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공기유량보정 실험

실험제목 : 공기유량보정 실험실험 날짜 :이름 :실험조원 :실험원리1) 입자상 물질의 분류일반적으로 “먼지”라고 총칭하는 대기 중 입자상 물질은 수 ㎚에서 수 백 ㎛에 이르기까지 크기가 매우 다양하고, 발생원 밀 물리화학적 특성에 따라, 흄, 스모그, 먼지 등 다양하게 분류 및 정의되고 있다. 대기 중에서 부유하고 있는 고체상 또는 액체상 입자상 물질은 국가대기질기준을 설정한 1971년부터 1980년대까지는 총부유분진(TSP) 개념으로 관리 되었다. TSP는 25-45 ㎛ 미만의 입자를 총칭하는 용어로 사용되었다. 이후 1987년 대기오염의 인체영향 연구, 입경에 따른 측정기술 등의 발전에 따라 입자상 물질 관리가 기존 TSP에서 보다 작은 크기의 PM(Particulate Matter) 개념으로 이동하게 되었고, 이에 따라 PM 환경기준이 최초로 설정되었다. PM은 세부적으로 과 로 구분할 수 있기 때문에 우리나라에서 통용되고 있는 ‘미세먼지’ 용어에 상응하는 개념으로 볼 수 있다. PM은 물리적 직경이 아닌 공기역학적 직경에 따라 포집, 분류되며 10 ㎛ 미만은 으로 일반적으로 정의된다. PM 분류에 있어 10 ㎛의 입경이 중요한 기준이 되는 이유는 대기에 존재하는 입자상 물질의 인체 위해성 측면에서 10 ㎛ 가 중요한 의미를 내포하기 때문이다. 즉, 10 ㎛ 보다 큰 입자는 호흡을 통해 인체에 유입되더라도 대부분 콧털, 기관지 점막 등에 의해 제거되어 후두를 통과하지 모하는 반면, 10 ㎛ 미만의 입자는 쉽게 제거되지 않아 폐포까지 도달해 인체 위해성을 나타낼 수 있다. 본 실험에서 측정한 TSP는 50 ㎛ 이하의 모든 부유물질을 말하므로 은 물론 도 포함하고 있으며 PM보다 큰 부유물질들도 포함하고 있다.2) 중량농도법환경부의 대기오염공정시험기준에 따르면 대기 환경 중 미세먼지 표준 측정방법으로서 베타선법과 중량농도법을 명시하고 있다. 중량농도법은 대기환경 중 혹은 의 질량 농도를 측정하는 방법 중 하나이다. 시료채취기를 사용하여 대기 중 미세먼지 시료를 채취하고, 채취 전∙후 필터의 무게 차이를 질량농도로 계산하는 방법을 사용한다. 채취된 시료는 이후에 물리적, 화학적 분석이 가능하다는 장점이 있지만, 이산화황 또는 질산과 같이 황산염 또는 질산염으로 산화되는 화학반응을 하는 물질의 경우 고체상의 염류가 생성됨에 따라 질량농도가 과다하게 표시되거나 해리과정에 의한 질량농도 감소로 측정결과에 있어서 오차를 초래할 수 있다는 단점이 있다. 측정한 질량농도의 검출한계는 공기 역학적 직경 기준으로 의 경우, 측정질량농도 범위가 80 µg/m3 이하에서는 5 µg/m3 이하, 80 µg/m3 이상에서는 측정 질량농도의 7% 이내여야 한다. 의 중량농도법 정량한계는 3 µg/m3 이다. 흡인펌프에 의해 장치 내로 흡인되는 공기 중 10 µm 이상의 입자는 유입구의 충돌판에 관성력으로 인하여 충돌하여 주 공기흐름으로부터 분리된다. 이후 충돌판을 거친 미세먼지 입자는 여과지에 모아지고, 추후 무게를 측정함으로써 공기량 대비 미세먼지 입자의 중량 농도형태로 표시된다. 이 때 사용되는 여과지는 0.3 µm 입자에 대하여 99% 이상의 초기포집률을 갖는 니트로 셀룰로스(nitro cellulose) 재질의 멤브레인 여과지, 석영섬유, 테플론 재질을 사용하며, 공기 중의 수분에 의한 영향을 최소화한다. 현재 대기오염공정시험기준에서는 중량 법과 베타선 흡수법을 사용하고 있다. 중량법의 경우, 포집한 미세먼지의 정확한 질량을 파악할 수 있으나 오랜 시간 시료를 포집해야 하는 불편함과, 채취 중의 농도변화를 파악할 수 없는 한계를 지니 고 있다. 또한, 짧은 시간간격으로 농도를 파악할 수 있다는 장점을 지닌 베타선 흡수법은 간접법이 가지는 측정방법상의 한계로 인해 정확한 질량값을 도출해내기 위해서는 중량법과 비교 검증단계를 거쳐야 하는 단점을 지니고 있다3) 유량 보정의 필요성유량계를 사용하여 유량을 측정할 때 얻어진 유량 값은 일반적으로 측정할 때의 기온과 기압이 적용되지 않은 유량값이다. 또, 실제 샘플러 내로 유입되는 유량과 샘플러의 유랑계에서 측정되는 유량값의 차이가 존재할 수 있다. 정확한 먼지의 질량농도를 산출하기 위해서는 정확한 유량값이 필요하므로 검증된 오리피스를 이용하여 유량보정을 수행해야 한다. 본 실험에서는 얻어진 실제 유량을 유량 측정 시 나타난 기압과 기온을 반영하여 보정하기 위해 와, 식을 사용하여 보정한다.실험목적중량농도법의 원리를 이해하고 오리피스를 이용한 유량보정을 수행한다. 또, 기온과 기압 등 여러 변수에 따라 변하는 유량을 정확한 보정을 통해 정확한 수치값을 얻는다.실험방법먼저 공기흡입부에 홀더를 고정시키고 오리피스와 저항판을 끼운다. 