스마트계측기[blog]

유기성 질소(Organic-N, Org-N)

아미노산, 단백질 및 기타 각종 유기화합물에 함유되어 있는 질소분을 뜻한다. 수중의 유기성 질소는 처리가 진행됨에 따라 산화되어 암모니아성 질소, 아질산성 질소로 변한다. 또한, 암모니아성 질소, 아질산성 질소, 질산성 질소를 무기성 질소라 하고, 유기성 질소와 합쳐서 [총질소, Total Nitrogen, T-N]라 한다.

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질산성 질소의 주요 특성

1) 단백질 같은 질소 화합물이 부패, 발효, 산화 등의 과정에서 최종적으로 생성되는 물질이다.

2) 화학적으로 불활성적이지만 미생물 작용으로 환원될 수도 있다.

3) 물의 오염지표, 수역에서 부영양화 지표로 사용된다.

4) 질산염은 질소와 산소가 결합되어 있는 화합물이다. 물 속에서는 주로 NO2-와 NO3- 로 존재한다. 오염된 물속에서 질소는 질산염이 아닌 암모늄이온(NH4+) 또는 암모니아(NH3-)로 존재하는데, 수중에서 Nitrosomonas, Nitrobacter 균에 의해 분해되어 질산염으로 변화한다.

5) 질산성 질소(NO3-N)는 질산염 또는 NO3- 등으로 표현되지만, 그 양을 질소 양으로 표시하는 것이므로 NO3-N으로 표시한다.

6) 물 속의 질산성 질소는 대부분이 동물성 유기물질이 세균에 의하여 산화 분해되어 NH3-N(암모니아성 질소), NO2-N(아질산성 질소)을 경유하여 생성된 최종 분해산물이다.

7) 물 속의 NO3-N의 존재는 유기물질의 최종 분해산물이므로, 유기물질에 의한 과거의 오염을 나타낸다.

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질산염을 질소량으로 나타낸 것으로서 주로 암모니아성 질소가 질화균의 작용으로 산화되어 생성한다. 활성슬러지법에 의한 처리에서 산화가 지나치면 처리수중에 질산성 질소가 증대하고, pH는 저하한다.

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아질산성 질소(Nitrite Nitrogen, NO2-N)

아질산염을 질소량으로 나타낸 것으로서, 주로 수중의 암모니아성 질소가 생물화학적으로 산화되면 주로 질산성질소로 변한다. 아질산성 질소는 질산성 질소보다 일반적으로 매우 낮은 농도로 분포하지만 상당히 광범위하게 존재하고 있다. 일본국내에서는 질소분은 과다 경향이 있으며 문제가 되어 있다. 질산염의 주요한 용도는 무기질소비료이며 그 외에 화약제조, 유리제조, 화학공업, 식품의 방부제에 사용되고 있다.

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암모늄과 암모니아의 pH, 온도와의 관계

암모니아가 생물에게 치명적인 독이라는 건 수질관리하시는 분이라면 잘 아실겁니다. 또한 암모니아와 암모늄은 pH의 변화에 따라 서로 왔다갔다 하면서 물속에서 존재합니다. 그러나 암모니아는 이온화된 암모늄보다 100배 이상의 독성이 있기에 암모니아보다는 암모늄으로 유지하는게 무엇보다 중요합니다.

물교환시 환수물의 pH를 7이하로 유지하는 게 좋습니다

새우나 디커를 양식하시는 분들인 경우 수소이온농도지수 pH6을 기준으로 보면 새우는 섭씨온도 24도에서 40미만으로, 디커는 섭씨온도 28도에서 29미만으로도 생물에게 큰 독성이 될 수 있습니다. 따라서 온도가 높을수록 소량의 암모니아만으로도 생물들이 위험할 수 있으므로 더욱 주의가 필요합니다. 이런 이유로 새우는 특히 여름에 수질관리하는게 많이 어렵습니다.
섭씨온도 24도에서 pH가 6에서 7로 변할때 암모니아는 0.1에서 0.5로 5배가 증가합니다. 물론 섭씨온도가 26도가 되면 0.6으로 6배가 증가합니다.

