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문제 정의
- 본 연구는 강우가 패류생산해역의 세균학적 수질에 미치는 영향을 파악하기 위하여 우리나라의 주요 굴 생산지인 경남 거제시의 거제만과 경남 고성군의 자란만의 배수유역에 위치한 자연하천을 주요 오염원으로 선정하고, 각 하천의 하구에서 거리별로 해역에 조사지점을 설정하여 강우 후 경과시간별 세균학적 수질변동을 시험하였다.
제안 방법
- 강우량에 따라 육상에서 유래하는 분변성 오염물질이 패류 생산해역에 미치는 영향범위를 우리나라의 대표적 굴 생산해역인 경남 거제만과 자란만 해역에서 시험하였다.
- 굴 (Crassostrea gigas) 시료는 양식어장의 수하연에서 채취하여 현장의 해수로 패각에 부착한 협잡물을 황동솔로 씻고, 멸균된 스테인레스스틸 용기에 담아 운반하였다. 채취한 시료는 얼음에 직접 닿지 않게 10℃ 이하로 유지하여 실험실로 운반하고 미생물 시험을 실시하였다.
- 해수 채취지점은 지리적 특성과 양식장의 위치 등을 고려하여 각 하천의 유입지점으로부터 거리별로 설정하였다. 즉, 거제만에서는 간덕천의 영향권은 하구로부터 0.
- 조사에 활용된 강우량 자료는 거제만해역의 경우 거제관측소의 자료를, 자란만해역의 경우 통영기상대의 자료를 각각 사용하였다. 해수의 수온과 염분은 YSI 556 multiprobe system(Yellow Springs, YSI Life Science, OH, USA)을 사용하여 시료 채취 시 현장에서 측정하였다. 탁도는 Turbidimeter (HACH, Model 2100-A, Loveland, Colo.
대상 데이터
- 강우 후 육상에서 유입되는 유거수가 거제만 해역의 위생학적 수질에 미치는 영향 시험은 2005년 11월 6일 11.5 mm, 2006년 5월 10일 43 mm의 강우 시에 각각 실시하였다. 강우 후 시간경과에 따른 각 하천에서 거리별 위생지표세균의 변화는 Table 1에 나타내었다.
- 강우 후 자란만 해역의 배수유역에서 발생하는 유거수가 패류생산해역의 위생학적 수질에 미치는 영향은 33.5 mm (2006년 4월 5일)와 81.0 mm (2006년 4월 11일) 강우 시 각각 조사하였으며, 시료는 강우 종료 직후와 24시간 후에는 반드시 채취하였고, 그 사이에는 상황을 고려하여 채취하였다. 이에 따라 2006년 4월 5∼6일 조사에서는 강우 6시간 후에 2차 시료가 채취되었고, 2006년 4월 11∼12일 조사에서는 18시간 후에 채취되었다.
- 해수 및 하천수 시료는 지정된 조사지점에서 표층수를 멸균된 250 mL 시료병에 채취하였다. 굴 (Crassostrea gigas) 시료는 양식어장의 수하연에서 채취하여 현장의 해수로 패각에 부착한 협잡물을 황동솔로 씻고, 멸균된 스테인레스스틸 용기에 담아 운반하였다. 채취한 시료는 얼음에 직접 닿지 않게 10℃ 이하로 유지하여 실험실로 운반하고 미생물 시험을 실시하였다.
- 한편, 강우가 거제만에 서식하는 굴의 위생상태에 미치는 영향을 보기 위하여 강우 후 시간 경과에 따른 굴 중의 위생지표세균의 변화를 Table 2에 나타내었다. 굴 채취지점 GO-1은 간덕천 하구에서 2.0 km 떨어진 지정해역 외부에, GO-2는 간덕천 하구에서 약 3.0 km, GO-3는 산양천 하구에서 2.0 km 각각 떨어진 지정해역 내부에 설정하였다.
