스마트계측기[blog]

총유기탄소(TOC)란?
총유기탄소란 물 샘플에 포함된 유기화합물의 양을 측정한 것입니다. 유기탄소를 포함하고 있는 화합물은 물에 용해되거나 용해되지 않은 부유물질 또는 액체 형태로 물에 존재할 수 있습니다. 이 유기 물질은 자연적으로 물에 유입되기도 하고, 인공적인 원인 또는 공정을 통해 물에 유입되기도 합니다. 예를 들어 유기물은 식물 또는 동물에 기반을 둔 물질 또는 탄소 및 유기 화합물을 정의하는 다른 요소를 포함하고 있는 합성 물질이 있습니다. 무기물은 무기탄소를 함유한 화합물을 말합니다.

왜 TOC를 측정해야 하는가?

유기물은 반드시 독성 물질이진 않지만, 물에 높은 농도로 존재하면 생태계에 큰 영향을 줍니다. 또 확인되지 않거나 처리되지 않은 상태로 존재한다면 장비 및 설비에 손상을 끼칠 수 있습니다.

환경에 끼치는 영향 방지
유기물은 화합물 자체가 직접적인 독성이 없더라도, 강 또는 하천의 환경에 유독할 수 있습니다. 물의 산소 수준을 대폭 감소시키면서, 유기 폐기물은 어류를 질식시킬 수 있으며, 다른 여러 방식으로 수상 생태계에 영향을 끼칠 수 있습니다.

관련 규제 준수 보장
유기 화합물은 식수 산업에서 염격하게 규제되는 소독 부산물(DBP)의 전구체입니다. TOC 측정은 규제 요구조건을 준수하기 위하여 DBP의 형성을 줄일 수 있는 올바른 처리를 수행할 수 있도록 도와줍니다. TOC를 제대로 모니터링하지 않는 산업 현장이나 지방자치단체는 법규를 준수하지 않아 수수료나 과태료를 부과 받을 수도 있습니다. 결과적으로 배출기준에 대한 허용 기준을 초과하면 재정적인 부담을 느끼게 될 수도 있습니다.

비즈니스 효율성 및 무결성
제품 내의 유기화합물은 맛, 냄새, 미적인 부분, 품질 등 고객의 인식에 해로운 영향을 끼칠 수 있습니다. 원수 내의 과도한 유기물 함유는 생산 비용에 영향을 끼칠 수 있습니다. 또 오염을 야기할 수 있습니다. 이는 곧 폐수 처리에 대한 비용으로 이어질 뿐 아니라 법적 규제를 준수하는 데 어려움을 마주하게 될 수도 있습니다. 또한 기업의 평판에 해가 되는 환경적 측면의 부정적인 결과를 초래할 수도 있습니다.

폐수 처리
보통 또는 예상되는 과정을 벗어나는 이벤트는 유기물 부하에 영향을 끼칠 수 있습니다. 이러한 이벤트는 처리 과정을 중단시키거나 치명적일 수 있습니다. 폐수 유입 및 배출 공정에서 TOC를 모니터링하는 것은 플랜트 내 처리 프로세스를 효율적으로 관리할 수 있게 합니다. 또 보존 및 추가 처리에 필요한 물을 재이용할 수 있으며, 배출 허용 기준에 대한 법률 규제 위반을 막을 수 있습니다.

알칼리도는?
알칼리도는 산을 중화시키는 물의 용량을 측정하는 것입니다. 이는 물의 완충 능력으로 알려져 있으며, 산이 더해질 때 pH의 변화에 저항하는 물의 능력을 말합니다.

물의 알칼리도 (pH가 7.0 또는 그 이상)는 주로 용해된 산 중화 물질(알칼리)에 존재에 의해 발생합니다. 이는 물 내의 이산화탄소의 균형과 관련이 있으며, pH의 역할입니다.

알칼리도의 원인이 되는 물 내 알칼리 이온 3가지

B중탄산염 (HCO 3 -)
탄산염 (CO 3 2-)
수산화물 (OH -)

총 알칼리도
총 알칼리도는 샘플 내 존재하는 모든 알칼리(모든 탄산염, 중탄산염, 수산화 이온) 를 100만 분의 1로 측정하는 것입니다. 따라서 총 알칼리도는 pH 변화에 저항하는 물의 능력을 측정한 것입니다.

총 알칼리도는 이산화탄소가 존재하는 양에 따라 pH 4.9, 4.6, 4.5 또는 4.5의 pH로 적정치로 결정됩니다.

페놀프탈레인 알칼리도
페놀프탈레인 알칼리도(p-알칼리도)는 pH 8.3(페놀프탈레인 지시계가 색을 변화할 때의 끝 점)의 적정에 의해 결정되며, 총 수산화물과 존재하는 탄산화물의 반을 나타냅니다.

