[논문]의암호와 공지천 하류에서 남조류와 냄새물질의 발생 특징

윤석제; 임종권; 변명섭; 유순주

doi:10.15681/kswe.2019.35.2.99

의암호와 공지천 하류에서 남조류와 냄새물질의 발생 특징
Characteristics of Cyanobacteria and Odorous Compounds Production in Lake Uiam and Lower Gonji Stream 원문보기

한국물환경학회지 = Journal of Korean Society on Water Environment, v.35 no.2, 2019년, pp.99 - 104

윤석제 (국립환경과학원 한강물환경연구소) , 임종권 (국립환경과학원 한강물환경연구소) , 변명섭 (국립환경과학원 한강물환경연구소) , 유순주 (국립환경과학원 한강물환경연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

The objective of this study was to investigate the relationship between the biomass of cyanobacteria and the concentration of 2-methylisoborneol (2-MIB) in the lower Gongji stream. The investigation was done using a field study that was conducted from 2015 to 2017. The 2-MIB concentration in the lower Gongji stream ranged from 0 to 153 ng/L, while the upper stream had 0 2-MIB concentration. 3 genera (Oscillatoria, Phormidium, Pseudanabaena) of cyanobacteria were detected in the lower Gongji stream with 2-MIB concentration. Among these 3 genera, an increase in Phormidium, Pseudanabaena biomass was associated with an increase in 2-MIB concentration. Accordingly, Phormidium, Pseudanabaena were regarded as the biological source of 2-MIB in that area. In October 2017, although planktonic cyanobacteria occurred less frequently, many benthic cyanobacteria mats were observed on the surface of the water body. Therefore, the high 2-MIB concentration, which exceeded 110 ng/L, can likely be attributed to the benthic cyanobacteria. In a laboratory experiment, individual Oscillatoria filaments were aggregated to form a colony with a higher density. This colony tended to float on the water surface. Cyanobacteria mats after floating aggregated mats were distributed in a net shape on the bottom.

주제어

표/그림 (6)

그림 Fig. 1. Study area and sampling sites in Lake Uiam.
그림 Fig. 2. 2-MIB concentration in contrast with abundance of three genus (Oscillatoria, Phormidium, Pseudanabaena)cyanobacteria at U8 site between 2015 and 2017(different scale).
표 Table 1. Pearson’s correlation coefficients between the abundance of three genus cyanobacteria and 2-MIB concentration at U8 site
그림 Fig. 3. Observed spots of cyanobacteria mats at Gonggi stream (left) and close-up photo of floating mats (right).
표 Table 2. Comparison of 2-MIB concentration at lake (6 sites) and stream (3 sites) in October, 2017
그림 Fig. 4. Aggregation, floating (a) and re-aggregation (b) of Oscillatoria in a glass tank (30 × 30 × 30) of BG11 medium under room temperature (25 °C) and light condition (L:D=16:8).

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구는 냄새 물질의 발생 특성과 원인 남조류를 규명하기 위해 의암호의 2-MIB 발생량을 조사하였으며, 공지천 하류에서 발생한 냄새 물질(2-MIB)과 원인 남조류에 대해 연구하였다. 또한 저서성 남조류의 특징을 연구하여 냄새 물질을 효율적으로 제어하기 위한 사전자료를 제공하고자 하였다.
따라서 본 연구는 냄새 물질의 발생 특성과 원인 남조류를 규명하기 위해 의암호의 2-MIB 발생량을 조사하였으며, 공지천 하류에서 발생한 냄새 물질(2-MIB)과 원인 남조류에 대해 연구하였다. 또한 저서성 남조류의 특징을 연구하여 냄새 물질을 효율적으로 제어하기 위한 사전자료를 제공하고자 하였다.

제안 방법

Oscillatoria 사상체들의 응집 및 부상을 관찰하기 위해 20L의 BG11 배양액이 들어있는 유리 수조(30×30×30)에 약 30g(습중량) 정도의 Oscillatoria 사상체들을 골고루 분산시켜 배양하였다.
시료의 정확도를 높이기 위해 3회 이상을 반복하였으며, 총 50줄(strip)을 검경하였다. 남조류 세포 수는 위상차 현미경(Eclipse 80i, Nikon, Japan)으로 100~200배율에서 찾은 후 400배율에서 계수하였다. 구별이 힘든 일부 남조류 사상체들은 1,000배율에서 관찰하여 종을 동정하였다.
남조류의 종조성과 출현량을 조사하기 위하여 고정된 시료는 남조류의 밀도에 따라 그대로 사용하거나 농축 또는 희석하여 사용하였다. 시료의 분석은 1mL을 Sedgwick-Rafter counting chamber에 넣고 15분 이상 방치하여 남조류를 가라앉힌 후 검경하였다. 시료의 정확도를 높이기 위해 3회 이상을 반복하였으며, 총 50줄(strip)을 검경하였다.
시료의 분석은 1mL을 Sedgwick-Rafter counting chamber에 넣고 15분 이상 방치하여 남조류를 가라앉힌 후 검경하였다. 시료의 정확도를 높이기 위해 3회 이상을 반복하였으며, 총 50줄(strip)을 검경하였다. 남조류 세포 수는 위상차 현미경(Eclipse 80i, Nikon, Japan)으로 100~200배율에서 찾은 후 400배율에서 계수하였다.
의암호와 공지천 하류에서 발생한 2-MIB와 남조류 생물량과의 관계를 분석하고 저서성 남조류의 생리적 특징을 조사한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
이취미 물질 분석용 시료 채수는 현장에서 20mL의 유리 재질 병에 공기가 들어가지 않게 하였으며, 남조류 분석 시료 채수는 200mL의 플라스틱병을 사용하여 Lugol's 용액으로 최종농도 2%가 되도록 첨가·고정하였다.
현장에서 4℃ 암·냉 조건에서 보관한 채수 시료는 실험실로 운반하여 분석하였다.

