북한강 수계에서 이취미를 유발하는 남조류(Anabaena spiroides)의 증식 특성 Growth Characteristics of Blue-green Algae (Anabaena spiroides) Causing Tastes and Odors in the North-Han River, Korea원문보기
본 연구는 청정수역으로 알려져 있던 북한강 수계에서 저수온기에 우점한 남조류 Anabaena spiroides 현존량과 이취미 물질인 지오스민 (geosmin)에 대해 조사하고 환경인자와의 통계적 분석을 통하여 A. spiroides의 증식 특성을 알아보고자 하였다. 2011년 11월 말에 A. spiroides가 과다증식하였는데 출현지역은 의암호 내의 공지천 유입부 부터 하류의 팔당호까지 그 범위가 넓고 하류로 확산되는 특성을 보였다. 저수온기에 수온 상승과 체류시간 증가 등의 물리학적 수환경 변화가 남조류 A. spiroides의 과다증식에 영향을 미쳤다. A. spiroides 현존량은 팔당호에서 $11,325cells\;mL^{-1}$로 최대증식을 보였으며, 수온이 $4^{\circ}C$ 이하로 내려가면서 A. spiroides 현존량이 급격히 감소하였다. 수환경 요인 중에서 수온 하강이 A. spiroides 현존량 감소에 가장 큰 영향을 준 인자였다. 남조류의 대사물질로 이취미의 원인물질인 Geosmin은 팔당호에서 최대 $1,640ng\;L^{-1}$ 농도를 나타냈다. 북한강 수계에서 Geosmin 농도는 A. spiroides와 매우 유의한 상관관계를 보여 A. spiroides에 의해 이취미가 유발되었음을 시사하였다.
본 연구는 청정수역으로 알려져 있던 북한강 수계에서 저수온기에 우점한 남조류 Anabaena spiroides 현존량과 이취미 물질인 지오스민 (geosmin)에 대해 조사하고 환경인자와의 통계적 분석을 통하여 A. spiroides의 증식 특성을 알아보고자 하였다. 2011년 11월 말에 A. spiroides가 과다증식하였는데 출현지역은 의암호 내의 공지천 유입부 부터 하류의 팔당호까지 그 범위가 넓고 하류로 확산되는 특성을 보였다. 저수온기에 수온 상승과 체류시간 증가 등의 물리학적 수환경 변화가 남조류 A. spiroides의 과다증식에 영향을 미쳤다. A. spiroides 현존량은 팔당호에서 $11,325cells\;mL^{-1}$로 최대증식을 보였으며, 수온이 $4^{\circ}C$ 이하로 내려가면서 A. spiroides 현존량이 급격히 감소하였다. 수환경 요인 중에서 수온 하강이 A. spiroides 현존량 감소에 가장 큰 영향을 준 인자였다. 남조류의 대사물질로 이취미의 원인물질인 Geosmin은 팔당호에서 최대 $1,640ng\;L^{-1}$ 농도를 나타냈다. 북한강 수계에서 Geosmin 농도는 A. spiroides와 매우 유의한 상관관계를 보여 A. spiroides에 의해 이취미가 유발되었음을 시사하였다.
Blue-green algae blooms occurred during early winter in the North-Han River, Korea. Among blue-green algae, Anabaena spiroides were observed for approximately 33 consecutive days, between 28 November and 30 December, 2011. A. spiroides emerged from Lake Uiam to Lake Paldang, depending on the flow of...
