KR100411237B1 - 수질조사 키트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수성시료에 함유된 질소와 인의 농도를 측정하여, 시료의 오염여부 및 시료의 오염원인을 분석하는 수질조사 키트 및 전기 키트를 이용하여 수질오염의 여부 및 수질오염의 오염원인을 분석하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 수질조사 키트는 암모니아농도 측정시약, 아질산농도 측정시약, 질산농도 측정시약, 인산농도 측정시약, 측정항목별 표준비색띠 및 반응용기를 포함하고, 전기 수질조사 키트를 이용하여 수질오염의 여부 및 수질오염의 오염원인을 분석하는 방법은, 전기 키트에 포함된 암모니아농도 측정시약, 아질산농도 측정시약 및 질산농도 측정시약를 사용하여 시료에 함유된 암모니아, 아질산, 질산 및 인산의 농도를 측정하는 단계 및 시료에 함유된 암모니아, 아질산, 질산 및 인산의 농도를 비교하여, 시료의 오염여부와 정확한 오염원인을 판단하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면, 수성시료에 함유된 질소를 형태별로 정확히 측정하여, 신속하고 정확하게 수질오염원인을 분석할 수 있으므로, 수질오염의 확산을 방지하는데 널리 활용될 수 있을 것이다.

Description

수질조사 키트{Kit for Examining Water Quality}
본 발명은 수질조사 키트에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 수성시료에 함유된 질소와 인의 농도를 측정하여, 시료의 오염여부 및 시료의 오염원인을 분석하는 수질조사 키트 및 전기 키트를 이용하여 수질오염의 여부 및 수질오염의 오염원인을 분석하는 방법에 관한 것이다.
근래에 와서, 환경에 대한 관심이 증대됨에 따라, 환경오염을 줄이려는 노력이 범 세계적으로 진행되고 있으며, 이러한 노력의 결과, 환경오염에 대한 연구결과가 지속적으로 발표되고 있다. 일반적으로, 환경오염은 크게 대기오염, 수질오염 및 토양오염으로 분류되는데, 이 중, 가장 쉽게 오염될 수 있는 것은 수질오염이라고 알려져 있다. 주로 호흡환경에 영향을 미치는 대기오염은 오염원이 공장, 자동차 등으로 한정되어 있어, 원천적인 봉쇄가 어느정도 가능하고, 토양오염의 경우, 오염의 확산속도가 빠르지 않기 때문에, 오염의 제거가 가능하나, 수질오염은 오염원이 한정되어 있지 않고, 오염의 확산속도가 빠르며, 토양오염을 유발시킬 수도 있기 때문에, 수질오염의 방지와 오염된 수질의 정화방법에 대하여 많은 연구가진행되고 있다.
한편, 공기, 수질 또는 토양 등의 어떠한 대상물이 오염되었는지 검사하기 위하여는, 시료를 채취하여 대상물의 오염도를 측정하고 있는데, 오염의 판정에 많은 시간이 소요되므로, 이를 개선하려는 노력이 계속되고 있다. 특히, 오염확산의 속도가 빠른 대기오염이나 수질오염의 경우, 검사시간을 단축하여야 할 필요성이 더욱 절실하게 요구되고 있다. 오염의 확산속도가 가장 빠른 대기오염의 경우, 대기 중에 함유된 오염물질이 복잡한 화합물을 형성하고 있지 않으므로, 상대적으로 쉽게 오염물질을 검출할 수 있으나, 수질오염의 경우, 오염물질의 확산속도가 빠르면서도, 오염물질이 복잡한 화합물을 형성할 수 있어, 정밀한 검사방법이 요구되므로, 오염현장에서는 단순히 수질에 함유된 질소와 인의 농도정도만을 측정할 수 있을 뿐, 더욱 정밀한 검사에는 많은 시간이 소요되는 실정이다. 더욱이, 수질오염의 주 오염원으로 알려진 질소는 수질환경에서 암모니아, 아질산 또는 질산의 형태로 존재하는데, 질소의 형태에 따라 수질오염의 정화방법이 달라지므로, 이들을 구별하여 검출하여야 하나, 지금까지 개발된 수성시료에 함유된 질소와 인의 농도를 측정하는 키트는 단순히 시료에 함유된 질소와 인의 양만을 측정할 수 있고, 하나의 정제형 고체시약 또는 한 종류의 액체시약의 형태를 취하고 있어, 검사된 질소 및 인의 농도의 오차가 커서, 단순히 오염의 여부판단 정도에만 사용되고 있는 실정이다.
