물의 자정작용 (BOD와 DO문제 쉽게 푸는법&수능기출문제 풀이)

BOD와 DO문제는 용어의 정의하고,

시간대별로 어떤 일이 일어나서 다음 상황에 영향을 미치는 지를 한번 정리해두면

문제풀기가 그렇게 어렵지는 않습니다.

수능에는 2005,2006,2007,2011년도에 출제되었네요. 기출문제도 같이 풀어봅시다.

용어의 정의 알아보기

DO(용존 산소량; Dissolved Oxygen)

  - 물 1ℓ 속에 녹아있는 산소의 양(ppm)

  - 수온이 낮을 수록, 기압이 높을 수록 증가함

  - 높을 수록 깨끗한 물

BOD(생물학적 산소 요구량 ; Biological Oxygen Demand)

  - 물속의 유기물이 호기성 세균에 의해 분해될 때 소비되는 산소의 양

  - 물을 채취해서 측정한 DO - 20℃ 암실에서 5일간 방치 후에 측정한 DO

     암실에서 방치하는 이유? 광합성을 방지하기 위해

  - 클수록 오염된 물

COD(화학적 산소 요구량; Chemical Oxygen Demand)

  - 물속의 유기물을 화학적으로 산화시킬 때 필요한 산소의 양

  - 클수록 오염된 물

  - 일반적으로 COD가 BOD보다 높은데, 그 이유는 화학적 산화제는 미생물이 분해하지 못하는 유기물도 분해가 가능하기 때문

호기성 세균

  - 유기물을 분해할 때 산소를 소비하는 녀석들

혐기성 세균

  - 산소없이 유기물을 불완전 분해하므로 악취와 메탄 등을 발생하는 녀석들(드러운물)

부영양화

  - 오염물질(유기물)들이 하천으로 유입되어 물 속에 인산염이나 질산염이 증가하는 현상

녹조현상

  - 식물성 플랑크톤이 다량으로 발생하여 물이 녹색으로 보이는 경우

  - 녹색식물의 광합성 때문에 좋은 현상이라고 생각할 수도 있지만 녹조가 하천을 뒤덮어 빛을 차단하기 때문에 오히려 악영향을 미침(용존산소량 감소)

적조현상

  - 오염물질이 바다로 유입되어 규조류와 쌍편모조류 등이 발생하여 물이 적색으로 보이는 경우

  - 용존산소량이 급격히 감소하여 물고기 떼죽음(뉴스에서 자주 나옴)

자정작용

상류에서 똥물을 투척했다고 가정하고 어떤일이 벌어질지 생각해 봅시다.

1. 상류에서 똥물을 투척했다면, 유입직후에 유기물먹이를 좋아하는 호기성세균이 증가할 것이고 분해에는 산소가 필요하므로 BOD가 증가할 것입니다.

2. 그리고 실제로 호기성세균에 의한 분해가 일어날 것이므로 DO는 서서히 감소할 것입니다.

3. 이제 호기성 세균의 분해에 의해 무기염류가 증가할 것입니다.

4. 호기성 세균이 많아졌으니 호기성세균을 잡아먹는 원생생물이 증가할 것입니다. 또한 조류들도 증가할 것입니다. DO가 적정치 이하로 떨어진다면, 물고기의 폐사도 발생할 것입니다.

5. 이제 유기물들이 분해되었으니 BOD는 서서히 감소하고, 조류의 광합성과 호기성세균의 감소에 의해 DO는 서서히 증가할 것입니다.

6. 무기염류의 농도 역시 감소할 것이고 호기성세균, 원생생물, 조류의 개체수도 점점 감소할 것입니다.

7. 자정작용에 의해 물은 원래의 상태로 되돌아 갈 것입니다.

그래프를 보면서 알아봅시다.