Blue-green algae blooms occurred during early winter in the North-Han River, Korea. Among blue-green algae, Anabaena spiroides were observed for approximately 33 consecutive days, between 28 November and 30 December, 2011. A. spiroides emerged from Lake Uiam to Lake Paldang, depending on the flow of the river has spread downstream. Changes of physical water environment like rising water temperature and increasing hydraulic retention time influenced the A. spiroides bloom. The A. spiroides bloom showed a very rapid increase in cell density, and a slow decrease: the cell density increased to a maximum of $11,325cells\;mL^{-1}$ in Lake Paldang (st. 5), and was completely disappeared after the water temperature dropped below $4^{\circ}C$. A decrease in water temperature was the most influential factor among all environmental parameters, for the reduction of A. spiroides cell density. The A. spiroides bloom was accompanied with the occurrence of very high concentrations of the odor metabolite geosmin. Geosmin reached the peak value of $1,640ng\;L^{-1}$ in Lake Paldang (st. 4). The geosmin concentration was very strongly correlated with cell numbers of A. spiroides.
Blue-green algae blooms occurred during early winter in the North-Han River, Korea. Among blue-green algae, Anabaena spiroides were observed for approximately 33 consecutive days, between 28 November and 30 December, 2011. A. spiroides emerged from Lake Uiam to Lake Paldang, depending on the flow of the river has spread downstream. Changes of physical water environment like rising water temperature and increasing hydraulic retention time influenced the A. spiroides bloom. The A. spiroides bloom showed a very rapid increase in cell density, and a slow decrease: the cell density increased to a maximum of $11,325cells\;mL^{-1}$ in Lake Paldang (st. 5), and was completely disappeared after the water temperature dropped below $4^{\circ}C$. A decrease in water temperature was the most influential factor among all environmental parameters, for the reduction of A. spiroides cell density. The A. spiroides bloom was accompanied with the occurrence of very high concentrations of the odor metabolite geosmin. Geosmin reached the peak value of $1,640ng\;L^{-1}$ in Lake Paldang (st. 4). The geosmin concentration was very strongly correlated with cell numbers of A. spiroides.
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문제 정의
본 연구는 북한강 수계에서 저수온기에 우점한 남조류 Anabaena spiroides 현존량과 이취미 물질인 지오스민(geosmin)에 대해 조사하고 환경인자와의 통계적 분석을 통하여 A. spiroides의 증식 특성을 알아보고자 하였다.
본 연구는 청정수역으로 알려져 있던 북한강 수계에서 저수온기에 우점한 남조류 Anabaena spiroides 현존량과 이취미 물질인 지오스민(geosmin)에 대해 조사하고 환경인자와의 통계적 분석을 통하여 A. spiroides의 증식특성을 알아보고자 하였다. 2011년 11월말에 A.
제안 방법
6) 지점을 대조지점으로 하였다(Table 1).조사는 2011년 11월 28일부터 12월 30까지 일일 간격으로 오전 중에 실시하였다.
조사지점별 표층수를 대상으로 현장수질측정기(YSI-6600D)를 이용하여 수온, 용존산소(DO), pH, 전기전도도(Electrical Conductivity), 탁도(Turbidity)를 측정하였다. 채수한 시료는 실험실에서 수질오염공정시험방법(MOE, 2007) 및 Standard methods(APHA, 2005)에 준하여 BOD, COD, SS, TN, DTN, TP, DTP, PO4-P, Chl.
대상 데이터
종의 동정은 한국동식물도감(Chung, 1968), 한국담수조류도감(Chung, 1993) 및 Komárek(1991)를 참조하였다. 기온과 강수량은 기상청(www.kma.go.kr) 자료를 참고하였으며, 댐별 강우량, 유입량, 방류량 자료는 국가수자원관리종합정보시스템(www.wamis.go.kr)에 게재된 댐 운영정보를 이용하였다. 환경인자와 식물플랑크톤과의 상관분석은 통계프로그램 SPSS 12.
본 연구는 저수온기에 남조류 Anabaena spiroides의 과다증식이 발생한 북한강 수계를 대상으로 하였다(Fig.1). 조사구간은 A.
1). 조사구간은 A. spiroides가 출현한 상류 의암호부터 하류 팔당호까지로 조사지점은 유하방향에 따라 의암댐 앞(st. 1), 춘성대교(st. 2), 청평댐 직하류(st. 3), 삼봉리(st. 4), 팔당댐 앞(st. 5)의 5지점을 선정하였고, 남한강 수계에 신원리(st. 6) 지점을 대조지점으로 하였다(Table 1).조사는 2011년 11월 28일부터 12월 30까지 일일 간격으로 오전 중에 실시하였다.
