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수소 이온 농도 지수


  • 수소 이온 농도 지수(pH) :용액의 산성 및 알칼리성의 세기를 나타내는 값


수소 이온 농도 지수


◇pH

피에이치(또는 페하)라고 읽으며, 수소 이온 농도의 값이 너무 작아서 음(-)의 로그로 써서 표시할 수밖에 없으므로 음의 로그를 나타내는 기호 p에 수소를 뜻하는 H를 붙여서 쓰게 되었다.


  • 용액 1 L 속에 존재하는 수소 이온량의 역수에 상용 로그를 취한 값으로 나타내는데, 1~14의 값으로 표시한다.


  • 중성은 7이고, 숫자가 작을수록 산성이, 숫자가 클수록 알칼리성이 강한 것을 의미한다.


용존 산소


  • 용존 산소(DO ; Dissolved Oxygen) : 물속에 녹아 있는 산소의 양. 물속에서 호기성 생물의 호흡 대사를 결정하는 요인이다.


◇ 호기성 생물 :산소 호흡을 하며 살아가는 생물을 통틀어 이르는 용어


  • DO의 증가 요인 : 물의 오염도가 낮고, 물속 식물의 광합성량이 증가할수록 커진다. 수심이 얕고, 유속이 빠르며, 교란 흐름이 있을 때 증가한다.


생물학적 산소 요구량


  • 생물학적 산소 요구량(BOD ; Biochemical Oxygen Demand) : 물속의 유기 물질을 호기성 미생물이 분해할 때 소비하는 산소의 양으로, 20 ℃의 수온에서 5일 동안 물속의 유기 물질을 분해 · 산화하는 데 필요한 산소의 양으로 정의된다.


◇ 호기성 미생물 :호기성 미생물과 달리 산소 없이 살아가는 미생물을 혐기성 미생물이라고 한다.


  • 도시 하수나 하천의 수질을 유기 물질의 함유 정도로 나타내기 위해 사용한다.


  • 생물학적으로 분해 가능한 유기물 또는 부패성 유기물의 총량을 간접적으로 파악하는 데 의미가 있다.


화학적 산소 요구량


  • 화학적 산소 요구량(COD ; Chemical Oxygen Demand) : 물속의 유기 물질을 화학적 산화제를 사용하여 화학적으로 분해· 산화하는 데 필요한 산소의 양


  • 산업 폐수, 해수, 호소의 수질을 유기 물질의 함유 정도로 나타내기 위해 사용한다.


  • 오염 물질중 생물학적으로 분해할 수 없는유기 물질이 있거나 미생물에 독성이 있는 물질이 있을 때 COD가 BOD보다 크게 나타나는데, 이러한 수질은 생물학적 처리가 적합하지 않다.


부유 고형물


  • 부유 고형물(SS ; Suspended Solid) : 지름 0.1 ㎛~2 mm 사이의 무기 고형물 및 유기 고형물로, 물에 용해되지 않는 물질을 말한다.


  • 수중에서 빛을 차단하여 식물성 플랑크톤이나 수생 식물의 광합성 작용을 방해하기 때문에 수중의 산소 생산을 감소시킨다.


  • 유기 물질인 경우에는 미생물에 의해 분해되며, 용존 산소를 소비한다.


  • 다량의 부유 물질이 어류의 아가미에 부착되면 어류가 폐사하기도 한다.


하천수 수질 등급 기준


등급

특징

BOD[ppm]

DO[ppm]

지표 생물

1급수

상수원수 1급

1 이하

7.5 이상

버들치, 버들개, 가재, 어름치, 갈겨니, 열목어, 금강모치, 산골플라나리아

2급수

상수원수 2급

수산용수 1급

수영용수

3 이하

5 이상

피라미, 쏘가리, 은어, 다슬기, 날도래 유충, 장구애비, 잠자리 유충, 소금쟁이, 물장군

3급수

상수원수 3급

수산용수 2급

공업용수 1급

6이하

5 이상

붕어, 잉어, 메기, 우렁이, 뱀장어, 미꾸라지, 거머리, 달팽이, 조개류, 장구애비, 잠자리 유충, 소금쟁이, 물장군

4급수

공업용수 2급

농업용수

8 이하

2 이상

실지렁이, 나방 애벌레, 깔따구, 피벌레, 거머리

5급수

공업용수 3급

10 이하

2이상

실지렁이, 나방 애벌레, 깔따구, 피벌레


  • 1급수는 여과 같은 간단한 정수만 거치면 바로 식수로 사용할 수 있고, 2급수는 침전 ∙ 여과 등의 일반적인 정수 과정을 거친 후에, 3급수는 전처리 등 고도 정수 처리를 거친 후에야 식수로 사용할 수 있다.


◇정수 처리

수질을 사용 목적에 적합하도록 정화하는 것을 정수 처리라고 한다. 일반적으로 부유성 물질은 침전 · 여과로 제거하며, 용해성 물질은 활성탄, 제올라이트 등의 흡착제를 사용하여 처리한다.


응집

  • 유기물, 조류, 색소, 콜로이드 등 탁도를 높이는 불순물을 제거하기 위해 화학 약품을 첨가해 입자 사이에 전기적 반발력을 감소시켜 서로 뭉치게 함으로써 침전시키는 방법.
  • 이때가한 화학 약품이 응집제이며, 일반적으로 황화알루미늄, 염화철, 황화철 등이 사용된다.

침전

  • 중력에 의해 부유성 유 · 무기 물질을 제거하는 것.
  • 침전지의 표면적이 넓을수록 침전 효율이 높다.

