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문제 정의
- 지금까지 대기 중 미생물에 대한 국내외 연구들은 특정 장소 또는 현상을 중심으로 이루어지고 있으나, 특정 지점에 대한 정기적 조사는 수행되지 않았다. 따라서 이번 연구에서는 국내 평균 미세먼지 농도가 높은 한 지점을 대상으로 정기적으로 배양성 세균의 농도를 측정하였고, 기상요인들과 상관성을 분석하였으며, 일부를 동정하는 등 대기 환경 중 배양성 세균의 특성을 조사하였다.
제안 방법
- 조사기간은 2015년 3~11월까지 9개월 간 월 2회 조사하였으며, 2월 및 12월에 각각 1회 추가조사 하여 총 11개월간 20회 조사하였다. 시료 채취는 1회 당 10, 14, 18 및 익일 10시에 총 4회에 걸쳐 수행하였다. 바이오에어로졸 포집을 위해 MAS-100 NT®(Merck, Germany) 및 Tryptic soy agar (TSA; Difco, USA)를 사용하여 1분간 충돌하였으며 2회 채취하였다.
- 이번 연구에서는 인천광역시 서구를 조사지점으로 선정하여 배양성 세균 수 측정 및 일부 세균을 동정하였으며, 기상 요인과의 상관성을 분석하였다. 조사지점의 세균 수는 평균 약 176 CFU/m3였으나, 6월 첫 번째 조사 시 익일 10시에 측정한 값은 610 CFU/m3로 가장 높게 나타났고, 8월 두 번째 조사시 14시 측정 값이 40 CFU/m3로 가장 낮게 나타나서 실외 공기 중 존재하는 부유 세균 수 범위는40~610 CFU/m3였다(Data not shown).
- 조사 지점으로는 인근 도심과 공장지대가 인접해있고, 황사의 영향을 많이 받는 등 평균 미세먼지 농도가 타 지역에 비해 높은 지점인 인천광역시 서구(37°34' N 126°38' E)를 선정하였다. 조사기간은 2015년 3~11월까지 9개월 간 월 2회 조사하였으며, 2월 및 12월에 각각 1회 추가조사 하여 총 11개월간 20회 조사하였다. 시료 채취는 1회 당 10, 14, 18 및 익일 10시에 총 4회에 걸쳐 수행하였다.
- 채취 당시의 PM10 농도는 에어코리아(www.airkorea.or.kr), 구름량과 강수량은 기상청 홈페이지(www.kma.go.kr)에서 각각 조사하였으며, 온도, 상대습도, 풍향, 풍속은 LSI LASTEM (Italy) 측정기와 Datalogger Oriented Manager 소프트웨어 패키지로 측정하였다.
대상 데이터
- 조사 지점으로는 인근 도심과 공장지대가 인접해있고, 황사의 영향을 많이 받는 등 평균 미세먼지 농도가 타 지역에 비해 높은 지점인 인천광역시 서구(37°34' N 126°38' E)를 선정하였다. 조사기간은 2015년 3~11월까지 9개월 간 월 2회 조사하였으며, 2월 및 12월에 각각 1회 추가조사 하여 총 11개월간 20회 조사하였다.
데이터처리
- 실외 공기 중 측정된 3월~11월의 부유 세균 수, PM10 농도, 구름량, 강수량, 온도, 습도 및 풍속과의 상관성을 분석하기 위하여, Microsoft Excel 2010의 피어슨 상관 분석방법을 사용하였다.
이론/모형
- 0% 이하로 나타난 2개의 strains에 대하여 세부 동정을 위한 계통수를 작성하였다. 미국 국립생물정보센터를 통해 두 균주의 참고 염기서열을 수집 후, BioEdit17) 및 MEGA version 5.118) 소프트웨어 패키지를 사용하여 Maximum likelihood tree를 작성하였다.
성능/효과
- 이에 따라 계통수를 작성하여 분석한 결과, strain 519-3은 Chryseobacterium속에 포함되는 종으로 유사도가 가장 높았던 C. taklimakanense와 가장 유연관계가 높았으며, strain 615-19는 Herbiconiux속과 같은 clade로 Herbiconiux속에 포함되는 종지만, 계통수상 가장 높은 유연관계는 분석되지 않았다. 따라서 strain 519-3와 615-19은 각각 Chryseobacterium과 Herbiconiux속으로 분류되는 새로운 종으로 추정되었다(Fig.
- 국내 대기 환경 중 존재하는 세균 수는 40~610 CFU/m3로 평균 176 CFU/m3였으며, 국외 타 지역의 관련 연구 결과와 유사하게 나타났다. 부유 세균 수는 환경 요인 중 풍속과 유의한 관계가 있었으며, 미세먼지 PM10 농도 등 타 환경요인과는 상관성이 없었다.