일반적으로 단단한 물은 알칼리성을 띄는 반면, 부드러운 물은 더 산을 띕니다. 하지만 일반적이지 않은 예외적인 상황이 존재할 수 있습니다.

알칼리도 시험을 수행해야 하는 이유
알칼리도는 많은 종류의 제조 및 화학 생산 분야를 비롯하여, 식수 및 음료부터 보일러/냉각수 및 폐수 처리에 이르기까지 다양한 분야에서 중요한 항목입니다.

높은 알칼리성은 사용 가능한 중탄산염과 탄산염을 사용하여 용액의 금속을 제거하여 중금속 독성을 완화할 수 있습니다.
자연 환경에서 낮은 알칼리도는 하천, 강 또는 호수를 산성 오염 물질에 취약하게 만들어 물의 pH를 양서류, 어류 또는 동물성 플랑크톤에 해로운 수준으로 떨어뜨릴 수 있습니다.
알칼리도는 폐수 처리의 혐기성 소화를 촉진하기 위해 pH를 완충하거나 안정화시키기 위해 필요합니다.
생물학적 폐수 처리에서 질화 과정은 암모니아가 아질산염으로 변환된 후 질산염으로 변환됨에 따라 알칼리도를 사용합니다. 적절한 생물학적 활동을 위해서는 최소의 알칼리도를 유지해야 합니다.
알칼리성이 높은 물을 마시면 불쾌한 "탄산 음료" 맛이 나며 건강에 해로울 수 있습니다. 물의 높은 알칼리성은 산업 장비 및 파이프의 스케일링 또는미네랄 축적을 유발할 수 있습니다.

암모니아를 측정해야 하는 이유는?

암모니아는 무색의 톡소는 수소와 질소의 가스 혼합물(하나의 질소 원자와 세개의 수소 원자로 이루어짐, NH 3) 로 대개 물 속에 녹아있습니다.

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.
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.

하크(Hach)에서 특정 프로세스 분야에 적용 가능할 수 있는 실험 장비, 자료, 교육 및 소프트웨어를 찾아보시기 바랍니다. 암모니아 수준을 성공적으로 관리하고 모니터링할 수 있습니다.

암모늄은 무엇일까요?

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.

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.

생화학적 산소 요구량(BOD)를 측정해야 하는 이유는?

생화학적 산소 요구량은, 생물학적 산소 요구량이라고 알려진 것과 같이, 수처리에 있어 중요한 항목입니다. 폐수 및 오수가 환경으로 배출될 때, 그들은 수용하는 물의 유기 함량의 형태로 오염에 노출될 수 있습니다. 높은 농도의 유기물은 물 속의 용해된 산소의 수준을 급감시켜, 환경 및 규제 결과에 부정적인 결과를 초래합니다.

물 속의 유기 오염물의 양을 극도로 제한하고, 영향을 얼마나 끼치는 지 결정하려면 BOD는 필수 측정항목입니다. USEPA는 BOD 또는 COD에 상응하는 총유기탄소(TOC)의 사용도 허가하고 있습니다.

생화학적 산소 요구량(BOD)란?
생화학적 산소 요구량(BOD)는 특정 온도에서 유산소 상태로 유기 물질을 분해하는 동안 박테리아 및 다른 미생물에 의해 소비되는 산소의 양을 나타냅니다.

BOD는 폐수 유출이 수용수의 산소 농도에 미치는 단기적 영향을 측정하는 데 사용됩니다. BOD는 폐수의 영향을 받는 곳에서부터 배출물까지 다양한 위치에서 유기산소를 요구하는 부분을 대표하여 사용합니다. BOD는 폐수 처리의 효율성 및 효과성을 증가시키기 위해서 처리 플랜트 프로세스 모델에 사용될 수 있습니다.

COD와 BOD 비교
BOD와 마찬가지로, 화학적 산소 요구량(COD) 은 샘플 수 내의 유기물의 부하량을 계측하는 데 사용될 수 있습니다. COD는 오염물질을 화학적으로 분해하는 데 필요한 산소량을, BOD는 미생물과 함께 분해하는 데 필요한 산소량을 나타냅니

염소를 측정해야 하는 이유는?

강력한 산화제인 염소(Cl2)는 이상적인 소독제입니다. 식수 내 적절한 잔여 염소 수준은 물을 인간이 소비하는 데 있어 안전성을 보장합니다. 하지만 물 속의 너무 많은 염소는 의약품 제조, 멤브레인 처리 프로세스 및 다른 적용분야에 해로운 영향을 끼칠 수 있습니다. 초과하는 잔여 염소는 환경적으로 해로울 뿐 아니라 수돗물의 관능적 특성에 부정적인 영향을 끼칠 수 있습니다.

물에 첨가할 때, 염소는 유리 염소 또는 클로라민(암모니아가 존재할 때)를 형성하기 위하여 다음과 같이 반응합니다:

• 강력한 살균제로서 역할 수행
• 산화 금속 제거
• 불쾌감을 유발하는 맛과 향 제거

염소란?

