THM (Trihalomethane)

 

개요

 

1974년, 미국에서 상수도 수원이 되고 있는 하천수에 함유된 유기물질을 정수 조작 후에 조사하였더니 66종의 유기물질이 검출되었다. 그 중에는 몇가지의 발암성 물질이 함유되어 있다는 EPA(미국 환경청)의 보고가 있었는데 그 중의 유기염소, 특히 THM에 대하여 연구가 이루어진 끝에 그 발암성 때문에 규제치가 설정되게 되었는데 1979년은 CHCl3, CHBrCl2, CHBr2Cl, CHBr3를 모두 THM이라 총칭하고 EPA는 0.1mg/l이하로 규제기준을 설정하였다.

음용수 중의 유리염소처리에 의한 THM생성은 자연수 중의 humic 물질 즉, humic acid, fulvic acid와 수중의 halogen과 복잡한 반응의 결과 생기는 것으로서 산업활동으로 수역에 배출되는 유기화합물과의 반응에 의한 것은 적다. TAM의 생성은 다음과 같다.

유리염소＋ 전구물질(NOM) -----→ THM ＋ 부 생산물

일반적인 조건하에서 THM은 순간적으로 생기지 않는다. 어떤 특수한 조건에서 THM 생성반응은 1hr 이내에 끝날지 모르나 대개의 경우 THM이 최대량이 되려면 수일간 걸려야 한다. 또 수중의 유리염소와 거의 구조가 불명한 전구물질과의 반응이 복잡하므로 THM 생성기구 혹은 반응이 끝난 시점에서의 생성량에 대한 영향을 주는 여러가지 요인을 예측하기는 곤란하다.

염소와의 반응

THM과 관련이 깊은 물질은 humic acid인데 아직 이의 화합물의 구조는 명백하지는 않으나 시성식은 C78H52O5(COOH)8(CO)2이다. humic acid를 화학적으로 분해하면 몇 가지 기본적인 물질들을 얻을 수 있는데 결국 이들의 활성기와 염소와 반응하여 일부는 차아염소산(HOCl)을 생성한다.

Cl2 ＋ H2O <----> HOCl ＋ H+ ＋ Cl-
HOCl <----> H+ ＋ OCl-

이의 해리상수는 1.6 - 3.2 ×10-8이고 pH 7.5 -7.8로서 OCl-가 많아진다. 염소수에서는 99%이상이 HOCl이고 HOCl은 또 약산이기도 하다. 염소수에서의 활성형 염소로서는 HOCl, OCl-외에 Cl2, H2OCl+등을 생각할 수 있으나 물 속에서는 HOCl에 의한 친전자 반응이 주로 일어난다.

THM의 제거

THM을 생성하는 전구물질과 유리염소와의 일반적인 반응은 다음과 같다.

유리염소 ＋ 전구물질(humic물질)과 취화물 ----> THM ＋ 부산물

일반적으로 다음의 3가지 처리방법이 알려져 있다.

  1. 생성된 THM의 제거
  2. THM 전구물질의 제거
  3. 염소 이외의 소독제의 사용