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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 강우 발생에 따른 봉천 방출수가 강진만 패류생산해역의 세균학적 수질에 미치는 영향을 파악하기 위하여 봉천의 하구로부터 일정한 거리마다 조사지점을 선정하고, 강우량에 따른 강우 종료 직후 및 24시간 경과 후의 세균학적 수질 변동을 확인하였다.
제안 방법
- 12.5 mm및 23 mm의 강우 발생 후 시간에 따른 봉천 방출수가 강진만 해역에 미치는 영향범위를 미국 FDA에서 제시하고있는 "Evaluation of pollution source (Advanced Growing Area Training - evaluation of pollution sources, 2006)"의 지침에 준하여 산출하였으며 그 결과를 Fig. 2 및 Table 4에 나타내었다.
- 즉 봉천 방출수에 함유되어 있는 분변계대장균 수(Concentration of fecal coliform)에 유량(Flow)을 곱하여 강진만 해역으로 유입되는 1일 부하 분변계대장균 수(Determine loading)를 계산하였다. 1일 부하 분변계대장균 수를 지정해역의 세균학적 수질기준인 14 MPN/100 mL 이하로 희석시킬 수 있는 해수의 양(Dilution water required)을 산출하였다. 그리고 지정해역의 세균학적 수질기준인 14 MPN/100 mL 이하로 희석시킬 수 있는 해수의 양을 조사해역의 평균수심(Average depth)으로 나누어 주어 봉천 방출수에 영향을 받을 것으로 추정되는 폐쇄해역(Area required) 범위를 구한다.
- 1일 부하 분변계대장균 수를 지정해역의 세균학적 수질기준인 14 MPN/100 mL 이하로 희석시킬 수 있는 해수의 양(Dilution water required)을 산출하였다. 그리고 지정해역의 세균학적 수질기준인 14 MPN/100 mL 이하로 희석시킬 수 있는 해수의 양을 조사해역의 평균수심(Average depth)으로 나누어 주어 봉천 방출수에 영향을 받을 것으로 추정되는 폐쇄해역(Area required) 범위를 구한다.
- 봉천 방출수가 강진만 해역에 미치는 영향범위는 미국 Food and Drug Administration (FDA)에서 제시하고 있는 “Evaluation of pollution source (Advanced Growing Area Training - evaluation of pollution sources, 2006)”에 준하여 다음과 같은 식을 사용하여 계산하였다. 즉 봉천 방출수에 함유되어 있는 분변계대장균 수(Concentration of fecal coliform)에 유량(Flow)을 곱하여 강진만 해역으로 유입되는 1일 부하 분변계대장균 수(Determine loading)를 계산하였다. 1일 부하 분변계대장균 수를 지정해역의 세균학적 수질기준인 14 MPN/100 mL 이하로 희석시킬 수 있는 해수의 양(Dilution water required)을 산출하였다.
- 경상남도 남해군 남해읍 소재 지방하천인 봉천 방출수가 강우 발생에 따라 강진만 해역에 미치는 영향범위를 파악하기 위하여 다음과 같이 시료채취지점을 설정하였다. 즉, 봉천 방출수의 오염정도는 하천의 최종 방출수로 측정하였으며, 연안해역의 해수시료 채취지점은 강진만 내부의 조류 특성과 조석 등을 고려하여 하천의 최종방출지점으로부터 약 0.3-0.6 km의 간격으로 총 11개소(B-1-B-11)를 설정하였다. 그리고 강진만의 피조개(Scapharca broughtonii) 조사지점은 봉천 최종 방출지점으로부터 0.
- 해수 및 하천수는 각 조사지점에서 표층용 채수기를 이용하여 멸균된 250 mL 시료병에 채취하였으며, 피조개는 전문 잠수사가 현장에서 잠수하여 채취하였다. 채취한 모든 시료는 10℃이하로 유지하여 실험실로 운반하고 미생물시험을 실시하였다. 하천수, 해수 및 패류 시료의 채취는 강우 종료 직후 즉시 그리고 강우 종료 시점으로부터 24시간 경과 후에 각각 실시하였다.
- 하천수, 해수 및 패류 시료의 채취는 강우 종료 직후 즉시 그리고 강우 종료 시점으로부터 24시간 경과 후에 각각 실시하였다. 하천수 및 해수 중의 염분은 수질분석기(YSI 556 multiprobe system; Yellow Springs, YSI Life Science, OH, USA)를 사용하여 현장에서 측정하였다.
- 채취한 모든 시료는 10℃이하로 유지하여 실험실로 운반하고 미생물시험을 실시하였다. 하천수, 해수 및 패류 시료의 채취는 강우 종료 직후 즉시 그리고 강우 종료 시점으로부터 24시간 경과 후에 각각 실시하였다. 하천수 및 해수 중의 염분은 수질분석기(YSI 556 multiprobe system; Yellow Springs, YSI Life Science, OH, USA)를 사용하여 현장에서 측정하였다.
