브로메이트

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1. 개요
2. 생성
3. 독성 및 건강 문제
4. 저수지 오염 사례
5. 자연 발생
참조

1. 개요

브로메이트는 브롬산염 음이온(BrO-3)을 포함하는 화합물로, 브롬화물과 오존의 반응, 또는 수산화칼륨 용액에 브롬을 용해시켜 생성될 수 있다. 도시 식수에서 오존 처리 과정 중 브롬 이온과 오존의 반응으로 생성될 수 있으며, 미국 환경 보호국(USEPA)은 음용수 내 브로메이트 농도 기준을 설정하고 있다. 브로메이트는 인체 발암 물질로 의심되며, 저수지 오염 사례가 보고된 바 있다.

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브로민(V) 화합물 - 브로민산
브로민산(HBrO₃)은 하이드로늄 이온과 브로민산염 이온으로 해리되는 불안정한 산으로, 브롬산 바륨과 황산의 반응으로 합성되며, 브로민산염은 산화성 고체이자 발암 물질로 분류되어 음용수 안전 기준에 따라 관리된다.

브로메이트 - [화학 물질]에 관한 문서
일반 정보
화학식	BrO3−
짝산	브롬산
식별
CAS 등록번호	15541-45-4
PubChem CID	84979
ChemSpider	76658
ChEBI	29223
Gmelin	1888
UN 번호	1450
SMILES	'[O-] [Br+2]([O-])[O-]'
InChI	1S/BrHO3/c2-1(3)4/h(H,2,3,4)/p-1
InChIKey	SXDBWCPKPHAZSM-UHFFFAOYSA-M
위험성
관련 화합물
관련 음이온	차아브롬산염 아브롬산염 과브롬산염
관련 화합물	브롬산나트륨 브롬산칼륨

2. 생성

브롬산염 이온(BrO₃⁻)은 브로민을 포함하는 옥소음이온의 한 종류이다. 이 이온을 포함하는 화합물을 브롬산염이라고 하며, 브롬산나트륨(NaBrO₃)과 브롬산칼륨(KBrO₃) 등이 대표적이다.

브롬산염은 다양한 방식으로 생성될 수 있다. 특히 도시의 식수를 처리하는 과정에서 의도치 않게 생성되기도 하는데, 가장 흔한 경우는 오존을 이용한 소독 과정에서 물속에 존재하는 브로민화물 이온(Br⁻)이 오존(O₃)과 반응하여 브롬산염을 형성하는 것이다.

: Br⁻ + O₃ → BrO₃⁻

이 외에도 실험실 환경에서 특정 화학 반응을 통해 브롬산염을 합성할 수 있다.

2. 1. 일반적인 생성

브롬산염은 다양한 방식으로 생성될 수 있으며, 가장 흔한 방법은 오존 처리 과정에서 물 속에 있는 브로민화물 이온(Br⁻)과 오존(O₃)이 반응하는 것이다.

: Br⁻ + O₃ → BrO₃⁻

이 오존 처리 방식은 소독 부산물 발생이 적다는 장점이 있지만, 물 속의 브로민화물 이온 농도가 충분히 높으면 오존과 반응하여 브롬산염(BrO₃⁻)을 생성할 수 있다. 미국 환경 보호국(USEPA)은 식수 내 브롬산염의 최대 허용 농도를 10ppb로 설정하고 있는데, 일부 담수에서는 오존 처리 후 이 기준치를 넘는 브롬산염이 생성되기도 한다. 브롬산염 생성을 줄이기 위한 방법으로는 물의 pH를 6.0 이하로 낮추거나, 오존 투입량을 제한하거나, 브로민화물 농도가 낮은 다른 수원을 사용하거나, 암모니아로 전처리하거나, 오존 처리 전에 소량의 클로라민을 첨가하는 방법 등이 있다.^[4]

실험실 환경에서는 수산화 칼륨(KOH)과 같은 강염기의 농축 용액에 브로민(Br₂)을 용해시켜 브롬산염을 합성할 수 있다. 이 반응은 차아브로민산염(BrO⁻)을 중간체로 거치는 불균등화 반응이다.

: Br₂ + 2OH⁻ → Br⁻ + BrO⁻ + H₂O

: 3BrO⁻ → BrO₃⁻ + 2Br⁻

2. 2. 실험실 합성

실험실에서는 수산화 칼륨(KOH) 농축 용액에 브로민(Br₂)을 녹여 브로민산염(BrO₃^-)을 합성할 수 있다. 이 반응은 차아브로민산염(BrO^-)을 중간 생성물로 거치는 불균등화 반응이다. 반응 과정은 다음과 같다.

1. 브로민이 수산화 이온(OH^-)과 반응하여 브로민화 이온(Br^-)과 차아브로민산염 이온(BrO^-)을 생성한다.