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암모니아 중독증 원인 및 증상

원인

pH가 상승하면 암모니아 독성이 증가된다. 총 암모니아염은 용액 중에 NH4+와 NH3의 형태로 분포한다. NH3-N이 강한 독성을 나타내는데 NH3의 %는 다음과 같은 식으로 계산된다. NH3(%)=100/(1+10pka-pH) pH 7.0∼9.0범위에서 가장 심한 NH3-N 중독을 일으킨다. pH 7.0이하에서는 암모니아 농도가 낮음으로 인해 중독이 발생되지 않는다.


증상

pH 7.0일때의 총 암모니아 양에 따르는 뱀장어의 행동을 관찰한 결과, 시간이 지나면서 서서히 발광하다가 사육지 저면에 누워 버렸다. 또한 경련을 일으키며 죽는 농도가 총암모니아양 370㎎/ℓ였다. 이상과 같은 급성 중독은 사육지에서는 생각할 수 없다. 총 암모니아 양이 20㎎/ℓ이상이 되면 사료 효율도 나빠져 성장이 둔화된다. 또한 병리조직학적 소견에서도 총 암모니아양이 40㎎/ℓ만 되면 아가미 상피세포의 비대와 맥류가 많이 생겨 호흡에도 지장을 초래한다. 암모니아 (NH3)가 중독을 일으키지만 암모늄(NH4+)의 농도가 높아져도 중독되는 경우가 있다. NH4+중독에 대해서는 그 중독 작용은 아가미의 Na 대사를 억제시키기 때문이다. 뱀장어에 있어서도 암모늄(NH4+)에 대한 독성이 있는 것으로 밝혔다. pH 상승에 따르는 암모니아(NH3) 중독이 커지며 pH 7.0이상일 때 pH값이 1.0만 상승하면 암모니아 독성은 10배나 증가한다.

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이온선택성 막전극(ISE)의 측정 원리

이온선택성 막전극은 막(Membrane)의 형태를 유지시켜 주는 고분자를 지지체(Mixer)로 하며, 특정 이온과 결합하여 전하 분리를 일으키는 이온선택성 물질(Ionophore), 그리고 비휘발성 유기용매인 가소제(Plasticizer)로 이루어져 있으며 경우에 따라 친유성 첨가제(Lipophilicadditive)를 포함한다. 이들 세가지 성분 모두 이온선택성 막(Membrane)의 전기 화학적 특성을 결정짓는데 중요한 역할을 한다. 일반적인 측정 원리는 목적 이온에 선택적으로 감응하는 감응막을 가진 이온선택성 전극을 기준전극과 함께 시료 용액에 담그면 이온 감응막에서 목적 이온의 농도에 비례하는 기전력이 생기게 되고, 항상 일정한 기전력을 유지하는 기준전극과의 전위차가 생기게 되므로 그 전위차를 측정함으로써 목적 이온의 농도 측정이 가능해진다. 

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암모니아를 모니터링해야 하는 이유

암모니아는 수질 관리 및 폐수 처리의 다양한 분야에서 시약과 측정 항목으로 모두 사용됩니다.

자연적으로 발생하는 암모니아는 원수에서 발견됩니다. 클로라민 처리 소독 과정에서 암모니아는 염소와 결합됩니다. 이는 식수를 처리하고 공급 시스템에 오랫동안 존재하도록 유지하기 위함입니다.

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암모니아는 종종 제약산업과 같은 분야에서 pH를 조절하는 데 사용됩니다. 암모니아는 폐수 질화 작용 및 탈질소 과정에서 발견됩니다. 암모니아는 일반적으로 낮은 농도일 때 해롭지 않지만, 높은 농도일 때 해로우며, 건강 위험에 치명적일 수 있습니다. 그러므로 암모니아 수준은 적절하게 모니터링되고 관리되어야 합니다.

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음용수의 수질기준

1. 병원생물에 오염되었거나 병원생물에 오염된 생물 또는 물질에 관한 사항 

가. 암모니아성 질소는 0.5㎎/ℓ을 넘지 아니할 것. 

나. 질산성 질소는 10㎎/ℓ를 넘지 아니할 것. 

다. 염소이온은 150㎎/ℓ를 넘지 아니할 것. 

라. 과망간산칼륨 소비량은 10㎎/ℓ를 넘지 아니할 것. 

