물질이 끼치는 자정능력

물질이 끼치는 자정능력

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계획서 1

1. 탐구주제: 물질이 끼치는 자정능력

2. 탐구동기: 우리 집에서 물고기를 키우고 있는데, 며칠만 지나도 물의 색깔이 금방 탁해졌다. 그러다 보니 엄마께서는 자주 어항의 물을 갈아주어야 했다. 엄마의 번거로움을 덜어드리기 위해 자연적으로 정화되는 물질을 탐구하게 되었다.

3. 탐구목적: 여러 가지 물질을 이용하여 정화능력을 알아보고 그 물질들이 물의 오염도를 유지하는데 어떤 영향을 끼쳤는지 알아본다. 물질에 따라 다른 부유물의 양도 알아본다.

계획서 2

  4. 탐구내용(방법)

 

      준비물: DO측정기(○), 어항 5개(○), 물고기 5마리(열대어○), 숯(1kg○), 옥돌(1.4kg○), 모래톱(○), 황토(○), 전자저울(○).

     1) 각 물질의 정화능력에 따른 오염도

  - 어항에 미리 준비해 놓은 물을 붓고 각각 물고기 5마리씩 넣는다. 

     - 각 5개의 어항에 물 3.5ℓ씩 넣는다.

     - 금붕어 5마리씩 넣는다.

  - 각 어항에 숯, 옥돌, 모래톱, 황토를 넣는다.(한 개의 어항은 대조군으로)

     - 황토: 100g 옥돌: 1kg 

     - 숯: 700g 모래톱: 1kg

  - 7일의 한번씩 DO를 이용하여 물의 오염도를 측정하여본다.

  - 각 물질들이 정화능력을 얼마나 가지고 있는지 결과를 확인하여 알아본다. 

     - 비교 분석하기.

    

계획서 3

 준비물: 비커 5개(○), 돋보기 1개(○), 스포이트 5개(○), 슬라이드 글라스 5개(○), 커버 글라스 5개(○), 광학 현미경(○).

    2) 실험에 사용하는 물질들로 줄어든 부유물  

    부유물의 양- 현미경으로 관찰하기.

    - 각 병 안에 있는 물을 스포이트로 빨아들인다.

    - 슬라이드 글라스에 병의 물을 떨어뜨린다.

    - 커버 글라스를 덮고 옆으로 번져 나온 물을 휴지로 닦는다.                    - 현미경으로 부유물 등의 물질을 관찰한다.

계획서 4

    4. 예상 탐구결과

    < 실험 A >

    - 황토를 넣었던 어항의 물이 가장 깨끗할 것 같다.

    - 옥돌을 넣었던 어항의 물에 있던 물고기의 움직임이 둔해지거나, 1마리 정도 죽을 것 같다.

    < 실험 B >

    - 숯을 넣었던 어항의 물에서 부유물의 양이 가장 적을 것 같다.

    - 옥돌을 넣었던 어항의 물에서 부유물의 양이 가장 많을 것 같다.

계획서 5

 5. 예상결론

 < 실험 A >

 정화능력이 가장 뛰어났던 물질의 어항: 황토를 넣었던 어항

 정화능력이 가장 약했던 물질의 어항: 옥돌을 넣었던 어항

 < 실험 B >

 부유물의 양이 가장 적었던 물질의 어항: 숯을 넣었던 물질의 어항

 부유물의 양이 가장 많았던 물질의 어항: 옥돌을 넣었던 물질의 어항

실험 경과1

 일시: 2011년 5월 14일 토요일 ~ 2011년 5월 17일 화요일

 실험 준비 과정

     5월 14일 토요일

     1.수조 5개, 숯 1kg, 흰 자갈 6kg, 옥돌 1kg을 구입하였다. 그리고 강가에 가      서 모래톱을 직접 구했다. 

     2. 숯, 흰 자갈, 옥돌, 모래톱을 물로 몇 번을 씻어서 햇볕에 말렸다.

    

실험 경과2

 5월 15일 일요일

 가족들과 함께 백마산에 올라가서 직접 황토를 파왔다.

 황토에 섞여있는 각종 이물질들을 제거하였다. 

 5월 16일 월요일

 각 수조에 물을 3.5ℓ씩 물을 받아 베란다에 놓았다.

    수돗물을 햇볕에 장기간 두면 물의 염소가 사라지므로 물고기가 살 수 있는 환경을 만들어 준다.

 학교에서 DO 측정기를 구해왔다.

