본문내용
1. 총유기탄소 (TOC) 측정
1.1. 원리 및 중요성
1.1.1. TOC의 정의 및 구성요소
TOC는 총유기탄소(Total Organic Carbon)의 약자로, 수중에 존재하는 유기탄소의 총량을 의미한다. TOC는 DOC(용존 유기탄소)와 POC(입자성 유기탄소)의 합으로 구성된다. DOC는 총유기탄소 중 공급 0.45μm의 막 여지를 통과하는 유기탄소를 말하며, POC는 총유기탄소 중 공극 0.45μm의 막 여지를 통과하지 못한 유기탄소를 의미한다. 따라서 TOC는 수중에 용해되어 있는 유기물질과 입자상 유기물질을 모두 포함하는 개념이라고 할 수 있다.
1.1.2. TOC 측정의 필요성
하천, 호소의 유기성 오염 증가원인을 파악하는데 있어 전통적인 측정방법인 BOD(생물학적 산소 요구량), COD(화학적 산소 요구량) 측정만으로는 오염원인 분석이 어렵다는 사실이 20세기말이 되면서 보편화 되고 있다. 따라서 하천, 호소의 오염을 BOD, COD만으로 평가하는 것에서 한 단계 더 나아가 고분자 유기성 오염물의 현황을 파악하기 위하여 총유기탄소(TOC=POC+DOC)로 평가된 수치로써 하천, 호소 오염 저감대책을 수립하는 정책이 수립되고 있다. 선진국 독일, 스위스, 미국 등에서는 이미 TOC로 관리하고 있으며 뒤늦게 이웃나라 일본도 TOC를 도입하여 20개의 유입지천과 호수를 비교, 호수 내에서 TOC농도가 더 높은 것으로 나타났다. 호수 내에서 생성된 유기물중 POC(입자성유기탄소)농도는 전년도에 비해 변화가 없었으나 DOC(용존유기탄소)농도가 전년도에 비해 크게 증가해 결론적으로 COD측정치가 높게 나타나는 결과를 초래하여 오염원을 밝히는데 유용하게 이용되고 있기 때문이다.
1.2. TOC 측정 방법
1.2.1. 연소 산화법
연소 산화법은 시료를 고온의 산화성 촉매가 충전된 반응기에 주입하여 완전히 연소시켜 시료 중의 유기 탄소를 이산화탄소로 전환하고, 그 이산화탄소를 적외선 가스분석기 등으로 정량하는 방법이다. 이 방법은 시료 중의 모든 유기 탄소를 이산화탄소로 산화시키므로 고분자 유기물도 효율적으로 분해할 수 있다는 장점이 있다. 또한 빠른 측정 시간과 정확성으로 인해 TOC 측정에 가장 널리 사용되고 있다. 하지만 시료 속 무기 탄소를 제거하기 위한 별도의 전처리 과정이 필요하다는 단점이 있다.
1.2.2. UV/과황산 산화법
UV/과황산 산화법은 시료에 과황산염을 넣어 자외선 존재 하에서 산화시켜 시료 중의 유기탄소를 이산화탄소로 전환하여 검출부로 운반하는 TOC 측정 방법이다.
이 방법은 시료에 직접 과황산염을 넣어 자외선 조사를 통해 유기탄소를 이산화탄소로 전환시킨다는 점에서 연소 산화법과 차이가 있다. 연소 산화법이 고온의 촉매층에서 유기물을 연소시키는 것과 달리, UV/과황산 산화법은 실온 및 상압 조건에서 화학 반응을 통해 유기물을 산화시킨다.
이 방법은 고온이 필요하지 않고 시료 전처리가 상대적으로 간단하다는 장점이 있다. 하지만 자외선 조사 시간 및 과황산염 농도 등 최적화해야 할 변수가 많아 방법 개발이 더 필요하다. 또한 불용성 유기물질의 산화 효율이 낮은 단점이 있다.
종합적으로 볼 때, UV/과황산 산화법은 고온이 필요 없고 전처리가 간단한 편이지만 아직 방법 개선이 필요한 TOC 측정 기법이라고 할 수 있다.
1.3. TOC와 기존 오염 지표와의 비교
TOC와 기존 오염 지표와의 비교는 다음과 같다.
TOC 측정은 수중의 유기물 오염 정도를 파악하는데 기존의 BOD(생물화학적 산소요구량)나 COD(화학적 산소요구량) 측정보다 유용하다. BOD와 COD는 수중의 산소 소모량을 측정하여 유기물 오염 정도를 간접적으로 평...
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