초록
지하수의 Ar/$N_2$가스의 비율은 탈질화(denitrification)의 정도를 측정하는 하나의 방법으로 사용된다. (Barnes et al., 1975; Vogel et al., 1981; Mariotti et al., 1988) 그 비율 측정은 일반적으로 질량분석기 (Mass Spectrometer)를 사용한다. 본 실험에서 사용한 Mass Spectrometer는 일반적인 Static Mass Spectrometer가 아닌 Ar과 $N_2$을 시간적으로 동시에 측정하여 오차를 줄일 수 있는 VG Optima isotope ratio Mass Spectrometer를 사용하였다. 두 지역 지하수의 Ar/$N_2$가스의 비율을 측정한 결과 Site 1(Grand Island, NE)의 경우 대기가스가 포화된 증류수의 Ar/$N_2$가스 비율인 0.026보다 낮은 0.015-0.018로서 탈질이 일어났음을 알 수 있으며, Site 2(Shelton, NE)의 경우 0.023-0.02로서 탈질이 일어나지 않음을 알 수 있다. 본 실험의 목적은 지하수에 응해되어 있는 Ar/Nitrogen의 비율을 정확히 측정하는 방법을 개발하므로서 탈질의 정도를 정확히 측정하며 탈질의 전개 과정을 관찰하기 위한 것이다.
Previously reported Ar/N$_2$ratios in groundwater have been measured by single ion monitoring (Barnes et al., 1975; Vogel et al., 1981; Mariotti et al., 1988). The detector geometry and flared flight tube in VG Optima isotopic ratio mass spectrometer appeared to be fortuitously aligned for the simultaneous measurement of Ar/N$_2$ratios. Method development included mechanical adjustments to optimize the mass spectrometer for Ar/N$_2$ratio measurements followed by development of a preparation system for the extraction of air-saturated water samples. Samples containing known Ar/N$_2$ratios were used to assess accuracy and precision, and to test the applicability of methods for measurements of aqueous Ar/N$_2$ratios. The results indicated that the prepared air-saturated water samples were almost identical to the predicted Ar/N$_2$ratios (p ＜0.001). Groundwater samples were collected from on-going research sites, Shelton and Grand Island, Nebraska. Samples from the Grand Island sludge injection site form a lower boundary for worldwide reported Ar/N$_2$ratios. These lower Ar/N$_2$ratios can be explained by the production of nitrogen gas from this site, where denitrification was reported previously.