 5월 17일 화요일

 학교에서 전자저울을 구해왔다. 물고기(구피) 25마리를 구입했다. 오늘부터 탐구를 시작한다.

실험 경과3

 ▶방법

 5월 17일 화요일

 1.각 수조에 흰 자갈을 전자저울로 무게를 재어 1.2kg을 담았다.(5개 모두)

 2.1번의 수조에 숯 700g(2덩이)을 넣었다.

 3.2번 수조에 옥돌 1kg을 넣었다.

 4.3번 수조에 황토 100g을 넣었다.

 5.4번 수조에 모래톱 1kg을 넣었다.

 6.황토와 모래톱의 알갱이가 어느 정도 가라앉을 때 까지 기다렸다.

 7.각 수조에 물고기(구피) 5마리씩 넣었다.

실험 경과4

 ▶실험 시작 직후

 *먹이의 양은 조금씩 매일 아침 학교가기 전에 줄 것이다.

 물질이 없는 수조: 물고기들의 움직임이 정상적이다.

 숯을 넣은 수조: 물고기들의 움직임이 정상적이다.

 옥돌을 넣은 수조: 물고기들의 움직임이 정상적이다.

 모래톱을 넣은 수조: 물고기들의 움직임이 정상적이다.

 황토를 넣은 수조: 물고기들이 당황하고, 시야 확보가 어려워서 계속 매우 빠른 속도로 위, 아래를 번갈아 오고 가고 있다. → 황토를 흰 자갈 아래에 놓았더니 그 전과 달리 물고기들이 황토를 뒤섞지 못하여 물이 빠른 시간 내에 깨끗해진다.•

                                                             

 .

                                                                     

실험 경과5

 일시: 2011년 6월 8일 수요일

 6 월 8일 수요일

 학교에서 광학현미경을 이용하여 물의 부유물(플랑크톤 등)을 관찰하였다.

 물을 현미경으로 관찰한 결과,

 1. 물질이 없는 물의 부유물: 검정색 알갱이가 많이 보였다.

 2. 황토를 넣은 물의 부유물: 검정색 알갱이와 갈색 알갱이가 나왔다.

 (갈색 알갱이는 황토 알갱이로 생각된다.)

 3. 옥돌을 넣은 물의 부유물: 작은 여러 개의 알맹이들과 그물 같은 물질 이 보였다.

 4. 숯을 넣은 물의 부유물: 작은 검정색 알갱이들과 흰색 실과 같은 것이 보였다. (검정색 알갱이는 숯 조각 같다.)

 5. 모래톱을 넣은 물의 부유물: 작은 알맹이들과 검정색의 돌들이 보였 다.(검정색 돌은 모래톱 알갱이 같다.)

                        * 학교 현미경의 관계로 물에서 보이는 각종 알갱이들을 직접 찍을 수가 없었습니다. *

          

실험 경과5

실험 경과6

 일시: 2011년 6월 15일 수요일

     과학실에서 광학현미경을 이용해서 물의 부유물을 관찰하였다.

 물질이 없는 물의 부유물: 검정색, 갈색의 알갱이들이 무수히 많았다.

 옥돌을 넣은 물의 부유물: 검정색 알갱이가 존재하지만 극소수이다.

 황토를 넣은 물의 부유물: 투명한 실과 같은 것이 보였고, 역시 검정색 알갱이들이 여럿 보였다.

 참숯을 넣은 물의 부유물: 이물질이 전혀 보이지 않았다.

 모래톱을 넣은 물의 부유물: 아주 소량의 알갱이들이 보였다.

실험 경과6

실험 경과7

 날짜: 2011년 6월 23일 목요일

 하수처리장에 가서 직접 COD로 오염도를 측정하였다. 원래 수요일에 해야 하는 실험을 목요일에 실험을 한 이유는 그곳 관리자 분들의 관계로 사정이 있어서 목요일에 하였다.

 화학적산소요구량(COD)

 측정 원리: 산성100˚C에서의 화학적산소요구량-수질오염공정시험법

 ▶본 법은 시료에 황산을 넣어 pH를 낮춘 후 과망간산칼륨* 일정량을 넣고 30분간 수욕상에서 가열 반응시킨 다음, 소비된 과방간산칼륨으로부터 이에 상당하는 산소 양을 측정하는 방법 이다.