따라서, 수성시료에 함유된 여러 형태의 질소 및 인의 농도를 각각 정확하고 신속하게 검출할 수 있는 방법을 개발하여야 할 필요성이 끊임없이 대두되었다.
이에, 본 발명자들은 수성시료에 함유된 여러 형태의 질소 및 인의 농도를 각각 정확하고 신속하게 검출할 수 있는 방법을 개발하고자 예의 연구노력한 결과, 암모니아, 아질산, 질산 및 인산의 농도를 신속하고 정확하게 측정할 수 있는 시약을 포함하는 수질조사 키트를 이용할 경우, 수질오염이 오염원인을 신속하고 정확하게 판단할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
결국, 본 발명의 주된 목적은 암모니아, 아질산, 질산 및 인산의 농도를 측정할 수 있는 시약을 포함하는 수질조사 키트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전기 키트를 이용하여 수질오염의 오염원인을 분석하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 수질조사 키트는 2 내지 10%(w/v)의 하이포아염소산나트륨(sodium hypochlorite) 수용액인 A1시약, 니트로 프루시드 나트륨과 충진제가 1:9(w/w)로 혼합된 A2시약 및 살리실산을 1 내지 5%(v/v) 포함하고 유기용매를 5 내지 20%(v/v) 포함하는 수용액인 A3시약으로 구성된 암모니아농도 측정시약; 술퍼제(sulfanilamide)를 3 내지 7%(v/v) 포함하고 유기용매를 5 내지 15%(v/v) 포함하는 수용액인 B1시약 및 5 내지 15g/L의 농도를 가지는 N-(1-naphthyl)ethylenediamine dihydrochloride(NED) 수용액인 B2시약으로 구성된 아질산농도 측정시약; 아연과 충진제가 1:1(w/w)로 혼합된 C1시약, 2 내지 3g/L의 술퍼닐산(sulfanilic acid) 수용액인 C2시약, 0.5 내지 1.5g/L의 나프틸디아민(1,4-Naphthyldiamine) 수용액인 C3시약으로 구성된 질산농도 측정시약; 5 내지 15g/L의 암모늄 몰리브덴 산염(ammonium molybdate) 수용액인 D1시약 및 40 내지 60g/L의 아스코르빈산과 1 내지 4%(v/v)의 염산을 함유하고 유기용매를 2 내지 8%(v/v) 포함하는 수용액인 D2시약으로 구성된 인산농도 측정시약; 측정항목별 표준비색띠; 및, 반응용기를 포함한다: 이때, 사용되는 충진제로는 차콜(charcoal), 실리카겔(silica gel) 또는 벤토나이트(bentonite)를 사용함이 바람직하고, 유기용매로는 메탄올, 에탄올, 디클로로메탄, 클로로포름, 아세톤 또는 디옥산을 사용함이 바람직하다. 또한, 표준비색띠는 암모니아, 아질산, 질산 또는 인산의 농도변화에 따른 색변화양상을 도시한 기준표이고, 반응용기는 색변화를 쉽게 알아볼 수 있도록, 투명한 재질로 제조됨이 바람직하고, 별도의 측정장치가 필요하지 않도록, 투명한 재질의 용기의 외부에 시료의 첨가량을 나타내는 눈금과 각 시약 중 앵상 시약이 첨가되는 눈금이 표시됨이 바람직하다. 아울러, 휴대가 간편하도록 전기 시약들은 빛과 습기를 차단할 수 있는 재질의 포장재로 포장하고 밀봉하는 것이 바람직하다.
