국내 5만톤/일 이상 대규모 정수장 원수에서 크립토스포리디움 및 지아디아 분포특성 Distributional Characteristics of Cryptosporidium and Giardia in Raw Water of Large Water Treatment Facility in Korea원문보기
In order to evaluate the distribution level of Cryptosporidium and Giardia in drinking water resources, distribution of Cryptosporidium and Giardia was studied in intake water of main water treatment facility with treatment capacity over 50,000 ton/day in Korea. 10 L samples from each study sites we...
In order to evaluate the distribution level of Cryptosporidium and Giardia in drinking water resources, distribution of Cryptosporidium and Giardia was studied in intake water of main water treatment facility with treatment capacity over 50,000 ton/day in Korea. 10 L samples from each study sites were collected quarterly for 2 years between Oct. '04 and Dec. '07. Cryptosporidium and Giardia were filtered and concentrated by capsule filter and centrifugation, and analyzed by immunomagnetic separation process and fluorescent assay. Cryptosporidium oocysts and Giardia cysts were detected in 7.0% and 9.3%, respectively, of a total 776 samples from 97 study sites. And mean detection number of Cryptosporidium oocysts and Giardia cysts in total 776 samples was 0.11/10 L, 0.16/10 L, detection range of Cryptosporidium oocysts and Giardia cysts was 0~7/10 L, 0~4/10 L, respectively. In seasonal distribution, Cryptosporidium was more frequent in spring as 9.2% than other season, Giardia was more frequent in winter as 14.6% than other season, but there was not shown significant seasonal characteristics. In correlation analysis with total 776 data, Cryptosporidium had significant correlation to total coliforms at the 0.05 level, but correlation value was too low as 0.07 (r=0.07). In case of Giardia, what had significant correlation at the 0.05 level was total coliforms and fecal coliforms, but correlation value was too low as 0.26, 0.27 respectively.
In order to evaluate the distribution level of Cryptosporidium and Giardia in drinking water resources, distribution of Cryptosporidium and Giardia was studied in intake water of main water treatment facility with treatment capacity over 50,000 ton/day in Korea. 10 L samples from each study sites were collected quarterly for 2 years between Oct. '04 and Dec. '07. Cryptosporidium and Giardia were filtered and concentrated by capsule filter and centrifugation, and analyzed by immunomagnetic separation process and fluorescent assay. Cryptosporidium oocysts and Giardia cysts were detected in 7.0% and 9.3%, respectively, of a total 776 samples from 97 study sites. And mean detection number of Cryptosporidium oocysts and Giardia cysts in total 776 samples was 0.11/10 L, 0.16/10 L, detection range of Cryptosporidium oocysts and Giardia cysts was 0~7/10 L, 0~4/10 L, respectively. In seasonal distribution, Cryptosporidium was more frequent in spring as 9.2% than other season, Giardia was more frequent in winter as 14.6% than other season, but there was not shown significant seasonal characteristics. In correlation analysis with total 776 data, Cryptosporidium had significant correlation to total coliforms at the 0.05 level, but correlation value was too low as 0.07 (r=0.07). In case of Giardia, what had significant correlation at the 0.05 level was total coliforms and fecal coliforms, but correlation value was too low as 0.26, 0.27 respectively.
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제안 방법
면역자기분리과정을 통해 얻어진 원생동물 (난)포낭은 웰 슬라이드에 옮긴 후 고정시키고, 고정된 시료에 고순도 메 틸알코올 50 uL를 첨가한 후 건조시켜, Cryptosporidium oocysts 및 Giardia cysts에 대한 단일항체로 구성된 fluorescence isothiocyanate(FITC) 직접염색키트(Meridian Diagnostics. Inc.)와 4',6-diamidino-2-phenylindol(DAPI) 용액(150 mM PBS 50 mL에 2 mg/mL DAPI 10 uL를 첨가하여 만 든 1/5000 희석액)으로 형광염색을 한 후, 현미경(Axioplan,Carl Zeiss, Germany)으로 관찰, 계수하였다. FITC 형광염 색은 Carl Zeiss사의 filterset 23(excitation, DBP 485/20+ 546/12; beamsplitter, DFT 500+560; emission, DBP 515~ 530+580~630) 필터를, DAPI 형광염색은 Filterset 01(excitation, BP 365/12; beamsplitter, FT 395; emission, LP 397) 필터를 사용하였다.
