The analysis of hair samples using laser ablation ICP-MS for forensic application

In this thesis, we established the Hair analysis by using the LA-ICP-MS and applied this method to the method of analysis of forensic field. The hair found at a crime scene is one of the main evidences to solve the case. However, the hair left in the crime scene is hard to be obtained because criminals knew that hair is very important as evidence through the media. Even a few strands of hair are collected as evidence, the possibility that a hair has its root is much lower. DNA can not be extracted from the hair without hair-root. Also the range that we can take advantage is narrower, if there is no object to compare the DAN information such as DNA database. Hair contains the high concentration of trace elements compared to the urine and blood. Also, it is not easily altered and its sampling and storage are convenient. Currently, the study through hair elements analysis to get information is in progress in various fields such as environment and medicine. Hair analysis by using ICP-MS is being underway world-widely. In this tool, the sample should be taken over 50~60 mg with the length about 3~5㎝ from its root part. In general hair tests, we can cut the hair near to the root directly. However collecting more than 50 strands of hair from criminal scene is very difficult or close to impossible. In this paper, laser-ablation is used to inject the sample in ICP-MS. This method makes possible that even small amount of sample can be analyzed. When the sample is tested by LA-ICP-MS, it should be corrected with the certified reference material (CRM) analysis. In order to analyse the powder form of hair as CRM, pressed pellet is produced and checked whether the result is correct or not. Also, we confirmed that the CRM can be substituted with quantified in-house references. And the suitability of rat hair as an in-house standard material is tested using hair’s original form (not powder form). We measured a quantitative value of certified reference material (CRM) using LA-ICP-MS. Hair was measured along the length of each part of the hair when injected using the Laser ablation. Depending on occupation (fishermen, painters, welders), there were differences in the content of the element. The analysis result was higher levels of 66Zn, 75As in painter’s and levels of 27Al, 55Mn in welder’s. These elements seem to be the metallic elements exposed at work. The controlled rat hair strands showed the constant content of the element. The rat hair element concentration did not differ according to the date of collection. In conclusion, the LA-ICP-MS analysis is good method to handle small amount of hair with simple treatment process, i.e., only washing is enough for sample treatment. Establishment of database for human hair depending on gender, area, and occupation, etc. can provide various applications in forensic science. Based on the analysis of this study, the element analysis of hair in the field of forensic science looks promising way to solve the criminal case.;본 연구에서는 LA-ICP-MS 를 이용한 모발 분석법을 확립하여 법과학 분야에서 이용할 수 있도록 하였다. 