확산법을 이용한 암모늄 질소 동위원소 분석법

암모늄(NH₄⁺)과 질산염(NO₃⁻)은 수권, 토양권, 대기권 및 생물권에서 쉽게 관찰되는 질소화합물이다. 최근 한국기초과학지원연구원에서 탈질박테리아를 이용한 분석법이 개발되어 질산염에 대한 질소 및 산소 동위원소 분석이 가능해졌으나 암모늄에 대한 질소 동위원소 분석은 아직까지 이루어지지 않고 있는 실정이다. 본 연구에서는 국내 최초로 암모늄 확산법을 이용한 암모늄의 질소 동위원소 분석법을 수정보완하여 개발하였다. 암모늄 확산법은 높은 pH 환경(＜ 11)에서 용존된 암모늄 이온을 암모니아 가스로 기화시킨 후 이를 filter package에 ammonium sulfate 형태로 결정화시키는 일련의 과정을 포함한다. 본 연구에서 개발된 분석법의 신뢰성 검증을 위하여 2종의 국제 공인 표준물질인 IAEA-N1 (δ 15 N = +0.4 ± 0.2‰)과 IAEA-N2 (δ 15 N = +20.3 ± 0.2‰)가 사용되었다. 반응시간(1, 3, 5, 7, 10일)에 따른 암모늄의 회수율은 반응 3일 후 90% 이상을 보였으며, 반응 7일 후 시료에 대한 질소 동위원소 값(δ 15 N)은 IAEA-N1과 IAEA-N2에 대하여 각각 +0.4 ± 0.01‰과 +20.3 ± 0.1‰로 인증값과 오차범위 내에서 일치하였다. 이를 바탕으로 7일 반응시킨 IAEA-N1과 IAEA-N2를 10회 반복 분석한 결과 각 표준물질의 질소 동위원소 값은 각각 +0.4 ± 0.3‰과 +20.3 ± 0.2‰로 인증값과 오차범위 내에서 일치하였다. 본 연구를 통해 개발된 암모늄의 질소 안정동위원소 분석법은 향후 국내 질소순환 및 기원 추적 연구에 널리 활용될 것으로 기대된다.