마. 일반세균(보통 한천배지에서 무리를 형성할 수 있는 생균을 말한다)은 1cc중 100을 넘지 아니할 것. 

바. 대장균군(그람음성의 무아포성의 단간균으로 유당을 분해하여 산과 가스를 만드는 모든 호기성 또는 통성 염기성균을 말한다)은 50cc중에서 검출되지 아니 할 것.

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암모늄은 무엇일까?

암모늄은 하나의 질소와 네 개의 수소 원자를 포함한 결합체 (NH 4 +) 입니다. 암모니아는 중성 비이온 분자(약 염기)이지만 암모늄은 양전하를 전달하는 이온입니다. 게다가 암모니아는 강한 냄새를 배출하지만, 암모늄은 전혀 냄새가 나지 않습니다.

물속의 암모니아와 암모늄의 비율을 결정하는 주요 요인은 pH입니다. 암모니아의 활동은 용액의 온도와 이온 강도에 영향을 받습니다. 암모니아 입자가 해상 유기물에 해로울 수 있는 반면, 암모늄 이온은 기본적으로 해롭지 않다는 점을 기억하는 것은 중요합니다. 물 산업에서 질소와 결합한 수소의 농도를 아는 것은 중요합니다. 그러므로 암모니아와 암모늄 용어는 교체 가능하게 사용되고, 따라서 NH 3 -N 또는 NH 4 -N 으로 서술되며, 일반적으로 mg/L 또는 PPM으로 표현됩니다.
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암모니아와 암모늄 사이의 관계를 형성하는 화학 공식은 다음과 같습니다: 

NH 3 + H 2O <-> NH 4 + + OH -

pH가 낮으면 평형이 오른쪽으로, pH가 높으면 평형이 왼쪽으로 이동합니다. 일반적으로 pH 6 미만의 대기 온도에서 암모니아와 NH 3의 비율은 매우 낮고 거의 대부분의 암모니아 질소가 NH 4 + 의 형태로 존재합니다. pH 8 정도일 때, NH3의 비율은 10% 또는 그 미만이며, pH가 9보다 살짝 높을 때, 그 비율은 50% 정도입니다. 일단 pH가 11을 초과하면, 용액 내 모든 암모늄 이온은 암모니아 입자 형태로 변환됩니다. 암모니아 수의 활동은 낮은 온도에서 훨씬 적습니다.

암모니아는 무엇일요?

암모니아는 무색의 독소는 수소와 질소의 가스 혼합물(하나의 질소 원자와 세개의 수소 원자로 이루어짐, NH 3)로 대개 물 속에 녹아있습니다. 암모니아는 질소를 함유한 유기물(동물 및 식물 단백질)의 미생물이 섞은 것으로 자연적으로 형성됩니다. 비료로 사용하기 위해, 플라스틱이나 의약품 또는 다른 화학제품을 생산하기 위해 제조되기도 합니다. 미생물 과정으로 인해 지하수의 암모니아는 일반적입니다. 하지만 지표수의 암모니아 질소의 존재는 보통 오염된 상태임을 가리킵니다. 과도한 암모니아는 특히 pH 및 온도를 높여 야채류에 해를 끼치며, 해양생물에 유독합니다.


암모니아 수

다양한 분야에서 암모니아는 물 속해 용해되어 있습니다. 대량 수용성 암모니아(aqua ammonia) 용액은 불안정하며 운송 중 또는 보관 중에 암모니아 농도가 감소할 수 있습니다. 따라서 제공된 용액은 시설 또는 최종 사용자에게 공급되는 암모니아 농도를 기준으로 청구됩니다.

T-N(Total Nitrogen, 총질소)

대기 중에 질소는 부피로 약 73.03%, 중량으로 약 75.51%를 차지하며 지구 표면에는 0.03% 정도 존재한다. 이들은 주로 생물체 내의 단백질, 아미노산, 핵산 등의 유기물질과 ion 상태인 NH4+, NO2-, NO3- 및 분자 상태인 NH3로 존재하는데, 물속에 존재하는 형태는 대부분 유기질소나 NH3-N이며, 이들 양 질소의 합을 Kjeldahl(킬달) 질소라 하여 총질소를 대신하여 자주 사용한다. 이중 질소의 40%는 NH4+의 형태이며, 나머지 60%는 유기물의 형태이다(Jones, 1974). 생물체의 사멸이나 배설물에 기인한 유기 형태의 질소는 생분해하여 무기질소로 변한다. 즉, NO2 NO3 N2 ↑