언론을 통한 모발의 중요성이 알려지면서 범죄현장에서 발견되는 발견되는 머리카락의 수는 그리 많지 않다. 단지 몇 가닥의 머리카락이 증거물로 수집되었을 때, 모근이 있을 확률은 더욱 낮아지게 된다. 모근이 없는 경우 DNA를 추출 할 수 없는 상황이며, DNA를 정보를 얻었다 하더라도 비교할 대상이 없으면 그 또한 활용할 수 있는 범위가 좁아지게 된다. 머리카락은 소변과 혈액에 비해 미세원소의 농도가 높고 쉽게 변질 되지 않으며 채취 및 보관이 편리하다. 현재 환경, 의료 등 다양한 분야의 국내외 기관에서 ICP-MS를 이용한 머리카락의 원소를 분석을 통해 정보를 얻기 위한 연구가 진행되고 있다. 이때 시료는 모근부로부터 3~5cm 정도의 길이로 50~60mg 이상 채취해야한다. 일반적 모발검사에서는 직접 모근 쪽에서 가까운 부분을 자르면 되지만 범죄현장에서의 50가닥 이상의 머리카락을 수집하기란 어려운 상황이다. 적은양의 시료로도 분석 할 수 있는 방법을 찾다가 Laser을 이용한 시료 주입으로 ICP-MS 분석방법을 이용하고자 하였다. Laser로 시료를 분석할 때에는 인증표준물질(CRM)과 함께 분석을 진행하여 그 값을 보정해 주어야 한다. 가루 형태인 모발의 인증표준물질(CRM)을 사용하여 Laser로 분석하기 위해서 pressed pellet을 제조하고 그 결과가 정확한지 확인하고자 하였다. 또한 실험실 내부표준물질(In-house reference)을 정량하여 인증표준물질(CRM)을 대체할 수 있는지 확인하였다. 추가 실험으로 가루형태가 아닌 모발의 원형을 유지할 수 있는 방안으로 쥐털을 이용하여 실험실 내부표준물질로써 적합한지 확인하였다. LA-ICP-MS 분석결과 인증표준물질(CRM)의 정량값이 측정되었다. 머리카락을 Laser로 ablation 시켜 주입할 경우 머리카락 길이에 따라 부위별로 측정이 되는 것을 확인하였다. 직업별(어부, 페인트공, 용접공)로 원소의 함량에 차이가 있었다. 페인트공의 경우 66Zn, 75As의 함량이 높았고 용접공의 경우 27Al, 55Mn의 함량이 높았다. 쥐털의 경우 식이와 환경제어를 통해서 개체별로 원소의 함량이 유사한 시료를 얻을 수 있다. 쥐털의 수집 날짜에 따른 원소의 함량에 차이가 없었다. 결론적으로 LA-ICP-MS를 이용한 머리카락분석은 세척만 해준 뒤에는 별다른 처리 없이 그대로 분석이 가능함을 알게 되었다. 추후 머리카락 제공자의 정보를 더 수집하여 성별, 지역별, 직업군 등의 데이터베이스를 구축해 법과학 분야에서 다양한 응용이 가능하도록 해야하겠다.Ⅰ. Introduction 1 Ⅱ. Experimental 6 2.1. Material 6 2.1.1. Instrumentation and elements 6 2.1.2. Reagents and certified reference material(CRM) 9 2.1.3. Sampling 10 2.2. Sample preparation 11 2.2.1. Washing 11 2.2.2. Acid decomposition of sample 11 2.2.3. Crushing of samples and manufacturing of pressed pellet 12 2.2.4. Pretreatment for laser analysis 12 2.3. Quantitative analysis using the ICP-MS 14 2.3.1. Confirmation of linearity of calibration curve 14 2.3.2. Quantitative analysis of the sample 14 2.3.3. Accuracy verification 14 2.4. Quantification analysis using LA-ICP-MS 15 2.4.1. Confirmation of laser condition 15 2.4.2. Calculating of limit of detection (LOD) 15 2.4.3. Conversion the quantification by calibration 15 2.5. Analysis of 34S by ICP-OES 16 2.6. Statistical analysis 16 Ⅲ. Result and Discussion 17 3.1. Estimation of pollution from filtering process 17 3.2. Linearity of calibration ICP-MS analysis 19 3.3. Analysis of certified reference materials(CRM) 22 3.3.1. ICP-MS quantification 22 3.3.2. Analysis of sulfur using ICP-OES 22 3.3.3 Analysis of pressed pellet with LA-ICP-MS 22 3.4. Analysis of in-house references 29 3.5. Hair analysis by occupation 32 3.6. Rat hair analysis 37 3.6.1. Quantitative analysis 37 3.6.2. The comparison of rat hair elements according to collection date 39 Ⅳ. Conclusions 41 References 43 논문초록 4

