Variations in concentration and isotopic ratio of atmospheric carbon dioxide in northwestern part of Seoul

Abstract

서울지역 대기 중의 이산화탄소의 농도와 동위원소 비의 변화 경향을 연구하기 위하여 1996년 8월부터 현재까지 이화여자대학교 종합과학관의 공기를 매일 오후 3시 자동으로 제어되는 공기채집기를 이용하여 채집하였다. 기체 추출 진공 시스템을 통하여 채집된 공기로부터 이산화탄소를 분리하고, 안정 동위원소 질량분석기로 추출된 이산화탄소의 탄소동위원소비를 측정하였다. 이산화탄소의 농도와 탄소동위원소비 값은 뚜렸한 계절적 변화 경향을 나타낸다. 이산화탄소의 농도는 8월에서 12월로 갈수록 점점 증가하다가 12월에 최대값을 나타내고 다시 감소하기 시작하여 7, 8월에 최소 값을 나타내는 변화를 일년을 주기로 반복한다. 최대값과 최소값의 농도 차이는 약 47ppm으로 청정 지역의 경우에 비해 큰 값을 나타냈다. 탄소동위원소비(^13C/^12C)는 8월에서 12월로 갈수록 점점 감소하고 12월에 최소값을 나타낸 후 다시 증가하여 8월에 최대값을 나타내는 계절적 변화 경향을 나타내었으며 최소값과 최대값의 차이는 약 2‰이었다. 이산화탄소의 농도가 증가할수록 탄소동위원소비는 감소하는데, 그 비율은 -0.037±0.001‰/ppm으로 나타났다. 대기 중으로 첨가된 이산화탄소의 탄소동위원소비를 혼합방정식(mixing equation)을 이용해 계산한 결과 약 -23‰의 값을 갖는 것으로 나타났다. 이는 화석 연료의 연소에 의해 발생하는 이산화탄소의 동위원소비와 잘 일치함을 보여준다. 월평균 풍속보다 강한 바람이 부는 경우 이산화탄소의 농도는 월평균 농도에 비해 낮은 값을 나타내었으며, 이러한 경향은 농도가 높게 나타나는 겨울에 더 뚜렷이 나타났다. 서울지역의 이산화탄소의 농도는 연간 0.69±1.39ppm의 비율로 증가하는 경향을 나타내었다. 이산화탄소의 농도와 함께 동위원소비를 측정하면 이산화탄소의 배출원에 대한 정보와 각각의 배출원의 상대적인 기여도를 알 수 있으며, 이를 통하여 산업화에 의한 과다한 이산화탄소의 배출을 규제하는데 효과적인 방안을 제시할 수 있을 것이다. ; From August 1996 to August 1998, air samples were collected in 3L pyrex flasks at Ewha university campus once a day. First, CO₂was extracted from the air samplescryogenically, and the CO₂concentrations were measured with Toepler pump. The ^13C/^12C ratios(δ^13 C values) of the extracted CO₂were determined using a mass spectrometer. Both the concentrations and the ^13C/^12C ratios show apparent seasonal variation. The seasonal variation in ^13C/^12C ratio has been established as a function of CO₂concentration. The ^13C/^12C ratio decreases at a rate of 0.037±0.001‰/ppm with the increase of the CO₂concentration. The δ^13 C value of the CO₂added to and withdrawn from the atmosphere is computed by a mixing equation. The carbon isotopic ratio transferred to the atmosphere is about - 23‰. This result suggests that the CO₂added to the atmosphere was coming from land plants or fossil fuel. The growth rate of CO₂concentration is 0.69±1.39ppm/year. To obtain more information about secular variations, long and stable records will be required. The Fourier transform was used to find the period expected from the CO₂concentration data.