오리피스와 마노미터를 튜브로 연결하고 마노미터와 지시유량계의 영점을 맞춘 후 전원 스위치를 켠다. 마노미터의 눈금과 유량계의 눈금값을 읽는다. 공기 저항판은 저항이 높은 순으로 바꿔가며 이와 같은 조작을 5번 반복한다. 각각의 마노미터 눈금값과 지시유량계의 눈금값을 기록지에 작성한다. 측정 장소에 준비해둔 기온기압계를 이용하여 기온과 기온을 측정하고 기록지에 작성한다.실험결과실험에서 측정된 마노미터의 결과값은 cm 단위이므로 결과값을 inch로 바꾸어 주어야한다. 또, 실험에서 측정된 I 값은 기온과 기압에 따른 변수를 고려하지 않고 있으므로 측정 당시 기압인 751.6 mm hg와 온도인 289.9K 로 값을 보정해주어야 하며 보정한 값을 표로 나타내면 다음과 같다.이고, 식을 이용하여 값을 보정해주었다. Qstd는 표준유량이며 M은 Qstd slope로 2.02306이며 B는 Qstd intercept이고 -0.03659이다. Pstd와 Tstd는 각각 표준 압력과 표준 기온이며 표준압력은 10000pa, 표준 기온은 298.15K이다. Pstd 값이 pa 단위이므로 실험 당시의 압력도 Pa 단위로 바꾸어 대입해주어야 한다. Pa=100200이고 다음의 값들을 대입하여 Qstd와 IC를 구할 수 있다. 보정한 Qstd 값을 x축으로 IC 값을 y축으로 두어 유량보정식을 산출하면 다음과 같다.Y= 0.6935X+0.1254이고 따라서 m은 0.6935, b=0.55이다. 또, 결정계수 0.9974이다.결과토의중량농도법은 대기환경 중 혹은 의 질량 농도를 측정하는 방법인데 이번 실험을 통해 얻은 결과값은 표준 유량과 유량보정값이다. 표준 유량과 유량 보정값만으로는 실험 당시의 미세먼지 농도를 측정할 수는 없다. 하지만 에어코리아에서 측정한 11월 1일 서대문구의 대기 정보를 통해 실험 당시의 TSP의 값과 대기질을 추측해 볼 수 있다. 11월 1일 서대문구의 의 평균은 32 µg/m3 였고 의 평균은 24 µg/m3였다. 각각의 표준편차는 2.5 µg/m3, 2.9 µg/m3 였다. 오후 5시의 은 32 µg/m3 였고 는 22 µg/m3 였으므로, 실험 당시의 과 의 값도 비슷할 것이라고 추측할 수 있다. TSP는 과 외에도 50 ㎛ 이하의 모든 부유물질을 포함하고 있으므로 과 의 값을 합한 값보다 더 크게 나타날 것이라고 추측할 수 있다. 오후 5시의 등급은 ‘보통’, 의 등급도 ‘보통’이었다. 대기질을 측정한 측정소의 위치와 실험을 진행한 위치에 차이가 있어 대기질에도 다소 차이가 존재할 수 있다. 그러나 그 거리가 멀지 않으므로 실험 당시의 TSP의 등급 역시 ‘보통’ 등급에 속했을 것으로 추정할 수 있다.환경부에서 측정된 TSP 배출량은 2016년이 마지막 통계이다. 2016년 한 해 동안 전국에서 발생한 TSP 배출의 가장 큰 원인은 비산먼지였다. 비산먼지는 공사장 등에서 일정한 배출구를 거치지 않고 대기 중으로 직접 배출되는 먼지이다. 서대문구가 위치해있는 서울 역시 가장 큰 원인은 비산먼지였다. 비산먼지를 측정하기 이전인 2014년도까지는 서울의 TSP 배출의 가장 큰 원인은 도로이동오염원이었다. 2001년부터 2014년도까지 서울의 TSP 배출의 가장 큰 원인은 도로이동오염원이었고 비산먼지를 측정하기 시작한 2015년부터 2016년도까지는 비산먼지가 가장 큰 원인이었고 도로이동오염원이 두번째로 큰 원인이었다. 2016년도 이후로는 TSP 배출량을 측정하지 않아 통계가 없지만 여전히 TSP 발생의 가장 큰 원인은 비산먼지이고 두 번째로 큰 원인은 도로이동오염원이라고 추측할 수 있다. 따라서 실험 당시 측정된 TSP는 비산먼지와 도로이동오염원이 주 원인이 되어 생성되었을 것으로 추측할 수 있다. 또, 도로이동오염원은 도로교통량의 변화와 유사한 경향으로 하루 중 증가, 유지, 감소하는 패턴을 나타내는데 2016년에 비해 현재 서울의 도로교통량은 증가하였으므로 실험 당시 측정된 TSP를 발생시킨 원인으로 도로이동오염원의 비중이 2016년에 비해 높아졌을 것으로 추정할 수 있다.10. 참고문헌1. 대기 중 입자상 물질, 국내외 IP 분석 보고서, 환경부, pp. 4-52. 최상인 외 2명, 미세먼지 입자의 측정분석원리 고찰, 공업화학전망 제 21권 2호, 2018, pp.19-20, p.223. Hyperlink "https://www.airkorea.or.kr/web/realSearch?pMENU_NO=97" https://www.airkorea.or.kr/web/realSearch?pMENU_NO=97, 에어코리아 실시간 대기정보, 2021.11.064. Hyperlink "http://me.go.kr/home/web/main.do" http://me.go.kr/home/web/main.do, 환경부 환경통계포털, 2021.11.06