 ▶화학적산소요구량은 수중의 피산화성 물질이 산화제*에 의해 화학적으로 변화될 때 소비되는 산화제의 양을 이에 대응하는 산소량을 나타낸 것으로, 생물화학적산소요구량(BOD)*과 함께 수질오염을 나타내는 대표적인 지표이다.

 *~*

 *과망간산칼륨* 칼륨의 과망가니즈산염으로 녹색 광택이 나고 적자색의 냄새가 없는 결정이다.

 *생물화학적산소요구량(BOD)* 호기성 미생물이 일정 기간 동안 물 속에 있는 유기물을 분해할 때 사용하는 산소의 양을 말한다. 물의 오염된 정도를 표시하는 지표로 사용된다. 

실험 경과7

 ◈ 시험기기 및 시험방법

 ▶기기, 기구

 - 300㎖둥근바닥 플라스크

 - 냉각관

 - 수욕조

 - 뷰렛 또는 자동적정기

 ▶시험방법

     1. 300㎖ 삼각플라스크에 시료100㎖를 취한 후 황산(1+2)10㎖를 넣는다.

     2. 황산을 처음엔 소량을 주입하여 시료가 불투명해지면 더 첨가한 후 충분히 흔들          어서 정치시켜 상등액이 맑아지도록 한다.    

                (황산을 넣었던 양을 이용하여 오염도를 알 수있다.)

 3. 황산과 과망간산칼륨 용액을 정확히 10㎖를 취하여 넣고 수욕상에서 30분간 100˚C에서 가열한다.

 4. 가열이 끝나면 수욕에서 꺼내어 즉시 수산화나트륨을 정확히 10㎖를 넣어 시료를 탈색시킨 다음, 액온을 60~80˚C로 유지하면서 액이 엷은 홍색을 띌 때까지 과망간산칼륨을 넣는다.

실험 경과7

 ◈ 실험결과

 -100˚C에서 30분 동안 끓인 결과-

 (물이 보라색에서 멀어질수록 오염도가 높은 것)

 물질이 없었던 수조의 물= 황갈색

 모래톱을 넣었던 수조의 물= 짛은 보라색

 참숯을 넣었던 수조의 물= 짛은 보라색+ 황갈색

 황토를 넣었던 수조의 물= 밝은 보라색

 옥돌을 넣었던 수조의 물= 밝은 보라색

실험 경과7

 -황산을 넣었던 양-

 (황산을 주입한 양이 많을수록 오염도가 높은 것)    

 황토=3.84㎖

 물질 없음=8.44㎖

 옥돌=4.95㎖

 참숯=6.48㎖

 모래톱=5.42㎖

                                 < 황산을 넣은 후의 색깔 >

실험 경과7

 -화학적산소요구량-

 증류수(기준)=0.56

 황토=3.3m.g/ℓ

 대조군=15.8m.g/ℓ

 옥돌=8.8m.g/ℓ

 참숯=11.8m.g/ℓ

 모래톱=9.7m.g/ℓ 

1차 실험 결과

 6월 8일 

 광학 현미경으로 관찰한 결과

 1. 물질이 없는 물의 부유물: 검정색 알갱이가 많이 보였다.

 2. 황토를 넣은 물의 부유물: 검정색 알갱이와 갈색 알갱이가 나왔다.

 (갈색 알갱이는 황토 알갱이로 생각된다.)

 3. 옥돌을 넣은 물의 부유물: 작은 여러 개의 알맹이들과 그물 같은 물질 이 보였다.

 4. 숯을 넣은 물의 부유물: 작은 검정색 알갱이들과 흰색 실과 같은 것이 보였다. (검정색 알갱이는 숯 조각 같다.)

 5. 모래톱을 넣은 물의 부유물: 작은 알맹이들과 검정색의 돌들이 보였 다.(검정색 돌은 모래톱 알갱이 같다.)

1차 실험 결과

 6월 8일 

 물고기의 수                            (단위: 마리)

 황토> 대조군, 참숯, 옥돌, 모래톱

 실험 초반이어서 별다른 차이를 볼 수 없다.

1차 실험 결과 

 6월 8일 

 DO수치 비교 결과

                                        (단위: mg)

 - 1차 실험결과 –

  황토>옥돌>모래톱>대조군, 참숯

  DO는 수치가 높을수록 오염도가 낮습니다

  황토- 가장 오염도가 낮다.

  대조군, 모래톱- 가장 오염도가 높다.