- 대기 환경 중 부유 세균 수를 측정한 결과, 6월에 약 293 CFU/m3로 가장 높았으며 7월에 약 125 CFU/m3로 가장 낮게 나타났다. 미세먼지 농도가 높아지는 겨울철에 추가 조사한 2월과 12월은 약 253 CFU/m3 및 168 CFU/m3로 측정(Data not shown)되어, 2015년 2월~12월 중 인천 서구 실외 공기 중 부유세균 수는 일 평균 약 176 CFU/m3로 분석되었다(Table 1).
- 한편, 세균 16S rRNA 유전자를 이용하여 임의적으로 분리한 113개의 세균을 동정하였다. 동정 결과 실외 공기 중 존재하는 세균은 39개속 70종이 분석되었다(Table 3). 속 수준에서는 Arthrobacter속(17.
- 1과 같다. 또한 동정된 70개 종은 Table 2와 같으며, 특히 이 중 5월과 6월에 분리한 2개 균주 번호 25번(strain 519-3) 및 35번(strain 615-19)가 각각 Chryseobacterium taklimakanense 95.4% 및 Herbiconiux ginsengi 96.5%로 분석되어 새로운 종으로 추정되었다. 이에 따라 계통수를 작성하여 분석한 결과, strain 519-3은 Chryseobacterium속에 포함되는 종으로 유사도가 가장 높았던 C.
- 로 가장 낮게 나타났다. 미세먼지 농도가 높아지는 겨울철에 추가 조사한 2월과 12월은 약 253 CFU/m3 및 168 CFU/m3로 측정(Data not shown)되어, 2015년 2월~12월 중 인천 서구 실외 공기 중 부유세균 수는 일 평균 약 176 CFU/m3로 분석되었다(Table 1).
- 였으며, 국외 타 지역의 관련 연구 결과와 유사하게 나타났다. 부유 세균 수는 환경 요인 중 풍속과 유의한 관계가 있었으며, 미세먼지 PM10 농도 등 타 환경요인과는 상관성이 없었다. 또한 Arthrobacter속이 우점, Kocuria속이 차우점하였고, Chryseobacterium 및 Herbiconiux속으로 추정되는 새로운 종이 분리되었다.
- 로 규정하고 있다. 이번 대기 환경 중 측정한 부유 세균수는 다중 이용시설 실내 공기질 권고량에 비해 평균 약 4.6배 낮게 측정되었고, 어떠한 경우도 권고량을 넘지 않았다. 그러나 실외 공기는 미생물의 밀도면에서 실내공기에 비해 앞도적으로 부피가 크며, 상대적 빈영양상태, 자연 정화 및 사람과의 관계가 적은 것이 고려되어야 한다.
- 조사 지점의 공기 중 존재하는 배양성 세균 중 일부를 임의적으로 분리하였으며, 순수 분리 조건은 배지, 온도 및 시간과 같았다. 균주 보존은 20% glycerol을 사용하여 -80℃ 초저온 냉동고에 보존하였다.
후속연구
- 19) 또한 이번 연구에서는 대기 중 부유 세균과 풍속과의 유의성이 나타났으나 타 환경요인과는 유의성이 나타나지 않았다. 그러나 상관성 분석에 사용하는 기초 자료가 더욱 많아야 할 것으로 사료되며, 특히 미생물은 입자가 작아질수록 구성 성분에 많은 비율을 차지하므로 미세먼지 PM10 농도보다 2014~5년부터 국내에서도 측정하기 시작한 초미세먼지 PM2.5 농도에 대한 상관성 분석이 필요할 것으로 보인다.
- 이에 따라 국외에서는 특정 지점에 대한 미생물 다양성 및 인체 영향 평가 등의 연구가 보고되고 있으며,7-11) 국내에서도 환경 유형별 배양성 세균에 대한 특성이 연구된 바 있으나,12) 대기 중 미생물 연구는 중요성에 비해 연구 자료가 매우 미흡하다. 또한 세계보건기구 및 국내 환경부 등에서는 어린이집, 노인요양시설 및 산후조리원 등 다중 이용시설중 실내 공기질 오염물질로 부유 미생물 권고기준이 마련되어 있으나, 실외 공기에 중 미생물에 대한 지침은 없는 실정으로, 분석법, 농도 등 권고 기준마련 및 인체 영향 등을 연구하기 위해서는 기초자료 조사가 필요할 것으로 사료된다. 지금까지 대기 중 미생물에 대한 국내외 연구들은 특정 장소 또는 현상을 중심으로 이루어지고 있으나, 특정 지점에 대한 정기적 조사는 수행되지 않았다.
- 또한 Arthrobacter속이 우점, Kocuria속이 차우점하였고, Chryseobacterium 및 Herbiconiux속으로 추정되는 새로운 종이 분리되었다. 이번 연구는 향후 실외 공기오염 중 부유 미생물 분석법 정립 및 대기환경 중 미생물 연구에서 기초자료로 활용될 수 있을 것이라고 기대된다.
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