공학/기술| 2021.12.10| 6페이지| 2,000원| 조회(312)

환경공학실험, 대기실험, 공기유량보정실험

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대기중먼지농도측정 실험 평가A+최고예요

실험제목 : 대기중먼지농도측정 실험실험 날짜 :이름 :실험조원 :실험원리1) 먼지: 측정대상이 되는 환경 대기 중에 부유하는 고체 및 액체의 입자상 물질로서, 입자의 크기는 공기역학직경으로 표시한다. 공기역학직경은 입자의 침강속도에 따른 것으로 일반적으로 구형을 가진 입자의 기하학적 입자 지름으로 비중 1인 구의 지름으로 입경이 변경하여 환산 정리되고 측정 대상물 입자는 상대적으로 밀도의 입자모양에 대하여 구상 입자의 침강 속도와 같은 역학적 운동을 하는 입자의 직경을 의미한다. 총부유먼지는 측정대상이 되는 환경 대기 중에 부유하고 있는 총 먼지를 말한다. 국제적으로 정확한 총부유먼지의 크기에 대한 명확한 규명은 없으나 0.01~100 µm 이하인 먼지를 채취한다. 먼지는 과 으로 분류되어 관리 되고 있다. 먼지를 측정할 때 채취시료의 대기 습도에 의한 영향은 피할 수 없으나, 여과지 평형화 과정은 여과지 매질의 습도 효과를 최소화 할 수 있으며 적은 습도 조건은 먼지간의 정전력을 증가시킬 수 있다.2) 고용량 공기시료채취기법: 이 방법은 대기 중에 부유하고 있는 입자상물질을 고용량 공기시료채취기(high volume air sampler)를 이용하여 여과지상에 채취하는 방법으로 입자상물질 전체의 질량농도를 측정하거나 금속성분의 분석에 이용한다. 이 방법에 의한 채취입자의 입경은 일반적으로 0.1 µm ～ 100 µm 범위이지만, 입경별 분리 장치를 장착할 경우에는 이나 시료의 채취에 사용할 수 있다. 고용량 공기시료채취기는 공기흡입부, 여과지홀더, 유량측정부 및 보호상자로 구성된다. 공기흡입부는 직권정류자 모터에 2단 원심 터빈형 송풍기가 직접 연결된 것으로 무부하일 때의 흡입유량이 약 2 이고 24시간 이상 연속 측정할 수 있는 것이어야 한다. 여과지홀더는 보통 15ⅹ22 cm, 또는 20ⅹ25 cm 크기의 여과지를 공기가 새지 않도록 안전하게 장착할 수 있고 공기흡입부에 직접 연결할 수 있는 구조이어야 하며 여과지 홀더를 구성하는 각 부분의 재질과 크기는또는 13ⅹ20 cm 되는 것을 사용한다. 금속망은 여과지에 공기를 통과시킬 때 파손되지 않도록 받쳐주는 것으로 여과지를 충분히 보호할 수 있는 강도를 갖고 있어야 하며 여과지나 채취된 시료에 불순물 등의 영향을 주지 않는 내식성 재료로 만들어져야 한다. 망의 크기는 사용하는 여과지의 크기와 일치하여야 하며, 공기가 통하지 않는 부분에는 불소수지제 테이프를 감는다. 충전물질은 독립기포로 발포시킨 합성고무로 만들어진 것으로 그 크기는 프레임에 합치시킨다. 또 여과지와 접촉하는 부분은 불소수지제 테이프를 감는다. 여과지 고정나사는 여과지를 고정시킬 때 파손 또는 공기가 새지 않도록 되어 있는 구조로 내식성 재료로 만들어진 것을 사용한다. 유량측정부는 시료 공기 흡입유량을 측정하는 부분으로 통상 공기흡입부에 붙어 있고 장착 및 탈착이 쉬운 부자식 유량계를 사용한다. 지시유량계는 상대유량단위로서 1.0 ~ 2.0 의 범위를 0.05 까지 측정할 수 있도록 눈금이 새겨진 것을 사용한다. 또 지시유량계의 눈금은 통상 고용량 공기시료채취기를 사용하는 상태에서 기준 유량계로 교정하여 사용한다. 보호상자는 고용량 공기시료채취기의 입자성물질의 채취면을 위로 향하게 하여 수평으로 고정할 수 있고 비, 바람 등에 의한 여과지의 파손을 방지할 수 있는 내식성 재질로 된 것을 사용한다. 보호상자는 지붕, 본체상자, 받침다리의 3부분으로 구성되어 있고 지붕과 본체상자 사이에는 공간이 있어야 한다. 시료 채취시간은 1일 24시간을 원칙으로 한다. 분석용 저울은 가능한 0.01 mg까지 정확하게 측정할 수 있는 저울을 사용하여야 하며 측정표준 소급성이 유지된 표준기에 의해 교정되어야 한다. 건조용기는 시료채취 여과지의 수분평형을 유지하기 위한 용기로서 (20 ± 5.6) ℃ 대기압력에서 적어도 24시간 건조시킬 수 있어야 한다.3) 채취용 여과지 조건: 입자상 물질의 채취에 사용되는 여과지는 0.3 μm되는 입자를 99%이상 채취할 수 있으며 압력손실과 흡수성이 적고 가스상 물질의 흡착이 불소수지 등으로 되어 있으며 분석에 사용한 여과지의 종류와 재질을 기록해 놓는다.4) 대기 먼지의 질량 농도: 먼지의 질량농도는 먼지의 질량, 측정시간, 그리고 유량에 의해서 결정된다. 등속흡입과 누출공기 확인을 통해 정확한 유속과 유량 측정이 필요하며 보정된 정교한 저울을 사용하여 최대한의 오차를 줄여 실제 값에 가까운 질량농도를 측정하여야 한다. 먼지 질량 농도는 포집된 먼지 질량/ 흡인공기량이며 단위는 이다. 흡인공기량은 (채취 개시 직후 유량+채취 종료 직전 유량)/2ⅹ포집시간이며 단위는 이다.실험목적고용량 공기시료채취기법에 대해 이해하고 먼지농도를 측정한다.실험방법여과지를 미리 준비하고 항량시켜야한다. 시료채취용과 blank용 필터를 각각 준비하고 지퍼백에 넣어준 후 라벨링을 해준다. 지퍼백에 넣어준 필터를 데시케이터에서 일정한 무게가 될 때까지 보관한다. 