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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 팔당호 주위에 자생하는 애기마름.갈대 등의 수생식물과, 은행잎, 잣잎 등의 육상 식물을 이용해 실험실에서 조류제어효과를 비교 분석한 자료(임 등. 2000)를 토대로 하여 팔당호 지천인 경안천만입부 현장에서 현장실험조를 설치하여 현장에서 식물체에 의한 조류제어 적용가능성을 검토하고자 하였다.
- , 1996; Everall and Lees, 1997). 따라서 본 연구에서는 팔당호 주위에 자생하는 애기마름.갈대 등의 수생식물과, 은행잎, 잣잎 등의 육상 식물을 이용해 실험실에서 조류제어효과를 비교 분석한 자료(임 등.
- , 1996). 본 실험에서는 임 등(2000)이 조류 증식 억제에 효과가 좋았다고 보고 한 식물체 중에서 애기마름과 잣잎을 대상으로 식물체 내 유기화합물을 분석하여 보았다.분석결과 애기마름에서는 4-(4-hydroxyphenyl) -2-butanone과 2, 4-bis (1, 1-dimethylethyl) -phenol, P-CYMEN -8-0L이 검출되었고, 잣잎은 애기마름에서 검출된 것과 동일하게 2, 4-bis(1.
제안 방법
- 1차 실험은 습체식물 2.5g/l을 투여하였고, 2차 실험에서는 조류제어 효율성이 높게 나타난 솔잎, 잣잎, 은행잎 및 애기마름을 대상으로 하여 건조시킨 후 (건체식물) 0.25g/l와 1 g/l를 투여하였다. 실험기간 동안 각 수조의 물 일부를 취해 Chl a 농도와 환경 요인을 측정하였다.
- Microcystis가 우점하는 7월 15일~7월 29일 사이에 습체식물 2.5g/l투여량으로 조류 증식 억제실험을 하였다(Fig. 1).대조구는 초기 Chl a값이 39.
- Microcystis가 우점하는 9월 13일~9월 30일 사이에 50℃에서 3일 동안 건조시킨 잣잎,솔잎, 은행잎, 애기마름을 가지고 0.25 g/l와 1g/l투여량으로 조류 증식 억제실험을 하였다. 임 등(2000)이 실험실에서 건체식물을 이용하여 조류제어 실험을 한 결과 초기에 억제 효과가 나타난 반면 금번 현장 실험에서는 투여 후 5일이 지난 후에야 효과가 있었다.
- 25g/l와 1 g/l를 투여하였다. 실험기간 동안 각 수조의 물 일부를 취해 Chl a 농도와 환경 요인을 측정하였다. 실험실에서 식물처리한 마지막 시료를 동결건조병에 넣어 냉동 보관한 후 전처리하여 HPLC를 이용해 각 시료의 microcystin을 분석하였고 (Harada, 1996), GC-Mass를 이용하여 식물체중 애기마름과 잣잎을 대 상으로 유기화합물을 정성 분석하였다.
- 실험실에서 Microcystis를 일정기간 배양하여 증식시킨 후 식물체(습체, 건체)를 투여하여 처리한 후 최종 잔량 시료를 대상으로 남조류 독성 분석을 하여 독소 저 감 효과를 조사하였다 (Table 3).
- 실험기간 동안 각 수조의 물 일부를 취해 Chl a 농도와 환경 요인을 측정하였다. 실험실에서 식물처리한 마지막 시료를 동결건조병에 넣어 냉동 보관한 후 전처리하여 HPLC를 이용해 각 시료의 microcystin을 분석하였고 (Harada, 1996), GC-Mass를 이용하여 식물체중 애기마름과 잣잎을 대 상으로 유기화합물을 정성 분석하였다.
- 질량 크로마토그래피 (GC/Mass model SHIMADZU GC-14A)를 이용하여 애기마름과 잣잎의 유기화합물을 분석하였다. 솔잎의 추출물에서 phenolic과 benzoic acids가 조류성장에 있어 증식억제 화학물질로 알려졌다(Olmsted and Rice, 1970; Rasmussen and Einhelling.
- 팔당호 지류인 경안천만입부에서 현장 실험조를 이용하여 조류 증식 억제 효율을 조사하였다. Microcystis가 우점하고 평균 Chl a 농도가 30~50μg/l를 나타내는 경 안천 만 입부 현장 실험조에서 습체식물 2.
