【환경화학】 2015 국가공무원 5급(기술) 제1문

2015 국가공무원 5급(기술) 제1문^]

 

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a. 산소요구량 

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Q. 총유기탄소(total organic carbon, TOC) 분석은 수중에 포함된 유기물의 양을 측정하는 방법이다. 다음 물음에 답하시오.

 

Q1. 현 TOC 공정시험방법으로 고온연소방법(conbustion)과 자외선-과황산 산화방법(UV persulfate)이 있다. 두 시험방법의 차이점(분석원리, 매질(matrix) 영향 등)을 비교 설명하시오.

 

A1. 

⑴ 고온연소방법

① TC(total carbon) : 공기중에서 유기물을 완전연소시켜서 얻은 CO₂의 생성량을 적외선 분광기로 읽어들여 측정함

② IC(inorganic carbon) : 산을 유기물에 살포하여 방출된 CO₂를 적외선 분광기로 읽어들여 측정함

③ TOC = TC - IC

 

Q2. 생물학적 산소요구량(BOD)과 비교한 TOC 분석의 장점과 단점을 제시하시오.

 

A2. 

⑴ 장점 : 생물학적으로 분해할 수 없는 탄소의 양도 측정할 수 있음

① (참고) 화학적 산소요구량은 산화 가능한 탄소의 양을 측정하는 것으로 TOC보다 하위 개념, BOD보다 상위 개념

⑵ 단점 : BOD에 비해 측정과정이 복잡함

① 보충 : BOD의 경우 서로 다른 시간에서의 용존산소량의 차이로 측정할 수 있음

② 단계 1. 두 하천에서 채취한 시료를 20 ℃로 맞춘 후, 같은 온도의 희석수로 5배 희석

③ 단계 2. 희석한 시료를 하천별로 각각 3개의 병 A~C에 완전히 채운 후 밀폐함

④ 단계 3. A 시료의 용존산소량(DO1)을 즉시 측정함

⑤ 단계 4. B와 C 시료를 20 ℃의 어두운 곳에서 5일간 배양한 후, 용존산소량을 측정하여 B와 C의 평균값(DO2)을 구함

○ 어두운 곳에서 배양하는 이유 : 빛이 있으면 시아노박테리아의 영향으로 BOD가 감소하기 때문

○ 즉, 미생물들이 산소를 덜 소비한 것으로 나타남

⑥ 단계 5. BOD = (DO1 - DO2) × 5

○ 5를 곱해주는 이유 : 단계 1에서 5배로 희석했기 떄문

○ 유기물이 많으면 DO2가 감소하여 BOD가 증가함

○ 미생물이 많아도 유기물만큼만 DO2가 감소하여 BOD가 달라지지 않음

 

Q3. 0.5 L의 물에 포름산(HCOOH) 15.0 mg/L, 페놀(C₆H₅OH) 5.0 mg/L, 옥살산(C₂H₂O₄) 30 mg/L이 용해되어 있다. 이 물의 이론적 TOC 값을 mg/L 단위로 계산하시오. (단, 원자량 C = 12, H = 1, O = 16 g/mol이다.)

 

A3. 

총탄소, 총유기탄소, 화학적 산소요구량, 생물학적 산소요구량은 모두 탄소의 농도로 표시할 수 있다.

화학적 산소요구량, 생물학적 산소요구량은 해당 탄소를 산화시킬 수 있는 산소의 농도로 단위변환을 한다.

이에 반해 총탄소, 총유기탄소의 경우 그러한 단위변환이 필요하지 않다. 

포름산, 페놀, 옥살산은 모두 유기탄소이므로 TOC는 다음과 같이 unit conversion을 이용하면 계산할 수 있다.

 

 

입력 : 2020.02.19 16:18