[수질] 수질오염공정시험기준 (총유기탄소, 클로로필a, 물벼룩을 이용한 급성 독성 시험법 )

 

1. 총유기탄소(TOC)

수중에서 유기적으로 결합된 탄소의 합을 말한다.

 

- 총 탄소 (TC, total carbon)

:수중에서 존재하는 유기적 또는 무기적으로 결합된 탄소의 합을 말한다. 

 

 

- 무기성 탄소 (IC, inorganic carbon)

: 수중에 탄산염, 중탄산염, 용존 이산화탄소 등 무기적으로 결합된 탄소의 합을 말한다.

 

- 용존성 유기탄소 (DOC, dissolved organic carbon)

: 총 유기탄소 중 공극 0.45 μm의 여과지를 통과하는 유기탄소를 말한다.

 

- 비정화성 유기탄소 (NPOC, nonpurgeable organic carbon)

: 총 탄소 중 pH 2 이하에서 포기에 의해 정화(purging)되지 않는 탄소를 말한다.

 

 

1) 연속자동측정방법 

속에 존재하는 총유기탄소를 분석하기 위하여 연소산화방식과 습식화학산화방식 등의 자동측정기를 이용하는 방법으로, 시료를 직접적으로 산화, 분해하는 공정을 거치기 때문에 측정값이 안정되고 유기성 물질을 폭넓게 측정할 수 있다.

 

2) 고온연소산화법

- 물 속에 존재하는 총 유기탄소를 측정하기 위하여 시료 적당량을 산화성 촉매로 충전된 고온의 연소기에 넣은 후에 연소를 통해서 수중의 유기탄소를 이산화탄소 (CO2)로 산화시켜 정량하는 방법이다.

- 정량방법은 무기성 탄소를 사전에 제거하여 측정하거나, 무기성 탄소를 측정한 후 총 탄소에서 감하여 총 유기탄소의 양을 구한다.

 

- 비정화성 유기탄소 (NPOC)법으로 정량한 경우

: 총 유기탄소 (TOC) = 비정화성 유기탄소 (NPOC)

 

- 감 (TC-IC)법으로 정량한 경우

: 총 유기탄소 (TOC) = 총 탄소 (TC) - 무기성 탄소 (IC)

 

3) 과황산 UV 및 과황산 열 산화법 

- 물속에 존재하는 총 유기탄소를 측정하기 위하여 시료에 과황산염을 넣어 자외선이나 가열로 수중의 유기탄소를 이산화탄소로 산화하여 정량하는 방법이다.

- 정량방법은 무기성 탄소를 사전에 제거하여 측정하거나, 무기성 탄소를 측정한 후 총 탄소에서 감하여 총 유기탄소의 양을 구한다.

 

- 비정화성 유기탄소 (NPOC)법으로 정량한 경우

: 총 유기탄소 (TOC) = 비정화성 유기탄소 (NPOC)

 

- 감 (TC-IC)법으로 정량한 경우

: 총 유기탄소 (TOC) = 총 탄소 (TC) - 무기성 탄소 (IC)

 

2. 클로로필 a

- 물속의 클로로필 a의 양을 측정하는 방법으로 아세톤 용액을 이용하여 시료를 여과한 여과지로부터 클로로필 색소를 추출하고, 추출액의 흡광도를 663 nm, 645 nm, 630 nm 및 750 nm에서 측정하여 클로로필 a의 양을 계산하는 방법이다.

- 클로로필 a 계산 

3. 물벼룩을 이용한 급성 독성 시험법

- 수서무척추동물인 물벼룩을 이용하여 시료의 급성독성을 평가하는 방법

- 시료를 여러 비율로 희석한 시험수에 물벼룩을 투입하고 24시간 후 유영상태를 관찰하여 시료농도와 치사 혹은 유영저해를 보이는 물벼룩 마리수와의 상관관계를 통해 생태독성값을 산출하는 방법

- 산업폐수, 하수, 하천수, 호소수 등에 적용

 

1) 용어 정의

 

- 치사 (death)

: 일정 비율로 준비된 시료에 물벼룩을 투입하고 24시간 경과 후 시험용기를 살며시 움직여주고, 15초 후 관찰했을 때 아무 반응이 없는 경우를 ‘치사’라 판정한다.

 

- 유영저해 (immobilization)

: 독성물질에 의해 영향을 받아 일부 기관(촉각, 후복부 등)이 움직임이 없을 경우를 ‘유영저해’로 판정한다. 이때, 촉수를 움직인다하더라도 유영을 하지 못한다면 ‘유영저해’로 판정한다.