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물속에서 질소물질을 확인한다면 일단 분뇨나 축산폐수 등에 의한 오염으로 의심할 수 있다. 또한 질소는 미생물의 성장에 필수적인 영양물질이다. 하지만 물속에서 자영양성 미생물인 조류의 번식을 촉진하여 부영양화의 원인으로 작용하기도 한다. 따라서 하수처리시 고도처리의 대상물질이다. 부영양화 현상이 발생할 경우, 물은 냉각수로서 가치가 크게 하락하고, 관광이나 위락의 가치가 크게 떨어지며, 발생한 조류는 상수처리과정에서 여과지 폐색은 물론 상수의 비린 맛과 냄새를 발생시킨다. 질소에 의한 부영양화의 한계값

은 0.1～0.2mg-N/L 정도로 알려져 있다.

수중의 질소는 암모니아성 질소, 아질산성 질소, 질산성 질소 및 유기성 질소로 나뉘어진다. ​총질소(T-N) = 유기성 질소(albuminoid성 질소) + 무기성 질소(암모니아성 질소, 아질산성 질소, 질산성 질소), 총킬달질소(TKN) = albuminoid성 질소 + 암모니아성 질소 = 유기성 질소 + 암모니아성 질소.

질소는 주로 생물체 내의 단백질, 아미노산, 핵산 등의 유기 물질과 ion 상태인 NH4^+(암모늄), NO2^-(아질산), NO3^-(질산) 및 분자 상태인 NH3-(암모니아)로 존재하는데, 물속에 존재하는 형태는 대부분 유기 질소나 NH3-N이며, 이들 양 질소의 합을 킬달(Kjeldahl) 질소라 하여 총질소를 대신하여 자주 사용한다. 이중 질소의 40%는 NH4^+의 암모늄 형태이며, 나머지 60%는 유기물의 형태이다. 참고로, 핵산(核酸, nucleic acid)은 알려져 있는 모든 생명체에 필수적인 생체고분자 또는 작은 생체분자이다. 핵산이라는 용어는 DNA와 RNA를 모두 포함한다.

암모니아성 질소(Ammonia Nitrogen, NH3-N)

암모늄염을 질소량으로 나타낸 것으로 그 존재는 분뇨, 공장폐수로부터 유래한다. 이것은 물의 오염지표로서 중요할 뿐더러 수역 부영양화의 요인으로서, 또 자정작용 등에 아질산성 질소 과잉으로 인한 장애를 평가하는 데도 중요하다. 

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암모니아는 알칼리성으로 단백질 변성, 비누화(saponification)반응 등을 일으키면서 인체에 독성을 가지고 있다. 암모늄 이온(ammonium ion, NH4+)은 양전하를 띄는 양이온이다. 성질은 알칼리 이온과 비슷한 성질을 가진다.

암모니아성 질소란?

상수의 급수원으로 사용되는 저수지 및 하천에 축산폐수 등 여러가지 폐수에 의해 부영양화가 가속된다. 이중 질소화합물은 대기중에서 그리고 모든 동식물의 생존에 필요한 화합물이다.

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그러나 음용수 중의 암모니아성 질소는 하수, 공장폐수, 분뇨 등의 혼입에 의해 생기기 때문에 물의 오염도를 측정하는 지표가 된다. 따라서 부영양화의 원인인 암모니아성 질소를 측정하여 정확한 오염도를 파악하여 하수관리의 자료로 사용할 수 있다.

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암모니아성 질소는 질산화 반응에 상당량의 산소를 소모함으로써 수중 용존산소(DO)를 고갈시키며, 유리 암모니아 형태의 경우는 어패류에 독성을 발휘하기도 한 다. 아질산성 질소는 신속하고 용이하게 질산성 질소로 전환한다.

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질소의 각종 화합물 중 암모니아 또는 암모늄염으로 존재하는 질소. 