저울이 위치한 대리석 실험 테이블 위에는 아무것도 올려두지 않아야 하며 저울의 balance를 맞추기 위해 동그라미 안으로 공기방울이 들어가도록 한다. 측정 전 반드시 영점조절을 한 후 데시케이터에서 건조한 여과지를 저울 위에 올린다. 여과지를 저울에 올리고 그 값이 10초 이상 유지되면 이를 측정값으로 삼는다. 3번 반복 측정 뒤, 측정값 간의 차이가 0.0001 g 이하이면 측정값의 평균을 결과적으로 삼는다. Blank, Sample용 여과지 모두 동일하게 측정한다. 24시간이 지난 후 Blank, Sample 여과지를 동일한 방법으로 다시 측정한다. Sample의 차이와 Blank의 차이를 이용하여 포집된 먼지 질량을 계산한다.실험결과시료 채취 전,후의 Blank와 Sample여과지의 질량, 평균, 표준편차 그리고 측정 당시의 기온과 기압, 유량은 다음과 같다.따라서 포집된 먼지 질량은 Sample의 차이 – Blank의 차이이므로 0.05929g 이다. 흡인공기량 = (채취 개시 직후 유량+채취 종료 직전 유량)/2ⅹ포집시간(min)이다. 이를 계산하기 위해서는 먼저 cfm의 단위를 바꿔주 환산하여 계산한다. 59290 / 1631.04 = 36.3510 이므로 질량농도는 36.3510 이다. 이고, 이다. Qstd는 표준유량이며 M은 Qstd slope로 2.02306이며 B는 Qstd intercept이고 -0.03659이다. Pstd와 Tstd는 각각 표준 압력과 표준 기온이며 표준압력은 1 bar, 표준 기온은 298.15K이다. 조교 실험에서 측정된 값을 이용하여 Qstd와 IC 값을 구하면 다음과 같다. 먼저 주어진 압력의 값이 mm Hg 단위이므로 단위를 통일시켜준다. 745.66 mm Hg 는 0.994131 bar이다. 따라서 이고 의 값은 각각 3.9, 3.4, 2.9, 2.6, 2.0이므로 Qstd 값은 각각 1.01, 0.941, 0.870, 0.825, 0.726 이다. 또, 이므로 이 식에 각각의 I의 값을 대입해주면 IC의 값을 구할 수 있다. 이 Qstd값과 IC 값을 활용하여 유량보정식을 산출하면 주어진 검량곡선이 산출된다. Cfm과 Qstd값을활용하여 얻은 유량보정식은 다음과 같다.주어진 값이 아니라 실험을 통해서 측정한 값을 통해 IC를 구하면 다음과 같다. 시료 채취 전의 기온은 285.05 k, 기압은 995 mb, 채취 후의 기온은 288.65 K, 기압은 996 mb이다. 따라서 채취 전의 IC=40 = 41.169가 된다. 채취 후의 IC= 40=40.713이다. Qstd는 의 값을 알지 못해 정확한 값을 구하지 못하지만 주어진 검량식에 대입하여 IC 값을 대입하여 근사적으로 값을 구할 수 있다. Y= 11.151x + 30.457에 41.169와 40.713을 대입하면 각각 0.96063과 0.91974이 나온다. 따라서 채취 전,후의 근사적인 Qstd값은 0.96063과 0.91974이고 그 평균값은 0.94019이다.결과토의실험이 진행된 11월 17일 오후 4시 30분~11월 18일 오후 4시 30분 서대문구의 대기질을 살펴보면 미세먼지가 평균 48 ㎍/m³, 초미세먼지가 평균 21 ㎍/m³ 존재10 였는데 초미세먼지와 미세먼지는 입경이 0.1 µm ～ 10 µm 사이에 있어야 한다. 따라서 포집된 먼지에는 초미세먼지와 미세먼지를 제외한 입경이 10 µm 보다 큰 먼지들도 포함되어 있을 것이다. 11월 17일 초미세먼지는 오후 10시에는 좋음 구간에, 나머지 시간대에는 모두 초록색으로 보통 구간에 속한다. 미세먼지의 경우 오후 9시부터 11시가 좋음 구간에 속하였고 나머지 시간대는 모두 보통 구간에 속하였다. 11월 18일의 경우 초미세먼지는 00시부터 13시까지는 보통 구간에 속하였으나 14시부터는 나쁨 구간에 속하였다. 좋음 구간은 대기오염 관련 질환자군에서도 영향이 유발되지 않을 수준이지만 보통 구간은 환자군에게 만성 노출시 경미한 영향이 유발될 수 있는 수준이다. 나쁨 구간은 환자군 및 민감군에게 유해한 영향을 유발할 수 있고 일반인도 건강상 불쾌감을 경험할 수 있는 수준이다. 18일 당일의 가시성이 좋지 않았던 점을 감안할 때 나쁨 구간에 속할 경우 기기의 측정 없이도 미세먼지의 농도가 높다는 것을 인식할 수 있다. 미세먼지는 00시부터 13시까지는 보통 등급에 그 이후로는 나쁨 등급에 속하였다. 전체적으로 17일보다는 18일의 미세먼지와 초미세먼지 농도가 더 높았기 때문에 17일~18일 진행된 먼지 포집 실험에서 포집된 먼지 중에는 17일보다 18일에 포집된 양이 더 많을 것이다. 또, 미세먼지와 초미세먼지의 농도는 오전 8-9시부터 높아지기 시작하여 15-17시에 가장 높았다. 이는 유동인구가 많아지는 시점부터 농도가 높아졌다가 유동인구가 다시 줄어드는 늦은 오후대에는 다시 적어지는 것이라고 추측할 수 있다. 따라서 포집된 먼지의 질량에는 15-17시에 포집된 먼지의 질량이 가장 많을 것이다. 마지막으로 연간 미세먼지와 초미세먼지의 농도는 여름인 7,8,9월에는 연간 평균 농도보다 낮다가 9월 이후 점차 증가하다가 다시 6월부터 농도가 낮아진다. 따라서 다음달에 같은 먼지포집실험을 진행한다면 먼지질량농도는 더 높을 것으로 추측할 수 있다.