알칼리도 모니터링이 요구되는 분야들

폐수 처리
폐수 처리에서 알칼리도는 다양한 생물학적 처리 과정의 안정성 및 건강을 결정짓는 중요한 측정항목입니다.

혐기성 소화에서 알칼리도와 휘발성 지방산(VFA) 농도의 비율은 생물학적 과정의 안정성을 이해하기 위한 가장 중요한 측정 값입니다. 최적의 결과를 얻으려면 촉진제의 pH 값이 6.5와 7.5 사이여야 합니다. 그러나 pH를 측정하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 지속가능하고 안전한 운전을 위해 물은 충분한 버퍼 용량을 갖추어야 산 농도의 변화를 보상할 수 있습니다. 너무 산이 높은 촉진제는 박테리아, 특히 메탄을 생산하는 박테리아에게 유독합니다. 낮은 pH의 독성 조건으로 인한 부작용은 가스 생산 감소, 알칼리도에 대한 화학물질 첨가, 상당한 직원 시간 및 노력 증가로 인해 매우 많은 비용이 발생할 수 있습니다. 잘못된 촉진제를 다시 살리는 것은 몇 주 이상이 소요될 수 있으며, 이는 많은 시간이 소요됩니다.

암모니아 질소를 제거하기 위한 시스템 내에서 알칼리도는 안정화된 질화를 위한 핵심 모니터링 항목입니다. 50 mg/L 미만의 알칼리도 값은 암모니아/암모늄을 아질산염으로 생물학적 변환한 다음 질산염으로 변환하는 것을 금지합니다. 일단 생물학적 시스템에서 알칼리도가 고갈되면, pH는 급격히 감소하기 시작할 수 있습니다. 통기성 생물학적 질소 제거를 모니터링할 때 pH는 일반적으로 사용되며 시스템 질화 안정성을 나타내는 유용한 지표이지만 지연 지표입니다. 최대 시스템 안정성 모니터링을 위해 알칼리도 모니터링은 문제가 심각해지기 전에 이를 나타내는 좋은 예상 측정치입니다.

식수 처리

알칼리성은 물의 응고 및 석회 소다 연화에서 pH 완충제 역할을 수행합니다. 알칼리도는 수처리 프로세스 및 공급 시스템 전반에 걸쳐 모니터링되며, 이는 곧 지역사회에 안전한 식수 공급을 보장합니다.

원수의 알칼리도에 대한 정보는 올바른 응고제를 선택하고 응고/응집 공정을 설치하는데 중요합니다. 모든 중요한 항목에 대한 올바른 지식을 기반으로, 응고 과정은 총유기탄소(TOC) 감소 수준을 개선할 수 있으며, 잠재적인 소독부산물(DBP) 형성을 줄일 수 있습니다.

여과된 물의 알칼리도는 공급 시스템으로 배출되기에 앞서 부식성을 조절하는데 적용할 수 있습니다. 또한 공급 네트워크 내 수돗물의 알칼리도를 측정하는 것은 충분한 부식 조절 능력을 갖췄는지 판단하고, 납 및 구리에 관한 규칙(LCR) 위반을 피할 수 있습니다.

보일러 및 냉각탑에 공급되는 물의 알칼리도를 모니터링하는 것 외에도, 알칼리도는 제품 생산에 사용되는 원수를 판단하는 필수항목입니다. 잘못되거나 일관적이지 않은 알칼리도는 맥주, 쥬스 및 기타 음료의 전반적인 품질과 맛에 부정적인 영향을 끼칠 수 있기 때문입니다.

산업 공정의 화학 생산

다른 항목과 마찬가지로, 알칼리도는 파이프, 응축기, 건조기 등의 부식을 막기 위하여 냉각 과정에서 시간에 따라 모니터링됩니다. 산업용수 처리 과정에서 다른 항목과 함께 알칼리도를 모니터링하는 것은 설비의 화학 산업 규정 준수를 보장하며, 허용된 기준을 위반하는 것을 막아주며, 효율성을 높여 비용을 관리할 수 있습니다. 또한 건강과 안전을 높은 수준으로 운영할 수 있습니다.

알칼리도와 경도 간 차이는 무엇입니까?
경도는 다량 금속 이온, 특히 용액의 칼슘과 마그네슘의 합이며, 알칼리도는 용액의 산(수산화물, 탄산염, 중탄산염의 합)을 중화시키는 능력의 척도입니다. 자연수 시스템에서는 탄산칼슘이 일반적으로 존재하며 물의 다양한 특성을 담당합니다. 경도와 알칼리도 모두 CaCO3 농도로 표현되며, 이는 여러 화학물질을 나타내는 단일 수치를 쉽게 보고하고 용액의 탄산염과 비탄산염 경도를 쉽게 계산할 수 있도록 하기 위함입니다

알칼리도를 적정법으로 측정할 때 일반적인 간섭요소는?

