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궁금한 수질문제

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질문 수질평가의 바로미터 조류(藻類)
生態系에서 藻類의 역할


저수지나 호소를 지나다보면 여름철에 물색이 녹색빛을 띤 것을 목격할 수 있고, 가을에서 겨울철에는 갈색빛으로 물색이 변하는 것을 볼 수 있다. 물의 색은 빛의 흡수와 투과와 관련이 있기도 하지만, 물속에는 눈에 보이지 않는 작은 미생물에서부터 잉어, 붕어 같은 큰물고기까지 많은 종류의 생물들이 생태계를 이루며 상호협동하여 살고 있다. 이중에서 조류는 물속에서 떠 다니는 작은 식물체로 식물성플랑크톤이라고 부르며 종류에 따라 색소를 지니고 있어 독특한 색깔을 나타낸다. 즉, 남청색을 나타내는 남조류(藍藻類), 투명하거나 갈색빛을 내는 규조류(硅藻類), 녹색으로 보이는 녹조류(錄藻類)등 많은 종들이 물의 온도나 계절의 변화에 따라 서식밀도를 달리하면서 물의 색상을 변화시킨다.

조류의 크기와 모양은 매우 다양한 집합체로서 현미경으로 보아야하는 크기에서부터 수십미터에 이르기까지 다양하지만 담수에 서식하는 조류는 대부분 현미경으로 관찰하여야 모양을 알 수 있다. 모양은 단일세포로 된 막대형태, 곤봉형태 또는 방추형태로 대부분 운동성이 없지만 일부 운동성을 가진 종도 있고, 다세포조류는 다양하고 복잡한 형태를 하고 있으며, 단일세포들이 단순하게 모여 집락을 형성하며 존재하는 것들과 기능이 다른 세포들이 모여 있는 것도 있다. 조류는 1)색소의 성질과 특성, 2)저장물질의 성질, 3)편모의 형태와 수, 부착위치, 4) 세포벽의 화학적 구성과 물리적 양상, 5) 세포와 엽록체의 형태와 특징에 따라 종류를 분류한다. 모든 조류는 광합성 색소로서 엽록소a(Chlorophyll a)를 가지고 있으며, 부가적으로 카로티노이드나 엽록소b나 c를 가지고 있어 물색을 나타낸다.

오늘날에는 도시발달과 산업의 발달로 수질오염이 심화됨에 따라 수질변화요인이 많은 하천이나 강보다는 수질변화가 적고 안정적인 저수지나 호소의 물을 이용하는 경향이 많아지고 있다. 그러나 상수원으로 이용되고 있는 저수지에는 하천과는 달리 물이 정체되어 있고, 외부의 물과 교환이 거의 없는 폐쇄수역이기 때문에 조류의 번식이 용이하여 조류제어를 위한 특별한 수질관리가 필요하다.

조류는 물 속의 환경조건에 따라 냄새와 맛을 내기도하고, 물색을 변화시키기도 하여 무색 무미를 수질기준으로 정한 수돗물 생산이나 고유한 맛과 냄새를 지닌 음료수나 식품을 생산하는 공장에서는 매우 중요하게 여겨지고 있으며 조류의 종류와 개체수를 조사함으로서 수원지의 수질을 평가할 수 있기 때문에 수질평가와 생태계의 건강상태를 파악할 수 있는 바로미터 역할을 하고 있다.

수중생태계에서 조류의 역할은 물 속의 무기물과 유기물을 이용해 영양분을 만드는 공장 역할을 담당하여 물고기의 먹이가 되기도 하고 수중의 생산활동을 담당하는 1차생산자이다. 수중생태계내에서 생산활동이란 물속에 존재하는 각종 물질과 햇빛에너지를 이용하여 유기물을 만드는 광합성 과정을 말하며, 육지에서 생산하는 식물의 광합성 생산량보다도 많다고 한다. 이렇게 생산된 유기물을 동물플랑크톤, 수서곤충, 어류들이 먹이사슬에따라 조류를 섭취하고, 수명이 다해 죽은 생물사체는 미생물에의해 분해되어 원래의 무기물로 되돌아가는 물질순환 과정에서 조류는 1차생산자 즉, 우리사회로 말하면 농부와 같은 역할을 담당하고 있다.

반면에 조류들은 질소(N)와 인(P)이 적절히 존재하면 급격히 그 개체수가 증가하여 물고유의 무색을 변화시키고, 조류들의 활동에 의해 유기물량이 많아지면 이를 분해하기 위한 미생물수가 증가하여 물 속의 용존산소(DO)를 소비하게 되고, 미생물의 숫자도 증가하게 되어 결국 물을 부패하게 하는 상황에 이른다. 이러한 과정을 부영양화 현상이라고 하며, 부영양화된 호소에는 조류의 번식이 급격하게 일어나게 된다.

질소와 인등은 토양과 수중에서 식물에게 비료로 작용하는 물질로 생물성장에 꼭 필요한 물질로 생물에는 독성이 없다. 그러나, 물속에 들어가 식물플랑크톤을 증식시키면 부영양화 현상을 초래하여 수중의 유기물이 증가하는 등 여러가지 피해를 준다.