공학/기술| 2021.12.10| 6페이지| 2,000원| 조회(451)

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Chl-a, TOC 측정 실험

실험제목 : Chl-a, TOC 측정 실험실험 날짜 :이름 :실험조원 :실험원리1) 클로로필 a (Chlorophyll-a)클로로필이란 녹색식물에 함유된 녹색의 색소를 말한다. 많은 형이 있는데 클로로필 a는 청록색이며 식물의 주요한 색소로서 광합성에 있어서 산소를 방출한다. 클로로필 b는 황록색이며 클로로필 c는 많은 해조류에 존재하고 클로로필 d는 홍조류에 존재한다. 세균성 클로로필은 광선 영양성 세균에 존재한다. 크로로필 중에서 가장 보편적으로 볼 수 있는 것이 a와 b이다. 대개의 식물에서 a와 b가 약 3:1의 비로 존재하고 있다. 다른 클로로필들은 극소량씩 함유되어 있거나 특정 식물에만 존재한다. 이 가운데 클로로필 a의 분자식은 이고, 분자량 892, 융점 117~120℃, 660nm와 429nm의 주흡수극대를 가진다. 단위는 입망미터 당 밀리그램으로 표시한다. 클로로필 a는 세균을 제외한 모든 광합성 생물에 존재하며, 특히 수계 환경 내의 식물 플랑크톤 세포에서 가장 보편적이고 많이 분포한다. 따라서 클로로필 a의 양을 측정하면 수계 환경 내의 식물 플랑크톤의 분포를 알 수 있기 때문에 총인 등의 화학적 성분들과 더불어 수계환경의 부영양화에 대한 지표가 될 수 있다.2) 흡광 광도법용액에 흡수되는 빛의 양은 그 용액의 농도와 관계가 있다. 이것을 이용하여 용액 중의 물질을 정량하는 방법이다. 미리 여러 종류의 표준 용액으로 농도와 흡광도와의 관계를 나타내는 검량선을 만들어 놓고, 시료액을 똑같이 조작해서 흡광도를 측정하고 검량선에서 시료의 목적 성분 농도를 구해 정량한다. 정밀도가 높아 정확하고 신속하게 계측할 수 있으므로 무기 및 유기 화합물의 미량 성분 정량에 폭넓게 이용되고 있다. 사용하는 빛의 파장 영역은 자외선, 가시광선 및 근적외선부로 크게 나눌 수 있으며, 각각에 따른 흡광 광도측정 장치가 있다.3) TOC (Total Organic Carbon)물 속에 함유되어 있는 유기물 물질의 농도로서 물 속에 포함된 전체 탄소량을 의미한다. 높은 증기압에 의해 대기 중에서 쉽게 증발되어 제거되는 유기탄소를 휘발성 유기탄소(VOC)라고 하며, pH 2 이하에서 산소 또는 고순도 가스로 포기하여 제거되지 않는 탄소를 비정화성 유기탄소(NPOC)라 한다. 비정화성 유기탄소는 다시 용존성 유기탄소(DOC)와 입자성 유기탄소(POC)로 나뉘어진다. 0.45 ㎛ 공극의 맴브레인 필터를 통과시키거나 원심분리 하였을 때 제거되지 않고 남아 있는 유기탄소를 용존 유기탄소(DOC)라고 하며, 0. 45 ㎛ 공극의 맴브레인 필터를 통과시키거나 원심분리 하였을 때 제거되고 남아 있는 유기탄소를 입자성 유기탄소라고 한다. 수질오염을 수치화하기 위해 과거에는 COD나 BOD를 측정하였다. 일반적으로 공장 폐수의 경우 무기물을 함유하고 있기 때문에 BOD 측정이 불가능하다. 그래서 이런 경우 COD를 측정해서 수질 오염을 수치화 하게 된다. 그러나 COD의 경우 낮은 산화율과 사용국가가 적어 지표 적용의 범용성이 낮다는 단점이 있어, 새롭게 등장한 지표가 바로 TOC이다. TOC로의 변경의 가장 큰 장점은 정확한 값을 측정할 수 있다는 점과 기계를 사용하기 때문에 자동화가 가능하고 하천과 호소 구별 없이 사용할 수 있다는 점이다. 그러나 단점으로는 장비가 고가이고 장비분석방법에 따라 결과값에 차이가 있을 수 있으며 아직까지 법적, 제도적 마련이 부족하고 기존의 측정값과 연계성이 다소 낮다는 점이다. 또한 유기탄소에는 오염물질 이외에도 자연적으로 발생한 천연 유기물질도 포함이 되는데 이는 부패한 식물 및 수생물로부터 기원된다. 이처럼 다양한 기원물질을 가진 유기탄소는 측정시기와 측정 장소 등 수체환경에 매우 민감하므로 유기탄소 하나만을 오염 지표로 삼는 것이 어렵고 다른 보조적인 분석들이 함께 측정되어야 오염원 평가가 가능하다.4) 고온연소산화방법현재는 유기물을 이루고 있는 탄소를 직접적으로 측정할 수 있는 방법은 없기 때문에 유기탄소를 고온에서 이산화탄소로 완전히 산화 반응시켜서 이산화탄소량을 측정하야 함유탄소량을 측정하는 방법이다. 고온연소산화방법은 높은 농도의 총유기탄소 분석에 적당하다. 일반적으로 화학적 내성이 강하거나 자외선-과황산 또는 가열-과황산 산화방법으로 잘 산화되지 않는 다량의 부유성유기탄소를 포함하고 있는 시료분석에 적합하다. 고온연소산화방법은 고온연소관을 가지고 있으며 석영 또는 고온에 견디는 재질의 연소관에 산화코발트, 백금, 크롬산바륨과 같은 산화성 촉매로 적당량을 충진하여 적덜한 온도로 가열하여 사용한다. 이때 주입된 시료중의 수증기는 기화하고 유기물은 이산화탄소와 수증기로 산화하게 된다.실험목적물속 산소가 사라지는 현상의 주범인 조류 내의 존재하는 클로로필 a의 양과 수중에 용존하는 유기 탄소의 총량을 측정한다.