일반생물학실험 | 수질분석

 

 

 

물은 자연적으로, 또는 인위적으로 오염될 수 있으며 이러한 물의 오염농도를 파악하고 수질 관리를 하기 위하여 수질을 판별해야 한다. 이러한 수질 판별의 방법에는 대표적으로 BOD(생화학적 산소 요구량)와 COD(화학적 산소 요구량)가 있는데, BOD값과 COD값을 계산함으로써 하천을 수질 등급 판정 기준에 따라 판별하게 된다.

 

본 실험에서는 BOD와 COD 각각의 희석액을 지전에 제조한 후 이들과 혼합한 DIW, 수돗물, 증류수 세가지 sample의 물 속에 녹아 있는 용존산소 값인 DO를 측정하였으며 이를 통해 BOD값과 COD값을 도출한 후 pH값과 함께 종합적으로 수질 등급을 판정했다. 그러나 실험 상의 오차로 BOD값은 예상되는 이론과 완전히 반대되는 결과가 도출되었으며, 이에 비해 COD실험은 실험 전 예측과 거의 유사한 결과를 얻었으므로 최종 수질 등급 판정에는 COD값을 이용하여 DIW의 수질은 1등급, 수돗물의 수질은 2등급으로 판정할 수 있었다.

 

이렇게 BOD 측정에서 잘못된 결과가 나온 원인에는 sample내에 미생물의 증식을 억제하는 이물질이 함유되어 있었을 수 도 있는 sample 자체의 문제에서부터 희석액의 온도 유지가 잘 안된 것, 그리고 희석액과 sample의 1:1 혼합을 정밀하게 하지 못한 점 등의 실험상의 문제도 있었다.

 

 

실험 방법

1. 실험 과정

1) 본 실험에서는 BOD와 COD의 측정, Gram-negative bacteria 검출의 세 가지 실험을 수행하게 된다. 먼저 BOD측정을 위해서는 실험에 사용할 sample(강물, 하천물 등)과 희석수(증류수 1L+A,B,C,D 1㎖)를 각 50㎖씩 준비한 후 250㎖ 비커에 sample과 희석수를 1:1 비율로 혼합한다. 이 때 BOD 측정을 위해 희석수를 만들어야 하는데, 증류수 1L에 Phosphate buffer solution, Magnesium sulfate solution, Calcium chloride solution, Ferric chloride solution 1㎖씩을 넣어서 만든다.

 

2) 이렇게 만들어진 BOD희석수는 무기영양염류를 함유한 pH7.2의 완충액이며 20℃로 유지하여 준비한다. 50㎖ concial tube에 혼합액을 완전히 채우고 용액이 흐르지 않게 랩으로 잘 막은 후 뚜껑을 처넌히 닫아서 외부 공기에 노출되지 않도록 밀폐하는데 이 때 확실한 밀폐의 여부는 뒤집었을 때 공기방울이 보이지 않는 것을 통해 확인할 수 있다.

 

3) 남은 용액을 비커에 넣고 DO meter를 이용하여 용존산소를 측정 후 밀봉한 tube는 호일로 감싸고 20℃ incubator에 보관한다. 5일 후에 개봉해서 용존산소를 측정한다.

 

4) 그 다음에는 COD를 측정한다. COD역시 BOD와 마찬가지로 측정을 위한 시약이 필요하다. 이 시약은 과망간산칼륨 용액, 옥살산나트륨 용액, H₂SO₄와 황산은 분말으로 구성된다. COD 측정을 위해서는 먼저 125㎖ 삼각플라스크에 sample 15㎖와 증류수 35㎖를 넣은 후 control용으로 다른 플라스크에 증류수 50㎖를 넣는다. 그다음 H₂SO₄(1+2)를 5㎖씩 넣은 후 Ag₂SO₄분말을 약 0.5g씩 넣고 세게 흔들어 섞는다. 이것은 시료 속의 NaCl이 COD반응에 방해제로 작용하는 것을 막기 위해 사전에 이를 제거하는 역할을 한다. 충분한 포화를 위해 5～10분 정도 둔 후 옥살산나트륨 용액을 각 플라스크에 정확히 넣는다. 끓는 물에 30분간 중탕한 후 약 5분 정도 실온에서 식히고 70℃ water bath에 옮긴다. 다시 옥살산나트륨 5㎖를 넣고 5분정도 흔들어 준 후 완전히 투명해지면 다시 50ul씩 역적정한다. 액체가 엷은 보라색 또는 붉은색을 내는 점을 확인한 후, sample 적정시 들어간 KMnO₄의 양을 (b), control 적정 시 들어간 KMnO₄의 양을 (a)로 정하고 계산을 한다.

 

5) 마지막으로 Gram-negative bacteria 검출 실험에서는 미리 만들어 놓은 MacConkey agar plate를 RT에 꺼내 둔 후 BOD, COD를 측정하는데 사용한 시료를 100ul 뿌린다. 이 때 알코올 램프를 켠 채로 수행하며 Glass spreader를 이용하여 도말 한 후 뒤집어서 37℃ incubator에서 16시간 이상 배양 후 Plate에 나타난 미생물 colony의 모양 및 색을 관찰한다.

 

 

[일반생물학실험]수질 분석 레포트