- 8 km 간격으로 총 7지점 (C-1~C-7)을 각각 설정하였다. 또한 굴 채취지점은 거제만 상부 배수유역과 가장 인접한 GO-1지점, 지정해역 내 경계선 인근해역에 GO-2 및 GO-3 지점 등총 3개소를 설정하였다 (Fig. 1).
- 시료는 강우 종료 직후와 24시간 후에는 반드시 채취하였고, 그 사이에는 해황이나 일기 등을 고려하여 채취하였다. 이에 따라 2005년 11월 6∼7일 조사에서는 강우 종료 5시간 후에 2차 시료가 채취되었고, 2006년 5월 10∼11일 조사에서는 강우 종료 18시간 후에 채취되었다.
- (1970)의 방법에 따라 최확수 (most probable number, MPN)법으로 시험하였으며, 각 희석단별로 5개 시험관을 사용하고 결과는 100 mL 또는 100 g 당 MPN으로 나타내었다. 이 때 배지는 모두 Difco Laboratories (USA)의 제품을 사용하였다.
- 거제만은 경상남도 거제시 남서부에 위치한 내만으로, 이 해역의 일부수역은 수출용패류생산지정해역 제1호로 설정되어 있다. 이 해역의 배수유역에 위치한 주요 오염원으로 거제시 거제면과 동부면에서 유입되는 간덕천, 산양천 및 오수천등의 하천을 선정하였다. 자란만은 경상남도 고성군 삼산면과 하일면에 접하고 있으며, 일부수역이 수출용패류생산지정해역 제2호로 설정되어 있다.
- 자란만 해역의 해수 채취지점은 학림천의 경우 0.5∼0.8 km 간격으로 총 8개 지점 (H-0~H-7)을, 삼봉천의 경우에는 오염원으로부터 0.5~0.7 km의 간격으로 총 8개 지점 (S-0~S-7)을, 그리고 지정해역 경계선 상에 총 5개 지점 (D-1~D-5)을 각각 설정하였다.
- 7 km의 간격으로 총 8개 지점 (S-0~S-7)을, 그리고 지정해역 경계선 상에 총 5개 지점 (D-1~D-5)을 각각 설정하였다. 자란만의 굴 조사지점은 배수유역인 삼봉천과 인접한 JO-1지점과 지정해역 내부에 JO-2 및 JO-3지점등 총 3개소를 각각 설정하였다 (Fig. 1).
- 자란만은 경상남도 고성군 삼산면과 하일면에 접하고 있으며, 일부수역이 수출용패류생산지정해역 제2호로 설정되어 있다. 자란만의 배수유역에 위치한 주요 오염원으로는 해역 북부에서 유입되는 학림천과 삼봉천을 선정하였다.
- 조사에 활용된 강우량 자료는 거제만해역의 경우 거제관측소의 자료를, 자란만해역의 경우 통영기상대의 자료를 각각 사용하였다. 해수의 수온과 염분은 YSI 556 multiprobe system(Yellow Springs, YSI Life Science, OH, USA)을 사용하여 시료 채취 시 현장에서 측정하였다.
- 해수 및 하천수 시료는 지정된 조사지점에서 표층수를 멸균된 250 mL 시료병에 채취하였다. 굴 (Crassostrea gigas) 시료는 양식어장의 수하연에서 채취하여 현장의 해수로 패각에 부착한 협잡물을 황동솔로 씻고, 멸균된 스테인레스스틸 용기에 담아 운반하였다.
데이터처리
- 해수 중 대장균군 및 분변계대장균 수와 염분 또는 탁도와의 상관성은 Pearson 상관분석을 이용하였으며, 통계적 유의 수준은 P<0.01 인 경우에 유의한 것으로 판정하였다.
이론/모형
- 대장균군 및 분변계대장균은 A.P.H.A. (1970)의 방법에 따라 최확수 (most probable number, MPN)법으로 시험하였으며, 각 희석단별로 5개 시험관을 사용하고 결과는 100 mL 또는 100 g 당 MPN으로 나타내었다. 이 때 배지는 모두 Difco Laboratories (USA)의 제품을 사용하였다.
