 장비로, ICP-MS와 결합하면 별도의 파괴적 전처리 과정 없이 신속하면서도 정확한 분석이 가능하다. 그리고 ICP-MS로 도입되는 시료량이 극히 적기 때문에 분석 장비로 인한 오염이 적은 장점이 있다. 반면, LA는 시료의 열적, 물리적 특성의 영향을 받기 때문에 미지시료의 정량분석을 위하여 동일한 매질의 표준시료가 필요하다. 또한, LA의 대표적인 한계로 꼽히는 elemental fractionation의 영향을 고려하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 한국기초과학지원연구원에서 보유하고 있는 LA-ICP-MS 분석장비(UV laser ablation system: 213 nm Nd:YAD laser, UP213, New Wave Research; ICP-MS: X2 series, Thermo Science Company)를 사용하고, 분석결과의 신뢰성 제고를 위하여 시료와 동일한 매질의 인증표준물질을 이용하여 최적분석조건 및 절차를 도출하며, 20종의 플라스틱 폐기물 시료에 포함된 미량성분(As, Br, Cd, Cr, Hg, Pb)을 정량분석하고자 한다.