대상 데이터
- 차례에 걸쳐 실험을 진행하였다. 조류제어 적용식물은 임 등(2000)이 실험실에서 조류제어 실험에 적용한 바 있고 팔당호 주변에서 자생하고 있는 식물체(수생식물 : 애기마름-Water chestnut, 줄-Wild rice, 갈대-Water reed, 꽃창포-Iris, 육상식물 : 잣나무-Big cone pine, 소나무-needles, 은행나무-Ginkgo, 벼-Ricestraw) 잎들을 대상으로 하였다. 식물체는 잘게 부수어망에 넣어 현장 실험 수조 안으로 물의 흐름에 맞추어 걸쳐놓고 아주 약하게 폭기를 시켜주었다.
- 팔당호에서 남조류 발생 빈도 및 세포현존량이 가장 많은 경안천 만입부에서 60×60×90cm 아크릴 재질의 현장실험조 10개를 바지선에 부착하여 '99년 7월 15일 ~7월 29일(15일간)과,9월 13일~9월 30일(18일간) 두 차례에 걸쳐 실험을 진행하였다. 조류제어 적용식물은 임 등(2000)이 실험실에서 조류제어 실험에 적용한 바 있고 팔당호 주변에서 자생하고 있는 식물체(수생식물 : 애기마름-Water chestnut, 줄-Wild rice, 갈대-Water reed, 꽃창포-Iris, 육상식물 : 잣나무-Big cone pine, 소나무-needles, 은행나무-Ginkgo, 벼-Ricestraw) 잎들을 대상으로 하였다.
- 팔당호에서 남조류가 가장 먼저 증식하는 경안천만 입부에서 남조류인 Microcystis aeruginosa가 우점하고 있는 7월 15일~7월 29일 사이에 1차 실험을 수행하고, 2차 실험은 9월 13일~9월 30일 사이에 수행하였다.
성능/효과
- 수생식물 중 애기마름 투여조가 다른 식물 투여조에 비해 가장 효과가 좋았다. 7일째에 조류증식 억제율은 솔잎 85%, 은행잎 80%, 잣잎 75%, 애기마름 78%, 줄 59% 창포투여조 30% 순이었고, 갈대 투여조는 효과가 없었다. 솔잎, 잣잎, 은행잎, 애기마름을 건조시켜 0.
- Microcystis가 우점하고 평균 Chl a 농도가 30~50μg/l를 나타내는 경 안천 만 입부 현장 실험조에서 습체식물 2.5g/1 투여 결과,은행잎,잣잎,솔잎 투여조는 초기부터 조류증식 억제 효과를 보이면서 조류가 최고 성장기에 이를 때까지 높은 효과를 나타내었다. 수생식물 중 애기마름 투여조가 다른 식물 투여조에 비해 가장 효과가 좋았다.
- 25g/l 투여량에 비해 g/l 투여 량에서더 높은 효과를 나타냈고 잣잎, 은행잎투여조는 적은 투여량에서는 오히려 조류가 더 증식하였다. 건체식물을 이용한 2차 현장실험에 있어 조류는 기존의 조류 성장 경향과 다르게 9일째에 지수성장기를 보이고 있는 것으로 이때부터 억제 효과가 나타났다. 수생식물 중 가장 효과가 좋은 애기마름을 투여한 결과 실험 전반에 걸쳐 0.
- 25g/l보다 적게 투여하게 되면 COD 농도도 감소시킬 수 있고 조류 증식제어에도 효과가 있을 것으로 사료된다. 결과적으로 보면 식물체 0.25 g/l 투여조가 대부분 대조구와 비슷한 경향을 보이고 있으므로 식물체 분해에 따른 유기물에 의한 2차 오염을 감소시키기 위해서는 0.25 g/l 이하 수준으로 식물체를 투여하는 것이 바람직하다고 볼 수 있다. 실제로 실험 결과 COD 농도가 증가하는 식물체일수록 조류증식억제 효과는 좋았으나 COD 농도가 조류를 대량으로 재발생시킬 정도로 심각하다고 보지는 않는다(Welch et al.
- 1995).금번 습체와 건체실험 결과는 MC-LRe 모두 대조구 값에 비해 감소하였는데 습체실험에서는 대조구의 독소량이 31.9μg/g에 비해 애기마름 88%,잣잎 85%, 솔잎 66%, 은행잎 32% 순으로 감소 효과가 있었고, 건체 실험에서는 대조구의 독소량(185.8 μg/g) 대비 애기마름과 은행잎이 각각 95%, 솔잎 91%, 잣잎 9%의 감소 효과를 보였다. 총독소량도 실험 시 모두 애기마름이 87% 이상의 높은 효율을 보였다.
