방송통신대학교 보건환경학과 수질시험법 출석수업과제물

문서 내 토픽

1. 용존산소의 환경적 중요성

용존산소는 산소를 활용하는 모든 수생생물의 생존과 성장(신진대사)의 필수 요소이다. 용존산소는 유기물이 산화할 때 방출된 전자를 수용하여 수생생물이 성장할 수 있게 한다. 또 유기물 유입으로 수질이 오염되었을 때 용존산소 공급이 원활하면 호기성 미생물에 의한 유기물 분해가 활발해져 수질이 개선된다. 용존산소는 자정작용의 지표로 이용되며, 수질오염의 1차 지표가 되고 물 환경 관리의 중요한 지표가 된다.
2. 용존산소 공급원 및 소비원

공급원: 재포기(공기 중 산소의 용해, 가장 중요한 공급원), 광합성 소비원: 탈산소(미생물에 의한 유기물분해), 조류호흡, 저질의 산화, 무기물 환원
3. 여름철 수질오염 발생 이유

온도가 높아질수록 산소 용해도가 낮아져 산소포화농도는 감소한다. 같은 속도로 물 속에 있는 용존산소를 소비하더라도 여름에는 높은 온도로 인해 산소의 공급량이 적어지게 되고, 훨씬 빨리 산소가 부족해지게 되기 때문에 다른 계절보다 특히 여름에 수질오염이 주로 발생한다.
4. 산소 가스의 용해도

1) 순수한 물의 20°C, 1기압에서의 산소 용해도는 9.2mg/L 2) 용해도에 영향을 미치는 인자: 온도, 불순물 농도, 압력
5. Winkler azide 변법

1) 산소고정용 시약 3가지: 황산망간(MnSO4), alkali-iodide-azide, 진한 황산(H2SO4) 2) 산소고정 시 요오드의 역할: 요오드이온이 산화 반응을 통해 요오드분자가 생성된다. 3) 산소고정 시 산소가 없는 경우의 침전물: Mn(OH)2 / 흰색 4) 측정 방해물질: 아질산, 방해작용 방지 시약: 아자이드시약 5) 적정용액: 0.025N티오황산나트륨(Na2S2O3), 지시약: 전분용액, 종말점의 색: 무색 6) 시료의 DO 농도: 2.3 mg DO/L
6. 격막전극법

양극의 재료: 은, 음극의 재료: 백금

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1. 용존산소의 환경적 중요성

용존산소는 수생 생태계에서 매우 중요한 역할을 합니다. 수중 생물들이 호흡을 하기 위해서는 충분한 양의 용존산소가 필요하며, 이는 수생 생물의 생존과 번식에 직접적인 영향을 미칩니다. 또한 용존산소는 수중 유기물의 분해와 질소, 인 등의 영양염 순환에도 중요한 역할을 합니다. 따라서 수생 생태계의 건강성을 유지하기 위해서는 적절한 수준의 용존산소 농도를 유지하는 것이 필수적입니다. 이를 위해서는 수질 관리와 오염 방지 등의 노력이 필요할 것입니다.
2. 용존산소 공급원 및 소비원

용존산소는 주로 수중 식물의 광합성 과정과 대기로부터의 용해를 통해 공급됩니다. 수중 식물은 광합성을 통해 산소를 생산하며, 이는 수중 용존산소 농도를 높이는 데 기여합니다. 또한 대기 중의 산소가 물에 용해되어 수중 용존산소를 공급하기도 합니다. 한편 용존산소는 수중 생물의 호흡, 유기물의 분해, 화학적 산화 반응 등을 통해 소비됩니다. 따라서 용존산소의 공급과 소비 간의 균형을 유지하는 것이 중요하며, 이를 위해서는 수생 생태계의 건강성을 유지하고 오염을 방지하는 노력이 필요할 것입니다.
3. 여름철 수질오염 발생 이유

여름철에는 수질오염이 자주 발생하는데, 그 주요 원인은 다음과 같습니다. 첫째, 기온 상승으로 인해 수중 생물의 호흡 및 유기물 분해 속도가 증가하여 용존산소 소비가 증가합니다. 둘째, 강우로 인한 토양 유출과 농업 활동 등으로 인해 질소, 인 등의 영양염류 유입이 증가하여 부영양화가 가속화됩니다. 셋째, 수온 상승으로 인해 수중 생물의 활성이 증가하고 용존산소 용해도가 감소하여 용존산소 농도가 낮아집니다. 이러한 요인들이 복합적으로 작용하여 여름철 수질오염이 발생하게 됩니다. 따라서 이를 예방하기 위해서는 오염원 관리, 수질 모니터링, 수생 생태계 보호 등의 노력이 필요할 것입니다.
4. 산소 가스의 용해도

산소 가스의 용해도는 수온, 염분 농도, 압력 등 다양한 요인에 의해 영향을 받습니다. 일반적으로 수온이 낮을수록, 염분 농도가 낮을수록, 압력이 높을수록 산소 가스의 용해도가 증가합니다. 이는 수중 생물의 호흡과 수질 관리에 중요한 의미를 가집니다. 예를 들어 수온이 상승하면 용존산소 농도가 낮아져 수중 생물의 스트레스가 증가할 수 있습니다. 또한 염분 농도가 높은 해양 환경에서는 상대적으로 용존산소 농도가 낮아질 수 있습니다. 따라서 이러한 요인들을 고려하여 수질 관리 및 수생 생태계 보호 대책을 수립할 필요가 있습니다.
5. Winkler azide 변법

Winkler azide 변법은 수중 용존산소 농도를 측정하는 대표적인 방법 중 하나입니다. 이 방법은 시료에 시약을 첨가하여 산소와 반응시킨 후 생성된 착색 물질의 흡광도를 측정함으로써 용존산소 농도를 정량화합니다. Winkler azide 변법은 정확성과 재현성이 높아 널리 사용되고 있으며, 현장에서 간편하게 측정할 수 있다는 장점이 있습니다. 다만 시약 사용으로 인한 폐기물 발생, 시료 전처리 과정의 복잡성 등의 단점도 있습니다. 따라서 이러한 단점을 보완하기 위한 다양한 용존산소 측정 기술들이 지속적으로 개발되고 있습니다.
6. 격막전극법

격막전극법은 용존산소 농도를 측정하는 또 다른 방법으로, 전기화학적 원리를 이용합니다. 이 방법은 시료에 전극을 직접 접촉시켜 용존산소와의 반응을 통해 전류를 발생시키고, 이를 측정하여 용존산소 농도를 계산합니다. 격막전극법은 Winkler azide 변법에 비해 시료 전처리가 간단하고, 연속 측정이 가능하다는 장점이 있습니다. 또한 현장 측정이 용이하여 실시간 모니터링에 적합합니다. 다만 전극의 오염이나 노화로 인한 정확도 저하, 전극 교체 및 유지보수의 필요성 등의 단점도 있습니다. 따라서 이러한 단점을 보완하기 위한 기술 개선이 지속적으로 이루어지고 있습니다.