Seedling emergence and mortality of Fraxinus rhynchophylla in Mt. Joongwang in Gwangwon Province

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 산림과학부(산림환경학전공), 2015. 2. 박필선.물푸레나무(Fraxinus rhynchophylla Hance)는 활용이 다양한 활엽수종으로 우리나라 전국 산지에 분포한다. 임상 내 물푸레나무는 종자 하종, 종자 발아, 치수 발생 및 고사 등의 갱신 과정을 통해 새로운 세대의 치수 개체군을 형성한다. 각 과정에서는 기상 환경, 지형 조건, 식생 조건 등이 영향을 미친다. 본 연구에서는 강원도 중왕산 일대 천연활엽수림 내에서 물푸레나무의 천연 하종 및 치수 발생, 고사의 특성을 조사하였고, 물푸레나무의 천연활엽수림 내 갱신 특성을 파악하는 데 목적이 있다. 2011년부터 2013년까지 조사지 내 물푸레나무의 연도별 하종량을 살펴보면 2013년도에는 다량의 물푸레나무 종자가 하종된 반면(43.9립 m-2) 2012년도에는 종자가 거의 하종되지 않았다. 물푸레나무 치수는 2014년도에 가장 높은 밀도로 발생하였고(7.7본 m-2), 2012년 발생량이 그 뒤를 이었다(2.6본 m-2). 2013년에는 0.1본 m-2 로 가장 적은 밀도의 치수가 발생하였다. 2013년도 전체 목본 수종의 하종량 중 물푸레나무는 10%를 차지하고 있었지만, 높은 종자 발아율로 인해 2014년도 전체 치수 발생량 중 물푸레나무 치수가 52%를 차지하였다. 물푸레나무는 주로 6월 ~ 7월에 종자가 발아하여 치수 발생이 이루어졌다. 물푸레나무 치수가 다량 발생한 직후에는 과반수 이상이 고사하였다. 특히 8월 ~ 9월 사이의 고사율은 2012년에는 60 %, 2014년에는 52 %로 매우 높았다. 8월 ~ 9월 초 사이의 고사율은 하층 초본식생의 높이가 높을수록 증가하는 경향을 보였다. 특히 높이 40 cm 이상의 초고 및 60% 이상의 피도가 나타나는 곳에서는 물푸레나무 치수의 고사율이 50% 이상으로 나타났다. 치수가 발생한 직후에는 생존율이 급격히 떨어지는 경향을 보이며, 2년생 이상 묘령이 올라가고 활착이 진행되면서 고사율이 떨어졌다. 주변 식생과의 경쟁으로 인해 1년 이하 묘령의 치수는 다수 고사하지만, 그 중 생존하여 2년 이상 임상에 활착한 치수는 안정적인 밀도로 개체군을 유지한다. 이러한 주기적인 해거리 경향 및 높은 치수 발아율은 1년생 이하 치수의 높은 고사율에도 불구하고 천연림에서 물푸레나무 치수 개체군이 임상에 꾸준히 유지되도록 한다.제 1 장 서 론 1 1. 연구 배경 1 2. 연구 목적 3 제 2 장 연구사 4 1. 물푸레나무의 생태 4 2. 임목의 종자 공급을 통한 치수 발생 및 고사 6 3. 산림 내 임목의 갱신 전략 9 제 3 장 재료 및 방법 11 1. 연구 대상지 11 2. 입지 및 매목조사 12 3. 기상 및 토양 환경조사 13 4. 하종량 조사 14 5. 초본층 및 치수 조사 15 6. 자료 분석 17 제 4 장 결 과 18 1. 대기 및 토양의 온도 환경 18 2. 조사지 임분 특성 21 2.1. 임분 종 구성 및 물푸레나무 분포 21 2.2. 조사지 하층 식생 특성 25 3. 임분 내 물푸레나무 종자 공급 28 3.1. 하종량의 시간적 변화 28 3.2. 모수분포에 따른 하종량 변화 29 4. 물푸레나무 치수 발생 31 4.1. 종자 하종량에 따른 치수 발생 31 4.2. 치수 발생량의 계절적, 연도별 변화 34 5. 물푸레나무 치수의 고사 36 5.1. 치수 고사율 및 생존율의 변화 36 5.2. 하층식생과 치수 고사율의 관계 38 5.3. 묘고 및 연령에 따른 치수 고사 41 6. 물푸레나무 치수 발생 및 고사로 인한 치수 밀도의 변화 43 재 5 장 고 찰 46 1. 물푸레나무 종자의 하종 특성 46 1.1. 물푸레나무의 결실주기가 하종량에 미치는 영향 46 1.2. 성목의 거리 및 밀도가 하종량이 미치는 영향 47 2. 종자 하종 및 온도환경이 치수 발생에 미치는 영향 48 2.1. 물푸레나무 종자의 발아율 및 치수 발생 비율 48 2.2. 온도환경의 계절적 변화로 인한 치수 발생 49 3. 묘고 및 하층식생이 치수 고사에 미치는 영향 50 3.1. 하층초본식생이 치수 고사율에 미치는 영향 50 3.2. 치수의 연령 및 묘고생장에 따른 고사율 분포 51 4. 물푸레나무의 갱신 전략 52 제 6 장 결 론 54 인용 문헌 55 Abstract 66Maste