보통 탄산나트륨 ·수산화나트륨 등의 강알칼리를 가하고 가온 ·통기시키면 암모니아가 된다. 네슬러시약에 직접 반응하여 착색하므로, 담수 ·해수 등의 미량의 암모니아성 질소는 비색법(比色法)으로 정량된다. 질소화합물이 토양 속에서 분해되어 식물의 비료가 될 때, 암모니아성 질소의 형태, 즉 암모니아태(態)를 가진다고 생각되고 있다. 그러므로 단백질태 → 아미노태, 요소태 → 암모니아태 → 질산태가 되어 식물에 흡수된다. 따라서 비료 과학에서 많이 사용되는 용어이다. 
총 암모니아성 질소(TAN, total ammonia nitrogen)는 용액내의 비이온성 암모니아성 질소(NH3-N)와 이온성 암모니아성 질소(NH4+-N)의 합으로 나타난다.

pH-3300 Analyzer

제품특징

- 공정제어 Program 내장
- on/off제어 접점
- Digital Control방식
- 자동온도 보정기능 내장
- 과전압 보호회로 내장
- 자가진단 기능 내장
- 자기세정 기능 내장
- 센서 설치방법이 다양함
-데이터 로거 내장(60,000 point), History와 그래프의 경향표시 등 (주기는 임의설정 가능).
- 사용자의 요구에 따라 특별한 사양에도 적용이 가능토록 Setup Menu 설계. - 백라이트 그래픽 LCD 디스플레이로 측정값과 온도를 동시에 표시
(다중 아이콘, Set Point, 한글 메뉴 상황 메시지, 현재시각 등).
- 빠르고 간편한 자동 Calibration 기능.
- 전원은 90~260 VAC 로써 광범위하게 사용가능.
- 보호등급은 변환기(IP66), 검출기(IP68).
- 측정값과 온도에 대한 DC 0/4-20mA 또는 RS-485, RS-232C 출력기능.
- 다양한 전극에 사용 가능한 변환기 기능.
- 전극의 세정주기, 세정시간, 홀딩시간을 임의설정 가능.
- 비휘발성 메모리는 전원이 꺼져도 모든 파라미터와 교정 데이터를 저장.
- 모든 파라미터와 교정 데이터 저장기능.
- 최대 5개의 센서 및 온도출력을 동시에 모니터링 가능. (pH, ORP, DO, MLSS, SS, RC, TB, CON, LC, TEMP)

자외선이란?

자외선은 파장 길이에 따라 UVA(320~400nm), UVB(290~320nm), UVC(200~290nm)로 구분됩니다.

1) UVA(320~400nm)

UVA는 파장이 길어 실내 유리를 통과할 수 있기 때문에 '생활 자외선' 이라고도 불리며, 색소 침착과 콜라겐 손상에 의한 주름 발생의 원인이 됩니다. 비가 오나 눈이 오나 흐린 날이나 항상 존재하는 자외선으로 그늘에 있어도 100% 피할 수 없는 특징이 있습니다. 따라서 자외선이 강한 초여름에는 모자를 쓰더라도 자외선 차단 제품을 반드시 사용해야 합니다.

실내에서 주로 활동하거나 흐린 날 외출한다고 할 지라도 자외선에 대한 경계를 늦추면 안됩니다. 일상적인 스킨케어와 자외선 차단을 겸한 제품으로 기초를 마무리하는 것이 간편하면서 바람직한 방법입니다.

2) UVB(290~320nm)

UVB는 지표면에 도달하는 태양광선의 약 10%를 차지하며, 비타민 D 합성을 촉진하는 장점이 있지만 색소 침착과 함께 일광 화상(Sunburn)을 일으킵니다. 겨울 대비 여름철에 약 6배나 증가하므로 각별히 주의 해야 하는 것이 당연합니다! 따라서 한여름뿐만 아니라 6월에도 각별한 주의를 필요로 합니다.

※ 지표면에 도달하는 UVA와 UVB는 자외선 차단 제품을 발라 차단해 주어야 합니다.

3) UVC(200~290nm)

UVC는 피부암의 원인이 되는 것으로 알려져 있으며, 오존층에서 대부분 흡수되어 별로 주목받지 못했습니다. 그러나, 최근 환경파괴가 심각해지면서 오존층에 생긴 구멍이 커지고 있고, 그 만큼 피부암의 위험도 점점 커지고 있습니다. 

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