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생물화학적 산소요구량(BOD) 분석 희석수 요건 분석
정답
가장 옳지 않은 선택지는 1번: "희석수는 증류수나 탈염수로 제조되며 일부의 염소 또는 클로라민을 포함할 수 있다."
선택지 분석 및 해설
생물화학적 산소요구량(BOD) 분석은 수질 내 유기물의 생물학적 분해 과정에서 소비되는 산소량을 측정하는 시험으로, 희석수의 품질은 결과의 정확성에 큰 영향을 미칩니다. 희석수는 BOD 측정에 간섭을 일으키지 않도록 특정 요건을 충족해야 합니다. 각 선택지를 분석해 보겠습니다.
1. 희석수는 증류수나 탈염수로 제조되며 일부의 염소 또는 클로라민을 포함할 수 있다.
분석: 희석수는 증류수나 탈염수로 제조되는 것이 맞습니다. 이는 불순물을 최소화해 정확한 BOD 값을 얻기 위함입니다. 하지만 염소 또는 클로라민은 미생물 활동을 억제하거나 산소 소비에 영향을 줄 수 있는 화학물질로, BOD 분석에 사용되는 희석수에는 포함되어서는 안 됩니다. 염소나 클로라민이 포함되면 미생물의 유기물 분해 과정이 방해받아 부정확한 결과가 나올 수 있습니다. 따라서 이 문항은 잘못된 설명입니다.
<喧結성 결론: 이 선택지가 가장 옳지 않으므로 정답입니다.
2. 희석수는 알맞은 pH로 유지되어야 한다.
분석: BOD 분석에서 희석수의 pH는 미생물 활동에 적합한 범위(보통 pH 6.5~7.5)로 유지되어야 합니다. 이는 미생물이 유기물을 효과적으로 분해할 수 있는 환경을 제공하기 위함입니다. pH가 너무 높거나 낮으면 미생물 활동이 저하되어 BOD 값이 왜곡될 수 있습니다. 따라서 이 문항은 올바른 설명입니다.
3. 희석수는 산소로 포화되도록 폭기시켜야 한다.
분석: BOD 측정은 용존산소(DO) 농도의 변화를 통해 산소 소비량을 계산하므로, 희석수는 시험 시작 시 충분한 용존산소를 포함해야 합니다. 이를 위해 희석수는 산소로 포화되도록 폭기(aeration) 과정을 거칩니다. 이는 BOD 분석의 표준 절차로, 올바른 설명입니다.
4. 식종 희석수에는 미생물 개체균이 들어있어야 한다.
분석: BOD 분석에서는 시료에 충분한 미생물이 존재하지 않을 경우, 유기물 분해를 위해 미생물을 별도로 첨가한 식종 희석수(seed dilution water)를 사용합니다. 식종 희석수에는 활성 미생물 개체균이 포함되어야 하며, 이는 시료의 유기물을 분해하는 데 필요합니다. 따라서 이 문항은 올바른 설명입니다.
요약
- 1번: 염소 또는 클로라민이 포함되어서는 안 되므로 잘못된 설명.
- 2번: 적절한 pH 유지는 필수이므로 올바른 설명.
- 3번: 산소 포화는 BOD 분석의 핵심이므로 올바른 설명.
- 4번: 식종 희석수에 미생물이 포함되어야 하므로 올바른 설명.
따라서 1번이 가장 옳지 않은 선택지입니다.
왜 염소나 클로라민이 BOD 분석에서 미생물의 유기물 분해를 방해하는가?
염소(Cl₂)와 클로라민(NH₂Cl)은 강한 산화제이자 소독제로, 미생물의 생리적 활동을 억제하거나 사멸시켜 생물학적 산소요구량(BOD) 분석에서 유기물 분해 과정을 방해합니다. 주요 이유는 다음과 같습니다.
1. 미생물 사멸 또는 활성 억제
염소와 클로로라민은 미생물의 세포막을 파괴하거나 효소 및 단백질을 변성시켜 대사 기능을 마비시킵니다.
BOD 분석은 미생물이 유기물을 분해하며 산소를 소비하는 과정을 측정하는데, 미생물이 죽거나 활성이 저하되면 유기물 분해가 감소하여 BOD 값이 부정확해집니다.
2. 화학적 산화 간섭
염소와 클로라민은 유기물과 직접 반응하여 화학적으로 산화시킬 수 있습니다. 이는 생물학적 분해가 아닌 화학적 산소를 소비하므로 BOD 분석의 목적에 맞지 않습니다.
이 과정에서 용존산소(DO)가 화학 반응에 소모되어 미생물에 의한 산소 소비와 혼동될 수 있습니다.
3. 환경 조건 악화
염소와 클로라민은 pH 변화를 유발하거나 독성 부산물(예: 차아염소산)을 생성하여 미생물의 최적 생장 환경을 방해합니다.
이는 미생물의 유기물 분해 효율을 떨어뜨립니다.
결론
염소와 클로라민은 미생물의 생존과 활성을 억제하고, 화학적 산소를 왜곡하여 BOD 결과를 낭비시킵니다. 따라서 BOD 분석용 희석수는 이를 제거한 증류수나 탈염수로 준비해야 하며, 잔류 염소는 티오황산나트륨(Na₂S₂O₃) 같은 중화제를 사용하여 제거합니다.