동해 남부 해역 퇴적물에서 Pb 동위원소를 이용한 Pb의 기원 추적 연구

Distribution and Sources of Pb in Southern East/Japan Sea Sediments using Pb isotopes

동해 남부 대륙붕 및 대륙사면 퇴적물에서 Pb의 분포 및 기원을 규명하기 위하여 6개의 박스형 시추 퇴적물을 대 상으로 Pb 농도 및 Pb 동위원소 분석을 실시하였다. Pb 농도 및 207Pb/206Pb 과 208Pb/206Pb 비율은 1700년에서 1930 년까지는 각각 25±5 ppm 및 0.842와 2.092의 일정한 값을 보였으나 그 후로 증가하여 1990년대 초에는 40±5 ppm 및 0.867과 2.123이 되었다. 총 Pb에서의 농도 및 동위원소 비율 증가는 환경 가용 Pb(2 M HCl+0.5M HNO3 용출 부분)에서의 변화에 의해 주도되었고 잔류 부분에서는 같은 기간 동안 변화가 거의 없었다. Pb 농도의 역수와 Pb 동위 원소 비율은 양호한 직선의 관계성을 보여 연구지역 퇴적물에서 Pb은 자연적 기원의 Pb과 인위적 기원의 Pb이 혼합되 어 있음을 이성분 모델을 이용하여 제시되었다. Pb 동위원소 비율을 이용하여 연구 지역에 공급되는 인위적 기원의 Pb 은 두 가지 종류로 제한할 수 있었는데 하나는 대기 분진에서의 Pb이 해양에 유입되고 퇴적물의 이동과 함께 연구 지 역에 축적되는 방법이고 다른 하나는 연구 지역의 해안에 위치하는 대규모 제철소 및 Pb 제련소의 영향이다. 인위적 기원 Pb의 동위원소 비율은 1950년대 전에는 207Pb/206Pb과 208Pb/206Pb에 대하여 가각 0.879±0.005 및 2.144±0.008 이었으나 1980년대 후에는 0.900±0.008 및 2.162±0.011으로 증가하였다.

In order to identify the Pb pollution and its sources in continental shelf and slope areas, Pb concentration and Pb isotope ratios (207Pb/206Pb and 208Pb/206Pb) were determined for 6 box corer sediments collected from the southern East/Japan Sea. Pb concentration, and 207Pb/206Pb and 208Pb/206Pb ratios were constant at around 25±5 ppm and 0.842 and 2.092 from 1700 to 1930 year, respectively and increased steadily up to 40±5 ppm and 0.867 and 2.123 at the beginning of 1990s , respectively. The increase of concentration and isotope ratios in the labile fraction (leached by 2M HCl+0.5M HNO3) explains their increase in bulk sediments, while Pb concentration and isotope ratios in the residual fraction were nearly constant during 300 yrs. Temporal variation of Pb isotope ratios was explained by simple two end-members mixing of geo-genic and anthropogenic sources because isotope ratios and the inverse of Pb concentration showed the good linear relationships. Using Pb isotope ratios, we can constrain two Pb sources in the study area. The one is atmospheric particulates, compared with mean values of isotope ratios in atmospheric particulates collected at Jeju and Oki islands, based on the history of Pb emmission in Korea and China, and judged by oceanographic processes capable of homogenizing many sources. The other is local sources related to iron mills, refineries of Pb ore and of petroleum located at the coast of the study area. Isotope ratios of anthropogenic Pb can be estimated using two end-members mixing equation and were 0.879±0.005 and 2.144±0.008 before 1950s while they increased up to 0.900±0.008 and 2.162±0.011 after 1980s , respectively.