실험방법1) 클로로필 측정유리섬유 여과지(GF/F)로 시료 400 ml를 여과하고 20ml Vial에 여과된 필터를 넣는다. 아세톤과 증류수를 9:1 비율로 하여 용액을 제조한 후 아세톤(9+1) 용액을 20ml Vial에 넣는다. 이 때 필터페이퍼가 충분히 잠겨야 한다. Vial을 밀봉하여 4℃ 어두운 곳에서 24시간 방치한다. 방치한 Vial을 잘 흔들어준 뒤 용매-저항 주사기로 적당량을 분취하여 층장 10 mm 석영셀에 옮긴다. 기기에 석영셀을 넣고 663, 645, 630 및 750 nm에서 흡광도를 3번 반복 측정한다.2) TOC 측정프탈산수소 포타슘 적당량을 도가니에 덜고 105℃에서 1시간 동안 건조한다. 프탈산수소 포타슘 2.125 g을 1 L의 증류수에 넣고 나머지를 증류수로 채워 표준원액을 만든다. 표준원액 10 ml를 취하여 증류수를 넣어 100 ml로 하여 표준용액을 만든다. 제조한 표준용액을 이용하여 1,2,5,10 ppm 용액을 만든다. TOC-L 기기 전원을 켜고, Air 밸브를 연다. Calibration curve 창을 열어, calibration point 농도를 입력한다. Injection line을 0ppm에 넣고 기계를 작동한다. Injection line을 닦고 1,2,5,10 ppm을 차례로 측정한다. Calibration curve를 불러오고 Injection line에 시료를 주입한 후 측정 결과의 area를 이용하여 총 유기탄소를 계산한다.실험결과1) Chl-a 실험 결과= 이다. 이다.따라서 클로로필 a==1.70028≒1.700 mg이다.2) TOC 실험 결과다음 표를 이용하여 calibration curve를 그리면 다음과 같다.다음 그래프에 sample의 평균 area 25.865를 대입하여 TOC의 값을 구하면 6.871 ppm 즉 6.871 mg/l 이다.결과토의2017년 1월~2021년 8월까지 이포보의 평균 TOC의 값은 2.3 mg/l이고 평균 클로로필 a의 값은 12.011 mg/이다. TOC의 표준편차는 0.434으로 작은 편이나, 클로로필 a의 표준편차는 10.122로 상당히 큰 편이다. 그러나 TOC 역시 평균값을 고려한다면 표준 편차의 값이 막연히 작다고 볼 수는 없다. TOC와 클로로필 a 모두 5년 간의 값을 비교해 보았을 때 겨울에 비해 여름에 더 높은 값을 갖고 있음을 알 수 있다. 즉 수온이 낮을 때, 수온이 높을 때 보다 더 높은 값을 갖는데 이를 통해 수온이 높을 때 수계 환경 내에서 식물 플랑크톤의 활동이 더 많아지며 이로 인해 클로로필 a의 값이 높아진다고 추측할 수 있다. 또, 수온이 높아짐에 따라 수계 내에서 다양한 생물들의 활동으로 유기물질의 농도 또한 높아져 TOC의 값도 높아진다고 추측할 수 있다. 한 가지 독특한 점은 5년 동안 클로로필 a의 농도가 가장 높은 달은 6월이었다. 6월은 가장 수온이 높은 달이 아니었는데 클로로필 a의 농도가 유난히 높게 나타났다는 것을 통해 식물 플랑크톤의 활동이 단순히 온도에만 국한하는 것이 아니라고 추측할 수 있다. 7-8월의 경우에 수온은 높지만 비가 많이 와 흙탕물이 많이 생기고 탁해져 빛이 물 속으로 투과되는 것이 많지 않아 식물 플랑크톤의 활동이 6월에 비해 덜 왕성할 것이다. 또, 유량이 많아지면서 물이 급속하게 흘러가 광합성에 충분한 시간을 갖지 못하여 6월에 비해 활동량이 적을 것으로 추측할 수 있다. 실험을 통해 측정된 8월 이포보의 클로로필 a의 값은 1.700 mg/l로 이포보의 5년 평균 클로로필 a의 값과 큰 차이가 있다. 수온이 높을 때와 낮을 때의 클로로필 a값의 차이가 큰 것을 고려하여 시료를 측정한 8월의 5년 평균 값과 비교하여도 큰 차이가 있다. 특히 환경부에서 측정한 2021년 8월의 클로로필 a의 값은 5.6 mg/인데 이는 실험을 통해 측정된 값과 다소 차이가 있다. 또, 환경부에서 측정한 이포보의 8월 TOC는 2.3 mg/l인데 이 역시 실험에서 측정된 TOC의 값과 다소 차이가 있다. 실험의 측정값과 환경부 측정값이 다른 이유에 대해 두 가지 원인을 추측해 볼 수 있다. 먼저 첫째, 시료를 채취하고 보관하는 과정에서 물 속의 유기물질에 변화가 생겨 TOC와 클로로필 a의 양이 달라졌을 수 있다. 둘째, 환경부의 TOC 값과 클로로필 a의 값은 이포보의 8월 한 달 수질의 평균값이다. 시료는 13일에 채취하였으므로 8월 한달 동안의 수질의 변동을 고려한다면 값이 다를 수 있다. 실제로 클로로필 a의 경우 8월 한 달 동안 5번의 측정 동안 최댓값이 10 mg/이고 최솟값이 3.3 mg/로 그 변동이 매우 컸다.참고문헌김창수 외 6인, ⌜담수중의 총유기탄소 분석법 연구⌟, 국립환경과학원 ,2005, pp.30-31 Hyperlink "http://water.nier.go.kr/web" http://water.nier.go.kr/web , 환경부 물환경정보시스템 수질측정망