Identifying Roadway Sections Influenced by Speed Humps Using Survival Analysis

본 연구에서는 과속방지턱으로 인해 통과차량이 제한속도 이하로 주행하게 되는 구간을 영향구간이라 정의하였다. 이를 과속방지턱 통과 전 구간·사이 구간·통과 후 구간으로 구분한 뒤, 단독 및 연속 설치 여부·차종·시간대 등 다양한 요인들로 인한 변화를 분석하였다. 특히, 사이 구간에서는 구간 내에서 제한속도 이하로 주행한 거리의 비율을 유효영향구간비율로 정의하여 분석하였다. 스피드건으로 과속방지턱을 통과하는 차량들의 속도궤적을 수집하여 영향 구간의 길이를 산출하였고, 생존분석을 이용하여 추정한 영향구간의 생존함수를 비교하였다. 설치 형태에 따른 변화 분석 결과, 50m 간격 연속형 과속방지턱의 통과 전 평균 영향구간 길이는 단일형보다 75.3% 길었으며, 통과 후 평균 영향구간은 18.9% 긴 것으로 나타났다. 연속형 과속방지턱의 유효영향구간비율은 30m와 50m 간격에서 각각 81.0%와 76.0%로 큰 차이가 없었으나, 제한속도 이하로 주행한 절대적 길이는 각각 24.3m와 38.0m로 50m 간격에서 더 길었다. 차종별로 추정된 영향구간의 생존함수에 대해 로그순위검정을 수행한 결과 연속형 과속방지턱의 영향구간이 단일형 과속방지턱보다 길다는 것이 통계적으로 유의하였다. 차종은 단일형 과속방지턱에서 유의한 차이를 나타냈으나, 주야 시간대는 유효한 요인이 아닌 것으로 판명되었다. 본 연구의 결과는 과속방지턱의 적정 설치 위치 또는 연속형 과속방지턱의 적정 간격 산정의 근거로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.N

Effects of fallen blossoms of Prunus spp. on nutrient dynamics in an artificial pond ecosystem