- 1).대조구는 초기 Chl a값이 39.8 μg/l로서 비교적 높은 값을 나타냈지만 실험실에서의 단일 배양과는 달리 7일째까지 지수 성장을 하다가 7일 이후 계속 감소하여 실험 21일째는 Chl a값이 3.5 μg/l까지 자체적으로 감소하였다. 처리구의 Chl a 농도는 투여 1 일째부터 조류 증식억제 효과를 보이는 은행잎과 더불어 잣잎, 솔잎은 7일째까지 높은 증식억제 효과를 보이다가 이후에는 효과가 없었다.
- 대조구에 따른 Chl a 농도의 효율을 살펴보면 대조구의 농도가 73.5 μg/l인 7일째에 은행잎 80%, 솔잎 85%,잣잎 75%로 최대 조류 증식 억제 효과를 보였고, 대조구의 농도가 27.7 ㎍/l인 11일째는 잣잎만 71%의 효과를 보였다. 수생식물은 7일째에 애기마름 78%, 줄 59%,창포 30% 순으로 효과가 좋았으나 육상식물에 비해서는 효율이 낮게 나타났다.
- 대조구에 따른 각각의 억제 효율을 살펴보면, 솔잎 투여 조는 1g/l 투여량 보다 0.25 g/l 투여량에서 9일째 53%, 14일째 63%, 17일째 74%의 더 높은 효율을 보였고, 잣잎투여조는 1g/l투여량에서 9일째 40%, 14일째 70%, 17일째 69%로 효율이 더 높았다. 실험실 실험에서 0.
- , 1994). 따라서 본 실험에서의 조류 증식 억제 효과는 식물에서 용출되어 나오는 화학물질에 의해 일부 영향을 받는다고 추정할 수 있었다. 그러나 본유기화합물 분석은 물질 확인을 거치기 위한 예비실험이므로 금번 실험에서 항 조류 활성물질이 검출되었다고 하더라도 정확한 검증이 없기 때문에 향후 지속적으로 더 많은 실험을 통해서 확증할 수 있다고 사료된다.
- 본 실험에서는 임 등(2000)이 조류 증식 억제에 효과가 좋았다고 보고 한 식물체 중에서 애기마름과 잣잎을 대상으로 식물체 내 유기화합물을 분석하여 보았다.분석결과 애기마름에서는 4-(4-hydroxyphenyl) -2-butanone과 2, 4-bis (1, 1-dimethylethyl) -phenol, P-CYMEN -8-0L이 검출되었고, 잣잎은 애기마름에서 검출된 것과 동일하게 2, 4-bis(1. 1-dimethylethyl)-phe-nol이 검출되었다.
- 7일째에 조류증식 억제율은 솔잎 85%, 은행잎 80%, 잣잎 75%, 애기마름 78%, 줄 59% 창포투여조 30% 순이었고, 갈대 투여조는 효과가 없었다. 솔잎, 잣잎, 은행잎, 애기마름을 건조시켜 0.25 g/1 와 1g/1로 투여한 결과, 솔잎과 애기마름은 0.25 g/1에서 각각 53%, 90%로 좋은 효과를 나타낸 반면, 잣잎과 은행잎은 1g/1투여량에서 효과가 좋았다. 조류증식억제 효과 원인을 찾기 위해 식물체 내 유기화합물을 분석해본 결과 애기마름에서는 4-(4-hydroxyphenyl) - 2-butanone과 2, 4-bis (1, 1-dimethylethyl)-phenol, p-CYMEN-8-0L이 검출되었고, 잣잎은 2.
- 따라서 현장은 단일 조류 배양이 아닌 여러 가지 조류종이 존재하기 때문에 이러한 차이점이 있는 것으로 추측된다. 솔잎을 제외한 잣잎,은행 잎은 0.25g/l 투여량에 비해 g/l 투여 량에서더 높은 효과를 나타냈고 잣잎, 은행잎투여조는 적은 투여량에서는 오히려 조류가 더 증식하였다. 건체식물을 이용한 2차 현장실험에 있어 조류는 기존의 조류 성장 경향과 다르게 9일째에 지수성장기를 보이고 있는 것으로 이때부터 억제 효과가 나타났다.
