초기 개발 이후, 분석 화학은 수질을 평가하고 그 성분을 결정하는 데 사용되어 왔다. 수중 시스템의 기능을 이해하는 것에서부터 오염으로 인한 문제를 해결하는 것에 이르기까지, 분석 화학은 항상 물을 필수 자원으로 유지하는 데 핵심적인 역할을 해왔다. 물의 화학적 분석은 특정 문제의 범위를 평가하고 문제를 이해하고 해결하기 위한 기초를 마련하는 데 도움이 될 수 있다. 예를 들어 담수 부영양화(전 세계 많은 지역에 영향을 미치는) 또는 살충제 및 다환 방향족 탄화수소(PAH)에 의한 오염 문제를 해결하는 것이 포함된다. 물은 환경, 산업 과정, 그리고 식수의 세 가지 주요 범주로 분류될 수 있습니다. 특정 용도에 따라 화학 분석을 통해 수질 수준을 결정하는 정책과 규정을 알려줍니다.
분석할 수 있는 파라미터는 무엇입니까?
분석 화학은 물 샘플의 화학 성분과 특성을 식별하고 정량화하는 데 사용됩니다. 측정할 종(무기 및 유기) 또는 분석 목적과 물 사용에 따라 다양한 기술을 사용할 수 있습니다. 실제로 물 분석은 물리적(온도, 색상, 탁도), 화학적(금속과 화학물질의 존재) 또는 미생물학적(세균과 바이러스에 의한 오염)이 될 수 있는 다양한 특성과 매개변수를 조사할 수 있다. 분석 기술의 범위는 다양한 샘플 준비 프로토콜, 화학적 방법(즉 적정, 분리, 전기화학 및 분광 측정), 생물학적 방법(즉, 바이오센서)을 포함한다. 일반적인 테스트는 수질을 결정하기 위해 다음 매개변수를 측정하는 것을 목표로 합니다.
pH – 다양한 형태의 화학종의 분포를 제어합니다. 예를 들어, 동물 세포에서 물 pH는 단백질과 효소의 기능성을 유지하기 위해 정확한 값으로 완충된다.
경도 – 칼슘 및 마그네슘 염(주로 탄산염 및 중탄산염, 염화물 및 황산염) 때문입니다. 경수는 산업 공정에 적합하지 않으며 파이프 및 장비에 손상을 줄 수 있습니다.
전도성 – 물이 전류를 전도하는 능력 그것은 물에 얼마나 많은 물질, 화학물질, 미네랄이 용해되는지를 나타내는 지표이기 때문에 중요하다.
용해된 산소 – 수중 시스템의 건강을 결정하는 데 필수적인 구성 요소입니다.
여러 종류의 이온 분석은 유용한 정보를 제공한다. 예를 들어 염화물(Cl-) 농도는 수질오염을 나타낸다. 또한, 높은 Cl 농도는 물을 짜게 만들고 파이프라인을 부식시킨다. 증가된 암모니아 농도는 단백질과 아미노산과 같은 유기물의 분해를 나타낸다. 인산염은 농업 폐기물과 하수에서 나오며, 일반적으로 H2PO4-, 폴리인산, 유기 인산염으로 존재한다. 인산염은 인간에게 독성이 없지만, 고농도로 부영양화를 촉진하기 때문에 자연수계(즉, 연못)에서 중요한 화학물질이다. 또한, 1970년대 후반부터 주요 이온 분석에서 (미생물) 유기체, 입자, 유기 미세오염물질(OMP)을 결정하는 것으로 관심이 극적으로 이동했다.
물 분석을 위한 일상적인 분석 방법
유도 결합 플라스마 질량 분석(ICP-MS)은 물 분석을 위한 우수한 분석 기술이다. ICP-MS는 신속한 다중원소 분석이 가능하여 검출한계가 우수한 다수의 원소를 조사할 수 있으며, 물 시료의 일상적인 분석에 널리 사용되고 있다. sub-μg/L 농도까지 물에서 발생하는 미량 원소에 대한 정보를 얻을 수 있다. 검출 한계는 B, Al, P와 같은 법령에 표시된 원소들과 Cr, Fe, Ni, As, Cd, Pb를 포함하는 중금속들에 적합하다. 이온 크로마토그래피(IC)는 물 분석을 위한 또 다른 잘 확립된 분석 기술이다. IC는 불소, 염화물, 질산염, 황산염, 양이온(암모늄 포함)과 같은 여러 음이온을 측정할 수 있게 해 준다. 이 기술은 분리 및 정량화에 사용할 수 있으며, 민감하고 신뢰할 수 있으며 재현성이 좋습니다. 응용 프로그램 유형에 따라 다양한 분리 열을 사용할 수 있으며 방법을 완전히 자동화할 수 있습니다. 이러한 이유로 IC는 많은 기관과 규제 기관에서 물 분석을 위한 기준 방법으로 받아들여지고 있다.
새로운 오염물질 분석을 위한 새로운 기법
ICP-MS와 IC 외에도 물 분석에 일반적으로 사용되는 다른 분석 기술로는 질량 분석(MS) 검출기와 결합된 가스 크로마토그래피(GC) 또는 액체 크로마토그래피(LC) 분리가 있다. 이러한 방법은 알려진 대상 분석물의 선택적이고 민감한 결정을 위해 잘 확립되어 있다. 그러나 상기 기술에서 기준 표준의 필요성은 표준을 사용할 수 없는 새로운 분석물(즉, 폴리플루오로알킬화 물질 – PFAS, 소독 부산물 – DBP)을 식별하는 데 한계를 제기한다. 이러한 문제를 극복하기 위해 고해상도 질량 분석법(HRMS)은 참조 기준이 필요 없는 물 분석에서 인기 있는 대안이 되었다. 더 많은 연구는 단편 이온에 대한 정확한 질량 데이터를 얻고 할로겐화 화합물(PFAS 및 브롬화 DBP 포함)과 같은 알려지지 않은 분석물에 대한 임시 구조를 제안하는 데 초점을 맞추고 있다. 물속 유기 미세 오염 물질의 아직 대부분 미개척된 건강 및 환경 영향에 대한 우려가 증가함에 따라, 새로운 선별 절차, 방법 및 결과 해석에 대한 지침이 개발 중이다.
앞으로의 과제 및 향후 동향
수년 동안, 현재의 방법을 정제하거나 새로운 기술을 개발하는 것과 관련된 주요 주제는 항상 속도와 선택성을 향상하고, 새로운 샘플 준비 방법을 정교하게 하며, 검출 한계를 낮추는 것과 관련이 있었다. 다른 주요 요구사항은 분석 시간 단축과 자동화에 의한 높은 처리량 분석에 대한 요구이다. 특히 분석 장비의 구매와 유지보수가 극도로 어려울 수 있는 개발도상국의 경우 비용이 들지 않고 신뢰할 수 있는 방법의 필요성이 더욱 중요하다.
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