동해 울릉분지 용존유기탄소의 방사성탄소 분포 특성 및 순환: 자외선 조사법과 고체상 추출법을 이용한 비교 분석 = Radiocarbon Distribution of Dissolved Organic Carbon in the East Sea: A Comparison between Total and Solid-Phase Extraction

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 동해 울릉분지에서 자외선 조사법(UV oxidation method)과 고체상 추출법(Solid-Phase Extraction, SPE)을 이용하여 용존유기탄소(DOC)의 방사성탄소(14C, Δ14C) 연직 분포를 보고하였다. 총 DOC의 방사성탄소는 시료 전체의 평균적인 방사성탄소 값을 제시하는 자외선 조사법을 통해 연구한다. 고체상 추출법은 일부 DOC 분획을 추출하는 방법으로, 자외선 조사법에 비해 간단한 절차로 DOC를 분리할 수 있다. 울릉분지의 총 DOC 농도는 55~67 μM로 나타났으며, SPE-DOC의 농도는 27~34 μM로 총 DOC에 대하여 약 50%의 회수율을 나타냈다. 총 DOC의 Δ14C은 -242~-353‰의 범위로 나타났으며, SPE-DOC Δ14C은 -282~-354‰의 범위를 가졌다. SPE-DOC Δ14C은 표층에서 총 DOC보다 낮은 값을 보였으며, 심층에서는 두 값이 일치하였다. 총 DOC와 SPE-DOC의 Δ14C은 Keeling plot 상에서 유사한 y-절편 값을 보였으며, 이는 동해 DIC Δ14C 값과 일치하였다. 이러한 결과는 SPE-DOC가 동해 표층에서 새로 생성된 DOC로부터 기원했음을 의미한다. 고체상 추출법에 사용된 PPL (Prior PolLutant) 수지는 난분해성 DOC를 선별적으로 추출한다고 알려져 있다. 동해 심층은 높은 농도의 labile DOC가 존재할 것으로 생각되는데, 총 DOC와 SPE-DOC의 Δ14C 값은 일치하게 나타났다. 이는 PPL에 흡착되는 물질을 정의할 때, 14C 관점뿐만 아니라 PPL이 흡착하는 물질의 구조적 특성까지 함께 고려해야 함을 의미한다. 동해 표층에서 생성된 DOC가 심층으로 수송되며 빠른 구조 변환을 겪을 경우, Δ14C은 높고 구조적으로는 난분해성 특성을 가지며 PPL에 잘 흡착되는 DOC가 형성될 수 있음을 의미한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, we investigated the vertical distribution of radiocarbon (14C, Δ14C) in dissolved organic carbon (DOC) in the Ulleung Basin of the East Sea, using UV oxidation and solid-phase extraction (SPE) methods. Radiocarbon was measured by UV oxidation, which converts the entire DOC into CO2 and provides an average radiocarbon signature of Total-DOC. SPE isolates a specific fraction of DOC through a relatively simple separation procedure compared to UV oxidation. Total-DOC concentrations in the Ulleung Basin ranged from 55 to 67 μM, and SPE-DOC concentrations ranged from 27 to 34 μM, corresponding to an average recovery of approximately 50% of Total-DOC. The Δ14C values of Total-DOC ranged from −242 to −353‰, and SPE-DOC ranged from −282 to −354‰. SPE-DOC Δ14C values were lower than Total-DOC Δ14C in surface waters but converged with Total-DOC values in deep waters. Both Total-DOC and SPE-DOC exhibited similar y-intercepts on Keeling plots, which were consistent with Δ14C values of surface dissolved inorganic carbon (DIC) in the East Sea. These results indicate that SPE-DOC is primarily derived from recently produced DOC originating in surface waters. Although the PPL resin used for SPE has been suggested to preferentially isolate refractory DOC, Total-DOC and SPE-DOC Δ14C values converged in deep waters. Relatively high concentrations of labile DOC are thought to persist in the deep East Sea. This finding suggests that the definition of DOC isolated by PPL should consider not only Δ14C values but also the structural characteristics of DOC. If DOC produced in surface waters is transported to depth and undergoes rapid structural transformation, DOC with high Δ14C values but refractory molecular characteristics may be formed. This could result in preferential retention by the PPL resin.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 제 1 절 해양 용존유기탄소와 방사성탄소 연구 동향 1
• 제 2 절 DOC 분리 및 추출법 7
• 제 3 절 고체상 추출법을 이용한 DOC 방사성탄소 연구 10
• 제 4 절 동해 12
• 제 2 장 방 법 17
• 제 1 절 시료 채취 17
• 제 2 절 방사성탄소 동위원소 19
• 제 3 절 DOC 농도 분석 21
• 제 4 절 자외선 조사법(Total-DOC 14C 분석 및 보정) 23
• 제 5 절 고체상 추출법(SPE-DOC 14C 추출 및 분석) 26
• 제 6 절 SPE-DOC 14C의 블랭크 보정 29
• 제 3 장 결 과 35
• 제 1 절 DOC 농도 35
• 제 2 절 DOC Δ14C 38
• 제 3 절 보정 후 SPE-DOC Δ14C 40
• 제 4 장 논 의 42
• 제 1 절 Keeling plot 42
• 제 2 절 SPE-DOC Δ14C 44
• 제 3 절 대양과의 비교 46
• 제 4 절 동해 DOC 도식화 49
• 제 5 장 결 론 51
• 제 1 절 요약 및 연구 제안 51
• 참고문헌 52
• Abstract 57