본문내용
1. 인의 특성과 수질오염
1.1. 인의 화학적 성질
인(Phosphorus)은 자연계에서 가장 풍부한 원소 중 하나이며, 동물과 식물에 필수적인 원소이다. 인은 화학적으로 매우 활성적인 원소로, 대기 중에서는 공기와 접촉하면 자연발화하여 특유의 마늘 냄새를 풍기는 녹색 인광을 내는 것이 특징이다.
인은 주기율표상 15족 원소로, 원자 번호는 15번이며 원자량은 약 30.97 g/mol이다. 상온에서 안정한 동소체로 흰색, 짙은 붉은색, 검은색(보라색) 등이 있다. 이 중 가장 불안정한 흰색 인은 투명한 고체로 존재하며, 네 개의 인 원자(P4)가 사면체 구조를 이루고 있다. 흰색 인은 시간이 지나면서 붉은 색으로 변하는데, 이는 열이나 빛에 의해 촉진된다.
화학적 성질을 보면, 인은 대부분의 원소와 화합물을 형성할 수 있으며, 특히 할로겐, 황, 산소 등과 격렬하게 반응한다. 수소, 금속 등과도 화합물을 만들어 낸다. 진한 질산에 녹아 인산이 되고, 진한 알칼리에서는 포스핀 기체를 발생시킨다. 또한 동소체 중 가장 안정한 검은색(보라색) 인은 전기전도성이 있어 반도체 재료로도 사용된다.
1.2. 수중 인의 형태
수중 인의 형태는 크게 무기 인과 유기 인으로 나눌 수 있다. 무기 인은 정인산염(Orthophosphate, PO4³⁻), 다중인산염(Polyphosphate)의 형태로 존재하며, 유기 인은 세포 내 인, 농약 및 살충제 등에 포함된 인의 형태로 존재한다.
정인산염(Orthophosphate)은 물 속에 가장 많이 존재하는 인의 형태로, 동식물의 대사과정에서 생성되며 수중 생물들의 주요 영양분이 된다. 또한 합성세제, 비료 등에 많이 포함되어 있어 수중으로 유입되기도 한다. 다중인산염(Polyphosphate)은 유기물의 분해 과정에서 정인산염으로 전환되며, 고온 처리나 산 가수분해를 통해 정인산염의 형태로 변환될 수 있다.
유기 인은 주로 세포 내 핵산(Nucleic acid), 인지질(Phospholipid) 등의 형태로 존재하며, 분해 과정을 거쳐 정인산염의 형태로 전환된다. 또한 농약이나 살충제 등에 포함되어 있는 인 화합물도 유기 인의 한 형태라고 할 수 있다.
이처럼 수중 인은 다양한 무기 및 유기 화합물의 형태로 존재하며, 이들은 수중 생태계 내에서 순환하며 부영양화의 주요 원인이 된다. 따라서 수중 인의 정량적 파악을 위해서는 이러한 다양한 형태의 인을 모두 고려해야 한다.
1.3. 부영양화의 원인
부영양화의 원인은 크게 생활하수, 산업폐수, 축산폐수, 비료에서 유래한 인과 질소 물질의 과도한 유입에 있다". 생활하수에는 합성세제에 포함된 인산염이, 산업폐수에는 인산, 질산, 암모니아 등 다양한 인화합물이 다량 포함되어 있다. 축산폐수 또한 동물의 배설물에 포함된 인으로 인해 많은 양의 인이 유입된다. 또한 농업에 사용되는 인을 함유한 비료가 강우 시 지표수로 유입되면서 수체에 영향을 끼치게 된다". 이렇게 유입된 인과 질소 물질들은 수중 식물플랑크톤의 성장을 촉진시켜 부영양화를 유발한다. 부영양화는 조류 번식, 용존산소 고갈, 수생태계 오염 등 심각한 환경문제를 야기한다.
2. 총인 측정
2.1. 측정 원리
시료 중의 유기물을 산화 분해하여 모든 인 화합물을 인산염 형태로 변화시킨 다음 인산염을 아스코르빈산환원 흡광광도법으로 정량하여 총인의 농도를 구하는 방법이다.""이 방법은 정량범위가 0.001~0.025mg P이며, 표준편차가 10~2%로 정확도가 높다.""측정...
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