[수질] 수질오염공정시험기준 (구리, 납, 니켈, 망간, 비소, 셀레늄, 수은)

1. 구리 

물속에 존재하는 구리를 측정하는 방법이다. 구리는 지각 중에 55 mg/kg이 존재하며 환경 중 존재량은 토양 중에는 2 mg/kg ～ 100 mg/kg, 자연수에는 0.2 μg/L ～ 30 μg/L, 식품 중에는 10 mg/kg 이하로 존재하여야 한다. 구리는 묽은 황산에서는 공기 중에서 서서히 반응하여 황산구리를 생성하며 진한 황산 및 진한 염산에는 잘 녹는다. 암모니아와 착물을 형성하며 아세트산 등의 유기산에도 잘 녹는다.

구리	정량한계 (mg/L)	정밀도 (% RSD)
원자흡수분광광도법	0.008 mg/L	± 25 % 이내
자외선/가시선 분광법	0.01 mg/L	± 25 % 이내
유도결합플라스마-원자발광분광법	0.006 mg/L	± 25 % 이내
유도결합플라스마-질량분석법	0.002 mg/L	± 25 % 이내

1) 원자흡수분광광도법

물속에 존재하는 구리를 측정하는 방법으로, 시료를 산분해법, 용매추출법으로 전처리 후 시료를 직접 불꽃으로 주입하여 원자화한 후 원자흡수분광광도법에 따라 측정하는 것

 

2) 자외선/가시선 분광법

물속에 존재하는 구리이온이 알칼리성에서 다이에틸다이티오카르바민산나트륨과 반응하여 생성하는 황갈색의 킬레이트 화합물을 아세트산부틸로 추출하여 흡광도를 440 nm에서 측정하는 방법

 

3) 유도결합플라스마

(1) 원자발광분광법

물속에 존재하는 구리를 측정하는 방법으로, 시료를 산분해법, 용매추출법으로 전처리 후 시료를 플라스마에 주입하여 방출하는 발광선 및 발광강도를 측정하는 방법

 

(2) 질량분석법

물속에 존재하는 구리의 분석방법으로, 시료를 산분해법, 용매추출법으로 전처리 후 시료를 고온 플라스마에 분사시켜 이온화된 원소를 진공상태에서 질량 대 전하비 (m/z)에 따라 분리하는 방법 

 

2. 납 

- 물속에 존재하는 납을 분석하는 방법들이다.

- 납은 지각 중에 평균 13 mg/kg 이 존재한다.

- 환경 중에 존재량은 토양에서 2 mg/kg ～ 200 mg/kg, 도시 지역 강우 중 40 μg/L, 하천과 호소수에는 0.0001 μg/L ～ 0.01 μg/L이다.

- 납은 축적성이 있는 독성금속으로 보통은 5 μg/L 이상이 되는 경우는 드물다. 납은 공장, 광산, 제련소 등으로부터 수중에 유입될 수 있다.

불소	정량한계 (mg/L)	정밀도 (% RSD)
원자흡수분광광도법	0.04 mg/L	± 25 % 이내
자외선/가시선 분광법	0.004 mg/L	± 25 % 이내
유도결합플라스마-원자발광분광법	0.04 mg/L	± 25 % 이내
유도결합플라스마-질량분석법	0.002 mg/L	± 25 % 이내
양극벗김전압전류법	0.0001 mg/L	± 20 % 이내

1) 원자흡수분광광도법

물속에 존재하는 납을 측정하는 방법으로, 시료를 산분해법, 용매추출법으로 전처리 후 시료를 직접 불꽃으로 주입하여 원자화한 후 원자흡수분광광도법에 따라 측정하는 것

 

2) 자외선/가시선 분광법

물속에 존재하는 납 이온이 시안화칼륨 공존 하에 알칼리성에서 디티존과 반응하여 생성하는 납 디티존착염을 사염화탄소로 추출하고 과잉의 디티존을 시안화칼륨 용액으로 씻은 다음 납착염의 흡광도를 520 nm에서 측정하는 방법이다.