 

- 반수영향농도 (EC50, effect concentration of 50 %)

: 투입 시험생물의 50 %가 치사 혹은 유영저해를 나타낸 농도이다.

 

- 생태독성값 (TU, toxic unit)

: 통계적 방법을 이용하여 반수영향농도 EC50을 구한 후 100에서 EC50을 나눠준 값을 말한다.

※ 이때 EC50의 단위는 %이다.

 

- 지수식 시험방법 (static non-renewal test)

: 시험기간 중 시험용액을 교환하지 않는 시험을 말한다.

 

- 표준독성물질 시험방법 (standard reference toxicity substance test)

: 독성시험이 정상적인 조건에서 수행되는지를 주기적으로 확인하기 위하여 다이크롬산칼륨 (potassium dichromate, K2Cr2O7, 분자량 : 294.18)을 이용하여 시험을 수행한다.

 

2) 시험생물 

• 시험생물은 물벼룩인 Daphnia magna straus를 사용하도록 하며, 출처가 명확하고 건강한 개체를 사용한다.
• 시험을 실시할 때는 계대배양(여러 세대를 거쳐 배양)한 생후 2주 이상의 물벼룩 암컷 성체를 시험 전날에 새롭게 준비한 용기에 옮기고, 그 다음날까지 생산한 생후 24시간 미만의 어린 개체를 사용한다. 물벼룩은 배양 상태가 좋을 때 7일 ∼ 10일 사이에 첫 새끼를 부화하게 되는데 이때 부화된 새끼는 시험에 사용하지 않고 같은 어미가 약 네 번째 부화한 새끼부터 시험에 사용하여야 한다. 군집배양의 경우, 부화 횟수를 정확히 아는 것이 어렵기 때문에 생후 약 2주 이상의 어미에서 생산된 새끼를 시험에 사용하면 된다.
• 외부기관에서 새로 분양 받았다면 4.2.2의 방법과 동일한 방법으로 계대배양하여, 2번 이상의 세대교체 후 물벼룩을 시험에 사용해야 한다.
• 시험하기 2시간 전에 먹이를 충분히 공급하여 시험 중 먹이가 주는 영향을 최소화하도록 한다.
• 먹이는 Chlorella sp., Pseudochirknella subcapitata등과 같은 단세포 녹조류를 사용하고 보조먹이로 YCT (yeast, chlorophyll, trout chow)를 첨가하여 사용할 수 있다.
• 물벼룩을 폐기할 경우에는 망으로 걸러 살아있는 상태로 하수구에 유입되지 않도록 주의해야한다.
• 배양액을 교체해주거나 정해진 희석배율의 시험수에 시험생물을 옮겨 주입할 때에는 시험생물이 공기 중에 노출되는 시간을 가능한 한 짧게 한다.
• 태어난 지 24시간 이내의 시험생물일지라도 가능한 한 크기가 동일한 시험생물을 시험에 사용한다.
• 평상시 물벼룩 배양에서 하루에 배양 용기 내 전체 물벼룩 수의 10 % 이상이 치사한 경우 이들로부터 생산된 어린 물벼룩은 시험생물로 사용하지 않는다.
• 배양시 물벼룩이 표면에 뜨지 않아야 하고, 표면에 뜰 경우 시험에 사용하지 않는다.
• 물벼룩을 옮길 때 사용되는 스포이드에 의한 교차 오염이 발생하지 않도록 주의를 기울인다.

3) 결과보고 - 생태독성값 

① 통계적 방법을 통한 EC50을 구할 수 있는 경우

: 생태독성값 (TU)= 100/EC50

 

② 통계적 방법을 통한 EC50을 구할 수 없는 경우

• 100 % 시료에서 투입 물벼룩의 0 % ∼ 10 %에 영향이 있는 경우(예: 원수인 100 % 시료에 투입 물벼룩 20마리 중 0마리 ∼ 2마리가 유영저해 및 치사를 보일 때)에는 TU를 0으로 한다.
• 원수 100 % 시료에서 투입 물벼룩의 10 % ∼ 49 %에 영향이 있는 경우에는 0.02 × (유영저해율 또는 치사율)로 TU를 계산한다.

[주 5] 원수인 100 % 시료에 투입 물벼룩 20마리 중 5마리가 유영저해 및 치사가 관찰되었을 때, 0.02 × 25 = TU 0.5 가 된다

 

• 원수 100 % 시료에서 투입 물벼룩의 51 % ∼ 99 %에 영향이 있는 경우, 1 < TU < 2로 표시하거나, 필요에 따라 100 %, 75 %, 35 %, 12.5 %로 시험수의 농도를 조절하여 다시 시험한다.