대상 데이터

공지천 하류 U8 지점은 2015년 3월 10일부터 2017년 12월 11일(2015년 12월 21일 ~ 2016년 3월 1일, 2017년 1월 2일 ~ 2017년 2월 20일; 결빙으로 인한 결측)까지 조사하였으며, 시료는 주 1회 채수하였다. 의암호 9개 지점에 대한 조사는 2017년 10월 16일에 실시하였다.
공지천의 U8 지점에서 2015년 3월부터 2017년 12월까지 3년간 2-MIB 농도와 냄새 유발 부유성 남조류를 조사하였다(Fig. 2). 조사된 남조류는 모두 5속이었다.
2-MIB는 먹는 물 수질 감시항목 운영지침(ME, 2015)에 따라 GC/MS (Gas chromatography mass spectrometry, 450GC/320MS, Bruker, USA)를 이용하여 HS-SPME(Headspace soild phase micro extraction)법으로 분석하였다. 남조류의 종조성과 출현량을 조사하기 위하여 고정된 시료는 남조류의 밀도에 따라 그대로 사용하거나 농축 또는 희석하여 사용하였다. 시료의 분석은 1mL을 Sedgwick-Rafter counting chamber에 넣고 15분 이상 방치하여 남조류를 가라앉힌 후 검경하였다.
실험에 사용된 Oscillatoria는 U7와 U8 지점에서 부상한 남조류 매트에서 채집하였으며, 유리 재질의 500mL 병에 현장수와 함께 담아 암·냉 보관하여 실험실로 이동하였다.
, 2013). 연구 대상 지역은 이취미 발생이 예상되는 의암호의 9개 지점을 선정하여 조사하였으며(Fig. 1), 부상한 저서성 남조류 매트 분포 조사는 수심이 2~3m인 공지천 하류 지점인 U7과 U8 지점에서 수행하였다.
공지천 하류 U8 지점은 2015년 3월 10일부터 2017년 12월 11일(2015년 12월 21일 ~ 2016년 3월 1일, 2017년 1월 2일 ~ 2017년 2월 20일; 결빙으로 인한 결측)까지 조사하였으며, 시료는 주 1회 채수하였다. 의암호 9개 지점에 대한 조사는 2017년 10월 16일에 실시하였다. 시료의 채수는 플라스틱 수질 채수기(4L, Wildco.
의암호 내 2-MIB의 분포를 알아보기 위해 2017년 10월에 의암호 내 6개 지점, 공지천 3개 지점을 조사하였다. 공지천 지점에서 2-MIB는 0~153 ng/L의 범위로 조사되었다(Table 1).

이론/모형

(1997), John et al.(2002)를 참고하였다.
2-MIB는 먹는 물 수질 감시항목 운영지침(ME, 2015)에 따라 GC/MS (Gas chromatography mass spectrometry, 450GC/320MS, Bruker, USA)를 이용하여 HS-SPME(Headspace soild phase micro extraction)법으로 분석하였다. 남조류의 종조성과 출현량을 조사하기 위하여 고정된 시료는 남조류의 밀도에 따라 그대로 사용하거나 농축 또는 희석하여 사용하였다.