 

3) 유도결합플라스마

(1) 원자발광분광법

물속에 존재하는 납을 측정하는 방법으로, 시료를 산분해법, 용매추출법으로 전처리 후 시료를 플라스마에 주입하여 방출하는 발광선 및 발광강도를 측정하는 방법

 

(2) 질량분석법

물속에 존재하는 납의 분석방법으로, 시료를 산분해법, 용매추출법으로 전처리 후 시료를 고온 플라스마에 분사시켜 이온화된 원소를 진공상태에서 질량 대 전하비 (m/z)에 따라 분리하는 방법

 

4) 양극벗김전압전류법 

물속에 존재하는 납의 측정하는 방법으로, 자유이온화된 납을 유리탄소전극 (GCE, glassy carbon electrode)에 수은막 (mercury film)을 입힌 전극에 의한 은/염화은 전극에 대해 -1,000 mv 전위차에서 작용전극에 농축시킨 다음 이를 양극벗김전압전류법으로 분석하는 방법

 

3. 니켈 

- 물속에 존재하는 니켈을 분석하는 방법들이다.

- 니켈은 지각 중에 평균 1.2 mg/kg이 존재한다. 환경 중에 존재량은 토양에서 2.5 mg/kg, 지하수에서 0.1 mg/L 이하로 존재하며, 환원상태에서 불용성 황화합물은 형성할 수 있다.

- 니켈은 주로 발전소, 쓰레기 소각로, 금속 산업현장에서 배출되거나, 인산비료에 포함되어 수중에 유입될 수 있다.

불소	정량한계 (mg/L)	정밀도 (% RSD)
원자흡수분광광도법	0.01 mg/L	± 25 % 이내
자외선/가시선 분광법	0.008 mg/L	± 25 % 이내
유도결합플라스마-원자발광분광법	0.015 mg/L	± 25 % 이내
유도결합플라스마-질량분석법	0.002 mg/L	± 25 % 이내

1) 원자흡수분광광도법

물속에 존재하는 니켈을 측정하는 방법으로, 시료를 산분해법, 용매추출법으로 전처리 후 시료를 직접 불꽃으로 주입하여 원자화한 후 원자흡수분광광도법에 따라 측정하는 방법

 

2) 자외선/가시선 분광법

물속에 존재하는 니켈이온을 암모니아의 약 알칼리성에서 다이메틸글리옥심과 반응시켜 생성한 니켈착염을 클로로폼으로 추출하고 이것을 묽은 염산으로 역추출 한다. 추출물에 브롬과 암모니아수를 넣어 니켈을 산화시키고 다시 암모니아 알칼리성에서 다이메틸글리옥심과 반응시켜 생성한 적갈색 니켈착염의 흡광도 450 nm에서 측정하는 방법

 

3) 유도결합플라스마

(1) 원자발광분광법

물속에 존재하는 니켈을 측정하는 방법으로, 시료를 산분해법, 용매추출법으로 전처리 후 시료를 플라스마에 주입하여 방출하는 발광선 및 발광강도를 측정하는 방법

 

(2) 질량분석법

물속에 존재하는 니켈을 측정하는 방법으로, 시료를 산분해법, 용매추출법으로 전처리 후 시료를 고온 플라스마에 분사시켜 이온화된 원소를 진공상태에서 질량 대 전하비 (m/z)에 따라 분리하는 방법

 

4. 망간

- 물속에 존재하는 망간의 분석방법이다. 망간은 + 2가와 + 4가로 주로 존재하는데 원수 중에는 + 2가로 존재하더라도 정수장에서 처리과정에서 대부분 + 4가로 산화된다.

- 망간은 지각 중에 널리 분포하는 원소이며 환경 중에는 토양에서 200 mg/kg ～ 3,000 mg/kg, 하천수에서 8 μg/L ～ 180 μg/L로 분포한다.