대상 데이터
- 경상남도 남해군 남해읍 소재 지방하천인 봉천 방출수가 강우 발생에 따라 강진만 해역에 미치는 영향범위를 파악하기 위하여 다음과 같이 시료채취지점을 설정하였다. 즉, 봉천 방출수의 오염정도는 하천의 최종 방출수로 측정하였으며, 연안해역의 해수시료 채취지점은 강진만 내부의 조류 특성과 조석 등을 고려하여 하천의 최종방출지점으로부터 약 0.
- 6 km의 간격으로 총 11개소(B-1-B-11)를 설정하였다. 그리고 강진만의 피조개(Scapharca broughtonii) 조사지점은 봉천 최종 방출지점으로부터 0.83 km 떨어진 B-7 지점과 2.02 km 떨어진 B-1 지점 등 총 2개소를 각각 설정하였다(Fig. 1).
- 5 mm인 4월 12일을 각각 조사일로 선정하였다(Table 1). 그리고 본 조사에 사용된 1일 강우량 및 조석은 기상청 남해관측소 및 국립해양조사원의 자료를 근거로 사용하였다.
- 분변계대장균 시험은 Recommended Procedures for the Sea Water and Shellfish (APHA, 1970)에 준하여 최확수(MPN, most probable number)법으로 실시하였으며, 각 희석단계별로 5개 시험관을 사용하고 그 결과는 100 mL 또는 100 g 당 MPN으로 나타내었다. 분변계대장균 추정시험 배지로는 Lauryl Tryptose Broth (Difco, USA)를, 확정시험 배지로는 EC Medium (Merck, Germany)를 사용하였다.
- 따라서 패류의 위생안전성 확보를 위하여 생산해역에 대한 위생관리는 매우 중요하며, 미국, 유럽연합 등 선진국에서는 패류생산해역의 위생 상태에 따라 등급을 부여하여 관리하고 있다(European Commission, 2004; US FDA, 2009). 우리나라의 경우 수산물품질관리법에 규정된 위생기준에 부합하는 해역을 수출용패류생산지정해역으로 설정하여 관리하고 있으며 남해군 강진만 해역은 경상남도 남서부에 위치한 반폐쇄성 내만으로, 남해군, 사천시, 하동군에 의하여 둘러싸여 있고, 굴, 피조개 등이 주로 생산되며 2000년부터 2003년까지 실시한 위생조사 결과를 바탕으로 2004년 3월에 5,290 ha에 대하여 수출용패류생산지정해역으로 설정하였다.
- 조사시기는 비교적 강우가 잦은 봄철에 실시하였으며, 해역의 세균학적 수질에 영향을 미칠 수 있다고 판단되는 최소 강우량을 고려하여 조사일을 선정하였다. 즉 1일 강우량이 23.
- 조사시기는 비교적 강우가 잦은 봄철에 실시하였으며, 해역의 세균학적 수질에 영향을 미칠 수 있다고 판단되는 최소 강우량을 고려하여 조사일을 선정하였다. 즉 1일 강우량이 23.0 mm인 2010년 3월 5일과 12.5 mm인 4월 12일을 각각 조사일로 선정하였다(Table 1). 그리고 본 조사에 사용된 1일 강우량 및 조석은 기상청 남해관측소 및 국립해양조사원의 자료를 근거로 사용하였다.
- 해수 및 하천수는 각 조사지점에서 표층용 채수기를 이용하여 멸균된 250 mL 시료병에 채취하였으며, 피조개는 전문 잠수사가 현장에서 잠수하여 채취하였다. 채취한 모든 시료는 10℃이하로 유지하여 실험실로 운반하고 미생물시험을 실시하였다.
이론/모형
- 봉천 방출수가 강진만 해역에 미치는 영향범위는 미국 Food and Drug Administration (FDA)에서 제시하고 있는 “Evaluation of pollution source (Advanced Growing Area Training - evaluation of pollution sources, 2006)”에 준하여 다음과 같은 식을 사용하여 계산하였다.
- 봉천 방출수의 유량 측정은 유속계(Marsh-McBirney portable flowmeter, Flo-Mate Model 2000, Maryland, USA)을 이용하여 유속을 측정한 후 유속-면적법(Velocity-Area Method)을 이용하여 유량을 산출하였다.
- 분변계대장균 시험은 Recommended Procedures for the Sea Water and Shellfish (APHA, 1970)에 준하여 최확수(MPN, most probable number)법으로 실시하였으며, 각 희석단계별로 5개 시험관을 사용하고 그 결과는 100 mL 또는 100 g 당 MPN으로 나타내었다. 분변계대장균 추정시험 배지로는 Lauryl Tryptose Broth (Difco, USA)를, 확정시험 배지로는 EC Medium (Merck, Germany)를 사용하였다.
