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수목의 동위원소와 오염의 역사적 조명

전문가 제언: ○ 자연의 수목 나이테에서 수소(δ2H), 탄소(δ13C), 산소(δ18O), 질소(δ15N) 동위원소는 과거 오염현상을 나타낼 수 있다. 오염에 노출된 수목은 대부분 δ18O와 δ2H 값이 낮아지고 장기노출은 δ13C 값을 일률적으로 증가시킨다. 수목에서 δ15N 변화는 토양 산성화가 원인이고 자연 질소의 동위원소 신호로서 인위적으로 질소 동위원소를 축적할 수 있다.

○ 수목의 탄소는 대기의 CO2 동화로 얻는다. 수소, 산소, 질소는 토양 수분에서 얻어서 잎까지 이동한다. 이를 다른 동화경로로 얻어 여러 생리적 기능을 하면 탄소, 산소, 수소, 질소 동위원소는 환경변화의 잠재적 보조 지표가 된다.

○ 수목의 장기 동위원소 나이테는 과거 조건의 생리적 반응을 기록한다. 이 반응은 수목 특정 부분의 과학적 결과이지만, 오염으로 인한 모든 변화를 모니터하는 완전한 스펙트럼으로 재현할 수는 없다.

○ 수목뿌리의 질소동화는 토양 암모니아를 질산염으로 바꾸므로 δ15N 값이 바뀐다. NH4+가 NO3-보다 일반적으로 동위원소 비가 높다. 토양질소 양은 수목의 δ15N 값과 상관이 있고 δ15N 값은 수목에 반영된다. 토양의 δ15N 값은 N 축적에 영향을 받고, 토양 동위원소 변화는 나이테의 δ15N에 기록된다.

○ 고속도로(스위스)변 가문비나무는 오염기간(1960년 이후)에 δ13C는 늘고 δ18O 값은 줄었으며, 어떤 수목은 δ13C 값은 높고 δ18O 값은 변하지 않거나 높았다. 산업단지(독일)에서 소나무 나이테의 δ13C 값(1945~1990)은 최대 2‰까지 늘었다가 급속히 줄었으나 δ18O 값은 크게 변하지 않았다. δ18O가 감소하며 동시에 δ13C의 증가는 광합성이 높다.

○ 이는 최근에 관심이 높아진 새로운 연구 분야이며 내용이 산업화하기 힘든 분야다. 그러나 특별한 자료가 없는 지역의 과거 오염경력을 재현할 수 있는 새로운 수단으로 등장할 것이다. 우리나라도 일부 학교에서 오염 측정방법으로 연구 과정에 있다. 기초연구로 잘 발전시키면 획기적 오염측정법이 되어 세계 학계와 경쟁할 수 있을 것이다.

저자: Martine M. Savard
자료유형: 학술정보