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수질 오염을 평가하는 데 있어 가장 중요한 지표 중 하나는 바로 용존산소(Dissolved Oxygen, DO)입니다. DO는 수중에 녹아 있는 산소의 농도를 의미하며, 수생 생물의 생존, 미생물의 유기물 분해, 물속 생태계의 균형 유지에 큰 영향을 줍니다. 본 글에서는 DO의 개념과 중요성, 측정 방법, 수질 변화와의 상관관계를 실험 중심으로 알아보겠습니다.
1. 용존산소(DO)란 무엇인가?
용존산소는 대기 중의 산소가 물에 녹아 들어가거나, 수생 식물의 광합성 활동에 의해 생성되어 수중에 존재하는 산소입니다. 일반적으로 mg/L(ppm) 단위로 표시되며, 농도가 높을수록 수질이 양호하다고 평가됩니다.
2. DO가 수질에 미치는 영향
- 수생 생물의 호흡: 물고기, 곤충, 조개 등은 물속의 산소를 통해 호흡
- 유기물 분해: 호기성 미생물은 유기물을 산화시키며 산소를 소비
- 수질 자정 능력: 충분한 DO는 자정작용을 촉진
- 혐기성 환경 방지: DO가 낮으면 악취, 황화수소, 아질산 생성 등 문제 발생
3. DO 측정 방법
1) 윙클러(Winkler) 적정법
고전적인 방법으로, 시료에 시약을 첨가하고 요오드량을 적정하여 산소 농도를 간접 측정합니다. 정확도는 높지만 시간이 오래 걸리고 숙련된 기술이 요구됩니다.
2) 전기화학 센서법
갈바닉(Galvanic) 또는 폴라로그래픽(Polarographic) 센서를 사용해 전기화학 반응으로 산소 농도를 측정합니다. 휴대용 측정기 사용이 가능하고 실시간 측정에 적합합니다.
3) 광학 센서법 (Luminescent DO)
최근 보급되는 기술로, 발광성 센서가 산소 농도에 따라 빛의 세기를 변화시키는 원리를 이용합니다. 정확도가 높고 유지보수가 적은 장점이 있습니다.
4. DO 측정 실험 절차 예시
- 시료 채취: 하천, 호수 또는 수조에서 수질 시료를 채취
- 기기 보정: DO 측정기 보정 (0% 및 100% 기준용액 사용)
- 측정: 센서를 수중에 넣고 안정화된 값 기록
- 환경 변수 기록: 온도, pH, 유속 등도 함께 기록하면 분석에 도움
5. DO 농도에 영향을 주는 요인
- 수온: 온도가 높을수록 DO 용해도는 감소
- 조류 및 식물: 광합성에 따라 DO가 증가할 수 있음
- 유기물 오염: 미생물의 산소 소비량 증가로 DO 감소
- 흐름과 혼합: 수류의 빠르기와 공기 접촉 여부에 따라 DO 농도 변화
6. 환경 적용 사례
- 하천 생태 모니터링: DO 농도는 수질 생태계 건강성 지표로 활용
- 폐수처리장 공정관리: DO 수준에 따라 활성슬러지 운영 조절
- 양식장 수질 관리: DO 농도 유지는 어류 생존율에 직접 영향
7. DO 기준과 해석
환경부 및 미국 EPA 기준에 따르면 일반적으로 DO 5 mg/L 이상이면 수질이 양호하다고 평가됩니다. DO 3 mg/L 이하는 저산소 상태로, 수생 생물의 집단 폐사가 발생할 수 있습니다.
용존산소(DO)는 수질 평가의 핵심 지표 중 하나로, 생태계 건강성과 오염 정도를 직접적으로 나타냅니다. 다양한 측정 기법과 실험 방법을 통해 DO 농도를 정확하게 파악하고, 이를 기반으로 수질 개선과 환경 보전에 활용하는 것이 중요합니다.