수질검사 실험

  물의 화학적 성분과 미생물 및 물리학적 성질을 조사하여 생물의 생존에 적부(適否), 음료수로서의 적부를 판정하는 검사. 수돗물의 합격여부나 우물물의 음료적부 판정 시 수원(水源)의 오염이나 정화작업 점검 시, 수원 선정 시, 또는 공업용 수도나 하수도에서 목적에 따라 수질검사가 실시된다.

  물을 그대로 음료수로 쓰려면 무색·무취·투명해야 하며 병원체나 그 밖의 인체에 대한 유해물이 없어야 하는 등 조건이 갖추어져야 하며, 이러한 조건을 만족시키고 있는지를 검사 하고 그렇지 못할 때에는 필요한 정수(淨水)방법으로 정수하고 다시 충분히 정수되었는지를 검사한다.

  공업용수는 공업의 특성과 그 작업공정에 따라 필요한 수질이 다르므로 이에 대한 적성을 검사한다. 그 뿐 아니라 하수나 산업폐수도 그대로 지하에 침투시키거나 바다나 강에 방류해도 무방한지를 검사하여 유해할 때는 필요한 처리를 하고 그 처리의 완전도(完全度)도 검사한다.

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🧪 실험 목적

 

수질검사에 대해 알아보고, 우리 주변의 물을 채취하여 수질검사를 실시해 본다.

 

🧪 실험 이론

 

  수돗물의 수원(水源) 선정, 우물물의 음료수 적합여부 판정, 수원의 오염, 정화작업 점검, 공업용수의 적합여부 판정, 하천·호소(湖沼)·해역 오염도 측정 등의 검사를 여러 가지 상황과 목적에 맞게 실시한다. 수질검사는 환경정책기본법 시행규칙에서 정한 29가지의 수질오염물질과 생화학적 산소요구량(biochemical oxygen demand/BOD), 화학적 산소요구량(chemical oxygen demand/COD), 용존산소(dissolved oxygen/DO), 수소이온농도(pH), 색도, 온도 등을 조사한다. 이러한 검사에는 세균학적 시험, 생물학적 시험, 화학적 시험, 물리적 측정 등이 있다.

  화학적 시험은 수중의 부유물질이나 용해성 물질의 정량 및 정성을 위한 시험이며, 단시간 내에 정확한 결과를 얻어낼 수 있는 장점이 있다. 중금속이나 독성물질의 측정은 화학적 방법으로만 측정이 가능하다. 대부분의 수질오염물질이나 COD, DO 등의 측정은 수질환경보전법이 정한 환경오염 공정시험법에 의해 화학적 방법으로 실시한다. 또한 수질오염이 발생할 경우에는 특정 성분의 물질이 증가하므로 오염의 성질이나 양을 측정하는 데 필수적인 시험방법이다. 이 시험결과는 정수시설이나 하수처리시설을 조정할 수 있는 중요한 자료가 된다. 그밖에 수질의 기본적 요인인 pH·온도·색도 등은 물리적인 측정법으로 조사한다.

 

✔ 아질산

  수질 오탁을 표시하는 지표의 하나로 물이 유기성 질소로 오염된 경우 수중에서 점차 분 해 되어 무기성 질소로 되는 산화과정에서 생성하는 것 중의 하나로서 일반적으로 암모니아성 질소의 산화에 의해서 생기는 것이다. 아질산염, 아질산이온(NO^2-) 등으로 표시하는데 그 양은 질소량으로 표시되므로 아질산성 질소로서 나타낸다.

  물속의 아질산성 질소는 세균류에 의한 생물화학적 또는 화학적으로 산화 또는 환원된 다. 주로 대 ·소변, 하수 등의 혼입에 의한 암모니아성 질소의 산화에 의해 생기므로 물 의 오염을 추정할 수 있는 유력한 지표가 된다. 그 순서는 우선 암모니아가 되고 다시 암모니아는 산화되어 아질산이 되며 마지막으로 질산이 되어 안정한다. 따라서 그 양을 측정하면 오수의 자연 정화가 어디까지 왔는지 알 수 있다. GR(Griss-romijin) 아질산 시약과 아질산염이 반응하면 자적색 또는 복숭아색을 나타낸다.

 

✔ 암모니아

  암모니아성 질소(NH₃/NH₄⁺)는 음식물 찌꺼기와 배설물이 박테리아에 의해 분해되면서 발생되는 독성물질로 모든 수생 동물의 피부와 아가미를 통해서도 배출된다. 암모니아성 질소는  수중에서 암모늄 이온(NH₄⁺)과 암모니아(NH₃) 형태로 존재하며 이중 유독한 형태는 이온화 되지 않은 암모니아이다. 암모니아를 검출하는 방법으로는 수용액에 묽은 네슬러 시약을 가하여 황갈색으로 변하는지 관찰하거나, 수용액에 수산화나트륨을 가한 후 가열하여 자극적인 암모니아 냄새가 나는지를 조사하는 방법이 있다.

