혈액 및 생체시료 중 필수원소 혹은 독극성 원소의 극미량상분 정밀측정과 동위원소비율측정에 널리 사용되는 유도결합플라즈마 질량분석기(ICP-MS)의 기본원리를 소개하고 ICP-SM를 이용한 혈액중 낮은 ppb수준의 Cd, Hg 그리고 Pb의 정밀분석법을 소개한다. 혈액은 많은 양의 유기물을 포함하고 있으므로 digestion bomb에 질산과 과산화수소를 넣어 microwave oven에서 고온고압 상태로 분해시켜 많은 용액을 얻어 이 용액을 플라즈마에 주입시켜 분석한다. 그리고 수온은 tin(II) chloride 용액을 환원제로하여 생성시킨 수은원소증기를 membrane liquid-gas separator를 이용하여 뽑아내어 플라즈마에 주입시켜 낮은 ppt 수준의 검출한계를 얻는다. 또한 높은 정밀도와 정확도와 극미량 원소 측정에 사용되는 동위원소 회석법율 소개하고 실제 혈액분석에의 응용방법을 제시한다.
수소동위원소의 실험과 취급 및 삼중수소 제거시설의 운용이나 더 나아가서 핵융합소재의 관리기술을 위해서는 수소동위원소분만 아니라 그들의 이성질체들에 대한 정성 및 정량분석이 필수적이며 이를 위해 기체크로마토그래피 분리법이 중요한 분석수단으로 활용되어오고 있다. 본 연구에서는 고순도 $H_2및$$D_2의$ 수소동위원소 기체를 대상으로 하고 상용의 기체크로마토그래피 분석기를 사용하여 분리컬럼 분위기를 액체질소온도로 유지하고 헬륨 케리어기체를 특별제작된 진공-시료주입장치를 통해 펄스주입하여 크로마토그래피 분리실험을 수행하였다. 10%함량의 염화망간으로 부분 비활성화 시킨 산화알루미늄을 고정상으로 선정하여 이성질체의 분리를 억제할 수 있었으며 흡착후 분리용리시간이 단축된 비교적 좋은 수소동위원소 분리조건을 실증하므로서, 저농도 수소동위원소의 정량분석과 고순도 수소동위원소의 분리 및 농축기술 개발을 위한 기초를 마련하였다.
최근 환경오염에 대한 인식과 규제가 증가하고 쾌적한 주변환경에 대한 관심이 높아짐에 따라 대기, 물, 토양, 생물 등과 같은 여러가지 환경시료의 분석을 통하여 오염의 정도를 파악하고 오염원을 규명하여 환경관리정책에 반영하려는 노력이 추진되고 있다. 여러 가지 환경시료중 대기분진은 자연적 또는 인위적 발생원에 따라 다양한 원소들을 함유하고 있기 때문에 대기환경지표시료로 이용되고 있다. 오염원의 규명을 위한 소량의 휠터상 분진시료로부터 원소의 정확한 분석은 필수적이고 중요한 선행작업이며 적합한 측정분석법의 이용이 요구된다. (중략)
본 연구는 대한민국 서해안 새만금 갯벌지역에서 $1999{\sim}2000$년에 도래한 섭금류 3종의 간에서 철(Fe), 아연(Zn), 구리(Cu), 납(Pb) 그리고 카드뮴(Cd) 농도를 측정하여 비교하고, 각 원소 사이의 상관관계를 분석하였다. 연구결과 철(ANOVA, p=0.018), 구리(ANOVA, p=0.043), 납(ANOVA, p<0.001) 그리고 카드뮴(ANOVA, p=0.016)은 종간에 유의한 차이가 나타났지만 아연에서는 유의한 차이가 나타나지 않았다. 본 연구에서 나타난 철, 아연 그리고 구리와 같은 필수원소는 조류의 체내 신진대사에 필요한 정상범위 내의 농도로 생각된다. 오염원소인 납 농도는 붉은어깨도요 Calidris tenuirostris $(5.76{\pm}2.14{\mu}g/dry\;g)$는 비오염수준이었지만 좀도요 Calidris ruficollis$(29.4{\pm}10.6{\mu}g/dry\;g)$와 뒷부리도요 Xenus sinereus$(15.9{\pm}11.9{\mu}g/dry\;g)$는 오염수준이었으며, 특히 좀도요는 중독수준에 근접하였다. 카드뮴 농도는 뒷부리도요$(0.82{\pm}12{\mu}g/dry\;g)$와 붉은어깨도요$(0.45{\pm}0.53{\mu}g/dry\; g)$는 비오염수준의 농도였으나, 좀도요$(17.5{\pm}22.1{\mu}g/dry\;g)$는 오염기준$(3{\mu}g/dry\;g)$을 초과하였다. 원소간의 상관관계에서는 납과 카드뮴에서만 유의한 관계가 나타났고 (r=0.067, p<0.01), 다른 원소는 상관관계가 나타나지 않았다.