- 건체식물을 이용한 2차 현장실험에 있어 조류는 기존의 조류 성장 경향과 다르게 9일째에 지수성장기를 보이고 있는 것으로 이때부터 억제 효과가 나타났다. 수생식물 중 가장 효과가 좋은 애기마름을 투여한 결과 실험 전반에 걸쳐 0.25 g/l,1g/l 투여량 모두 비슷한 경향으로 높은 증식억제 효과를 나타냈고 오히려 0.25g/l의 적은 투여량에서 더 효과가 좋았다 (Fig. 2).
- 5g/1 투여 결과,은행잎,잣잎,솔잎 투여조는 초기부터 조류증식 억제 효과를 보이면서 조류가 최고 성장기에 이를 때까지 높은 효과를 나타내었다. 수생식물 중 애기마름 투여조가 다른 식물 투여조에 비해 가장 효과가 좋았다. 7일째에 조류증식 억제율은 솔잎 85%, 은행잎 80%, 잣잎 75%, 애기마름 78%, 줄 59% 창포투여조 30% 순이었고, 갈대 투여조는 효과가 없었다.
- 7 ㎍/l인 11일째는 잣잎만 71%의 효과를 보였다. 수생식물은 7일째에 애기마름 78%, 줄 59%,창포 30% 순으로 효과가 좋았으나 육상식물에 비해서는 효율이 낮게 나타났다. 단 3일째는 애기마름이 83%로 육상식물에 비해 높은 억제 효율을 보였다 (Table 1).
- 따라서 조류 증식 억제에 있어서는 무엇보다도 조류밀도를 정확하게 파악한 후 적절한 식물 투여량을 결정하는 것이 중요하다고 본다. 애기마름투여조는 0.25g/l 투여량에서 1 일째 29%, 3일째 77%, 5일째 65%로 초기에도 억제 효율을 나타냈으나 실험 9일째부터 17일째까지 거의 90% 이상의 최대 억제 효과를 보였다 (Table 2).
- 25 g/1에서 각각 53%, 90%로 좋은 효과를 나타낸 반면, 잣잎과 은행잎은 1g/1투여량에서 효과가 좋았다. 조류증식억제 효과 원인을 찾기 위해 식물체 내 유기화합물을 분석해본 결과 애기마름에서는 4-(4-hydroxyphenyl) - 2-butanone과 2, 4-bis (1, 1-dimethylethyl)-phenol, p-CYMEN-8-0L이 검출되었고, 잣잎은 2.4-bis (1, 1-dimethylethyl)-phen이 이 검출되었다.
- 수생식물은 갈대투여조를 제외한 애기마름, 줄.창포 모두 조류 증식억제를 보였는데 창포와 줄 투여조는 대조 구와 비슷한 성장경향을 보였고 애기마름은 가장 높은 조류 밀도를 보이는 7일째까지는 조류성장을 억제하였는데 11일째 이후부터 다시 증식하였다.
- 5 μg/l까지 자체적으로 감소하였다. 처리구의 Chl a 농도는 투여 1 일째부터 조류 증식억제 효과를 보이는 은행잎과 더불어 잣잎, 솔잎은 7일째까지 높은 증식억제 효과를 보이다가 이후에는 효과가 없었다. 볏짚투여조는 실험실 실험 경향과 비슷하게 실험 초기에 약간의 억제 효과가 있을 뿐 시간이 경과함에 따라 효과가 없었다 (임 등, 2000).
- 8 μg/g) 대비 애기마름과 은행잎이 각각 95%, 솔잎 91%, 잣잎 9%의 감소 효과를 보였다. 총독소량도 실험 시 모두 애기마름이 87% 이상의 높은 효율을 보였다. 이와 반면에 건체실험에서 솔잎과 잣잎의 투여조가 대조구에 비해 독소량이 월등히 증가한 것은 시간이 경과함에 따라 조류가재 증식한 것으로 추정되나 정확한 이유는 실험을 더 수행한 후에야 결론지을 수 있다고 본다.
후속연구
- 따라서 본 실험에서의 조류 증식 억제 효과는 식물에서 용출되어 나오는 화학물질에 의해 일부 영향을 받는다고 추정할 수 있었다. 그러나 본유기화합물 분석은 물질 확인을 거치기 위한 예비실험이므로 금번 실험에서 항 조류 활성물질이 검출되었다고 하더라도 정확한 검증이 없기 때문에 향후 지속적으로 더 많은 실험을 통해서 확증할 수 있다고 사료된다.
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