본 조사는 시설용량이 5만톤/일 이상 되는 전국 97개 정 수장 원수를 대상으로 2004년 4/4분기부터 2007년 4/4분기 까지, 정수장별로 분기별 1회씩 2년간 총 8회가 조사되었 으며, 상수원수의 지아디아 및 크립토스포리디움 검출현황 조사와 이들 미생물과의 상관관계를 위해 수온, pH, 탁도, 총대장균군 및 분원성대장균군 조사를 병행하였다. 조사대상 정수장은 한강수계 45개, 낙동강수계 28개, 금강수계 14 개 지점 및 섬진강수계 10개 지점을 대상으로 하였다.
시료의 채취는 조사지점으로부터 10 L를 채취한 후, 정량펌프를 사용하여 2 L/min의 유속으로 캡슐필터에 여과하였고, 여과된 캡슐필터에 추출완충용액을 넣고 팔 달 린 진탕기를 이용, 탈리시킨 후 탈리된 용액을 1,500 g, 15 분 동안 원심분리하였다. 침전물이 부유되지 않도록 상층액 을 버린 후, 농축된 침전물 전량을 리톤시험관으로 옮기고, 농축된 침전물이 담긴 리톤시험관에 (난)포낭만을 분리 정 제하기 위해 면역자기분리용 키트를 이용하였다. 면역자기 분리는 키트에 포함된 10xSL-buffer A, 10xSL-buffer B용 액을 각각 1 mL씩 주입하고 리톤시험관 내 용액의 최종부 피가 12 mL가 되도록 한 다음 anti-Cryptosporidium 자기 체와 anti-Giardia 자기체를 각각 100 uL씩 넣어 회전혼합 기에 장착한 후 약 18 rpm으로 최소 1시간 동안 회전시킴 으로써 항원-항체반응 결합을 이용한 농축과정이다.
대상 데이터
)와 4',6-diamidino-2-phenylindol(DAPI) 용액(150 mM PBS 50 mL에 2 mg/mL DAPI 10 uL를 첨가하여 만 든 1/5000 희석액)으로 형광염색을 한 후, 현미경(Axioplan,Carl Zeiss, Germany)으로 관찰, 계수하였다. FITC 형광염 색은 Carl Zeiss사의 filterset 23(excitation, DBP 485/20+ 546/12; beamsplitter, DFT 500+560; emission, DBP 515~ 530+580~630) 필터를, DAPI 형광염색은 Filterset 01(excitation, BP 365/12; beamsplitter, FT 395; emission, LP 397) 필터를 사용하였다.
본 연구에서 조사된 97개 정수장 중, 취수원수로서 하천 수를 사용하는 곳은 35개소였고, 저수지 또는 호소수를 사용하는 곳은 62개소였다. 하천수를 원수로 사용하는 정수 장 중 지아디아가 1회 이상 검출된 곳은 16개소(46%)로서 평균 검출 개체수는 0.
조사대상 정수장은 한강수계 45개, 낙동강수계 28개, 금강수계 14 개 지점 및 섬진강수계 10개 지점을 대상으로 하였다. 시료의 분석은 서울시 상수도연구원, 부산시 수질연구소, 대구시 수질연구소, 한국수자원공사 수돗물분석연구센터 등 4 개 기관에서 분석하였으며, 분석결과를 토대로 국립환경과 학원에서 평가하였다.
