DO(Dissolved Oxygen) 개념

DO(Dissolved Oxygen)

Dissolved Oxygen(용존산소)은 물을 분석하는데 중요한 척도이다.

깨끗한 물에는 거의 포화에 가까운 산소가 녹아 있으나 가정하수, 공장폐수에 의해 오염된 물에서는 그 양이 점점 적어진다. 따라서 용존산소는 물의 오염정도에

따라 다르므로 오염정도를 알 수 있다. 용존산소는 오염된 물을 처리, 수생식물과 어패류의 생육 그리고 하천의 자정작용 등에 절대적으로 필요하다.

물이 공기와 접촉되어 있을 때 표면에서의 산소의 양과 공기에서의 양이 같아질 때까지 공기로부터 물이 산소를 흡수한다. 이 때, 물은 산소로 포화되었으며,

용존산소의 압력은 물위의 공기에서의 산소의 압력과 같다. 그 양은 온도, 염분도, 압력(고도)에 의해 좌우된다.

물에 대한 산소의 용해도를 좌우하는 것으로 자연적 인자 외에도 수중에 존재하는 오염된 유기물등은

물에 대한 산소의 용해도를 감소시키며, 또한 산소를 소비한다.

그러므로 오염된 물에서는 소비되는 양이 많으므로 용존산소량은 적고, 깨끗한 물에서는 그 온도에 있어서의 포화량에 가깝게 함유되어 있다.

즉 용존산소의 대소는 오염의 정도를 말해준다고 할 수 있다.

용존산소의 측정은 오염물질이 유입되는 자연수와 가정하수, 산업폐수를 정화하는 공정을 호기성상태로 유지하는데 있어서 매우 중요한 요인이 된다.

따라서 물속의 산소는 자연수의 자정능력을 제한하는 주요인자이며 이 때문에 폐수를 유입하천에 방류하기 전에 반드시 정화 처리하여 오염물질을 제거시켜야

한다.

=> 포화도 : 20℃ = 9.17mg/ℓ, 0℃ = 14.62mg/ℓ  (DO는 온도의 영향을 받음)

Temperature : 수온이 낮은 물에 산소가 좀 더 녹아 있다.

Salinity : 염이 녹아 있는 물보다 깨끗한 물에 산소가 좀 더 녹아 있다.

Atmospheric Pressure(altitude) : Atmospheric pressure가 높으면 높을수록 물에 녹아 있는 산소의 양은 많아진다.

2. DO의 측정방법 

DO를 분석하는데 이용되는 방법은 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 

첫째, Winkler 혹은 iodometric method

둘째, membrane probe를 사용하는 electrometric method가 있다.

Winkler와 iodometric method는 산소의 산화성질에 기초를 두는 titrimetic method인 반면,electrometric method는 membrane을 통한 산소 분자의 확산속도에 기초를 둔 측정방법이다.

Iodometric method를 변형시킨 방법들이 방해물질을 제거하거나 최소화하여 발전되었음에도 불구하고 이 방법은 아직 산업폐수와 가정폐수에 적합하지 않다.

게다가 iodometric method는 field testing에 적합하지 않으며 연속적인 측정과 본래의 장소에서 DO를 측정하기가 쉽지 않은 문제점이 있다.

실험실에서, membrane probe를 이용한 방법은 박테리아의 배양에서 BOD test를 포함하는 연속적인 DO 분석에 이용되었고 또한 오염된 물, 짙은 색깔의 물,

그리고 강한 폐수에서 DO를 분석하는데 이용되고 있다. 

(I) 윙클러-아지드화나트늄 변법의 측정원리

이 방법은 공정시험법에서의 주 시험법으로 이용된다.

황산망간과 알칼리성 요오드칼륨용액을 넣을 때 생기는 수산화제일망간이 시료중의 용존산소에 의하여 산화되어 수산화제이망산으로 되고, 황산 산성에서 용존

산소량에 대하는 요오드를 유리한다. 유리한 요오드를 티오황산나트늄으로 적정하여 용존산소의 양을 정량하는 방법이다.

이 방법은 아질산염 50µg/ℓ이상, 제일절염 1.0mg/ℓ이하에서 방해를 받지 않으며, 하천수, 하수 및 공장폐수에 적용한다. 정량범위는 0.1mg/ℓ이상이다.

이 방법은 용존산소 측정법에서 아질산이온의 방해를 제거하기 위한 방법이다. 즉, 아질산이온은 산성용액중에서 요오드를 환원하기 때문에 실제 용존산소량

보다도 낮게 된다. 이 변법에서는 아질산 이온을 분해하는 시약으로 아지드화나트늄을 사용한다.

이 반응식은 다음과 같다.

산성용액 중에서

이 반응은 2∼3분간에 완료된다. 이질산이온의 방해를 방지하는 것 외에는 윙클러 원법과 같다.

(2) Membrane Probe를 사용하는 Electrometric Method

용존산소 측정기의 전극부를 시료의 가운데에 담그면 시료중의 용존산소가 폴리에틸렌 또는 테프론의 격막를 통과하여 금속전극의 표면에서 산화․환원반응을

일으키고 이때 산소의 농도에 비례하여 전류가 흐르게 되는데 이 전류량으로 부터 용존산소량을 측정하는 방법이다.

격막은 용존산소를 선택적으로 통과하는 특성을 지니고 있으므로 공존물질이나, 산화성물질이 함유된 시료나 착색된 시료에 적합하다.

특히 윙클러-아지드화나트늄변법을 사용할 수 없는 폐하수의 용존산소 측정에 유용하게 사용될 수 있다. 격막전극법에는 폴라로그래픽과 갈바니전극법이 있으며,

현재 시판되고 있는 용존산소측정기의 대부분은 폴라로그래픽 전극법을 사용하고 있다.

연속 측정에는 보통 격막 전극법이 채용되며, 일반적인 정량범위는 0.5mg/l 이상이다.