조류중에 남조류는 부영양화된 물에서 특히 번식율이 높으며, 체내에 곰팡이냄새나 흙냄새로 느껴지는 물질들(지오스민 Geosmin, 2-MIB)을 지니고 있어 조건이 불리하게 되면 밖으로 발산하여 물에서 곰팡이냄새나 흙냄새가 나게 된다. 조류가 발생한 냄새를 이취미(異臭味)라고 하는데 이 냄새는 인체에 심각한 피해를 일으키지는 않지만 수돗물을 이용하는데 불쾌한 심리적 작용을 하기도 하고 결국은 수돗믈에 대한 신뢰도를 떨어뜨린다. 이취미 물질을 수돗물을 생산하는 정수장에서 제거하기란 쉬운 일이 아니어서 일반적인 정수공정인 응집, 침전, 여과, 소독 이외에 미량물질을 흡수하기 용이한 구조를 가진 활성탄 처리과정을 추가하여야 하기 때문에 비용면에서 엄청난 투자가 따른다.

또한 남조류의 일부는 간장독을 일으키는 독소를 체내에 지니고 있어 물고기나 가축 등에 피해를 일으켰다는 외국의 사례도 있고 최근에는 국내 모도시에서도 이러한 현상이 논란이 되어 연구의 대상이 되고 있어 관심이 집중되고 있다.

조류가 대량으로 증식하여 물을 착색시키는 현상을 수화현상(물꽃현상, water-bloom)이라고 하며, 이때의 물색은 주로 녹색, 청록색으로 최근에 낙동강이나 대청호, 주암호 상류의 일부에서 일어난 녹조현상을 말한다. 물꽃현상은 착색현상뿐만 아니라 수표면에 융단을 깔아놓은 것처럼 넓게 덮어버리고 용존산소의 고갈, 햇빛의 차단 등으로 수자원이용에 심각한 문제를 일으킨다.

남조류들은 계절적으로 봄철이나 가을철에 번식력이 높은 반면 규조류들은 수돗물을 생산하는 정수장의 여과지 폐색을 유발하며 겨울철에 서식빈도가 높고, 녹조류는 여름철에 번식율이 높아 풀냄새를 낸다.

조류들을 근본적으로 제거하는 방법은 있을 수 없고, 적정량이 유지되도록 제어하고 항상 관찰하여야 하는 것이 최선의 방법이다. 조류들의 생김새나 숫자를 헤아릴 때는 육안으로 보이지 않기 때문에 현미경을 사용해야한다. 요즈음은 현미경에 CCTV를 장착하여 촬영된 조류사진을 컴퓨터에 보관하여 필요할 때마다 비교검토 및 크기를 측정하여 연구분석에 이용할 수 있도록 발달된 장비가 많다.

조류의 숫자를 적절히 유지하고, 이취미나 수화현상을 일으키는 장해성조류를 관리하는 방안은 조류의 먹이가 되는 무기영양물질인 질소와 인같은 오염원이 상수원 유역에 유입되지 않도록 오염원을 사전에 차단하여야 한다. 차단방안은 하수종말처리장, 소규모 오폐수처리장, 부레옥잠이나 미나리 등을 이용한 생물학적 처리, 분리 하수관거의 설치 등의 작업과 오염원의 발생장소가 일정하게 정해지지 않은 비점오염원인 전답과 산림의 자연적인 오염원의 유입저감에도 노력하여야 한다. 농작물의 경작에서 유출되는 비료성분을 줄이는 방안은 조류번식에 가장 중요한 요인으로 작용하는 질소나 인의 오염을 저감시키는 방안이기때문에 적극적인 연구검토가 되어야 할 과제이다.

호소 내에서의 제거대책은 조류를 일시적이고 한정된 면적에서 제거할 수 있는 살조제를 살포하는 화학적인 방법과 호소의 상하층의 물을 순환시키는 수중폭기시설을 가동하는 방안들이 적용되고 있다.

조류의 번식은 물 속의 오염원의 양, 서식환경에 필요한 조건 즉 수온, 용존산소, pH 등의 물리 화학적인 수질, 호소나 저수지의 규모나 형태 등 복합적인 요인이 작용하기 때문에 단순한 처방은 없다. 따라서 관리하고 있는 수원지의 조류를 정기적으로 조사하고 그 때의 환경요인을 정밀조사하여, 개체수나 종류에 따른 적절한 대책을 강구하여야 한다. 장해성 조류의 개체수 변화에 따른 조류발생예보제 등은 행정관서에서 시행해 봄직한 좋은 방안이고, 무엇보다 상수원에서의 문제시되는 장해성조류에 대한 관리지침을 만들어 관리하는 방안이 필요하다고 본다.

수질평가의 바로미터 조류

1. 생태계에서 조류의 역할
2. 녹조・적조현상
3. 호소환경과 조류(금속용출등)
4. 수도에서의 생물(수돗물에서 벌레가 나온다는 잘못알려진 오해)
5. 먹는물 수질기준과 수질관리 방향
6. 생물을 이용한 수질평가
7. 약수가 과연 약이 될까?
- 지하수, 수돗물, 먹는샘물, 정수기물의 비교
8. 수돗물은 어떻게 만들어지고 공급될까?
- 가정에서의 물관리 지침(저수조, 수도관등)
9. 수돗물을 맛있게 먹는방법
10. 수도에 종사하는 공무원들
11. 저수지에 살고있는 물고기가 과연 수질오염을 일으킬까?
- 상수원에서 언제까지 낚시를 단속해야 하는가?
12. 수돗물에서 발암물질의 정체