먹는물수질검사기관 원생동물분야 지정 등에 관한 규정 에 포함된 국내 원생동물 표준시험방법에 따라 분석을 실시하였다. 시료의 채취는 조사지점으로부터 10 L를 채취한 후, 정량펌프를 사용하여 2 L/min의 유속으로 캡슐필터에 여과하였고, 여과된 캡슐필터에 추출완충용액을 넣고 팔 달 린 진탕기를 이용, 탈리시킨 후 탈리된 용액을 1,500 g, 15 분 동안 원심분리하였다. 침전물이 부유되지 않도록 상층액 을 버린 후, 농축된 침전물 전량을 리톤시험관으로 옮기고, 농축된 침전물이 담긴 리톤시험관에 (난)포낭만을 분리 정 제하기 위해 면역자기분리용 키트를 이용하였다.
본 조사는 시설용량이 5만톤/일 이상 되는 전국 97개 정 수장 원수를 대상으로 2004년 4/4분기부터 2007년 4/4분기 까지, 정수장별로 분기별 1회씩 2년간 총 8회가 조사되었 으며, 상수원수의 지아디아 및 크립토스포리디움 검출현황 조사와 이들 미생물과의 상관관계를 위해 수온, pH, 탁도, 총대장균군 및 분원성대장균군 조사를 병행하였다. 조사대상 정수장은 한강수계 45개, 낙동강수계 28개, 금강수계 14 개 지점 및 섬진강수계 10개 지점을 대상으로 하였다. 시료의 분석은 서울시 상수도연구원, 부산시 수질연구소, 대구시 수질연구소, 한국수자원공사 수돗물분석연구센터 등 4 개 기관에서 분석하였으며, 분석결과를 토대로 국립환경과 학원에서 평가하였다.
이론/모형
먹는물수질검사기관 원생동물분야 지정 등에 관한 규정 에 포함된 국내 원생동물 표준시험방법에 따라 분석을 실시하였다. 시료의 채취는 조사지점으로부터 10 L를 채취한 후, 정량펌프를 사용하여 2 L/min의 유속으로 캡슐필터에 여과하였고, 여과된 캡슐필터에 추출완충용액을 넣고 팔 달 린 진탕기를 이용, 탈리시킨 후 탈리된 용액을 1,500 g, 15 분 동안 원심분리하였다.
성능/효과
pH는 지아디아와 크립토스포리디움 모두 pH 6~10 범위 내 분포하였으며, 중간값(median)의 경우 대부분 pH 7~8 사이에 분포하였으나, 원생동물 농도에 따른 pH 변화양상 은 발견할 수 없었다.
각 검출 개체수별 수온분포를 보면 지아디아의 경우 불 규칙한 분포를 나타내었으나, 크립토스포리디움의 경우 검 출농도가 증가할수록 수온 분포범위의 중간값(median)은 감소하는 경향을 보이는 것을 관찰할 수 있었다.
계절별 원생동물 검출현황을 보면, 본 조사에 있어 크립 토스포리디움은 봄（0.17 개체/10 L）에, 지아디아는 겨울（0.26 개체/10 L）에 상대적으로 높게 나타났으나 계절간 뚜렷한 특징을 나타내지는 않았다.
국내 처리용량이 5만톤/일 이상의 97개 정수장 상수원수 를 대상으로 2004년 4/4분기부터 2007년 4/4분기까지, 정 수장별로 분기별 1회씩 2년간 총 8회간 크립토스포리디움 및 지아디아의 검출현황조사와 이들 병원성 원생동물과 상 관관계를 위해 탁도, pH, 수온, 총대장균군 및 분원성대장 균군 조사를 실시한 결과, 총 776건의 시료 중 크립토스포 리디움은 54개 시료에서 검출되었고（검출률 7.0%）, 지아디 아는 72개 시료에서 검출되었다（검출률 9.3%）. 전체 시료 776건 중 크립토스포리디움의 평균 검출 개체수는 0.