• 염소 – 3.5 mg/L 이상의 염소는 브롬크레솔 그린-메틸 레드 파우더 필로우를 추가할 때 황갈색을 유발할 수 있습니다. 간섭을 제거하기 위해 시약을 첨가하기 전에 티오황산나트륨 표준용액 100 mL당 0.1 N을 첨가하여 전처리합니다.
• 색 또는 탁도 - 색 또는 탁도는 최종점에서 색의 변화를 찾기 어려울 수 있습니다. 색 또는 탁도가 있는 샘플을 여과하거나 희석하지 마십시오. 특정 최종값이 필요한 샘플은 적정하거나 pH 미터기를 이용하십시오.
  
  

  샘플 구성	페놀프탈레인 알칼리도	총 알칼리도
  알칼리도 약 30mg/L	pH 8.3	pH 4.9
  알칼리도 약 150mg/L	pH 8.3	pH 4.6
  알칼리도 약 500mg/L	pH 8.3	pH 4.3
  규산염 또는 인산염 포함	pH 8.3	pH 4.5
  산업용수 또는 복합 시스템	pH 8.3	pH 4.5
  루틴 또는 자동화 분석	pH 8.3	pH 4.5

• 비누, 기름진 물질, 고형물 및 침전 - 기름 또는 고형물은 pH 프로브로 값을 측정하는데 측정 반응속도를 늦출 수 있습니다. 사용 후에는 바로 프로브를 세척하십시오.

TNTPlus 870, 10239 방법으로 비색법을 적용하여 총 알칼리도를 측정할 때 간섭 요인

산용량이 8 mmol/L 이상인 샘플은 이산화탄소(CO2)가 전혀 함유되지 않은 탈이온수(DI)로 희석해야 합니다. 끓이는 과정을 통해 탈염수에서 이산화탄소를 제거할 수 있습니다. 희석에 사용되는 물에 CO2가 존재는 블랭크 측정을 통해 확인할 수 있습니다. 완충 능력이 높은 샘플은 DI수로 희석한다. DI 수의 CO2는 이 색도 측정 테스트의 샘플 또는 표준을 희석할 때 간섭요인이 될 수 있습니다. CO2 로부터 자유로운 물은 색도 측정 절차와 달리 적정에 있어 그리 중요하지 않습니다. 비색법을 적용한 테스트는 색도 검출 방법과 사용되는 작은 샘플량으로 인한 CO2 농도 변화에 보다 민감합니다.

암모니아 모니터링이 요구되는 공정은?

가스 형태의 암모니아와 그것이 용해되어 있는 용액은 OSHA (또는 다른 관련 규제 기관) 요구조건에 따라 세심하게 다뤄져야 합니다. 이는 농도에 따라 약한 눈이나 피부 자극에서 화학적 연소에 이르기까지 건강에 심각한 위험을 초래하는 높은 부식성 특성 때문입니다. 또한 가스가 없는 암모니아는 불쾌한 맛이나 냄새와 같은 미적 문제를 일으킬 수 있습니다.

소독을 위해 암모니아를 사용하지 않을 경우, 배전계통에 암모니아가 있으면 배관공사에 사용되는 재료의 침출이나 시스템 손상으로 인한 수질오염을 나타낼 수 있습니다. 원하지 않는 암모니아가 염소와 결합되면, 염소 처리의 소독 강도를 감소시킵니다.

클로라민 처리
소독 과정에서 암모니아는 염소와 결합하여 모노클로라민을 형성합니다. 유리 염소는 강력한 소독제지만 모노클로라민(암모니아와 염소의 결합체)은 강력하게 남아 있어 공급 시스템에 오랫동안 남아있습니다. 이를 통해 수돗물의 모든 과정에서 소독을 보장하게 됩니다. 게다가 클로라민은 원수 내 다양한 불순물 특히 유기물질에 약하게 반응합니다. 이는 암을 유발하는 소독 부산물의 형성을 줄이는 결과를 가져옵니다. 클로라민 처리를 최적화하기 위해서 목표로 하는 소독제 종류의 형성을 모니터링하는 것은 매우 중요합니다. 이는 덜 요구되는 디클로라민 또는 트라이클로라민(삼염화 질소)를 생성하는 것을 막아줍니다. 모노클로라민 테스트는 적절한 소독제의 형성을 보장하고 염소 및/또는 암모니아 과다 수유를 방지하여 원료 비용을 절감하기 위해 유리 암모니아 결정과 함께 사용됩니다.

클로라민 처리에 대해 자세히 알아보세요.

