수질 오염 평가를 위한 생물화학적 산소요구량(BOD) 측정 실험

목차

수질 오염의 정도를 정량적으로 평가하는 가장 대표적인 지표 중 하나가 생물화학적 산소요구량(Biochemical Oxygen Demand, BOD)입니다. BOD는 수중의 유기물을 미생물이 분해할 때 소비하는 산소의 양을 나타내며, 이 수치를 통해 물속의 오염 정도와 정화 능력을 객관적으로 평가할 수 있습니다. 본 글에서는 BOD의 개념, 측정 원리, 실험 방법, 그리고 수질 환경에서의 응용에 대해 자세히 설명합니다.

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1. BOD란 무엇인가?

BOD는 일정 온도(보통 20℃)에서 일정 시간(일반적으로 5일) 동안, 물속의 미생물이 유기물을 분해할 때 소비하는 용존산소(DO)의 양을 의미합니다. 단위는 mg/L로 표시되며, BOD 값이 높을수록 유기물 농도가 많아 오염된 상태임을 의미합니다.

 

2. BOD 측정의 중요성

• 환경 기준 평가: 하천, 호수, 폐수의 수질 상태 판단
• 정화 효율 평가: 하수처리장 등의 처리 성능 분석
• 수생 생물 보호: 산소 고갈로 인한 생물 피해 예방

 

3. BOD 측정 실험 원리

수질 시료에 일정량의 미생물이 포함된 상태에서 뚜껑이 밀폐된 BOD 병에 담아, 초기 DO를 측정한 후 5일간 20℃에서 암조건 보관합니다. 이후 다시 DO를 측정하고, 초기 DO와의 차이를 계산하여 BOD 값을 산출합니다.

 

4. 실험 장비 및 시약

• BOD 병 (300 mL)
• 용존산소 측정기 또는 윙클러 적정 세트
• 희석수(탈이온수 + 영양염류 + 미생물 시드)
• 영양염류: 인산염, 질산염, 염화칼륨 등 포함

 

5. BOD 측정 실험 절차

1. 시료 채취: 분석하고자 하는 수질 시료를 채취
2. 시료 희석: 필요 시 희석수와 혼합 (유기물 농도에 따라 조절)
3. 초기 DO 측정: BOD 병에 시료를 넣고 DO 측정
4. 암소 저장: 20℃에서 5일간 보관 (빛 차단 필수)
5. 5일 후 DO 측정: 동일 병에서 최종 DO 측정
6. BOD 계산: BOD = DO(초기) - DO(5일 후)

 

6. 실험 시 주의사항

• 병 내 공기 기포 제거 (정확한 DO 측정을 위해)
• 적절한 희석 비율 설정 (DO가 1 mg/L 이상 남도록)
• 중금속, 소독제 등 미생물 독성 물질 제거

 

7. BOD 기준과 해석

• 1~2 mg/L: 매우 깨끗한 물
• 3~5 mg/L: 보통 수준, 생활하수 영향 가능성 있음
• 6~9 mg/L: 오염 가능성 있음
• 10 mg/L 이상: 심각한 유기물 오염

 

8. BOD와 관련된 기타 수질 지표

• COD(화학적 산소요구량): 산화제를 이용해 유기물 산화량 측정
• TOC(총유기탄소): 유기 탄소 농도 직접 측정
• DO(용존산소): 현재 물속의 산소 농도

 

9. 응용 분야

• 하천 수질 모니터링 및 정화 정책 수립
• 하수 및 산업 폐수 처리장 운영 평가
• 환경영향평가 및 법적 수질 기준 준수 확인

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BOD 측정은 수질 오염을 평가하는 과학적이고 신뢰도 높은 방법입니다. 미생물의 자연 정화 능력을 활용한 이 실험은 친환경적인 분석법으로, 다양한 환경 분야에서 활용됩니다. 정확한 측정과 주의 깊은 해석을 통해, 우리는 보다 건강한 수생 생태계를 유지하고 오염을 사전에 예방할 수 있습니다.