여과

  • 현탁성 부유 물질을 다공질 층에 통과시켜 분리하여 제거하는 방법.
  • 주로 모래층을 사용하며, 여과 속도, 모래층의 수, 여과 추진력에 따라 효과가 다르다.

소독

  • 바이러스, 세균, 미생물에 의한 각종 수인성 전염병을 예방할 목적으로 실시한다.
  • 염소, 이산화염소, 오존, 자외선 등이 사용
  • 특히 염소는 소독력이 좋고, 잔류 염소가 보전되며, 취급이 쉽고 경제적이라는 장점이 있어 많이 쓰인다.
  • 염소 소독 시 트리할로메테인(THM)이라는 유해한 유기 염소 화합물이 생성되기도 한다.


일반적인 상수도 정수 처리 과정




◇ 지표 생물

특정 지역의 환경 상태를 나타내는 생물을 말한다. 지표 생물은 일정한 환경 조건에서만 살 수 있으므로 이를 이용하면 특정 지역의 환경 조건이나 오염 정도를 유추할 수 있다. 좁은 의미로는 물속에서 살고 있는 생물의 종류에 따라 생활하는 수역의 수질을 판정하는 기준이 되기도 한다. 지표 생물을 이용해 환경 오염이나 환경 구성 요소들의 상황을 측정한 것을 생물 지표라고 한다.이끼(산성 토양), 실지렁이(산소가 부족한 환경) 등 다양한 종류의 지표 생물이 있다.


기타 수질 오염 지표


1. 물리적 지표


  • 탁도(turbidity) :물이 탁하게 보이는 정도.물의 선명도를 떨어뜨리는 미세한 현탁 물질에 의해 유발되는데, 주로 박테리아, 조류, 실트, 점토, 유기물 등이 콜로이드성 물질로 존재하기 때문이다.


  • (colority) : 물의 색 정도. 콜로이드를 포함한 현탁 물질이나 용존 물질, 금속류(철, 망가니즈 등), 조류, 점토, 유기물 등에 의해 나타난다.


  • 냄새 (odor) : 페놀 등 산업 폐수의 유입, 플랑크톤의 번식, 염소 처리, 폐수 속의 유기물이 분해되면서 발생하는 황화수소, 메테인, 암모니아 등의 기체에 의해 발생한다.


2. 화학적 지표


  • 총 유기 탄소량(TOC ; total organic carbon) : 물속의 유기 물질 중에 함유된 총탄소의 양. BOD, COD보다 분석이 간단하고 다양한 오염 물질에 대하여 사용할 수 있으나, 자연상태 유기 물질의 분해 속도를 알 수 없는 단점이 있다.


  • 경도 (hardness) : 물에서 비누 사용이 쉬운 정도를 나타내는 값. Ca, Mg, Fe, Mn, Sr 등 금속 원소의 2가 양이온이 물에 많이 녹아 있는 경우 '센물'이라고 하는데, 비누가 잘 녹지 않는다.


관련문제

문제

01

다음은 상수원의 물을 처리하는 과정을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

<보기>

상수원의 물을 처리하는 과정


<보기>


ㄱ. (가)에서 물속의 부유 물질을 가라앉힌다.

ㄴ. (나)에서 응집제를 사용하여 불순물을 가라앉힌다.

ㄷ. (다)에서 물속의 세균을 죽인다.

ㄹ. (라)에서 해로운 유기 화합물이 만들어질 수도 있다.

선택지

① ㄱ, ㄴ

② ㄱ, ㄷ

③ ㄱ, ㄹ

④ ㄱ, ㄴ, ㄷ

⑤ ㄱ, ㄴ, ㄹ

정답 :

해설 :

여과 단계에서는 모래 등을 사용해 불순물을 걸러낸다.


침사지에서는 물속의 부유 물질을 가라앉힌다. 약품 투입실에서 응집제를 투입해 물속에 녹아 있는 이온들이 불용성 화합물을 형성하도록 한 후 침전지에서 불순물을 가라앉힌다. 여과지에서는 모래 등을 사용해 불순물을 걸러낸다. 염소 살균실에서는 염소 등을 사용하여 물속의 세균을 죽이는데, 살균 과정에서 트리할로메테인(THM)이라는 해로운 유기 화합물이 만들어지기도 한다.


ㄷ. (다)에서는 주로 불순물을 걸러낸다.

문제

01

다음은 A, B, C, D 지점에서 BOD와 pH를 측정한 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

<보기>

BOD와 pH


<보기>


ㄱ. DO가 가장 높은 곳은 A 지점일 것이다.

ㄴ. 공장 지대에서 산성 물질이 유입되었다.

ㄷ. 하류로 가면서 자정 작용이 이루어지고 있다.

선택지

① ㄱ

② ㄷ

③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ

⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

정답 :

해설 :

오염 물질이 유입되면 BOD가 증가한다. 오염 물질이 유입되면 DO는 감소하고 BOD는 증가한다. A와 B 사이에서 BOD가 크게 증가한 것으로 보아 유기 오염 물질이 유입되었고, B와 C 사이에서 pH가 감소한 것으로 보아 산성 물질이 유입되었다. BOD는 점차 감소한다. DO는 오염 물질이 유입되기 전인 A 지점에서 가장 높을 것이다.

참고서 연관목차

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    3. 3 . 아름다운 한반도

  2. 2.생동하는 지구

    1. 1 . 고체 지구의 변화

    2. 2 . 유체 지구의 변화

  3. 3.위기의 지구

    1. 1 . 환경 오염

    2. 2 . 지구 기후 변화

  4. 4.다가오는 우주

    1. 1 . 천체 관측

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