벚나무류가 식재된 인공 연못에서 벚나무류의 낙화가 연못생태계의 물질순환에 어떠한 영향을 미치는지 확인하기 위해 벚꽃이 분해되는기간을 달리하여 마이크로코즘 실험을 수행하였다. 벚나무류의 꽃잎을 넣은 망(mesh)의 크기가 1 mm2인 나일론 꽃잎주머니를 제작하였다.플라스틱 통을 하나의 마이크로코즘 단위로 하여 인공 연못의 유입수를 채우고, 꽃잎주머니를 넣은 처리구와 넣지 않은 대조구를설정하였다. 처리구에서 꽃잎주머니를 수거하는 시기를 달리한 결과, 실험이 끝난 후 벚꽃잎은 초기 건중량의 32.3%만이 남았으며, 분해율(k)은 7.06 × 10-2 day-1로 나타났다. 벚꽃잎이 분해된 물의 NO3-N 농도는 1.90 mg/L에서 처음 4일 후 급격히 감소하여0.02 mg/L를 나타낸 반면, NH4-N 농도는 0.03 mg/L에서 분해가 진행되는 동안 계속적으로 증가하여 2.85 mg/L를 나타냈다.PO4-P 농도는 0.03 mg/L에서 꽃잎의 분해에 의해 2.39 mg/L까지 증가하여, 인이 질소에 비해 상대적으로 높은 비율이 무기형태로 용탈되고 있음을 알 수 있다. 인공 연못에 쌓이는 벚꽃의 양을 추산하고 용탈되는 가용성 질소와 인의 양을 예상한 결과, 벚꽃잎이 분해되어 물에 녹아나온 가용성 인은(0.02 mg/L 증가) 인공 연못의 부영양화를 유발할 수 있는 것으로 판단된다.To identify the effect of fallen cherry blossom on the artificial pond ecosystem, microcosm experiment was conducted into the aquatic decomposition of Prunus species petals. Petals were put in 1mm2 mesh nylon litter bags. For treatment group, one flower litter bag was placed into each pot microcosm (27 × 20 × 8 cm3 ) filled with influent water from the artificial pond, whereas control group microcosm contained pond water only. Decomposition time were set differently (4, 8, 12, 16 days) among treatment groups. At the end of experiment, most petals were decomposed and only 32.3% of initial dry weight remained with the decay rate (k) of 7.06 × 10-2 day-1. NO3-N concentration of microcosm water decreased sharply from 1.90 mg/L at first to 0.02 mg/L, whereas NH4-N concentration increased from 0.03 mg/L to 2.85 mg/L continually. PO4-P concentration was 0.03 mg/L at first and increased to 2.39 mg/L by decomposition. Therefore, available phosphorus seems to have leached with higher rate than nitrogen from the petals litter. Increase about 0.02 mg/L in PO4-P concentration could be estimated in artificial pond from the calculation on the total quantity of fallen blossoms. This result suggests that available phosphorus from the decomposed Prunus petals could cause eutrophication in the artificial pond.OAIID:oai:osos.snu.ac.kr:snu2015-01/102/0000026049/7SEQ:7PERF_CD:SNU2015-01EVAL_ITEM_CD:102USER_ID:0000026049ADJUST_YN:YEMP_ID:A075900DEPT_CD:719CITE_RATE:0FILENAME:2015jwr17(2)leebe.pdfDEPT_NM:생물교육과SCOPUS_YN:NCONFIRM:

Seed Rain, Seedling Emergence and Mortality of Fraxinus rhynchophylla in Natural Broad-leaved Forests in the Mt. Gariwang Area, Gangwon-do

물푸레나무(Fraxinus rhynchophylla Hance)의 천연하종 갱신과 치수의 초기 생존 특성을 파악하기 위하여 강원도 가리왕산 지역 천연 활엽수림에서 물푸레나무를 대상으로 2011-2013년 3년 간 하종량, 2012-2014년의 치수 발생, 치수의 수명 분포(Lifespan distribution), 치수 생존과 고사, 초본 식생과의 관계를 분석하였다. 하종량과 치수 발생량은 연도별 유의한 차이를보였고(p < .05). 하종량이 증가한 이듬해는 치수 발생량이 증가하였다. 2013년 하종량과 2014년 치수 발생량은 유의한 상관관계를 보였고(p < .05), 이는 하종 이듬해 발아하는 물푸레나무의 치수 발생 특성과 일치한다. 치수는 늦봄에서 초여름 사이에발생하였으며, 2014년은 발생 치수 중 78%가 초여름에 한꺼번에 발생하였다. 물푸레나무 치수는 발생 직후 대부분이 고사하였다. 2012년 8월 발생한 치수 집단은 초기 두 달 동안 56%가 고사하였고, 2014년 7월 발생한 치수 집단은 1개월 동안 38%가 고사하였다. 하층의 초본 식생으로 인한 피음과 지하부 경쟁은 치수 고사의 주요 원인이었다. 천연 활엽수림의 물푸레나무는 특정 해에종자가 많이 열리는 해거리 경향을 보였고, 다량 결실 이듬해는 임상에 다량의 치수가 발생하였으나, 발생 당년 대부분이 고사하였다. 물푸레나무는 치수 고사율이 높으나, 주기적으로 다량의 치수가 발생하고 살아남은 소수의 치수가 활착에 성공하여 갱신하는전략을 가진다. 우리나라에는 다양한 자생 교목 수종이 서식하나 이들 수종의 천연갱신에 대한 정보는 제한적이다. 우리나라의천연림 관리 및 복원을 위해서는 다양한 자생 수종의 천연갱신에 대한 연구가 필요하다.N