전기, 본 발명의 수질조사 키트를 이용하여, 수질오염의 여부 및 수질오염의오염원인을 분석하는 방법은, 수성시료에 전기 키트에 포함된 암모니아농도 측정시약의 A1 시약, A2 시약 및 A3 시약을 순차적으로 혼합하여 반응시키고, 표준비색띠를 이용하여 수성시료에 함유된 암모니아의 농도를 측정하는 단계; 수성시료에 전기 키트에 포함된 아질산농도 측정시약의 B1 시약 및 B2 시약을 순차적으로 혼합하여 반응시키고, 표준비색띠를 이용하여 수성시료에 함유된 아질산의 농도를 측정하는 단계; 수성시료에 전기 키트에 포함된 질산농도 측정시약의 C1 시약, C2 시약 및 C3 시약을 순차적으로 혼합하여 반응시키고, 표준비색띠를 이용하여 수성시료에 함유된 질산의 농도를 측정하는 단계; 수성시료에 전기 키트에 포함된 인산농도 측정시약의 D1 시약 및 D2 시약을 순차적으로 혼합하여 반응시키고, 표준비색띠를 이용하여 수성시료에 함유된 인산의 농도를 측정하는 단계; 및, 전기 측정된 암모니아, 아질산, 질산 및 인산의 농도를, 오염되지 않은 수성시료의 암모니아, 아질산, 질산 및 인산의 농도와 비교하여 수질오염원을 판별하는 단계를 포함한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예 1: 수질조사 키트의 제작
암모니아농도 측정시약, 아질산농도 측정시약, 질산농도 측정시약 및 인산농도 측정시약를 제조하고, 표준비색띠 및 반응용기를 갖추어 수질조사 키트를 제작하였다.
실시예 1-1: 암모니아농도 측정시약의 작제
5%(w/v)의 하이포아염소산나트륨 수용액 100㎖를 A1시약으로, 니트로 프루시드 나트륨 10g과 차콜 90g을 혼합한 혼합물을 A2시약으로, 살리실산 3㎖과 메탄올 17㎖이 혼합된 수용액 100㎖을 A3시약으로 제조하고, 각 시약을 폴리프로필렌 재질의 불투명 용기에 포장하고 밀봉하여 암모니아농도 측정시약을 작제하였다.
실시예 1-2: 아질산농도 측정시약의 작제
5mg 술퍼제(sulfanilamide)와 10㎖ 에탄올을 포함하는 수용액 100㎖을 B1시약으로, 10g/L의 NED수용액 100㎖를 B2시약으로 제조하고, 각 시약을 폴리프로필렌 재질의 불투명 용기에 포장하고 밀봉하여 아질산농도 측정시약을 작제하였다.
실시예 1-3: 질산농도 측정시약의 작제
미세아연분말 10g과 차콜 10이 혼합된 것을 C1시약으로, 2.5g/L의술퍼닐산(sulfanilic acid)의 수용액 100㎖를 C2시약으로, 1g/L의 나프틸디아민(1,4-naphthyldiamine)의 수용액 100㎖를 C3시약으로 제조하고, 각 시약을 폴리프로필렌 재질의 불투명 용기에 포장하고 밀봉하여 질산농도 측정시약을 작제하였다.
실시예 1-4: 인산농도 측정시약의 작제
10g/L의 암모늄 몰리브덴 산염(ammonium molybdate)인 D1시약과, 50g/L의 아스코르빈산과 2.5%(v/v)의 염산을 함유하고 에탄올을 5%(v/v) 포함하는 D2시약을 제조하고, 각 시약을 폴리프로필렌 재질의 불투명 용기에 포장하고 밀봉하여 인산농도 측정시약을 작제하였다.
실시예 2: 수질조사 키트의 정확성 검증
실시예 1에서 제작한 수질조사 키트의 정확도를 검증하기 위하여, 동일시료를 본 발명의 수질조사 키트로 분석하고, 이온크로마토그래피로 분석하여, 두 가지 분석결과를 비교하여, 본 발명의 수질조사 키트의 정확성을 검증하였다.