성능/효과
- 33.5 mm의 강우 후 오염원(하구)의 영향을 거리별로 보면 학림천과 삼봉천의 하구에서 1∼1.2 km 떨어진 지점 (H-2 및 S-2)에서 분변계대장균이 각각 9.3 및 <1.8 MPN/100 mL을 나타내었고, 강우 종료 6시간 이후에는 학림천에서는 0.5 km (H-1), 삼봉천에서는 0.7 km (S-1) 떨어진 지점에서도 모두 <1.8 MPN/100 mL을 나타내어 강우에 의한 영향은 비교적 적었다.
- 33.5 mm의 강우가 종료된 후 학림천과 삼봉천의 하천수 중 분변계대장균 값은 각각 1,100 및 490 MPN/100 mL이었으나 24시간 후에는 각각 110 및 170 MPN/100 mL로 감소하였다. 그러나 각 하천수의 유입지점으로부터 0.
- 거제만 해역에서 대장균군 및 분변계대장균과 염분과의 상관계수는 각각 -0.870, -0.769였으며, 탁도와의 상관계수는 각각 0.734, 0.674로 유의적인 상관성을 가지는 것으로 확인되었다 (P<0.01).
- 보통, 강우 시 육상에서 부유물이 많이 섞인 담수가 연안으로 유입되는데 해양환경에서 이러한 부유물은 세균의 운반체로 대단히 중요한 역할을 한다 (Sayler, 1975). 거제만과 자란만 해역의 해수에서도 강우 후 위생지표세균 함량과 염분 또는 탁도와의 상관관계는 염분은 낮을수록, 그리고 탁도는 높을수록 해수 중 위생지표세균 수가 높았으며, 해역에 따라서는 자란만 해역보다 거제만 해역에서 상관성이 더 높았다. 해역에 따른 상관성의 차이는 거제만 해역의 경우 육지와 섬들로 둘러싸인 반폐쇄성의 해역으로 개방적인 자란만 해역과는 지형적 차이가 있어 주변 육상의 배수유역으로부터 받는 오염 강도는 강하고, 해역에서 희석능은 약하기 때문이라 사료된다.
- 그리고 강우 종료 24시간 후의 해수의 수질상태도 건기 중의 수질상태 보다 대체로 높았으며, 특히, 해역의 북부에 위치한 거제면 인근의 A-1∼A-7 및 C-3, C-4 지점에서는 건기 중 수질상태는 물론 지정해역의 수질기준인 43 MPN/100 mL도 여전히 초과하고 있어 강우 후 수질의 회복이 상당히 지연되었다 (Table 1).
- 그리고 대부분의 해수 시료는 강우 직후 시료가 다른 시료보다 높은 균수를 나타내었으나 (Table 1) 각 지점의 굴에서 균수의 변화는 강우 종료 직후보다는 5∼18시간 후의 균수가 더 높아 세균의 축적을 위하여 일정 시간이 소요됨을 알 수 있었다.
- 즉, 해수 중의 염분농도가 낮을수록, 그리고 탁도는 높을수록 위생지표세균 수는 높게 검출되었다. 그리고 해역에 따라서는 거제만 해역의 경우 자란만 해역에 비하여 상관성이 더 높았다.
- 이러한 것은 강우 24시간 후 간덕천 하천수의 분변계대장균 수 (1,300 MPN/100 mL)는 산양천과 오수천(각각 240 MPN/100 mL)에 비하여 상당히 높게 유지하고 있는 것도 한 원인이 될 것이며, 뿐만 아니라 주요 하천 외 다른 육상지역에서도 분변오염이 유래함을 알 수 있다. 따라서 1일 43.0 mm의 강우 시에는 강우 직후 거제만의 중앙부분까지 영향을 받았고, 24시간 후에도 오염원이 밀집되어 있는 북부 해역에서는 오염원으로부터 3.5 km까지 영향을 받아 쉽게 회복되지 않는 것으로 판단되었다.