  

2차 실험 결과

 6월 15일 

 광학 현미경으로 관찰한 결과

 물질이 없는 물의 부유물: 검정색, 갈색의 알갱이들이 무수히 많았다.

 옥돌을 넣은 물의 부유물: 검정색 알갱이가 존재하지만 극소수이다.

 황토를 넣은 물의 부유물: 투명한 실과 같은 것이 보였고, 역시 검정색 알갱이들이 여럿 보였다.

 참숯을 넣은 물의 부유물: 이물질이 전혀 보이지 않았다.

 모래톱을 넣은 물의 부유물: 아주 소량의 알갱이들이 보였다.

2차 실험 결과

 6월 15일 

 물고기의 수                                  (단위: 마리)

 황토, 참숯> 대조군, 옥돌> 모래톱

 황토와 참숯이 있는 물에서 물고기들이 잘 산다.

 모래톱을 넣은 물에서 물고기들이 잘 살지 못한다.

2차 실험 결과

 6월 15일 

 DO수치  비교 결과                                  (단위: mg)

 -1차 실험 결과-

 황토> 참숯>대조군>옥돌>모래톱

 황토의 수치가 가장 높다-오염도가 가장 낮다.

 모래톱의 수치가 가장 낮다-오염도가 가장 높다.

 1차 실험과 비교하여 참숯은 장기간 유지가 가능한 것을 알 수 있었다.

3차 실험 결과

 날짜: 2011년 6월 23일 목요일

 하수처리장에 가서 직접 COD로 오염도를 측정하였다. 본래 수요일에 해야 하는 실험을 목요일에 실험을 한 이유는 그곳 관리자 분들의 관계로 사정이 있어서 목요일에 하였다.

 ▶시험방법

     1. 300㎖ 삼각플라스크에 시료100㎖를 취한 후 황산(1+2)10㎖를 넣는다.

     2. 황산을 처음엔 소량을 주입하여 시료가 불투명해지면 더 첨가한 후 충분히 흔들어서 정치시켜 상등액이 맑아지도록 한다.    

                (황산을 넣었던 양을 이용하여 오염도를 알 수있다.)

 3. 황산과 과망간산칼륨 용액을 정확히 10㎖를 취하여 넣고 수욕상에서 30분간 100˚C에서 가열한다.

3차 실험 결과

 ◈ 실험결과

 -100˚C에서 30분 동안 끓인 결과-

 (물이 보라색에서 멀어질수록 오염도가 높은 것)

 물질이 없었던 수조의 물= 황갈색

 모래톱을 넣었던 수조의 물= 짛은 보라색

 참숯을 넣었던 수조의 물= 짛은 보라색+ 황갈색

 황토를 넣었던 수조의 물= 밝은 보라색

 옥돌을 넣었던 수조의 물= 밝은 보라색

3차 실험 결과

 ▶시험방법

 4. 가열이 끝나면 수욕에서 꺼내어 즉시 수산화나트륨을 정확히 10㎖를 넣어 시료를 탈색시킨 다음, 액온을 60~80˚C로 유지하면서 액이 엷은 홍색을 띌 때까지 과망간산칼륨을 넣는다.

 -황산을 넣었던 양-

 (황산을 주입한 양이 많을수록 오염도가 높은 것)

 황토=3.84㎖

 물질 없음=8.44㎖

 옥돌=4.95㎖

 참숯=6.48㎖

 모래톱=5.42㎖

                                 < 황산을 넣은 후의 색깔 >

3차 실험 결과

 -화학적산소요구량-

 증류수(기준)=0.56

 황토=3.3m.g/ℓ

 대조군=15.8m.g/ℓ

 옥돌=8.8m.g/ℓ

 참숯=11.8m.g/ℓ

 모래톱=9.7m.g/ℓ 

3차 실험 결과

 - 화학적산소요구량(COD) 실험 결과-

 * COD는 수치가 높을 수록 오염도가 높다.

 증류수<황토<옥돌<모래톱<참숯<대조군

 황토의 COD수치가 가장 낮았다.

 황토를 넣으면 물이 장기간 맑다.

 대조군인 어항물의 COD수치가 가장 높았다.

 물에 아무것도 넣지 않으면 물이 가장 단기간에 오염된다.

 결론

 물고기를 기르는 어항 안에 넣을 수 있는 가장 적합한 물질은 황토 가루이다.

 황토가루를 넣으면 물의 색깔이 변하므로 황토볼을 이용하는 것도 좋은 방법 이라고 생각한다.

                                < 황토볼>