물 - 순수의 문제
물은 가장 강력한 용매중 하나이다. 보편적인 용매(solvent)라고 불리는 물에 물체가 어느 정도 노출되면 사실상 모두 용해될 것이다. 순수(pure water)는 높은 에너지를 가지고 있고, 주변 환경과 에너지 평형을 이루는 것 처럼 보인다.
물은 물체가 용해될 수 있는 포화상태(saturation)에 도달 할 때까지 용해할 것이다. 물에서 발견되는 오염물질(contaminants)은 대기가스, 유기물질(자연적 발생/인위적 발생), 물을 운반 또는 저장하는데 사용된 물질들이 다. 물의 순환(hydrologic cycle)그림은 오염과 정화의 과정을 보여준다.
자연적인 오염과 정화
물은 표면에서 증발하기도 하고 식물에서 대기로 이동하기도 한다.
증발된 물은 먼지 입자와 같은 핵(먼지가 있으면 구름이 더 잘 생성되는 원리)에서 응축되어 지구표면에 비나 눈과 같은 형태로 되돌아온다. 이러한 물은 기체(C02, O2, 대기가스, NOx, SOx 등)를 용해한다. 일반적인 빗물은 pH가 5~6정도이다. 하지만 위에서 언급한 기체가 많이 용해되게 되면 보통 산성비(acid rain)이라고 불리는 약산성 조건이며 pH는 4.0정도 이다.
빗물이나 눈이 땅에 가까워질수록 더 많은 오염물질(공기 중 미립자, 포자, 박테리아, 배출물)을 용해한다.
강수량은 바다에서 많고, 지구 표면에 닿기도 전에 증발되는 경우도 있다. 토양에 도달하는 강수량은 지하수 대수층(groundwater aquifers)과 지표수(surface water)를 보충한다.
지구의 다공성(porous) 상부 껍질을 통해 흘러내리는 물은 이러한 과정을 통해 실질적으로 여과(filiered)된다. 대부분의 미립자는 제거되고 많은 유기오염물질들이 토양에서 박테리아에 의해 소비되어 없어지며 비교적 깨끗한 약산성 용액이 된다. 이러한 약산성은 많은 미네랄, 특히 칼슘을 함유한 석회암을 용해가능하게한다. 그 외에도 마그네슘, 철, 황산염, 염화물과 같은 미네랄을 용해한다. 이 미네랄을 용해하면 지하수의 pH는 7~8.5로 상승하게 된다.
이러한 미네랄을 함유한 물은 대수층(aquifers)이라고 불리는 자연 지하구조물에 저장된다. 이 물은 주택, 산업에서 사용되는 물의 원천이다.
강, 호수, 저수지와 같은 지표수는 지구 토양을 통과하지 않기 때문에 미네랄 오염이 적다. 그러나 지표수는 식물로인한 유기물과 지표면을 거치면서 용해되지 않은 입자가 많다.
박테리아의 오염
물의 순도에서 한가지 어려운 점은 박테리아 오염/ 박테리아 성장이다.
물은 삶에서 필수적인 물질이다. 박테리아 또한 마찬가지로 물은 영양소를 옮겨나르기 때문에 꼭 필요한 매개체이다. 물은 세포가 살아가는데 필수적이다. 물의 열적 안정성은 통제된 환경을 제공한다. 물은 이용 가능한 가장 미세한 영양 공급원으로 박테리아 성장을 도와준다.
[참고]
1. GE Pure Water Handbook.pdf