데이터처리
A. spiroides 증식에 영향을 미치는 환경인자를 파악하고 A. spiroides와 Geosmin 농도와의 관계를 규명하기 위하여 통계학적 상관관계를 분석하였다. 조사지점별 이화학적 수질의 농도 범위는 Fig.
kr)에 게재된 댐 운영정보를 이용하였다. 환경인자와 식물플랑크톤과의 상관분석은 통계프로그램 SPSS 12.0을 사용하였다.
이론/모형
채수한 시료는 실험실에서 수질오염공정시험방법(MOE, 2007) 및 Standard methods(APHA, 2005)에 준하여 BOD, COD, SS, TN, DTN, TP, DTP, PO4-P, Chl. a를 분석하였고, 먹는물 수질감시항목 운영지침(MOE, 2011)에 따라 GC/MS(Varian, US/CP3800)를 이용하여 HS-SPME법으로 지오스민(geosmin), 2-MIB(2-methyliso-borneol)를 분석하였다. 식물플랑크톤 조사는 표층수를고정(Lugol’s solution)하여 Sedgwick-Rafter counting chamber를 이용, 위상차현미경(Nikon, Japan)으로200~400배에서 계수한 후 단위체적당 세포수로 환산하였다.
종의 동정은 한국동식물도감(Chung, 1968), 한국담수조류도감(Chung, 1993) 및 Komárek(1991)를 참조하였다.
성능/효과
였다. A. spiroides 발생 지점인 의암호부터 청평호 구간의지점(st. 1, st. 2, st. 3)에서는 수온이 4℃ 이하로 내려감에 따라 A. spiroides는 더 이상 출현하지 않았고 우점종은 Stephanodiscus hantzschii로 천이되었으며, A. spiroides가 크게 확산된 팔당호(st. 4, st. 5)에서는 A. spiroides 현존량이 급격한 감소추세를 보였다. 남한강 수계에서는 편서풍(偏西風)에 의해 북한강 물이 남한강 수계 st.
spiroides의 과다증식에 영향을 미쳤다. A. spiroides 현존량은 팔당호에서 11,325 cells mL-1로 최대증식을 보였으며, 수온이 4℃ 이하로 내려가면서 A. spiroides 현존량이 급격히 감소하였다. 수환경 요인 중에서 수온 하강이 A.
A. spiroides와 Geosmin 농도와의 관계는 북한강 수계 조사지점에서 양의 상관관계를 보였으며, 특히 st. 3(r== 0.636, p<0.01)과 st. 4(r==0.909, p<0.01)에서는 매우 유의한 양의 상관관계를 나타냈다(Table 2).
A. spiroides와 Geosmin 농도와의 회귀분석 결과, A. spiroides가 증가함에따라 Geosmin 농도가 증가하였으며 청평호(st. 3)와 팔당호(st. 4)에서 경향성이 뚜렷하였다(Fig. 7).
spiroides 증식에 의해 Chl. a 농도 및 수중 유기물 농도가 증가한 결과로, 식물플랑크톤 증식에 영향을 주는 영양염류와는 큰 상관관계를 나타내지 않았다.
5에서A. spiroides가 최대 증식하였을 때에는 각각 83%, 72%의 점유율을 보였다. 북한강 수계에서 우점종은 A.
6은 1,074 cells mL-1로 가장 적었다. 모든 지점에서 11월 29일에 식물플랑크톤 현존량이 가장 많았으며 최하류인 팔당댐앞(st. 5)에서 15,665 cells mL-1로 최대 증식하였다(Fig. 3).