BOD/DO의 관점

1. 똥물투척후 BOD 급격히 증가

2. 호기성 세균에 의해 똥물 분해되면서 하천내 산소가 줄어듬

3. 적정량 이하로 용존산소량(DO)이 줄어들게되면서 물고기들 떼죽음

4. 똥물이 다 분해되면서 호기성 세균들의 활동이 줄어듬

5. 용존 산소량은 다시 제자리로 돌아감

무기염류의 관점

1. 호기성세균의 분해에 의해 암모늄염>질산염> 인산염 순서로 증가함

2. 물이 떠내려가면서 무기염류 감소함

생물의 관점

1. 호기성 세균이 증가하면서 얘들을 잡아먹는 원생생물들이 늘어남

2. 무기염류가 늘어나면서 얘들을 먹는 조류가 증가함

3. 조류의 광합성으로 인해 DO 상승

관련 수능 기출문제 풀어보기

2005년 수능 생물1 8번 문제

ㄱ. 태양광에 의한 빛 공급, 이산화탄소를 흡수하고 산소를 배출하는걸 보니 광합성을 이용하네요 (O)

ㄴ. 인산염은 무기염류니까 생활하수가 유입된 A구간이 정화가 완료된 B보다 높겠네요.(O)

ㄷ. 용존산소량은 A에서는 호기성세균이 유기물을 분해하고 있을테니 낮을테고, 그 다음에 미생물이 광합성을 해서 산소를 배출하므로 B에서 훨씬 많겠군요. (X)

답은 ㄱ, ㄴ 인 4 번이겠습니다.

2006년 수능 생물1 18번 문제

ㄱ. 조류가 증가하면 수조속의 인산염의 농도는 감소할 것입니다. 인산염이 증가하면 조류가 증가하겠지요. (X)

ㄴ. 질산염과 인산염이 모두 공급되더라도 온도조건이 맞아떨어지는 여름이 아니면 녹조는 발생하지 않는군요. (X)

ㄷ. C에서는 질산염만 첨가했는데 녹조가 발생하지 않았고, 동일기간에 인산염과 질산염을 첨가한 D에서는 녹조현상이 발생하였으니, 다른 변인이 통제 되었다면 8월에 수조C에서 녹조현상이 발생하지 않은 이유는 인산염이 없기 때문이라고 결론지을 수 있겠네요. (O)

답은 3번

2007년 수능 생물1 20번 문제

옳지 않은것을 물어보는 문제입니다. ㅎㅎ

1. (나)에서는 수심이 깊어 질수록 수온과 DO가 감소하고 있습니다. (O)

2. 생물학적 산소요구량인 BOD는 유기물이 유입되지 않으면 감소할 것입니다 (O)

3. 깨끗한 (가)보다 유기물이 유입된 (나)의 상층에서 오히려 DO가 높은 걸보니 식물성 플랑크톤의 광합성 때문이겠네요. 식물성 플랑크톤의 밀도는 (가)보다 (나)의 상층이 높습니다.(X)

4. (나)의 하층은 수심이 깊어질 수록 온도가 낮아지고 있습니다. 조류의 발생에는 온도가 필요하죠. 얘네들 추우면 안나옵니다. (O)

5. (나)의 바닥에는 용존산소량이 매우 작습니다. 그러니 호기성세균보다는 혐기성 세균이 더 많이 활동하겠네요. (O)

답은 3번

2011년 수능 생물1 12번 문제

일단 실험과정부터 살펴봅시다.

BOD는 처음 DO를 측정하고 암실에서 5일간 방치 후 다시 DO를 잰 차이값입니다. (위에 설명참조)

암실에 방치하는 이유는 광합성으로 인한 DO의 증가를 막기 위해서 이죠

처음이 7ppm이고 5일뒤가 3ppm이니 BOD는 4ppm 이겠군요.

ㄱ. 암실에 방치하는것은 광합성을 막기 위해서입니다 (O)

ㄴ. BOD는 호기성 세균이 유기물을 분해하는데 소비되는 산소의 양입니다. (X)

ㄷ. 이 연못의 BOD값은 4ppm입니다.(X)

답은 1번입니다.