본 결과를 1999년 3월에서 2000년 1월까지 1년간 정수 장별로 월 2회 분석한 미국의 ICRSS(Information Collection Rule Supplement Surveys)의 결과(USEPA, 2005)와 비 교하였는데, 조사된 전체 정수장 대비 원생동물이 검출된 정수장 비율은 우리나라가 크립토스포리디움 35%, 지아디 아가 33%인데 반해, 미국은 크립토스포리디움 85%, 지아 디아 83%로 나타나 국내의 상수원수가 미국에 비해 원생 동물 오염이 비교적 낮은 것으로 조사되었다. 또한 평균 검출 개체수에 있어서도 우리나라는 크립토스포리디움 0.31 개체/10 L, 지아디아 0.49 개체/10 L 수준이었으나, 미국은 크립토스포리디움 0.6 개체/10 L, 지아디아 2.7 개 체/10 L로 높은 수준을 나타내었다.
2%)에 높게 검출되었다. 또한, 계절별 평 균농도를 살펴보면, 크립토스포리디움은 봄(0.17 개체/10 L), 지아디아는 겨울(0.26 개체/10 L)에 상대적으로 높게 나타났 으나, 계절 간 뚜렷하게 큰 차이를 나타내지는 않았다.
전체 조사시료 776건을 대상으로 크립토스포리디움 및 지아디아와 수온, pH, 탁도, 총대장균군 및 분원성대장균군 등 수질인자와의 상관성을 검토한 결과, 뚜렷한 상관성이 없는 것으로 나타났다. 또한, 원생동물이 검출된 시료만을 대상으로 원생동물 개체수별 수온, 탁도, 총대장균군 및 분 원성대장균군 개체수 범위를 조사한 결과, 이 경우에 있어 서도 마찬가지로 뚜렷한 상관성을 나타내지는 않았다.
본 결과를 1999년 3월에서 2000년 1월까지 1년간 정수 장별로 월 2회 분석한 미국의 ICRSS(Information Collection Rule Supplement Surveys)의 결과(USEPA, 2005)와 비 교하였는데, 조사된 전체 정수장 대비 원생동물이 검출된 정수장 비율은 우리나라가 크립토스포리디움 35%, 지아디 아가 33%인데 반해, 미국은 크립토스포리디움 85%, 지아 디아 83%로 나타나 국내의 상수원수가 미국에 비해 원생 동물 오염이 비교적 낮은 것으로 조사되었다. 또한 평균 검출 개체수에 있어서도 우리나라는 크립토스포리디움 0.
16 개체/10 L를 나타내었다. 이 결과를 조사방법이 유사했 던 미국의 ICRSS의 조사결과와 비교하여 볼 때, 낮은 검출 개체수를 나타내었다. 이는 소 등 가축의 사육을 미국에서 는 방목의 형태로 사육하기 때문에 강우의 영향 등으로 오 염원이 그대로 상수원수에 노출되고, 국내의 경우에는 대부분 축사에서 사육되어 축산폐수는 축산폐수처리장으로 유 입되는 등 점오염원의 형태로 처리되는 차이에 기인한 것으로 판단된다.
이와 같은 연구결과를 종합할 때, 크립토스포리디움 및 지아디아가 계절적으로 뚜렷한 검출특성을 나타낸다기 보 다는 조사지점마다 다른 검출특성을 나타낸다고 보는 것이 더 적당하다고 판단된다.
44 개체/10 L이었다. 저수지 또는 호소수를 원 수로 사용하는 정수장에서 지아디아가 1회 이상 검출된 곳 은 16개소(26%)로서 평균 검출 개체수는 0.34 개체/10 L이 었으며, 크립토스포리디움이 1회 이상 검출된 곳은 18개소 (29%)로 평균 검출 개체수는 0.19 개체/10 L를 나타내었다
3%）. 전체 시료 776건 중 크립토스포리디움의 평균 검출 개체수는 0.11개 체/10 L를 나타내었으며, 지아디아의 평균 검출 개체수는 0.16 개체/10 L를 나타내었다. 이 결과를 조사방법이 유사했 던 미국의 ICRSS의 조사결과와 비교하여 볼 때, 낮은 검출 개체수를 나타내었다.