한강 하류에서 3 지점에서 수집한 검사시료 A, B, C를 각각 10㎖씩 반응용기에 넣고, 암모니아농도 측정시약의 A1 시약 10㎖, A2 시약 10g, A3 시약 10㎖를 순차적으로 첨가한 후, 반응용기내에서 10분간 혼합한 후, 반응액의 색을 표준비색띠에 비교하여 암모니아의 농도를 측정하였다. 또한, 전기 검사시료 A, B, C를 각각 10㎖씩 반응용기에 넣고, 아질산농도 측정시약의 B1 시약 10㎖과 B2 시약 10㎖을 순차적으로 첨가한 다음, 반응용기내에서 10분간 혼합한 후, 반응액의 색을 표준비색띠에 비교하여 아질산의 농도를 측정하였다. 다음으로, 전기 검사시료 A, B, C를 각각 10㎖씩 반응용기에 넣고, 질산농도 측정시약의 C1 시약 10g, C2 시약 10㎖ 및 C3시약 10㎖를 순차적으로 첨가한 다음, 반응용기내에서 10분간 혼합한 후, 반응액의 색을 표준비색띠에 비교하여 질산의 농도를 측정하였다. 아울러, 전기 검사시료 A, B, C를 각각 10㎖씩 반응용기에 넣고, 인산농도 측정시약의 D1시약 10㎖ 및 D2시약 10㎖를 순차적으로 첨가한 다음, 반응용기내에서 10분간 혼합한 후, 반응액의 색을 표준비색띠와 비교하여 인산의 농도를 측정하였다.
비교실시예 1: 이온크로마토그래피를 이용한 암모니아, 아질산, 질산 및 인산농도의 측정
실시예 2에서 사용한 동일한 시료를 이온크로마토그래피(HIC 6A, Shimadzu, Japan)로 분석(시료전처리: Acrodisc LC13PVDF filter(0.45㎛), 이동상:0.85mM NaHCO3/0.9mM Na2CO3, 유속:1.0mL/min)하여 암모니아, 아질산, 질산 및 인산의 농도를 측정한 다음, 실시예 2의 결과와 측정치를 비교하였다(참조: 표 1).
시료에 함유된 암모니아, 아질산, 질산 및 인산의 측정치 비교(ppm)
시료 암모니아의 측정치 아질산의 측정치 질산의 측정치 인산의 측정치
Kt Ic Kt Ic Kt Ic Kt Ic
A 1.50 1.72 0.06 0.09 2.00 1.57 0.10 0.15
B 3.00 2.28 0.25 0.17 2.00 1.49 0.30 0.27
C 1.00 0.86 0.10 0.15 1.50 1.96 0.10 0.15
* Kt: 본 발명의 수질조사 키트로 검사한 농도
Ic: 이온크로마토그래피로 검사한 농도
본 발명의 수질조사 키트로 측정된 값과 이온크로마토그래피로 측정된 값은 20%의 오차를 나타내었다. 일반적으로, ppm값을 측정할 경우, 30%의 오차범위는 허용가능한 표준편차범위로 간주되므로, 본 발명의 수질조사 키트로 측정된 값은 허용가능한 측정값으로 간주될 수 있었다.
이상에서 상세히 설명하고 입증하였듯이, 본 발명은 수성시료에 함유된 질소와 인의 농도를 측정하여, 시료의 오염여부 및 시료의 오염원인을 분석하는 수질조사 키트 및 전기 키트를 이용하여 수질오염의 여부 및 수질오염의 오염원인을 분석하는 방법을 제공한다. 본 발명의 수질조사 키트는 암모니아농도 측정시약, 아질산농도 측정시약, 질산농도 측정시약, 인산농도 측정시약, 측정항목별 표준비색띠 및 반응용기를 포함하고, 전기 키트를 이용하여 측정된 수성시료의 암모니아 농도, 아질산 농도, 질산 농도 및 인산농도를 오염되지 않은 수성시료의 암모니아 농도,아질산 농도, 질산 농도 및 인산농도와 비교하여 오염원인을 분석한다. 본 발명에 의하면, 수성시료에 함유된 질소를 형태별로 측정하여, 신속하게 수질오염원인을 분석할 수 있으므로, 수질오염의 확산을 방지하는데 널리 활용될 수 있을 것이다.