성능/효과

1) 공지천 하천 구간에서 발생한 2-MIB의 농도는 0~153 ng/L의 범위를 보였다. 공지천 상류는 2-MIB가 발생하지 않았으나 의암호와 합류되는 공지천 하류가 153 ng/L로 높은 농도가 검출되어 공지천의 2-MIB는 상류에 영향을 받은 것이 아니라 공지천 하류에서 발생한 것으로 보인다.
2) 2015년부터 2017년까지 3년간 공지천 하류에서 출현한 2-MIB 발생 남조류는 3속(Oscillatoria, Phormidium, Pseudanabaena)이었다. 이 3속 중 Phormidium, Pseudanabaena는 생물량이 많아진 시기에 2-MIB가 증가하며 2-MIB와 상관관계가 높아 공지천 하류의 2-MIB 발생 원인생물로 판단된다.
3) 2017년 공지천 하류에서 2-MIB는 110 ng/L 이상 높은 농도가 조사되었으나 부유성 남조류의 발생이 적었다. 반면에 2-MIB 농도가 증가할 시기에 수변에 고농도의 2-MIB 농도를 지닌 저서성 남조류 매트가 조사되어 수체 내에 남조류의 발생이 없어도 저서성 남조류에 의해 냄새 물질이 유발될 가능성이 조사되었다.
4) 매트의 부상은 냄새 물질의 발생 신호가 될 수 있으며, 매트의 부상 후에도 바닥 면에 많은 저서성 남조류가 존재하므로 냄새 물질을 제어하기 위해 수체 내 남조류뿐만 아니라 저서성 남조류의 관리도 필요한 것으로 판단된다.
부상한 매트의 종 구성은 99% 이상 저서성 남조류인 Oscillatoria로 조사되었다. 공지천 하류에서 부상한 남조류 매트(5cm²)를 증류수 400mL에 희석하여 2-MIB를 분석한 결과 299 ng/L의 높은 농도로 검출되었다. 2-MIB와 같은 냄새 물질을 발생하는 남조류는 부유성 남조류뿐만 아니라 Oscillatoria 등과 같은 저서성 남조류도 많이 존재한다.
2). 또한, 2017년 2-MIB 농도는 냄새유발 남조류 3속과 상관성이 없는 것으로 조사되었다(Table 2). 부유성 남조류의 생물량은 적었지만 2-MIB 농도가 높았던 2017년 10월에 공지천 하류(U7과 U8 지점)에서 매트를 형성한 저서성 남조류가 부상한 모습이 관찰되었다(Fig.
U3 지점은 중도 좌안부터 중도 하류, 붕어섬 좌안의 경우 가래류의 수초지대가 형성되어 있었고, 낮은 수온으로 인하여 검정말이 고사하여 표층에 부유하고 있는 것이 관찰되었다. 수초에는 많은 남조류가 부착하여 생육하고 있었으며, 수초의 2-MIB 농도를 조사한 결과 270 ng/L 이상이 검출되어(미발표 자료) U3 지점의 높은 2-MIB는 주변 수초지대에 영향을 받은 것으로 보인다.
조사된 남조류는 모두 5속이었다. 조사된 5속 중 3속(Oscillatoria, Phormidium, Pseudanabaena)은 2-MIB를 발생하는 남조류였다. 공지천 하류에서 2-MIB 농도는 2015년 8월에 최대값(124 ng/L)을 나타내었으며, 매년 8월과 10월에 두 번 최대값을 보였다.

후속연구

따라서 의암호의 반복적으로 발생하는 냄새 물질을 해결하기 위해서는 수체 내에서 발생한 남조류에 대한 정기적인 조사와 하수처리장 방류수의 오염물질 제어 및 냄새유발 남조류 발생 시에 상류 댐 방류량을 증가시키는 등 적절한 제어조치가 있어야 한다. 또한, 부유성 남조류뿐만 아니라 수체 내가 아닌 하천 바닥층에 서식하는 저서성 남조류도 함께 연구 및 관리되어야 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	의암호는 무엇인가?	의암호는 1967년에 다목적댐 건설로 생긴 인공호로 의암호 좌안에 위치한 하수처리장 방류수에 의해 수질이 악화되고 있는 실정이며, 지속적으로 녹조 발생이 빈번한 지역으로 알려져 있다(Lee, 2005). 공지천 유입부는 의암호 남조류의 근원지로 지목되었으며, 2011년에 남조류는 의암호 내의 공지천 유입부부터 하류의 팔당호까지 나타나 발생지역이 하류로 확산되는 특성을 보였다(Lee et al.
	호수나 하천에서 이취미 물질인 2-MIB의 발생 원인은?	호수나 하천에서 2-MIB의 발생 원인은 남조류나 방선균에 의한 것으로 보고되었으며, 남조류 중 주로 Oscillatoria, Phormidium, Pseudanabaena에 의한 것으로 알려져 있다(Kim et al., 2013; Watson, 2003).
	Geosmin과 2-MIB의 특징은 무엇인가?	Geosmin과 2-MIB는 독성을 지니고 있지는 않지만 감지되는 임계 값이 낮고 광범위한 발생범위로 인해 위험 인자가 될 수 있으며(Paerl and Millie, 1996), 상수원, 친수활동과 양식장, 상업지역에서 냄새와 맛으로 인해 경제적 손실을 초래하는 생물학적 물질이다(Hosaka et al., 1995; Watson et al.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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