성능/효과
- 12.5 mm 강우 종료 직후 11개 조사지점(B-1-B-11)에서의 염분 농도의 범위는 30.12-31.66 psu이었으며, 봉천 최종방출지점 인근에 위치한 B-5 및 B-11 지점에서는 각각 30.90 및 30.12 psu로 다른 조사지점들보다 염분의 농도가 낮게 나타났다. 그리고 해수 중의 분변계대장균 수에서도 B-5 및 B-11 지점에서 각각 14 및 33 MPN/100 mL로 미국의 패류생산허가해역 기준인 분변계대장균의 기하평균이 14 MPN/100 mL을 초과하여 검출되었다.
- 강우 발생 후 강진만 해역으로 유입되는 봉천 방출수가 패류 중의 위생학적 성상 변화에 미치는 영향을 Table 5에 나타내었다. 12.5 mm 강우 종료 직후 및 강우가 종료된 시점으로부터 24시간 경과 후 봉천 최종방출지점로부터 0.83 km 떨어진 B-7 지점에서 채취한 피조개에서의 분변계대장균은 검출되지 않았다. 그러나 23 mm 강우 종료 직후에 채취한 피조개에서는 분변계대장균 수가 110 MPN/100 g이었으나 오히려 강우가 종료된 시점으로부터 24시간 경과 후 채취한 피조개에서는 230 MPN/100 g으로 증가하였다.
- 12.5 mm 강우 종료 직후, 봉천 방출수가 해역으로 유입되는 일일 부하 분변계대장균 수는 7.6×1010 MPN/day으로 해수 중의 분변계대장균 수를 14 MPN/100 mL 이하로 희석시킬 수 있는 물의 양으로 산출하여 강진만 해역에 미치는 영향범위를 계산해 볼 때 518 m까지 영향을 미치는 것으로 계산되었고, 12.5 mm 강우가 종료된 시점으로부터 24시간 경과 후 봉천 방출수가 강진만 해역에 미치는 영향범위는 275 m으로 계산되었다.
- 23 mm 강우가 종료된 시점으로부터 24시간 경과 후 11개 조사지점에서의 염분 농도의 범위는 30.68-31.83 psu, 분변계대장균 수의 범위는 <1.8-9.3 MPN/100 mL이었으며, 봉천 최종방출지점에서 0.58 km 떨어진 B-5지점에서 9.3 MPN/100 mL로 가장 높게 검출되었으나 모든 조사지점에서 미국의 패류생산허가 해역 기준에 부합하는 것으로 확인되었다.
- 12 psu로 다른 조사지점들보다 염분의 농도가 낮게 나타났다. 그리고 해수 중의 분변계대장균 수에서도 B-5 및 B-11 지점에서 각각 14 및 33 MPN/100 mL로 미국의 패류생산허가해역 기준인 분변계대장균의 기하평균이 14 MPN/100 mL을 초과하여 검출되었다.
- , 2010). 따라서 강진만 해역으로 배출되는 봉천 방출수의 오염물질은 해역 내부로 확산되는 동안 낙조시 조류의 흐름에 따라 강진만 상부쪽(B-1 지점)으로 이동하다가 조류의 흐름이 바뀌는 창조시 다시 하부쪽(봉천 최종방출지점)으로 이동할 것으로 예상되었다. 이러한 이유로 강진만 지정해역에 위치하고 있는 B-2 (14 MPN/100 mL) 및 B-4 (17 MPN/100 mL) 지점에서의 분변계대장균 수가 조사 전날 해역 내부에 확산되어있던 봉천 방출수의 오염물질로 인하여 기하평균 기준치를 초과시켰을 것으로 추정되었다.
- 또한 12.5 mm 강우가 종료된 시점으로부터 24시간 경과 후 11개 조사지점에서의 염분 농도의 범위는 31.29-31.73 psu, 분변계대장균 수의 범위는 <1.8-9.3 MPN/100 mL으로 모든 조사지점에서 미국의 패류생산허가해역 기준에 부합하는 것으로 확인되었다.
- 봉천은 길이가 6.23 km이고, 하천유역의 면적이 16.43 km2로서 하천유역 주변에는 인구가 밀집된 거주지역과 상업지역이 발달되어 있어서 강우 발생 시 봉천으로 유입되는 분변계대장균 등으로 인하여 강진만 해역의 세균학적 수질에 악영향을 줄 것으로 사료되었다.