0%). 전체 시료 776건에 대한 검출 개체수 산술평균은 지아디아 0.16 개체/10 L, 크립토스포리 디움 0.11 개체/10 L이었으며, 최고 검출개체수는 지아디아 가 4 개체/10 L, 크립토스포리디움 7 개체/10 L이었다.
전체 조사시료 776건을 대상으로 크립토스포리디움 및 지아디아와 수온, pH, 탁도, 총대장균군 및 분원성대장균군 등 수질인자와의 상관성을 검토한 결과, 뚜렷한 상관성이 없는 것으로 나타났다. 또한, 원생동물이 검출된 시료만을 대상으로 원생동물 개체수별 수온, 탁도, 총대장균군 및 분 원성대장균군 개체수 범위를 조사한 결과, 이 경우에 있어 서도 마찬가지로 뚜렷한 상관성을 나타내지는 않았다.
정수장 97개소에 대한 2년간 분기별 1회(총 8회) 조사된 시료수는 총 776건이었으며, 지아디아는 72개 시료에서 검 출되었고(검출률 9.3%), 크립토스포리디움은 54개 시료에서 검출되었다(검출률 7.0%). 전체 시료 776건에 대한 검출 개체수 산술평균은 지아디아 0.
조사된 정수장 원수를 하천수와 호소수로 구분하여 원생 동물 검출정도를 평가한 결과, 하천수가 원수인 경우에는 크립토스포리디움 및 지아디아가 전체 하천수를 원수로 사용하는 정수장 대비 검출 정수장 비율이 46%를 나타내었 고, 평균 검출 개체수는 크립토스포리디움이 0.44 개체수/10 L, 지아디아가 0.65 개체수/10 L를 나타내어, 미국의 ICRSS의 결과와 비교할 때 낮은 검출 개체수를 나타내었다. 호소수가 원수인 경우에도 본 조사결과와 비교할 때 높은 검출 개체수를 나타내었다.
조사지점을 계절별로(채수일자를 기준으로 3~5월은 봄, 6~8월은 여름, 9~11월은 가을, 12~2월은 겨울로 구분)검토 한 결과, 지아디아는 겨울(14.6%)에 가장 높았으며, 크립토 스포리디움은 봄(9.2%)에 높게 검출되었다. 또한, 계절별 평 균농도를 살펴보면, 크립토스포리디움은 봄(0.
Table 4 및 5는 크립토스포리디움 및 지아디아와 동시에 조사된 수온, pH, 탁도, 총대장균군, 분원성대장균군간의 상 관성 검토결과를 나타낸 것이다. 크립토스포리디움 및 지아 디아와 관련조사 항목간에는 일부 항목이 통계적으로 유의 하였으나 상관성은 낮은 것으로 나타났다. 그러나, 전체 조 사시료의 90.
본 연구에서 조사된 97개 정수장 중, 취수원수로서 하천 수를 사용하는 곳은 35개소였고, 저수지 또는 호소수를 사용하는 곳은 62개소였다. 하천수를 원수로 사용하는 정수 장 중 지아디아가 1회 이상 검출된 곳은 16개소(46%)로서 평균 검출 개체수는 0.65 개체/10 L이었으며, 크립토스포리 디움이 1회 이상 검출된 곳은 16개소(46%)로, 평균 검출 개체수는 0.44 개체/10 L이었다. 저수지 또는 호소수를 원 수로 사용하는 정수장에서 지아디아가 1회 이상 검출된 곳 은 16개소(26%)로서 평균 검출 개체수는 0.
후속연구
이번에 조사된 원생동물 분포실태조사는 처리용량이 5만 톤/일 이상 되는 주요 정수장 원수에서 염소내성 병원성 미생물인 크립토스포리디움과 지아디아의 분포실태를 실시한 국내 최초의 전국단위 오염실태 조사로서, 국내에서의 크립토스포리디움 및 지아디아의 분포특성 등을 이해하는데 뿐만 아니라 국내 상수도 정책을 수립하는 데에도 중요한 자료가 될 것으로 사료된다.
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