 

✔ 유기물

  유기물을 검출할 때에는 과망간산칼륨용액(KMnO₄)을 사용하는데 이는 적자색을 띈다. 이는 MnO₄^- 이온에 의한 색인데 이것에 산화되기 쉬운 물질이 가미되면 과망간산 이온은 그의 물질을 산화시켜 망간이온(Mn²⁺)으로 변한다. 이 이온은 거의 엷은 색으로 실제 실험에서는 탈색된 것으로 보인다. 유기물은 산소를 필요로하는 물질이고, 따라서 과망간산칼륨용액의 색을 탈색시키게 된다.

 

✔ 염소

  염소이온(Cl^-)은 은이온(Ag⁺)과 반응하면 흰색침전이 생긴다. 따라서 검수 중 염소이온을 지니고 있는 물이 있다면 질산은(AgNO₃)용액을 넣었을 때 염소와 은의 반응이 일어나 흰색 침전이 생긴다.

 

AgNO₃ + Cl^- → AgCl↓(흰색) + NO₃^-

 

✔ SO₄^2-

  황산이온은 자연수 속에 들어 있는 주요 음이온들 중의 하나다. 황산이온이 과다 하게 포함된 수돗물을 마시면 설사를 일으키게 되므로 공설 급수에서 중요하게 하게 다루어진다. 또한 황산염은 공설 급수에서 뿐만 아니라 산업용수에서도 이것 이 상당한 양 포함된 물을 사용하는 경우 보일러와 열교환기에 스케일(scale)을 생성하므로 중요하다. 염화바륨(BaCl₂)와 SO₄^2-이 반응하면 백색의 불용성 침전물(BaSO₄)이 생긴다.

 

 

🧪 실험 준비물

 

  플라스크, 유도관, 비커, 가열장치, 삼각플라스크, 뷰렛, 피펫, NH₄OH, 0.1 wt% KMnO₄, Nessler 시약, 묽은 H₂SO₄, 10 wt% KI-녹말 용액, 1 % AgNO₃, 10 wt% BaCl₂ 우리 주변의 물(증류수, 정수기, 수돗물, 낙동강) 각 1 L

 

🧪 실험 과정

 

1. 아질산의 검출

  검사하려는 물 50 ml에 10 wt% KI 1 ml 와 녹말 용액 1 ml를 가하고 섞은 다음 묽은 H₂SO₄ 1 ml를 가하여 산성으로 하고 방치하였을 때 5분 이내에 푸른색이 되면 아질산이 유해량 함유되었다는 증거이다.

 

2. 암모니아의 검출

  검사하려는 물 10 ml에 Nessler 시약 몇 방울을 가했을 때 용액의 색이 담황색~적갈색으로 변하면 암모니아가 유해량 함유되었다는 증거다.

 

3. 유기물의 검출

  검사하려는 물 100 ml에 묽은 H₂SO₄ 1 ml와 0.1 wt% KMnO₄ 1 ml를 가하여 천천히 가열하여라. 5분 동안 끓는 사이에 붉은 색이 없어지면 유기물이 유해량 함유되었다는 증거이다.

 

4. Cl^-이온 검출

  검사하려는 물 100 ml에 AgNO₃용액 몇 방울을 가한 후 물이 탁해지는가 보아라. 또한 증류수와 비교해보자.

 

5. SO₄^2-이온 검출

  검사하려는 물 10 ml에 10 wt% BaCl₂액 2 ml를 가하고 끓여서 식힌다. 이 때 흰 침전물이 생기면 SO₄^2- 이온이 유해량 있다는 증거이다.

 

취수 및 시약준비

실험 결과 확인

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🧪 실험 결과

 

시료		아질산	암모니아	유기물	Cl-	SO42-
수돗물	반응 전	무색	무색	적자색	무색	무색
	반응 후	무색	무색	적자색	흰색앙금	흰색앙금
증류수	반응 전	무색	무색	적자색	무색	무색
	반응 후	무색	무색	적자색	무색	무색
정수기	반응 전	무색	무색	적자색	무색	무색
	반응 후	무색	무색	적자색	무색	무색
낙동강	반응 전	무색	무색	적자색	무색	무색
	반응 후	푸른색	무색	옅은분홍색	흰색앙금	흰색앙금
삼락천	반응 전	무색	무색	적자색	무색	무색
	반응 후	푸른색	무색	옅은분홍색	흰색앙금	흰색앙금