- 3 MPN/100 mL을 나타내어 조석의 영향을 일부 확인할 수 있었다 (Table 3). 따라서 강우 후 연안해역에서 분변계대장균의 밀도는 육상에서 유입되는 오염원의 강도, 해역의 특성, 조석 등 여러 가지 요인에 따라 차이가 있었다.
- 그리고 강우 24시간 후에는 모든 해수 시료에서 14 MPN/100 mL 미만을 나타내었다. 따라서 거제만 해역의 패류양식장은 11.5 mm의 강우에 의해서는 그다지 영향을 받지 않는 것을 알 수 있었다.
- 지정해역 내에 설정된 GO-2 및 GO-3지점의 굴에서는 강우 직후에는 분변계대장균이 검출되지 않았으나 18시간 후에는 각각 220 및 20 MPN/100 g이었고 24시간 후에도 비슷한 균수를 유지하였다. 따라서 본 조사결과, 거제만 지정해역 내의 굴은 11.5 mm 정도의 강우에 의해서는 거의 영향을 받지 않았으나 43.0 mm의 강우 시에는 EU에서 활이매패류의 기준으로 사용하였던 분변계대장균 기준 300 MPN/100 g (European Commission, 1991)에 부합하는 것으로 확인되었다. 그리고 대부분의 해수 시료는 강우 직후 시료가 다른 시료보다 높은 균수를 나타내었으나 (Table 1) 각 지점의 굴에서 균수의 변화는 강우 종료 직후보다는 5∼18시간 후의 균수가 더 높아 세균의 축적을 위하여 일정 시간이 소요됨을 알 수 있었다.
- 따라서 자란만 해역에 설정된 지정해역은 누적강우 81 mm에도 해수가 거의 영향을 거의 받지 않는 미국의 '허가해역' 수준을 유지하였고, 18시간 후에는 주변해역도 건기의 위생상태에 상응하는 수준으로 회복되었다.
- 0 MPN/100 mL으로 강우의 영향을 거의 받지 않는 것으로 나타났다. 따라서 자란만 해역의 북부 학림천 및 삼봉천 하구역에서는 33.5 mm 및 81.0 mm의 강우가 있을 경우, 학림천 하구역에서는 0.5 km, 삼봉천 하구역에서는 2.2 km까지 영향을 미쳤으며 지정해역까지는 거의 영향을 미치지 않았다.
- 또 81 mm의 대량 강우가 종료된 후 삼봉천 하구역에 위치한 S-1 및 S-2 지점의 해수 중 분변계 대장균 값은 각각 490 및 17 MPN/100 mL을 나타내어 (Table 3) 건기 중 두 지점의 분변계대장균 수 (3.9 및 3.0 MPN/100 mL)보다 훨씬 높았으나 지정해역 경계에 위치한 D-1, D-3, D-4 및 D-5 지점에서는 <1.8 MPN/100 mL을 나타내어 건기동안 해수의 위생상태와 같았다 (Table 3).
- 또한 자란만 해역에 있어서도 대장균군 및 분변계대장균과 염분과의 상관계수는 각각 -0.334, -0.374이었으며, 탁도와의 상관계수는 각각 0.528, 0.374로 유의적인 상관성을 나타내었다 (P<0.01).
- , 2000). 본 연구가 실시된 거제만과 자란만 해역의 해수중 분변계대장균과 염분과의 상관계수는 각각 -0.769, -0.374이었고, 또 분변계대장균과 탁도와 상관계수는 각각 0.674 및 0.374이었다. 이러한 상관계수는 미국 North Carolina의 남동부에 위치한 5개의 강 하구에서 분변계대장균과 염분과 상관계수가 -0.