, 2010). 반면에 본 조사 기간에는 예년의 팔당호 식물플랑크톤 분포와 다르게 식물플랑크톤 현존량이 낮았는데, 이는 부상성을 갖고 있어 다른 조류보다 광을 흡수하는 데 유리한 남조류가 우점하여 다른 종이 성장할수 없었기 때문이었으며 남조류 중 출현종은 A. spiroides 단일종이었다. 지점별 A.
본 연구에서 남조류 A. spiroides 증식에 따른 이취미물질 농도 변화는 2-MIB의 경우 모든 조사지점에서 최대 20 ng L-1를 넘지 않았고, 검출되지 않은 일수가 더 많았다. 반면, Geosmin은 A.
북한강 수계 조사지점에서 A. spiroides 는 수온과 양의 상관관계를 나타냈는데 st. 3(r==0.743, p<0.01)과 st. 4(r==0.709, p<0.01)에서 매우 유의한 상관관계를 보였다.
북한강 수계 조사지점에서 식물플랑크톤 군집 중 A. spiroides의 점유율은 평균 25%였으며, st. 4와 st. 5에서A. spiroides가 최대 증식하였을 때에는 각각 83%, 72%의 점유율을 보였다.
남조류의 대사물질로 이취미의 원인물질인 Geosmin은팔당호에서 최대 1,640 ng L-1 농도를 나타냈다. 북한강 수계에서 Geosmin 농도는 A. spiroides와 매우 유의한 상관관계를 보여 A. spiroides에 의해 이취미가 유발되었음을 시사하였다.
spiroides가 과다증식하였는데 출현지역은 의암호 내의 공지천 유입부 부터 하류의 팔당호까지 그 범위가 넓고 하류로 확산되는 특성을 보였다. 저수온기에 수온 상승과체류시간 증가 등의 물리학적 수환경 변화가 남조류 A. spiroides의 과다증식에 영향을 미쳤다. A.
spiroides가 팔당호에서 집적 및 확산되는 경향을 보였다. 팔당호 방류량 증가에 의해 12월 초 팔당호의 수리학적 체류시간은 11일로 예년보다 2일 단축되었으나 이미 과다증식한 A. spiroides의 현존량 감소에는 별다른 영향을 미치지 못하였다(r==0.380, p==0.06).
후속연구
01 pg cell-1보다 10배 이상이었다(Jones and Korth, 1995). 그러나 팔당호 댐앞(st. 5)에서는 A. spiroides 현존량이 높았음에도 불구하고 Geosmin 농도와의 상관관계가 명확하지 않아(Table 2, Fig. 7) 남한강 유입유량에 의한 희석효과, 이취미 발현 환경조건, 조류 외 이취미 유발원인 등 다양한 요인에 대한 분석이 필요할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
Anaba-ena spp는 무엇인가?
이취미의 원인물질인 지오스민(geosmin)과 2-MIB (2-methylisoborneol)는 방선균이나 남조류의 대사물질에서 기인하는 것으로 알려져 있는데, 남조류 중에서 Anaba-ena spp.는 전세계적으로 Geosmin을 생성하는 가장 대표적인 종이다(Wu et al., 1991; Bowmer et al.
남조류 bloom은 어떤 문제점을 갖지고 있는가?
, 2001; Khan and Ansari, 2005). 남조류 bloom은 심미적 또는 생태적 문제와 더불어, 수처리 공정에서 여과지 폐쇄, 남조류 독소와 맛∙냄새 물질과 같은 대사물질 생성으로 먹는물 공급에 심각한 악영향을 가져올 수 있다(Watson, 2004; van Apel-doorn et al., 2007; Watson et al.
국내의 Geosmin과 2-MIB 권고기준은?
Geosmin과 2-MIB는최저 감지농도가 6~10 ng L-1 내외로 알려져 있으며 일본의 경우 각각에 대해 먹는물 수질기준을 10 ng L-1 이하로 설정하고 있다(Whelton and Dietrich, 2004). 국내의경우, 먹는물 수질기준에는 없으나 권고기준으로 20 ng L-1 설정되어 있다(ME, 2011).
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