- 망간은 물속에서 이온이나 콜로이드 상태로 존재하며 입자에 흡착된다.

- 하천수에는 공장 폐수의 영향도 받지만 주로 지질의 영향으로 망간이 존재한다.

망간	정량한계 (mg/L)	정밀도 (% RSD)
원자흡수분광광도법	0.005 mg/L	± 25 % 이내
자외선/가시선 분광법	0.2 mg/L	± 25 % 이내
유도결합플라스마-원자발광분광법	0.002 mg/L	± 25 % 이내
유도결합플마스마-질량분석법	0.0005 mg/L	± 25 % 이내

 

1) 원자흡수분광광도법

물속에 존재하는 망간을 측정하는 방법으로, 시료를 산분해법, 용매추출법으로 전처리 후 시료를 직접 불꽃으로 주입하여 원자화한 후 원자흡수분광광도법에 따라 측정하는 방법

 

2) 자외선/가시선 분광법

물속에 존재하는 망간이온을 황산산성에서 과요오드산칼륨으로 산화하여 생성된 과망간산 이온의 흡광도를 525 nm에서 측정하는 방법

 

3) 유도결합플라스마

(1) 원자발광분광법

물속에 존재하는 망간을 측정하는 방법으로, 시료를 산분해법, 용매추출법으로 전처리 후 시료를 플라스마에 주입하여 방출하는 발광선 및 발광강도를 측정하는 방법

 

(2) 질량분석법

물속에 존재하는 망간의 측정하는 방법으로, 시료를 산분해법, 용매추출법으로 전처리 후 시료를 고온 플라스마에 분사시켜 이온화된 원소를 진공상태에서 질량 대 전하비 (m/z)에 따라 분리하는 방법

 

5. 바륨

- 물속에 존재하는 바륨의 분석방법이다.

- 바륨은 지각 중에 평균 390 mg/kg이 존재하고, 환경 중에 존재량은 토양에서 63 mg/kg ∼ 810 mg/kg, 도시 지역 강우 중 10 mg/L, 지하수에서 0.05 mg/L ∼ 1 mg/L이다

바륨	정량한계 (mg/L)	정밀도 (% RSD)
원자흡수분광광도법	0.1 mg/L	± 25 % 이내
유도결합플라스마-원자발광분광법	0.003 mg/L	± 25 % 이내
유도결합플라스마-질량분석법	0.003 mg/L	± 25 % 이내

 

6. 비소 

- 물속에 존재하는 비소를 측정하는 방법들이다.

- 비소는 5족에 속하는 원소로서 원자번호는 33번이며 +3, +5이다. 지각 중에 1.8 mg/kg이 존재하며 일반적으로 광석 중에서는 3가, 토양 중에서는 산화된 5가로 존재한다.

- 환경 중 비소는 화산성 온천 등 광산폐수와 피혁, 염색 등의 공장 폐수가 오염 원인이다.

- 비소는 삼산화비소로 100 mg 정도를 섭취해도 심한 독성을 보인다.

- 비소의 발암성도 보고되고 있다.

- 비소는 묽은 황산 및 저온의 묽은 질산에서는 녹지 않으나, 진한 황산 및 질산에는 쉽게 녹는다

비소	정량한계 (mg/L)	정밀도 (% RSD)
수소화물생성-원자흡수분광광도법	0.005 mg/L	± 25 % 이내
자외선/가시선 분광법	0.004 mg/L	± 25 % 이내
유도결합플라스마-원자발광분광법	0.05 mg/L	± 25 % 이내
유도결합플라스마-질량분석법	0.006 mg/L	± 25 % 이내
양극벗김전압전류법	0.0003 mg/L	± 20 % 이내

1) 수소화물생성-원자흡수분광광도법

물속에 존재하는 비소를 측정하는 방법으로 아연 또는 나트륨붕소수화물 (NaBH4)을 넣어 수소화 비소로 포집하여 아르곤(또는 질소)-수소 불꽃에서 원자화시켜 193.7 nm에서 흡광도를 측정하고 비소를 정량하는 방법