현대의 디지털통신기기나, 오디오/비데오 전자기기엔 항상 비바이나리 에러정정복부호기가 사용되는데 그중 필수적으로 사용되는 Reed Solomon복부호화기기를 설계할 때, 갈로이스장 내의 원소간 연산이 필수적으로 사용된다. 본논문에선 이 연산장치를 쉽고 빠르게 구현할 수 있는 효율적 설계법을 제시한다. 또한각 연산기에 대해 예를 들어 설명하고 증명했다.
모발의 필수 미네랄 원소 농도 데이터로 인공지능을 학습시킨 후, 피험자의 모발 미네랄 원소 농도로 나이를 예측하도록 하고 그 결과를 피험자의 실제 나이와 비교하여 연관성을 조사하였다. 전체 모발 데이터는 296개이었으며그 중 2/3를 인공지능 학습에 그리고 1/3을 피험자 데이터로 사용하였다. 25세 이하의 성장기 피험자의 실제 나이와 인공지능이 예측한 나이 사이에는 0.678 의 중상 정도의 상관관계가 있었다. 중년의 피험자 그룹에서는 연관성이 거의 없었고 노년의 피험자 그룹에서는 0.522의 약한 상관관계를 보였다. 모발의 미네랄 원소 농도 데이터를 이용한 인공지능의 유용성을 확보하기 위해서는 더 많은 수의 데이터를 제공하여 인공지능을 학습시키는 과정이 필요하다.
여러 가지 원소의 동위원소 성분 분석은 생물학, 화학, 환경학, 연대학, 기후학 연구에 있어서 중요한 정보를 제공하는 유용한 수단이다. 그 중에서도 수소, 산소, 그리고 탄소 동위원소 성분비의 정밀한 측정은 지구의 기후 변화 연구 등에 필수적인 수단이며, 가깝게는 식음료의 원산지 및 품질 확인에 이르기까지 다양하게 응용되고 있다 대표적으로 활용되고 있는 예를 보면 다음과 같다. 1. Authenticity Control and Detection of Adulteration: 쥬스류에 첨가제를 사용했는지의 여부를 확인할 수 있고, 포도주의 진품 여부를 확인할 수 있으며 원산지 확인도 가능하다. (중략)
최근 급속한 산업발달로 인하여 환경오염이 날로 심화되고 있으며, 특히 재배적인 측면에서 토양이나 수질의 중금속오염 문제가 크게 우려되고 있다. 이 중 Cu와 Zn은 식물체의 탄수화물이나 단백질 합성 및 여러 가지 효소 작용에 필수적인 원소이지만 그 양이 과다하면 철 결핍 증상과 비슷한 잎의 황화(chlorosis)현상을 일으킨다. 한편, humus내에 함유되어 있는 humic acid는 양액에 첨가하면 다가의 양이온과 결합하여 난용성 염을 형성하고 (중략)
광주광역시에서 생산ㆍ유통되고 있는 농산물 총 80개 품목(양파, 파, 마늘, 상치, 배추, 고추, 시금치, 무, 배, 복숭아)을 구입하여 중금속 및 미량금속 함유량을 조사한 결과 다음과 같은 결과를 얻었다. 수은은 모든 검체에서 검출되지 않았으며, 비소는 0.001 ppm 이하의 결과를 보였다. 카드뮴과 납의 경우 각각 N.D.∼0.088 ppm과 N.D.∼0.096 ppm으로 검출되어 자연 함유량 수준으로 판단된다. 또한 농산물의 생육에 필수원소로 작용하는 구리, 망간과 아연의 함유량은 0.109∼1.072 ppm, 0.829∼6.195 ppm, 0.731∼6.176 ppm으로 검출되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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