- 본 연구결과를 미국의 허가해역의 수질기준과 비교하면 거제만의 해역에 설정된 수출용패류생산지정해역은 11 mm 강우 시에도 지정해역 기준에 부합하는 상태를 나타내었으나 43.0 mm의 강우 시에는 허가해역의 기준을 초과하므로 일정기간 패류채취가 금지되는 ‘조건부 허가해역(US FDA, 2007)’에 해당하였다.
- 0 mm 강우 시 굴에서 검출된 위생지표세균 수는 강우종료 직후 보다는 강우 종료 24시간 후에 증가하였다. 뿐만 아니라 지정해역 내부에 위치한 2개 조사지점에서도 강우 후 시간경과에 따른 대장균군 및 분변계 대장균의 변화는 강우량에 관계없이 강우 직후나 6시간 후보다는 24시간 후에 증가하는 경향이었다. 33.
- 5 mm 강우 후 시료채취 시의 조석시간은 강우 직후 및 24시간 후의 시료는 고조 1시간 전후에 채취하였고, 강우종료 5시간 후의 시료는 저조 1∼2시간 전에 채취하였다 (결과 미제시). 이 때 각 시료해수에서 위생지표세균수는 시간이 경과할수록 대체로 낮아지는 경향을 보였으나, 11.5 mm의 소량의 강우로는 조석의 영향을 구분 할 수 있을 정도는 아니었다. 그러나 43.
- 이 때 삼봉천 하구에서 0.7 km지점의 해수 중 분변계대장균 수는 6시간 후에 <1.8 MPN/100 mL이었으나 24시간 후에는 오히려 9.3 MPN/100 mL을 나타내어 조석의 영향을 일부 확인할 수 있었다 (Table 3).
- , 2009). 이러한 결과를 거제만에서 강우가 없는 건기동안의 위생상태로 간주하고, 본 조사결과와 비교하면 거제만 해역에서 11.5 mm의 강우 시에는 강우 직후 육지에 가까운 일부 지점에서 분변계대장균이 14 MPN/100 mL 내외로 검출되어 건기의 수질상태를 약간 초과하였으나 24시간 후에는 건기의 수질상태로 완전 회복하였다. 그러나 1일 43.
- 이러한 결과를 자란만에서 건기동안 해수의 위생상태로 간주하고 본 조사결과와 비교하면 자란만 해역에서 1일 33.5 mm의 강우 시에는 하천수 유입지점에서 1 km 이내의 해수에서는 강우 직후 분변계대장균이 9.3∼27 MPN/100 mL로 검출되어 건기 시의 위생상태 보다는 약간 높았으나 그 이상 떨어진 지점에서는 2.0 MPN/100 mL 이하를 나타내어 큰 영향이 없었다.
- 이상에서 보면, 동일한 강우량에서 비교 조사한 결과는 아니지만 거제만 해역은 자란만 해역에 비하여 강우의 영향을 강하게 받는 것으로 나타났다. 연안해역에서 위생지표세균의 밀도는 유입되는 하천의 배수유역에 거주하는 인구수와 밀접한 관계가 있으며, 사람과 가축은 중요한 오염원으로서 역할을 한다 (Mallin et al.
- 이상에서 우리나라의 주요패류 생산해역인 거제만과 자란만 해역에서 강우가 해역의 위생학적 수질에 미치는 영향을 조사한 결과, 거제만 해역은 1일 43.0 mm의 강우 시에는 만 내부의 대부분의 수역이 육수의 영향을 받았고, 24시간 후에도 육지에 인접한 일부 해역은 오염 전의 수준으로 회복되지 않았다. 자란만 해역은 1일 33.
- 01). 즉, 해수 중의 염분농도가 낮을수록, 그리고 탁도는 높을수록 위생지표세균 수는 높게 검출되었다. 그리고 해역에 따라서는 거제만 해역의 경우 자란만 해역에 비하여 상관성이 더 높았다.
- 지정해역 경계선에 위치한 지점의 분변계대장균 값은 강우 직후와 24시간 후에 관계없이 <1.8∼2.0 MPN/100 mL으로 강우의 영향을 거의 받지 않는 것으로 나타났다.
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