공학/기술| 2021.12.09| 6페이지| 2,000원| 조회(804)

수질실험, 환경공학실험, TOC측정, Chl-a측정

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TP 실험보고서

실험제목 : T-P 실험 보고서실험 날짜 :이름 :실험조원 :실험원리1) T-P(Total Phosphorus)TP란 호소, 하천 등의 부영양화를 나타내는 지표 중 하나로 물속에 포함된 인의 농도를 의미한다. 총인은 입자성 인, 유기성 인, 폴리인산염, 인산염이온 등 수중에 존재하는 인의 총량을 측정한 값을 말하며, 단위는 mg/L로 표기한다. 인은 자연상태에서도 발생하나, 주로 공장폐수, 생활하수, 분뇨, 비료, 합성세제, 생물의 유해 등에 의해 발생한다. 따라서 인구의 집중도가 큰 지역의 하천, 호소에 많다. 인은 pH, DO, 수온 등에 영향을 받아 물에 용해되며 수중의 인화합물은 미생물의 활동이나 화학적 작용을 받아서 그 형태가 변화하기 쉽다.2) 수중에서 인이 중요한 이유인은 질소와 함께 조류의 필수 영양성분이며, 생명체의 구성 물질이다. 인은 하수나 배설물 등에 의해 자연 상태에서도 발생하고 있으며 세제에 다량 포함하고 있어 최근 합성세제의 보급에 따라 생활하수 중에 인의 농도가 증가하여 부영양화 현상이 문제가 되고 있다. 그리하여 인의 정량을 측정하는 것은 매우 중요하다. 수중의 인은 용존성 인으로서 정인산염 외에 유기 인산염, 농약 등의 형태로 존재하며, 현탁성인 것은 토양이나 점토입자에 부착 또는 함유되기도 하고 혹은 박테리아나 플랑크톤의 구성 성분을 존재한다.3) 부영양화와 적조강, 바다, 호수 등의 수중생태계의 영양물질이 증가하여 조류가 급속히 증가하는 현상을 말한다. 강이나 바다 등 수중생태계에 유입되는 생활하수나, 산업폐수, 가축의 배설물 등의 유기물질이 유입되어 물속의 질소와 인과 같은 영양물질이 많아진다. 영양물질이 늘어나면 영양소의 순환 속도가 빨라져 조류의 광합성양의 급격히 증가하여 그 성장과 번식이 매우 빠르게 진행되고 최종적으로 대량증식하게 되는데, 이 현상을 부영양화라고 한다. 조류의 급격한 증식으로 인하여 해수의 색이 변화되었을 경우를 적조라고 하며, 원인이 되는 생물종에 따라 물은 붉은색, 녹색, 갈색을 띠게 된다.4) 적조현상플랑크톤이 이상 증식하면서 바다나, 강 등의 색이 바뀌는 현상이다. 생태계에 문제를 일으키며 인간의 생활에도 여러 가지 피해를 준다. 적조가 일어나는 가장 큰 요인은 물의 부영양화, 즉 물에 유기양분이 너무 많은 경우에 있다. 과거에는 비누나 세제에 포함된 인 성분이 문제가 많이 되었다. 이외에도 기온의 변화로 인해 수온이 상승하여 미생물이 더욱 왕성하게 번식하는 경우나 바람이 적게 불어서 바닷물이 잘 섞이지 않는 경우에도 적조가 일어난다.5) 표준용액적정에 사용되는 용액으로 이미 정확한 농도를 알고 있기 때문에, 다른 미지시료 용액 속에 있는 어떤 물질의 농도를 구할 때에 표준으로 사용된다.6) 자외선/가시선 분광법분광법이란 분광계나 분광기 등을 사용하여 물질이 방출 또는 흡수하는 빛의 스펙트럼을 측정하여 그것으로 물질의 정성, 정량 분석과 상태 분석을 하는 방법이다. 바닥상태의 원자, 분자가 가시광선 및 자외선을 흡수하면 전자전이가 일어나는데, 원자나 분자는 종류에 따라 다른 특정한 파장의 빛을 흡수하여 전자전이를 일으키므로 흡수되는 파장을 알게되면 원자나 분자의 종류를 확인할 수 있다. 또 용액에 흡수되는 빛의 양을 통해 용액 중의 물질을 정량한다. 본 실험에서는 물소에 존재하는 총인을 측정하기 위하여 유기화합물 형태의 인을 산화 분해하여 모든 인 화합물을 인산염 형태로 변화시킨 다음 몰리브덴산 암모늄과 반응하여 생성된 몰리브덴산인암모늄을 아스코빈산으로 환원하여 생성된 몰리브덴산의 흡광도를 880 nm에서 측정하여 총인의 양을 정량한다. 정량한계는 0.005 mg/L이다.7) 검량선기기 분석에서 정량적 측정을 하기 위해 표준액에 대하여 나타나는 출력신호를 표현한표현한 것으로, 그래프의 X축에 표준물질의 함유량을 나타내고 Y축에 기기의 측정치를 취해 그래프로 표현한 것이다.실험목적호소 및 하천의 부영양화 지수를 판단할 수 있는 T-P가 무엇인지 알아보고 아스코빈산법의 측정원리 및 방법에 대해 알아본다.실험방법1) 과황산칼륨 4g을 100 mL로 희석한다.2) 도가니에 KH2PO4를 적당히 담고 오븐에 구운 후 0.439g을 1000 mL로 희석하고 표준원액을 500 mL의 5 ppm의 용액으로 희석하여 표준용액을 제작한다.3) 증류수 33 mL에 황상 66 mL를 넣어 황산(2+1)용액을 제작한다.4) 아스코르빈산 3.6 g을 50 mL로 희석한다.5) 몰리브덴산 암모늄 1.2 g을 100 mL 부피플라스크에 넣은 후 타타른산 안티몬칼륨 0.048 g을 넣고 황산(2+1) 24 mL를 넣은 후 설파민산암모늄 1g을 넣고 표시선까지 증류수로 희석한다.6) 시료와 증류수를 50 mL씩 분취하고 과황산칼륨 용액을 시료와 증류수에 10 mL씩 넣고 분해병을 호일로 덮은 뒤 구멍을 낸 후 닫는다.7) Autoclave에 시료와 증류수를 넣고 뚜껑을 닫은 후 120°C에 30분 가열한다.8) 표준 용액을 25 mL씩 코니칼 튜브에 넣고 Autoclave에서 전처리된 시료를 25 mL씩 코니칼 튜브에 넣는다.9) 몰리브덴산암모늄 용액 100 mL에 아스코르빈산 용액 20 mL를 넣고 노란색으로 발색이되면 이 혼합액을 코니칼튜브에 2 mL씩 넣고 15분간 방치한다.10) Wavelength를 880 nm로 설정하고 cell에 2/3만큼 측정할 용액을 덜고 측정한다.실험결과표준용액들의 농도는 각각 0.25 ppm, 0.5 ppm, 0.75 ppm, 1 ppm이고 이는 각각 0.25, 0.5, 0.75, 1 mg/L이다. 이를 토대로 결과를 정리하면 다음과 같다.또, 이를 그래프로 나타내면 다음과 같다.A, B를 산출하기 위해 필요한 X와 Y의 값은 다음과 같다. 또, 이를 토대로 회귀직선식을 구하면 다음과 같다.A===0.65B===-0.0014이다.따라서 회귀직선식 Y=0.65X-0.0014이다.상관계수 R===0.999888706이고 결정계수 =0.999이다. 회귀직선식 Y=0.65X-0.0014에서 Y에 미지시료의 흡광도의 평균을 대입하면 미지시료의 농도를 구할 수 있고, 이를 토대로 미지시료의 양을 구할 수 있다. 0.240=0.65X-0.0014이고 X는 0.371이다. 따라서 미지시료의 농도는 0.371 mg/L이다. 농도를 토대로 미지시료의 질량을 구하면 0.371 mg/L 0.025 L이므로 0.009275 mg이다. 총 인(mg/l)===0.445 mg/L이다.결과토의표 1은 2021년 1-8월의 이포보의 수질이다. 1-8월 동안 이포보의 TP는 평균 0.0718 mg/l이고 최저농도는 0.027 mg/l, 최고농도는 0.188 mg/l이다.표 2는 2017년-2021년의 이포보의 년별 평균 수질이다.이포보의 5년 평균 TP는 0.0596 mg/l이고 최저농도는 0.049 mg/l이고, 최고농도는 0.072 mg/l이다. 이포보의 수질은 5년 동안 평균 0.0596 mg/l를 유지하였으며, 표준편차는 0.00948 mg/l 정도로 매우 작다. 그러나 실험을 통해 측정된 TP는 0.445 mg/l로 이포보의 5년 평균 TP와 비교하였을 때 약 7.5배정도 높다. 실험에서의 TP 측정값이 높게 측정된 이유에 대해서 몇 가지 가설을 세울 수 있다. 이포보의 수질을 측정하는 과정이나, TP를 계산하는 과정에서 오차가 발생하여 측정값이 높게 도출되었을 수 있다. 또, 현재 이포보가 있는 여주의 측정소는 (구)남한강교 보강공사에 따른 채수시설 철거로 운전정지 상태이다. 채수시설을 철거하는 과정에서 생긴 어떠한 변수로 인해 이포보의 TP가 몇 달 사이에 급격하게 변하였을 수 있다. 또, 다른 변수가 존재할수도 있다. 인은 자연수중에 미량 존재하고, 급격하게 TP가 변화한 것으로 볼 때 인위적인 요인이 크게 작용하였다고 추측할 수 있다. 농경지에서 사용한 비료나 가정폐수가 적절한 처리 공정을 거치지 못하고 방출되어 인의 농도가 급격하게 상승하였을 것으로도 추측할 수 있다. 0.445 mg/l의 TP는 수질환경기준에 따르면 나쁨 등급에 속하며 이는 특수한 정수처리 후 공업용수로 사용할 수 있는 정도의 수질 등급에 속한다. 이포보는 남한강의 보로 이포보를 흐르는 물은 남한강을 따라 한강을 흐르게 된다. 남한강을 따라 흐르면서 TP의 농도가 측정값에 비해 다소 낮아질 수 있으나 TP의 농도가 높은 경우 적조현상이나 부영양화의 위험이 있으므로 주의해야 할 필요가 있다. 또한 이포보 근처에는 지역 주민들과 관광객들을 위하여 수중광장, 스포츠파크 등 이포보의 물을 이용한 레저 및 여가 활동을 할 수 있는 시설이 많이 있다. 높은 TP는 수질뿐만 아니라 물을 이용하는 사람이나 식물에도 악영향을 미칠 수 있으므로 이포보의 TP 농도가 전년도에 비해 높게 측정된 이유를 파악하고 해결해야한다.참고문헌 Hyperlink "http://water.nier.go.kr/web" http://water.nier.go.kr/web , 환경부 물환경정보시스템 수질측정망