유리 암모니아
클로라민 처리 소독 동안 염소와 결합하지 않은 암모니아는 유리 암모니아로 불립니다. (NH 4와 NH 3 모두) pH가 중성상태이고, 대기 온도일 때 대부분의 모든 유리 암모니아는 NH 4 +로 존재합니다. pH와 온도가 증가하면, NH 3의 양이 증가하고, NH 4 +가 감소합니다. 클로라민 처리된 물이 방류되면, 모노클로라민이 물 공급 시스템 내 다양한 유기물 및 박테리아와 반응함에 따라 유리 암모니아 수준이 증가합니다. 이는 염소 수요를 만족시킵니다. 유리 암모니아 수준이 증가하면, 질화작용의 시작을 의미합니다. 유리 암모니아가 갑자기 급감하는 것은 아질산염이 형성되고 있으며, 질화작용이 수행되고 있음을 알려줍니다. 유리 암모니아 값이 승압시설에 남아있는 모니클로라민을 증가시키는데 필요한 유리 염소의 양을 결정하는 데 유용합니다. 유리 암모니아 수준은 유리염소를 5:1의 Cl 2:N 비율로 첨가하여 공정을 유도하고 질화 잠재성을 최소화함으로써 줄일 수 있습니다.

총 암모니아
총 암모니아는 모든 형태의 모노클로라민(NH 2Cl), 다른 클로라민, 암모니아 이온(NH 4 +) 및 암모니아 입자(NH 3)로 존재하는 암모니아 질소의 합을 말합니다. 이 항목은 클로라민 처리가 관리 하에서 제대로 유지되고 있는지 검증하기 위해 다뤄집니다.

지표수 및 지하수 처리
암모니아는 박테리아 흙 속에서 자연적으로 쪼개지며 부산물로 형성됩니다. 높은 암모니아 농도는 철이 풍부한 토양, 숲 또는 비료와 가까운 곳에서, 그리고 대변 오염물에 의해 촉발됩니다.

폐수 처리
폐수 처리 동안, 암모니아 수준은 박테리아 움직임의 결과로 극도로 높은 농도에 도달하게 됩니다. 첫번째로 암모니아는 질화과정을 거쳐 질소로 변환됩니다. 그리고나서 탈질화 과정을 거쳐 대기중 질소(N 2)로 줄어들 수 있습니다. 공공 폐수 처리에 대해 자세히 알아보세요. 높은 농도에서, pH와 암모니아는 슬러지 침전 미생물에 유해할 수 있습니다. 게다가 해양생물에 해를 끼치는 것을 막기 위하여, 폐수 배출 시, 암모니아가 자연수로 방출되기 전에, 모니터링하고 제거하는 것은 매우 중요합니다.

양식업
해양 생물의 폐기물로써 암모니아는 0.5mg/L의 낮은 수준으로도 어류 및 해양 식물에 유독할 수 있습니다. 수족관을 지을 때, 암모니아는 빠르게 아질산염으로, 곧 질산염으로 전환됩니다. 대부분의 아쿠아리움은 암모니아 수준을 0으로 유지되는 것을 목표로 합니다.

자연 수생 환경에서는 암모니아 수치가 높으면 햇빛을 차단하는 과도한 해조류 생장을 초래하여 시각 수유와 광합성을 저해할 수 있습니다.

농업
식품을 대기 중에서 직접 질소를 마련할 수 없기 때문에 그들은 암모니아를 질소로 변환하기 위하여 질소가 포함된 박테리아에 의존합니다. 암모니아 형태의 질소는 복합 유기물에 필요한 다른 필수적인 유기 입자를 생성하기 위해 식물에 의해 사용될 수 있습니다. 자연 프로세스에 도움이 되고 개선하기 위해서(질소 사이클의 일부), 암모니아는 비료에 더해지기도 합니다. 예를 들어 수경재배를 위한 영양소 용액은 암모니아 소금으로 질소를 투입합니다. 암모니아는 요소 투입 및 점진적인 분해로 토양 속에 존재할 수 있습니다.

의약품 제조
제약 산업에서 암모니아는 pH를 조절하기 위해 사용되며, 암모니아 용액은 pH 조정을 위하여 약 이온 교환 수지를 재생산하는 데 사용됩니다.

폐수 내 암모니아를 보고하는 방법 중 EPA의 승인을 받은 방법은

암모니아 질소는 분광광도계(또는 비색계) 또는 암모니아 이온 선택 전극(ISE)을 사용하여 측정될 수 있습니다. 아래는 폐수 분석에 있어 미국 환경보호국(USEPA)에서 승인하거나 그에 상응하는 방법입니다.

질소-암모니아 네슬러 방법 8038 - 폐수 분석에 대한 USPA 승인(증류 필요), 방법 350.2
질소-암모니아 TNTplus 방법 10205 - 상응
질소-암모니아 이온 선택 전극(ISE) 방법 10001 및 - 이 과정은 USEPA NPDES 보고를 목적으로 물의 시험 및 폐수 4500-NH3E에 대한 표준 방법을 위해 사용됩니다.