 

2) 자외선/가시선 분광법

3가 비소로 환원시킨 다음 아연을 넣어 발생되는 수소화비소를 다이에틸다이티오카바민산은 (Ag-DDTC)의 피리딘 용액에 흡수시켜 생성된 적자색 착화합물을 530 nm에서 흡광도를 측정하는 방법

 

7. 셀레늄 

- 셀레늄은 원자번호 34번이며 원자가는 -2가, +4, +6가 이다. 셀레늄은 반도체재료, 광전지, 잉크 등 합금, 살충제 등 각종 공업에서 광범위하게 사용되어 자연수의 오염 원인으로 작용한다.

- 필수미량원소이나 미량 이상으로 섭취한 경우 사람이나 동물에서 독성을 나타낸다.

- 하천수에는 0.02 μg/L ～ 0.63 μg/L 잔류하며, 발전소의 바닥재 및 비산재로부터 오염될 수 있다.

셀레늄	정량한계 (mg/L)	정밀도 (% RSD)
수소화물생성-원자흡수분광광도법	0.005 mg/L	± 25 % 이내
유도결합플라스마-질량분석법	0.03 mg/L	± 25 % 이내

1) 수소화물생성-원자흡수분광광도법

트륨붕소수화물 (NaBH4)을 넣어 수소화 셀레늄으로 포집하여 아르곤(또는 질소)-수소 불꽃에서 원자화시켜 196.0 nm에서 흡광도를 측정하고 셀레늄을 정량하는 방법

 

8. 수은 

- 수은은 원자량 80으로 상온에서 액체 상태로 존재하는 유일한 금속이다.

- 지각 중에 0.08 mg/kg 존재하며 일반적으로 자연환경 중에도 극미량 잔류한다. 토양 중에 100 μg/kg, 하천수와 호소수에서 0.03 μg/L ～ 0.1 μg/L, 지하수에서 0.01 μg/L ～ 0.10 μg/L, 온천수에서 0.01 μg/L ～ 2.5 μg/L 정도 잔류한다. 수은은 독성이 강한 원소로서 계속적인 모니터링이 필요하다.

수은	정량한계 (mg/L)	정밀도 (% RSD)
냉증기-원자흡수분광광도법	0.0005 mg/L	± 25 % 이내
자외선/가시선 분광법	0.003 mg/L	± 25 % 이내
양극벗김전압전류법	0.0001 mg/L	± 20 % 이내
냉증기-원자형광법	0.0005 μg/L	± 25 % 이내

1) 냉증기-원자흡수분광광도법

료에 이염화주석 (SnCl2)을 넣어 금속수은으로 산화시킨 후, 이 용액에 통기하여 발생하는 수은증기를 원자흡수분광광도법으로 253.7 nm의 파장에서 측정하여 정량하는 방법

2) 자외선/가시선분광법

 

수은을 황산 산성에서 디티존․사염화탄소로 일차추출하고 브롬화칼륨 존재하에 황산산성에서 역추출하여 방해성분과 분리한 다음 인산-탄산염 완충용액 존재하에서 디티존․사염화탄소로 수은을 추출하여 490 nm에서 흡광도를 측정하는 방법

 

3) 양극벗김전압전류법

자유이온화 된 수은을 유리탄소전극 (GCE, glassy carbon electrode)에 금막 (gold metal film)입힌 전극에 의한 은/염화은 전극에 대해 -200 mV 전위차에서 작용전극에 농축시킨 다음 이를 양극벗김전압전류법으로 분석하는 방법

 

4) 냉증기-원자형광법

- 물속에 존재하는 저농도의 수은(0.0002 mg/L 이하)을 정량하기 위하여 사용한다.

- 시료에 이염화주석 (SnCl2)을 넣어 금속 수은으로 산화시킨 후 이 용액에 통기하여 발생하는 수은증기를 원자형광광도법으로 253.7 nm의 파장에서 측정하여 정량하는 방법