【환경화학】 2026 국가공무원 5급(기술) 제3문

2026 국가공무원 5급(기술) 제3문^]

 

추천글 : 【환경화학】 환경화학 목차

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a. 반응속도론 

b. 분비계수 관련 문제 : 2010년 1문,  2011년 5문, 2024년 4문 

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Q. A 산업 지역에서 유기 화합물 X가 하천으로 유입되었다. 25 ℃에서 X의 특성은 다음과 같다. 다음 물음에 답하시오. (단, 기체상수(R)는 8.205 × 10^-5 atm · m³ · mol^-1 · K^-1 이다)

 

 

Q1. X가 수중 용존상과 퇴적물(또는 입자상 유기물) 중 어느 매체에 잔류될 가능성이 높은지 자료를 이용하여 설명하시오. (단, 퇴적물 유기탄소 함량(f_oc)은 0.03이다)

 

A1. 

옥탄올-물 분배계수 = 옥탄올에서의 농도 / 물에서의 농도이고 유기탄소 분배계수도 비슷하게 정의된다.

퇴적물 유기탄소 함량을 고려하더라도 이 분배계수 값이 꽤 커서 X가 지용성임을 의미한다.

예를 들어, f_oc × K_ow = 4.8 × 10² ≫ 1이다.

참고로, 옥탄올은 octanol로 H₃C-(CH₂)₆-CH₂OH로 강한 지용성을 나타낸다.

따라서 퇴적물(또는 입자상 유기물)에 잔류될 가능성이 높다.

 

Q2. 25 ℃에서 X의 수중 초기 농도가 1.0 μg/L일 때 전체 제거속도상수(k_TOT)와 10일 후 수중 농도 [μg/L]를 계산하시오. (단, 무차원 Henry 상수는 H이고, 휘발속도상수(k_vol)는 kL_a · H / (1 + H) 이다)

 

A2.

휘발속도상수는 의미상 kL_a와 대체로 많은 연관성을 갖지만 H = 0일 때 0이고 H ≫ 1일 때 kL_a가 되도록 정규화한 값으로 이해하면 된다.

참고로, H = 0일 때 기체상에 존재하는 X는 아예 없을 것이므로 휘발속도상수가 0이 되는 것은 직관적이다.

K_ow, K_oc는 화학평형 상수이므로 반응속도론과는 무관해 이 문제 풀이에는 사용하지 않는다. (이미 1번에서 사용하기도 했고 말이다.)

 

헨리 법칙 평형 기체 농도 = 0.003 [X] atm / (8.205 × 10^-5 atm·m³·mol^-1·K^-1 × 298.15 K) =  0.1226 [X]이다.

따라서 H = 0.1226 이다.

∴ k_TOT = k_bio + k_vol = 0.05 + 0.2 × 0.1226 / (1 + 0.1226) = 0.0718 day^-1 

1차 반응식에 의해, ln [X]_t = ln [X]₀ - k_TOT t = ln [X]₀ - 0.7184 ⇔ [X]_t = 0.4875 μg/L

 

입력: 2026.07.04 23:59