EPA에 상응하는 TNTplus® 암모니아 살리실산염 시약을 사용해야 하는 이유는 무엇입니까? 반면 TNT Amver 살리실산염 시약이 그렇지 않은 이유는 무엇입니까?
암모니아 TNTplus 시약 세트인 TNT830, TNT831 및 TNT832는 미국환경보호국(USEPA) 폐수 분석 및 보고에서 고려되는 방법입니다. 암모니아 시약 세트 TNT Amver는 USEPA 보고를 위한 제품이 아닙니다.

하크(Hach)는 TNTplus® 암모니아 살리실산염 시약을 위한 NUR 및 그에 명시된 내용을 따르는 지원 데이터가 있는 EPA 형식의 방법을 개발했습니다. 이는 기존 TNT Amver 살리실산염 시약에는 해당되지 않습니다. 만약 사용자가 규제 준수를 위하여 기존의 TNT 암모니아 테스트를 고려하길 원한다면, 규제 당국과 논의가 필요합니다.

350.1 및 351.1에 상응하는 USEPA 정보는 EPA 형식 방법인 "수중 및 폐수 내 암모니아 질소와 총 켈달 질소의 TNTplus 암모니아 분광광도 측정"을 참조합니다.

네슬러 및 살리실산염 방법은 암모니아 또는 암모늄을 감지하나요?

네슬러 및 살리실산염 방법은 기본 솔루션에서 암모니아 입자에 반응하는 것을 기초로 합니다. 만약 원래의 샘플이 암모늄 이온을 포함한다면, 기본 시약은 그것을 암모니아 분자로 전환할 것입니다. 이어 반응하고, 최종 시험 결과로 이어질 것입니다. 하지만 이러한 샘플 암모니아 시험은 아미노 집합체와 유기적으로 결합된 암모니아를 포함하지 않습니다. 참인 총 암모니아 시험은 클로라민을 포함할 것이며, 유기 암모니아를 소화하기 위해 산성 용액에서 샘플의 가열을 요구합니다.

시험 결과가 암모니아 분자(NH 3) 및 이온 암모늄(NH 4 +)의 합을 말하기 때문에, 보고를 위해 선호되는 단위는 질소(NH 3 -N)입니다. 대부분의 하크(Hach) 비색계와 분광광도계는 질소, 암모니아 및 암모늄 간 시험 결과를 전환하는 옵션이 있습니다. 이것은 시험의 화학반응을 변화시키지 않고, 단위만 바꿉니다. 암모니아와 암모늄 내 질소가 동일한 양이 들어 있는 반면 N에서 NH 3 및 NH 4의 화학량적 비율은 정확하게 같지 않습니다. 수소 원자의 수가 다르기 때문입니다.

mg/LNH 3 -N에서 mg/LNH 3으로 변환하려면 1.216을 곱합니다.
NH 3의 질량을 N의 질량으로 나눈 값으로 계산한다. (17.034 ÷ 14.01 = 1.216)
mg/LNH 3 -N에서 mg/LNH 4로 변환하려면 1.288을 곱한다.
NH 4 + 질량을 N 질량으로 나눈 값으로 계산한다.(18.042 ÷ 14.01 = 1.288)

어류에 유독한 암모니아 농도는?

물속에서 암모니아는 암모늄 이온(NH 4 +) 또는 비 이온화된 암모니아(NH 3)로 존재합니다. 암모늄 이온이 극도로 높은 농도를 제외하고, 유해하지 않은 반면 비이온화된 암모니아는 어류에 유해합니다. 중성 pH7 및 대기 온도에서 대부분의 모든 암모니아는 NH 4 +로 존재합니다. pH와 온도가 증가함에 따라, NH 3의 양은 증가하고, NH 4 +의 양은 줄어듭니다.

샘플 내 비이온 암모니아의 농도는 다음의 순서에 따라 측정할 수 있습니다:

- 유리 암모니아 방법을 제외하고 어떠한 암모니아 방법을 사용하여 암모니아 농도를 측정합니다.

- pH와 샘플의 온도를 측정합니다. FF2 담수 양식 테스트 키트 설명서의 11페이지 "에머슨(Emerson, et al.)의 데이터로 계산한 pH 값과 온도에 의한 수용액 내 이온화되지 않은 암모니아 비율*" 표를 참조하십시오.

- 표를 사용하여 NH3의 백분율, 샘플의 pH, 샘플의 온도를 결정합니다.

- 암모니아 농도를 표에서 백분율로 곱한 후 100으로 나눕니다.

나라별 수질환경기준은

1. 대한민국

현행 환경정책기본법 시행령의 ‘수질기준’은 하천, 호소, 해역으로 나누어 그 기준을 제시하고 있으며, 지하수의 경우 먹는물 관리법에 의한 ‘먹는물 기준’을 적용하도록 하고 있다.

