용존산소(DO) 측정 예비레포트

본 내용은 " 용존산소 측정 예비레포트 [논문참고, A+ 1등] " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2023.12.09

문서 내 토픽

• 1. 용존산소(Dissolved Oxygen, DO)

  물속에 녹아있는 산소의 양을 의미하며 수생 자원의 능력을 직접적으로 나타내는 지표로 수질의 중요한 척도이다. 용존산소량은 온도나 기압에 영향을 받으며 대기압 아래에서 20℃의 일반적인 물은 약 9~10ppm이다. 온도가 낮아질수록 증가하며 압력에 정비례하고 온도에 반비례한다. 호기적 상태는 용존산소가 있는 상태이고 혐기적 상태는 고갈된 상태이다. 오염된 물에서 용존산소량이 낮은 이유는 유기물 증가로 호기성 미생물이 과다 번식하여 산소를 소비하기 때문이다.

• 2. 생화학적 산소 요구량(Biological Oxygen Demand, BOD)

  호기성 미생물이 물속의 유기물을 분해하기 위해 소비하는 산소량으로 물의 오염도를 나타내는 기준이다. 유기물의 양이 많을수록 미생물 숫자가 증가하고 필요한 산소량도 증가하여 BOD도 증가한다. BOD는 DO 측정을 통해 분석되며 초기 DO값에서 5일 후 DO값을 뺀 값으로 계산된다. 단위는 ppm 또는 mg/L를 사용하며 같은 실험 반복 시 10~20% 정도의 오차가 발생한다.

• 3. Winkler-Azide 변법

  용존산소 측정 방법으로 염기성 KI 용액과 MnSO₄를 첨가하여 Mn(OH)₂ 침전을 생성한다. 시료의 산소와 반응하여 Mn²⁺가 Mn⁴⁺로 산화되어 갈색 산화물을 생성한다. 산성 조건에서 용존산소량과 동가의 I를 방출하고 Na₂S₂O₃로 적정하여 용존산소량을 파악한다. NaN₃를 사용하여 NO₂⁻의 방해를 배제하는 Azide 변법이 있다.

• 4. 요오드 적정(Iodine Titration)

  요오드(I₂)의 산화 작용 또는 요오드화물 이온(I⁻)의 환원 작용을 이용하는 적정이다. 직접 적정법(Iodimetry)은 약한 산화제인 요오드를 표준용액으로 사용하고, 간접 적정법(Iodometry)은 산화제를 환원시켜 요오드 이온을 석출시킨 후 표준용액으로 적정한다. 본 실험에서는 간접 적정법을 사용하며 Na₂S₂O₃을 표준용액으로 사용한다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. 용존산소(Dissolved Oxygen, DO)

  용존산소는 수질 평가의 가장 중요한 지표 중 하나입니다. DO 농도는 수생생물의 생존과 수체의 자정능력을 직접적으로 반영하므로, 환경 모니터링에서 필수적인 측정 항목입니다. 특히 산업폐수나 생활하수가 유입되는 지역에서 DO 감소는 심각한 수질 악화를 의미합니다. 정확한 DO 측정을 통해 수계의 오염 정도를 파악하고 적절한 수질 관리 대책을 수립할 수 있습니다. 다만 DO는 수온, 기압, 염분 등 여러 환경 요인에 영향을 받으므로, 측정 시 이러한 변수들을 고려한 보정이 필요합니다.

• 2. 생화학적 산소 요구량(Biological Oxygen Demand, BOD)

  BOD는 수중의 유기물 오염도를 평가하는 핵심 지표로서 매우 실용적입니다. 미생물이 유기물을 분해하는 과정에서 소비하는 산소량을 측정함으로써 생분해 가능한 오염물질의 양을 정량화할 수 있습니다. 하지만 BOD 측정에는 5일이라는 긴 배양 시간이 필요하므로 실시간 수질 모니터링에는 제한이 있습니다. 또한 측정 결과는 배양 조건, 미생물 종류, 온도 등에 따라 변동성이 크다는 단점이 있습니다. 따라서 BOD는 COD나 TOC 같은 다른 지표와 함께 종합적으로 활용하는 것이 바람직합니다.

• 3. Winkler-Azide 변법

  Winkler-Azide 변법은 용존산소 측정의 표준 방법으로서 높은 정확도와 신뢰성을 제공합니다. 아지드화나트륨을 첨가하여 질산염의 간섭을 제거함으로써 측정 정확도를 향상시킨 이 방법은 특히 오염된 수역에서 우수한 성능을 발휘합니다. 그러나 화학약품 취급의 위험성, 폐기물 처리 문제, 그리고 상대적으로 복잡한 절차가 단점입니다. 현대에는 전자식 센서가 발전하면서 현장 측정이 용이해졌지만, 정밀한 실험실 분석이 필요한 경우 여전히 이 방법이 표준으로 인정받고 있습니다.

• 4. 요오드 적정(Iodine Titration)

  요오드 적정은 산화환원 반응을 이용한 고전적이면서도 효과적인 분석 방법입니다. 특히 Winkler 방법에서 용존산소 측정의 최종 단계로 사용되어 매우 중요한 역할을 합니다. 요오드의 색깔 변화를 육안으로 관찰할 수 있어 종말점 판정이 명확하고, 비용이 저렴하며 재현성이 우수합니다. 다만 요오드의 휘발성으로 인한 손실, 빛에 의한 분해, 그리고 정확한 표준화의 필요성 등이 고려되어야 합니다. 현대 분석화학에서도 여전히 신뢰할 수 있는 방법으로 평가받고 있으며, 특히 교육 목적에서도 산화환원 반응의 원리를 이해하는 데 매우 유용합니다.