- 3 MPN/100 mL으로 계산된 영향범위와 큰 차이를 나타내었다. 이러한 결과 차이는 미국 FDA에서 제시하고 있는 지침에 적용하는 평균수심은 최저조시 평균수심으로 23 mm 강우 종료 직후와 강우가 종료된 시점으로부터 24 시간 경과 후 해역 조사당시 최고조가 되기 약 1시간 전으로 평균수심에서 차이가 발생하였고, 또한 창조시 조류의 영향에 의해 봉천 방출수에 함유되어 있는 분변계대장균이 해역으로 확산되지 못했기 때문에 봉천 방출수가 해역에 미치는 계산된 영향범위와 실제 해수 중의 분변계대장균수가 다르게 나타난 것으로 추정되었다.
- 이러한 결과는 12.5 mm 강우 발생에 따른 봉천 방출수가 B-5 및 B-11 지점에 직접적인 영향을 미치고 있음을 알 수 있었으며, 강우에 의해 육상으로부터 봉천으로 유입된 분변계대장균 등 각종 오염원들이 해역의 세균학적 수질에도 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 또한 일반 해수에서의 염분농도에 비해 낮은 염분 농도에서는 분변계대장균이 비교적 오래 생존한다는 일부 보고(Gerba and McLeod, 1976; Solic and krstulovic, 1992)도 있어 B-5 및 B-11 지점에서의 분변계대장균의 기하평균이 기준치를 초과하는데 다소 기여한 것으로 추정되었다.
- 5 mm 강우가 종료된 시점으로부터 24시간 경과 후 봉천 방출수가 강진만 해역에 미치는 영향범위는 275 m으로 계산되었다. 이러한 결과는 12.5 mm 강우 종료 직후, 봉천 최종방출지점에서 공히 0.58 km 떨어져 있는 B-5와 B-11 지점에서 해수 중의 분변계대장균 수가 각각 14 및 33 MPN/100 mL으로, 12.5 mm 강우가 종료된 시점으로부터 24시간 경과 후 봉천 최종방출지점에서 0.30 km 떨어져 있는 B-8 지점에서의 해수 중의 분변계대장균 수가 9.3 MPN/100 mL으로 확인되어 12.5 mm 강우 발생에 따른 봉천방출수가 해역에 영향을 미치는 계산된 영향범위와 실제 해수 중에서의 확인된 분변계대장균 수와 거의 일치하는 것으로 확인되었다.
- 4 MPN/100 mL으로 나타났다고 보고한 바 있다. 이러한 결과를 강우가 없는 건기 동안의 위생상태로 간주하고 본 조사결과와 비교하여 보면 12.5 mm의 강우 종료 직후 주변해역에 위치한 2개소(B-5, B-11)에서 분변계대장균 수의 범위가 14-33 MPN/100 mL이었으며, 지정해역 경계선에 위치한 B-7 지점에서 분변계대장균 수가 6.1 MPN/100 mL으로 나타나 12.5 mm 강우의 영향으로 인하여 건기시 보다 분변계대장균에 대한 오염정도가 증가함을 확인할 수 있었다.
- 1 MPN/100 mL로 나타나 분변계대장균의 기하평균 기준치를 초과하여 검출된 지점은 없었다. 이상의 결과 12.5 mm 강우 발생에 따라 강진만 해역으로 방출되는 봉천 방출수는 봉천 최종방출지점에 인접한 해역에만 부분적으로 영향을 미치는 것으로 나타났고 강진만 지정해역까지는 영향을 주지 못하는 것으로 확인되었다. 또한 12.
- 이상의 결과를 요약하면, 봉천 방출수가 강진만 해역에 미치는 영향범위는 해역으로 유입되는 오염물질의 강도와 시료 채취시 조석에 따라 해수 지점에서의 오염정도가 뚜렷한 차이를 나타내었다. 따라서 강진만 해역의 효율적인 관리방안 수립을 위해서는 조석에 따라 봉천 방출수가 해역에 미치는 영향범위와 오염물질의 이동경로 추적에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
후속연구
- 이상의 결과를 요약하면, 봉천 방출수가 강진만 해역에 미치는 영향범위는 해역으로 유입되는 오염물질의 강도와 시료 채취시 조석에 따라 해수 지점에서의 오염정도가 뚜렷한 차이를 나타내었다. 따라서 강진만 해역의 효율적인 관리방안 수립을 위해서는 조석에 따라 봉천 방출수가 해역에 미치는 영향범위와 오염물질의 이동경로 추적에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
- 5시간이 경과하였을 때 최고치를 나타내었으며, 이를 다시 대장균이 없는 물에 두어도 패류 중 균수는 단 시간에 제거되지 않는다고 보고하였다. 이와 같이 본 연구에서도 23 mm 강우 종료 직후보다는 24시간 경과 후 피조개에서의 분변계대장균 값이 증가한 것으로 보아 강우 발생 후 수확한 패류에 대해서는 출하하기 전 인공정화(depuration) 등과 같은 특별한 관리가 필요할 것으로 사료되었다.
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