하천, 호소 수질기준 모두 ‘생활환경’ 항목과 ‘사람의 건강보호’ 항목으로 구성되어 있으며 ‘이용목적별 적용대상’에 따라 생활환경기준은 각각 5개 등급(Ⅰ～Ⅴ)으로 구성되어 있다. 종전 환경보전법상의 기준에 포함되어 있지 않았던 ‘음이온 계면활성제’가 하천과 호소의 건강보호항목으로 추가되었으며 하천 수질기준 중 ‘화학적 산소요구량(COD)’이 제외되었다.

현행 환경정책기본법에 의한 하천의 수질환경기준 항목은 ‘수소이온농도(pH)’ 등 생활환경항목 5개 및 사람의 건강보호항목 9개 등 총 14개 항목으로 구성되어 있으며 호소의 수질환경기준은 생활환경 항목 7개 및 사람의 건강보호 항목 9개 등 총 16개 항목으로 구성되어 있다.

2. 미국

각 주로 구성된 미국의 경우 수질기준의 설정과 수질오염의 규제는 주정부(State Government)에 의해 이루어지고 있기 때문에 각 주마다 수질기준이 상이하다. 미국 환경보호청(US EPA)에서는 항목별 수질환경기준치(EPA 1976, Quality Criteria for Water)를 제시하고 있는데, 각 주는 이를 하회하지 않는 수준에서 수질기준을 설정하여 관리하게 된다. 미국의 수질기준의 목적은 크게 다음과 같은 3가지로 구분할 수 있다.

- 상수원의 보호, 즉 건강과 후생

- 수생 생태계의 보호

- 해양생태계의 보호 

우리나라와 일본의 수질환경기준이 ‘생활환경’항목과 ‘사람의 건강보호’항목으로 구분하여 형태별로 일률적인 기준치를 제시하고 있는데 반해 미국은 각각의 항목에 대해 위와 같은 분류에 의한 기준치를 제시하고 있다. 그 예로 ‘pH’에 대해 다음과 같이 기준치(Quality criteria for Water)를 적용하고 있다.

- pH 5.0～9.0 : Domestic water supplies(welfare)

- pH 6.5～9.0 : Fresh water aquatic life

- pH 6.5～8.5 : Marine aquatic life

3. EC

독일, 프랑스 등 유럽공동체(EC) 회원국가들은 상수원 보호를 위한 지표수 수질기준을 두고 자국의 정수처리 기술 및 경제능력을 고려하여 수질기준을 정하고 있다. EC의 지표수 수질기준은 3개 등급(A1, A2, A3)에 각각의 상한값(I)과 권장값(G)을 두고 있으며, 예외적인 기후 또는 지리적 상황일 경우에 적용되는 기준치(O)를 마련해 두고 있다.

3-1. 프랑스

프랑스는 수질환경기준(Water Quality Standard)으로 5개 등급(1A, 1B, 2, 3, 4)를 두고 있다. 수질환경기준 항목은 pH, BOD, 용존산소, 온도 등 일반항목과 페놀, 음이온계면활성제, 중금속류, 염도(salinity) 등을 두고 있으나 우리나라나 일본처럼 ‘생활환경 보전’항목과 ‘사람의 건강보호’항목으로 구분되어 있지 않다.

BOD의 경우 1A 등급은 3 mg/L, 1B 등급은 3～5 mg/L이며, 용존산소량은 농도와 함께 포화도(% Sat.)규정을 두고 있다.

3-2. 독일

독일연방정부는 하천의 수질을 다음과 같이 7개 등급으로 구분하고 있다. 이 등급은 주로 수계별로 작성된 수질등급지도(Water Quality Chart)를 통해 관리하고 있다.  

- Ⅰ등급 : 청정지역 No to very low pollution

- Ⅰ～Ⅱ : 경미한 오염지역 Low pollution

- Ⅱ등급 : 보통 오염지역 Moderate pollution

- Ⅱ～Ⅲ : 초기 오염지역 Critical pollution

- Ⅲ등급 : 심각한 오염지역 Severe pollution

- Ⅲ～Ⅳ : 매우 심각한 오염지역 Very severe pollution

- Ⅳ등급 : 지극히 심각한 오염지역 Excessive pollution 

4. 일본

일본의 수질환경기준은 우리나라와 유사하며 하천과 호소 모두 ‘생활환경’ 보전에 관한 항목과 ‘사람의 건강보호’에 관한 항목으로 구분되어 그 기준이 고시되어 있다. 하천의 경우 이용목적에 따라 6개 등급(AA, A, B, C, D, E)으로 구분되어 있으며, 호소는 4개 등급(AA, A, B, C)으로 구분되어 있다. 하천의 수질환경기준 항목은 ‘수소이온농도(pH)’ 등 생활환경 항목 5개와 사람의 건강보호항목 9개 등 총 14개 항목으로 구성되어 있었으나 최근에 수질환경기준 항목에 유기염소화합물 9개 항목, 농약류 4개 항목 등 15개 항목을 추가하여 총 29개 항목으로 유해화학물질에 대한 기준을 매우 강화하였다.