공학/기술| 2021.12.09| 6페이지| 2,000원| 조회(321)

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T-N 측정 실험 보고서

실험제목 : T-N 측정 실험 보고서실험 날짜 :이름 :실험조원 :실험원리총질소(TN)TN은 수중에 포함된 질소화합물의 총량으로 무기성질소와 유기서질소의 질소량의 합계를 의미한다. 무기성 질소는 암모니아성 질소(), 아질산성 질소(), 질산성 질소() 등을 가리키며 유기성 질소는 단백질, 요소, 아미노산 등 유기화합물에 포함된 질소를 가리킨다. 총질소(TN)는 자연계의 질소순환과정에서 자연수에 포함되어 있으나, 생활하수, 공장폐수, 축산폐수 등과 같은 인위적인 유입에 따라 증가한다. 또한 인과 함께 호수나 연안에서 부영양화에 대한 지표로도 사용하며, 인구의 집중도가 큰 지역의 하천과 호소 등에 많다. 측정방법으로는, 자외선 흡광광도법, 카드뮴환원법, 환원증류-킬달법 등이 있다. 생활하수 속에 음식물 찌꺼기 등으로 질소가 포함되어 있으며, 축산폐수에서는 매우 높은 농도의 질소가 함유되어 있다. 이는 공공용수역의 부영양화의 원인이 되며 아질산성질소나 질산성질소가 많으면 유아에 메타 헤모그로빈병을 일으킨다.수질과 질소질소의 초기 유입원은 물속에 사는 동물들의 배설물이나 외부에서 흘러들어오는 페수 등이 있다. 새로 오염된 물속의 질소는 처음에 유기 질소와 암모니아의 형태로 존재한다. 자연 생화학적 과정은 유기 질소를 천천히 암모니아성 질소로 변환하는데, 이 암모니아는 미생물의 영양분으로 가장 잘 활용된다. 유기 질소를 암모니아로 변환하는 작용은 호기성 환경에서 최고조에 달하며 적절한 생물학적 조건 아래 아질산성 질소의 형태로 산화된 다음 이어서 질산성 질소로 바뀐다. 아질산성 질소의 암모니아성 질소가 최소 농도이고 질산성 질소가 최고 농도일 때 해당 페수는 완전히 질화되었다고 말한다. 완전히 질화된 폐수는 유기 질소가 거의 없거나 0의 농도를 가진다.질산화(Nitrification)질산화 반응은 호기성 상태하에서 독립영양 미생물인 Nitrosomonas와 Nitrobactor에 의해서 가 2단계를 거쳐 로 변한다.1단계: + → + +2단계: + →3단계: + → + +질산화 반응과정에서 질산화미생물의 세포합성을 위하여 가 소비되면서 pH는 저하된다.+ + + → +질산화 미생물은 독립영양미생물로 질소화합물을 산화하여 얻은 에너지를 이용하여 성장하는 균으로서 질산화 미생물을 위해서는 비교적 긴 체류시간이 요구된다.자외선 흡광광도법용액에 흡수되는 빛의 양은 그 용액의 농도와 관계가 있으므로 이것을 이용하여 용액 중의 물질을 정량하는 방법이다. 폐수의 유해 성분의 정량 등에 널리 이용되며 분석 정도가 높고 신속한 정량이 가능하다. 시료 중 모든 질소화합물을 알칼리성 과황산칼륨을 사용하여 120℃ 부근에서 유기물과 함께 분해하여 질산이온으로 산화시킨 후 산성 상태로 하여 220nm에서 흡광도를 측정하여 총질소를 정량하는 방법이다. 이 시험기준은 지표수, 지하수 등에 적용할 수 있으며, 정량한계는 0.1 mg/L이다.실험목적이번 실험에서는 호소 및 하천의 부영양화 지수를 판단할 수 있는 총 질소와 그 측정법에 대해 학습한다. 또, 미지 시료의 TN과 흡광도를 측정하고 분석한다.실험방법질산성 질소 표준액을 제조한다.건조한 질산칼륨을 0.7218g 다랑 정제수에 녹여 1L의 100 ppm 표준용액을 제조한다. 표준원액을 희석하여 500ml 플라스크에 20 ppm 표준용액을 만든다. 20 ppm 표준용액을 5ml, 10ml, 25ml, 50ml 취하여 100ml 희석하여 1 ppm, 2 ppm, 5 ppm, 10 ppm의 표준용액을 만든다.발색시약을 만든다후드에서 100ml 부피플라스크에 염산 원액을 약 6ml 희석하여 염산(1+16) 용액을 만든다. 같은 방법으로 염산 원액을 약 0.2 ml 넣고 희석하여 염산(1+500) 용액을 만든다.시료를 전처리한다알칼리성 과황산칼륨용액을 만든다. 알칼리성 과황산칼륨용액 10ml를 유리피펫을 이용하여 분해병에 분취한다. 증류수와 시료 50ml를 메스실린더를 이용해 3-2의 분해병에 분취한다. 흔들어 섞은 다음 고압증기멸균기에 넣고 가열한다. (120℃, 30분)전처리한 증류수와 시료를 25ml씩 넣고 코니칼튜브에 옮긴다.방법4에 염산(1+16) 5ml를 넣고 이 용액의 일부를 10mm 흡수셀에 옮겨 검액으로 한다.피펫으로 염산(1+500) 5ml를 방법 1의 표준용액에 넣어 검액으로 한다.Spectrophotometer로 220nm에서 흡광도를 측정한다. 3번 반복한다.실험결과실험방법 1-3에서 취했던 표준용액들의 농도는 각각 1 mg/l, 2 mg/l, 5 mg/l, 10 mg/l이고 측정결과를 정리하면 다음과 같다.이를 그래프로 나타내면 다음과 같다.A,B를 산출하고 이를 토대로 회귀직선식을 구하는 방법은 다음과 같다.A== = 0.189B===-0.009따라서 회귀직선식 Y=0.189X-0.009이다.상관계수 R===0.9997이고 따라서 결정계수 =0.9995이다. 회귀직선식 Y=0.189X-0.00960에서 Y에 미지시료의 흡광도의 평균을 대입하면 미지시료의 시료의 양을 구할 수 있다.미지시료를 2배 희석하여 사용하였으므로 이를 고려하여 게산하면 0.756 *2=0.189X-0.00960이고 X는 8.05이 된다. 따라서 미지시료의 질량은 0.00805 mg/ml 25ml이므로 0.20125mg이다. 총 질소(mg/l)=이고 a는 검정곡선으로부터 구한 질소의 양으로 0.20125이며 V는 전처리에 사용한 시료량(ml)으로 50이다. 따라서 총 질소는 =9.66 mg/l이다.결과토의이포보의 수질다음은 2021년 1-7월의 이포보의 수질이다. 1-7월 동안 이포보의 TN은 2.404-3.097 mg/l사이로 비교적 낮은 TN 값을 갖고 있다고 볼 수 있다.뿐만 아니라, 2017-2021년 사이의 이포보의 수질 역시 2.718-3.177사이로 일정한 수준의 TN을 유지하고 있다고 볼 수 있다. 실험에서 측정된 이포보의 TN은 9.66 mg/l로 5년 평균 이포보의 TN과 비교하였을 때 현저히 높은 값이다. TN값이 높게 측정된 이유에 대해서 3가지 가설을 세울 수 있다. 첫째, 이포보의 수질을 측정할 때 생긴 오차가 발생하였을 수 있다. 둘째, 계산을 하는 과정에서 오차가 발생하였을 수 있다. 마지막으로 현재 여주의 측정소는 (구)남한강교 보강공사에 따른 채수시설 철거로 운전정지 상태이다. 채수시설을 철거하는 과정에서 생긴 변수로 인해 이포보의 TN이 급격하게 변했을 수 있다. 대개 pH 7.0에서 9.4사이에서는 완전 질산화가 이루어진다. 2021년 1-7월의 이포보의 평균 pH는 8.3이고 모두 7.0에서 9.4사이이다. 이포보에서 완전 질산화가 이루어졌고 어떠한 변수로 인해 TN이 급격하게 증가하였다면 과도한 질소의 증가로 인해 이포보에 서식하는 수상생물에게 부정적인 영향을 끼칠 수 있다. 또, 고농도의 질소는 DO의 고갈을 야기할 수 있으므로 이포보의 수질을 다시 측정하여 연구해 볼 필요가 있다.참고문헌⌜Biofilter system에서 염분폐수의 질산화에 미치는 영향⌟, 최동혁 외, 안동대학교, p.25http://water.nier.go.kr/web, 환경부 물환경정보시스템 수질측정망

공학/기술| 2021.12.09| 6페이지| 2,500원| 조회(305)

환경공학실험, 대기실험, TN측정

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