`Br₂ + 2OH^- → Br^- + BrO^- + H₂O`

2. 생성된 차아브로민산염 이온 세 개가 반응하여 브로민산염 이온 한 개와 브로민화 이온 두 개를 생성한다.

`3BrO^- → BrO₃^- + 2Br^-`

2. 3. 오존 처리 과정에서의 생성

브로메이트는 도시의 식수에서 다양한 방식으로 형성될 수 있는데, 가장 흔한 경우는 오존 처리 과정에서 물속의 브롬 이온(Br⁻)과 오존(O₃)이 반응하는 것이다.

: Br⁻ + O₃ → BrO₃⁻

오존 처리는 다른 소독 방식에 비해 소독 부산물 생성이 적은 편이지만, 물속에 브롬 이온이 존재할 경우 브로메이트(BrO₃⁻)가 생성될 수 있다. 브롬은 담수에서도 충분한 농도로 발견될 수 있으며, 오존 처리 후 10 ppb 이상의 브로메이트를 생성할 수 있다. 이는 미국 환경 보호국(USEPA)이 설정한 최대 오염 물질 허용 기준에 해당한다.^[4]

2. 3. 1. 생성 억제 방안

도시 식수를 오존으로 소독하는 과정에서 물속의 브롬 이온(Br⁻)과 오존(O₃)이 반응하여 브로메이트(BrO₃⁻)가 생성될 수 있다. 이는 특히 담수에도 브롬이 충분히 존재할 경우 발생하며, 미국 환경 보호국(USEPA)의 최대 허용 기준인 10ppb를 넘을 수도 있다. 브로메이트 생성을 줄이기 위한 방법은 다음과 같다.^[4]

물의 pH를 6.0 이하로 낮춘다.
오존 투입량을 제한한다.
브롬 농도가 낮은 대체 수자원을 사용한다.
암모니아로 전처리한다.
오존 처리 전에 소량의 클로라민을 첨가한다.

3. 독성 및 건강 문제

음용수 내 브로메이트는 인체 발암 물질로 의심되어 유독하다.^[1]^[2] 실제로 코카콜라의 다사니 생수에서 브로메이트가 검출되어 영국에서 해당 제품이 회수된 사례가 있다.^[3] 환경부는 브로메이트를 소독부산물 규제대상으로 추가하여 관리하고 있으며, 생성에 따른 문제점이 지적되고 있다.

4. 저수지 오염 사례

2007년 12월 14일, 로스앤젤레스 수도전력국(LADWP)은 브로메이트 오염으로 인해 실버 레이크 저수지와 엘리시안 저수지를 비울 것이라고 발표했다. 이 저수지들에서는 우물 물에 포함된 브롬 이온이 정수 처리 과정에서 사용된 염소, 그리고 햇빛과 반응하여 브로메이트가 생성되었다. 오염 제거 작업은 4개월이 걸렸으며, 6억 갤런(약 229.99999999999997만m³) 이상의 오염된 물을 방류해야 했다.^[5]

2008년 6월 9일, LADWP는 10acre 면적에 5800만 갤런(약 22만m³) 규모의 개방형 아이반호 저수지 표면을 검은색 플라스틱 그늘막 공으로 덮기 시작했다. 이는 브로메이트 생성을 유발하는 햇빛을 차단하여, 물속에 자연적으로 존재하는 브롬 이온이 염소와 반응하는 것을 막기 위한 조치였다. 아이반호 저수지와 엘리시안 저수지를 덮기 위해 개당 0.4USD인 공 300만 개가 사용되었다.^[6]

5. 자연 발생

현재까지 브로메이트 이온을 필수 구성 성분으로 하는 브로메이트 함유 광물은 알려져 있지 않다.^[7]

참조

_[1] 웹사이트 Potassium Bromate (Group 2B) http://www.inchem.or[...] "[[Canadian Centre for Occupational Health and Safety]]" 2008-03-09
_[2] 논문 Toxicity and carcinogenicity of potassium bromate—a new renal carcinogen 1990-07
_[3] 뉴스 Coke recalls controversial water http://news.bbc.co.u[...] "[[BBC News]]" 2008-03-09
_[4] 논문 Controlling Bromate Formation: During Ozonation with Chlorine and Ammonia
_[5] 뉴스 DWP To Drain 2 Reservoirs After Potentially Harmful Chemical Found http://www.knbc.com/[...] "[[KNBC]] News" 2008-03-09
_[6] 뉴스 DWP drops 400,000 balls onto Ivanhoe Reservoir http://www.latimes.c[...] Los Angeles Times 2008-06-10
_[7] 웹사이트 Mindat.org - Mines, Minerals and More https://www.mindat.o[...]

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