퀴리점 열분해장치와 전처리 자동화를 통한 다중 황 동위원소 분석 (Analysis of multiple sulfur isotopes using a Curie-point Pyrolyzer and an automated sample preparation system)

서지정보

· 발행기관 : 대한지질학회
· 수록지 정보 : 지질학회지 / 59권 / 1호 / 183 ~ 191페이지
· 저자명 : 우동균, 김낙규, 심민섭

초록

황화물(-II)에서 황산염(VI)에 이르는 다양한 산화상태로 황은 지질 및 생물 반응에 폭넓게 참여하며, 이 과정에서 발생하는 황 동위원소 분별작용은 과거와 현재의 황 순환 이해에 효과적인 도구로 이용된다. 황의 네 안정 동위원소(32S, 33S, 34S, 36S)를 모두 분석하기 위해서는 황 시료를 육불화황(SF6)으로 변환하는 과정이 요구되는데, 불화설비 제작과 운영이 까다롭고 시료 처리에 다소 긴 시간이 요구되어 국내에서는 아직까지 관련 분석 사례가 보고되지 않았다. 이번 연구에서는 서울대학교 지구환경과학부에서 운영 중인 고감도 동위원소비율질량분석기, 퀴리점 열 분해장치, 그리고 자체 제작한 육불화황 처리설비를 이용해 다중 황 동위원소 분석을 진행하였다. 황화은(Ag2S)으로 준비된 시료의 불화과정에는 유독한 불소(F2) 가스 대신 비교적 안전한 고체인 삼불화코발트(CoF3)를 이용하였으며 자동화된 시료 전처리 설비를 통해 정제된 후 동위원소 분석에 이용되었다.
육불화황 형성율은 전통적인 불화방법에 비해 비교적 낮은 편이지만 표준물질 분석결과는 보고된 값들과 오차범위 내에서 일치하였고, δ34S, Δ33S와 Δ36S의 분석 재현성(2σ)은 각각 0.33‰, 0.022‰과 0.24‰로서 다중 황동위원소 연구에 충분한 수준을 보였다. 다만, 육불화황의 양이 1 μmol 보다 적은 경우 Δ36S 분석의 정확도가떨어지는 현상이 일부 확인되었다. 다중 황 동위원소 분석이 국내에서 가능해짐에 따라, Δ33S와 Δ36S가 수 퍼밀에 이르는 비질량종속 분별작용은 물론 다중 황 동위원소 비율의 미세한 변화를 이용한 연구도 활발해질 것으로 기대된다.

영어초록

Sulfur is a versatile element with various redox states, which makes it a key component in both geological and biological worlds. Geobiological reactions involving sulfur often lead to isotope fractionation of its four isotopes, making their relative abundance as a major clue to understand the past and the current sulfur cycle.
With the advent of a high-resolution isotope ratio mass spectrometer (IRMS), analyzing all four isotopes of sulfur became possible using SF6 as a sample gas. However, such method has never been conducted in South Korea due to its complexity and hazardousness. Here, we show an instant synthesis and analysis of SF6 using a Curie-point Pyrolyzer and an IRMS MAT 253 Plus installed in the School of Earth and Environmental Sciences at Seoul National University. CoF3, which is less hazardous than F2, was used as a fluorinating agent. In addition, an automated gas line for purifying SF6 was constructed and connected between the pyrolyzer and MAT 253 Plus. While the SF6 yield rate is relatively lower than that of the traditional method, our analysis with IAEA standards shows sufficient reproducibility (2σ) of 0.33‰, 0.022‰, and 0.24‰ for δ34S, Δ33S, and Δ36S, respectively. Our results also agree well with other reported values obtained from similar SF6 methods within errors, but measuring SF6 below 1 μmol generally decreases the accuracy of the results. Overall, our new SF6 analysis methodology can allow in-depth analysis in South Korea not only on the deviations of sulfur isotope ratios from their mass-dependent relationships by a few permil, but also on subtle variations in the minor sulfur isotope ratios.

참고자료

· 없음