용존산소(DO) 에 따른 어류의 피해

어류의 성장에 적합한 용존산소의 농도는 어종에 따라 다르나 대략 4ppm 이상이며, 용존산소가 2ppm 이하에서는 어류 성장에 현저한 제한이 일어난다.

영산강의 경우 용존산소는 환원과정이 일어나는 혐기적 조건의 용존산소가 2ppm 이하에서는 어류 성장에 현저한 제한이 일어난다.

용존산소는 환원과정이 일어나는 혐기적 조건의 용존산소기준(0.1ppm)에 접근한 수준이 될 때 특히 용존산소의 농도가 더욱 떨어지는 야간에 어류의 동시적 치사가 일어날 수 있다고 판단된다.

물속에 유기물이 많아지면 유기물을 이용하여 살아가는 박테리아가 번식하는데 이때 물속의 용존산소가 소비된다.

물속의 용존산소는 공기중의 산소가 녹아들어가거나 물속 식물의 광합성에 의한 것인데 물속에 산소가 많거나 온도가 높을 때는 공기중으로 쉽게 날아가버리고부족할 때는 빨리 공급되지 않는다.

이런 이유로 물속에 유기물이 많으면 물고기가 죽는 현상이 일어난다. 특히 봄철 및 여름철 가뭄때 기온이 갑자기 높아지면 가정하수나 축산폐수가 들어나는하천이나 저수지에서는 물고기의 떼죽음을 볼 수 있다.

특히 비가 내린 후 2-3일이 지나면 온도의 상승, 생활하수, 축산폐수 등이 유입된 정체하천에서는 왕성한 박테리아가 산소를 고갈시켜 물고기를 죽게 만든다.

이러한 경우는 '92년 한강 물고기(상치, 누치) 죽은 사건, 영산강 물고기(누치, 잉어 등) 떼죽음 사건 등을 들 수 있다.

물속에 산소가 부족하게 되면 물고기가 죽는 일 외에도 여러가지 오염문제가 생긴다. 산소가 부족하여 물고기가 없어질 정도로 되면 하천이나 호수의 바닥은까맣게 되고 공기방울이 떠오르고 scum(스컴)이 발생되고 가스가 발생되면서 나쁜 냄새가 나기 시작한다. 이것이 물고기가 폐사되는 원인이 되고 있다.

암모니아성 질소에 따른 어류의 피해 

암모니아성 질소는 단백질이 분해되면서 생성되는 물질로서 우리나라의 강과 호수에서 나타나는 암모니아성 질소는 생활하수 및 축산폐수의 방류가 주원인이다. 암모니아성 질소의 직접적 해독은 수중에서 물고기의 아가미에 염증을 유발하여 죽게하며 간접적으로는 질산성질소로 산화되는 과정에서 수중의 용존산소를소모하므로 용존산소의 농도를 저하시켜 민감한 수생식물에 영향을 미칠 가능성이 있다.

미국의 EPA는 물고기의 보호를 위하여 강, 호수에서 NH3의 농도를 0.02㎎/L 로 규제하고 있다.

그러나 NH3는 NH4+와 평형상태를 이루고 있으므로 수중에서 NH3로 0.02㎎/L 가 되기 위하여는 표 3.8.1과 같은 암모니아성 질소가 필요하다.

암모니아성 질소는 수중에서 Nitrosomonas, Nitrobactor 등의 질산화 미생물에 의하여 산화되어 아질산성질소를 거쳐 질산성질소로 산화된다.

일반적으로 여름철에는 강이나 호수에서 질산화 미생물의 활동이 왕성하여 정수장에 유입하는 원수내에 암모니아성 질소의 농도가 0.5㎎/L 를 초과하는 경우가거의 없는 실정이다. 그러나 질산화 미생물의 활동은 수온이 10℃이하로 떨어지면 현저히 감소되므로 겨울철에 수중으로 방류된 암모니아성 질소는 질산성질소로

산화하지 못한 채 정수장으로 유입되므로 심지어는 5㎎/L 이상의 농도로 유입되는 경우도 있다.

암모니아성 질소는 그 자체의 위해성보다는 일종의 지표성 항목으로서 수질기준에 포함되어 있다.

수중에서 각종 유기물질에 대한 검출이 어렵고, 유해한 유기물질에 대한 정보가 부족하던 시절에 암모니아성 질소의 주오염원이 하‧오수와 축산폐수이므로 암모니아성 질소의 검출은 곧 원수에 오수나 축산폐수가 방류되었음을 의미하였고 검출하기 쉬운 암모니아성 질소의 검출로 오염의 정도를 간접적으로 추정하려한

흔적이다. 미국이나 EEC, WHO 의 음용수 수질기준에는 암모니아성 질소가 규제대상으로 정해져 있지 아니하지만 우리나라와 일본의 음용수 수질기준에는 암모니아성 질소의 정수내 최대허용농도가 0.5㎎/L 이하로 규정되어 있다.