Claims (4)

  1. (ⅰ) 2 내지 10%(w/v)의 하이포아염소산나트륨(sodium hypochlorite) 수용액인 A1시약, 니트로 프루시드 나트륨과 충진제가 1:9(w/w)로 혼합된 A2시약 및 살리실산을 1 내지 5%(v/v) 포함하고 유기용매를 5 내지 20%(v/v) 포함하는 수용액인 A3시약으로 구성된 암모니아농도 측정시약;
    (ⅱ) 술퍼제(sulfanilamide)를 3 내지 7%(v/v) 포함하고 유기용매를 5 내지 15%(v/v) 포함하는 수용액인 B1시약 및 5 내지 15g/L의 농도를 가지는 NED(N-(1-naphthyl)ethylenediamine dihydrochloride) 수용액인 B2시약으로 구성된 아질산농도 측정시약;
    (ⅲ) 아연과 충진제가 1:1(w/w)로 혼합된 C1시약, 2 내지 3g/L의 술퍼닐산(sulfanilic acid)의 수용액인 C2시약, 0.5 내지 1.5g/L의 나프틸디아민(1,4-naphthyldiamine)의 수용액인 C3시약으로 구성된 질산농도 측정시약;
    (ⅳ) 5 내지 15g/L의 암모늄 몰리브덴 산염(ammonium molybdate)의 수용액인 D1시약 및 40 내지 60g/L의 아스코르빈산과 1 내지 4%(v/v)의 염산을 함유하고 유기용매를 2 내지 8%(v/v) 포함하는 수용액인 D2시약으로 구성된 인산농도 측정시약;
    (ⅴ) 측정항목별 표준비색띠; 및,
    (ⅵ) 반응용기를 포함하는, 수질조사 키트.
  2. 제 1항에 있어서,
    충진제는 차콜(charcoal), 실리카겔(silica gel) 또는
    벤토나이트(bentonite)인 것을 특징으로 하는
    수질조사 키트.
  3. 제 1항에 있어서,
    유기용매는 메탄올, 에탄올, 디클로로메탄, 클로로포름, 아세톤 또는
    디옥산인 것을 특징으로 하는
    수질조사 키트.
  4. (ⅰ) 수성시료에 제 1항의 수질조사 키트에 포함된 암모니아농도 측정시약의 A1 시약, A2 시약 및 A3 시약을 순차적으로 혼합하여 반응시키고, 표준비색띠를 이용하여 수성시료에 함유된 암모니아의 농도를 측정하는 단계;
    (ⅱ) (ⅰ)단계의 수성시료를 채취한 동일한 오염원의 다른 수성시료에 전기 키트에 포함된 아질산농도 측정시약의 B1 시약 및 B2 시약 을 순차적으로 혼합하여 반응시키고, 표준비색띠를 이용하여 수성시료에 함유된 아질산의 농도를 측정하는단계;
    (ⅲ) (ⅰ)단계 및 (ⅱ)단계의 수성시료를 채취한 동일한 오염원의 다른 수성시료에 전기 키트에 포함된 질산농도 측정시약의 C1 시약, C2 시약 및 C3 시약을 순차적으로 혼합하여 반응시키고, 표준비색띠를 이용하여 수성시료에 함유된 질산의 농도를 측정하는 단계;
    (ⅳ) (ⅰ)단계 (ⅱ)단계 및 (ⅲ)단계의 수성시료를 채취한 동일한 오염원의 다른 수성시료에 전기 키트에 포함된 인산농도 측정시약의 D1 시약 및 D2 시약을 순차적으로 혼합하여 반응시키고, 표준비색띠를 이용하여 수성시료에 함유된 인산의 농도를 측정하는 단계; 및,
    (ⅴ) 전기 측정된 암모니아, 아질산, 질산 및 인산의 농도를, 오염되지 않은 수성시료의 암모니아, 아질산, 질산 및 인산의 농도와 비교하여 수질오염원을 판별하는 단계를 포함하는 수질조사 키트를 이용하여 수질오염원인을 분석하는 방법.
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