【환경화학】 2010 국가공무원 5급(기술) 제2문

2010 국가공무원 5급(기술) 제2문^]

 

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비슷한 문제 : 2009년 제1문 

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Q. 상수처리 과정에서의 부식질과 THMs(Trihalomethanes)에 관하여 다음 질문에 답하시오.

 

Q1. 부식질(humic substance, humus)의 정의와 분류에 대하여 설명하시오.

 

A1. 

부식질의 정의 : 토양 혹은 수중에 존재하는 식물 혹은 동물의 사체가 미생물에 의해 분해되면서 생기는 복잡한 유기물질 (ref)

분류 1. 휴민(humin)

○ 알칼리성 조건과 산성 조건에서 모두 녹지 않는 물질

○ 탄소 기반의 거대분자 물질

분류 2. 휴믹산(humic acid)

○ 알칼리성 조건에서 녹는 물질

○ 여러 종류의 산이 섞인 혼합물로 짙은 갈색을 띰

○ 분자량이 긴 사슬 형태의 분자로 구성됨 

○ 뛰어난 킬레이트 작용과 수분 보유 능력을 통해 영양분 흡수를 개선하고, 토양 구조와 미생물 활동을 향상

분류 3. 풀빅산(fulvic acid)

○ 산성 조건에서 녹는 물질

○ 휴믹산보다 분자량이 작고 산소 및 카르복실기 수가 많아, 탄소를 포함한 킬레이트 화합물 중 효과가 가장 큰 물질

○ 세포막을 쉽게 통과할 수 있어 식물 영양분 흡수를 도움

 

Q2. 상수처리 과정에서 부식질로 인한 THMs의 생성에 대하여 설명하시오.

 

A2. 

원수 중에 존재하는 부식질이 정수처리 과정에서 염소 소독 시 염소와 반응하여 THMs 같은 소독 부산물을 생성함

특히 물에 녹는 휴믹산과 풀빅산은 THMs의 주요 전구물질로 작용하며, 부식질 농도가 높을수록 염소 요구량과 THMs 생성 가능성이 증가

예를 들어, THMs의 대표적인 예인 클로로포름(CHCl₃)은 다음과 같이 생성됨

 

유기물 전구체 + 3HOCl → CHCl₃ + 부산물

 

Q3. THMs의 정량분석에 사용되는 일반적인 기기 시스템(기기 ― 검출기)을 설명하시오.

 

A3. 

기기 : 기체 크로마토그래피(GC, gas chromatography)

○ 정의 : 증발된 시료 성분이 분리관에 있는 고정상과 이동하는 기체상 사이에 분배되어 분리되는 방식 

○ 운반기체는 고순도의 헬륨, 수소, 질소, 아르곤 등의 비활성 기체 : 기체상으로 주로 He이 사용됨

○ 이유 1. H₂, He 등 분자량이 가벼운 기체 분자들은 확산 계수가 커서 더 빠르게 분리를 함

○ 이유 2. H₂, He 등 분자량이 가벼운 기체 분자들은 열전도도가 크므로 예열 시간이 적게 걸림

○ 이유 3. H₂, O₂ 등의 기체는 반응 시료와 반응할 수 있음

○ 장점 : 해상도가 높음

○ 단점 : 휘발이 안 되면 분석이 안 되므로 분자량이 작아야 함

○ 시료의 분자량 조건 : 10⁰ ~ 10³

○ 일반적으로 분자량이 500을 넘어가면 기체 크로마토그래피를 하기 어려움

 

검출기 : 전자포획검출기(ECD, electron capture detector)

○ THMs는 염소·브롬 등 할로겐 원자를 포함한 화합물이므로 전자를 잘 포획하므로 ECD에서 높은 감도를 나타냄 

 

입력: 2026.05.29 23:09