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궁금한 수질문제

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질문 물꽃(녹조)ㆍ赤潮現象과 조류제거
『 "주암호 상류 남조류 비상" - 주변토양까지 「녹색물결」, 11월 발생 이례적 「마이크로시스티스」원인』 이상은 ’96년 11월 12일자 광주모일간지의 사회면 타이틀기사에 실린내용이다. 또한 작년과 95년에는 남해안의 적조현상이 일어났다는 보도가 나오고 바로이어 낙동강에서는 잔디밭처럼 푸른색을 띤 녹조현상의 대조적인 뉴스가 이어지는 장면이 TV 화면에 비친 바 있다.
녹조현상은 수자원 이용에 어려움을 줄 뿐만 아니라 정수처리의 비용증가와 수질 저하시키고, 바다에서의 적조는 양식장의 피해와 물고기의 집단폐사를 일으켜 지난해 남해안에서 물고기 1천7백만마리가 폐사하고 2백16억의 재산피해가 일어난 안타까운 장면을 보아야 했다. 조류의 집단발생이 우리생활과 경제에 얼마나 중요한 영향을 끼치고 있는가를 실감케하는 보도가 아닌가 생각한다.

학술적으로 녹조현상이란는 용어는 없다. 다만 바다에서 일어나는 적조라는 말에 대응하는 의미로 언론에 보도되면서 자주 사용하고 있는 말이되었다. 녹조현상의 실체는 하천이나 호소에 서식하고 있는 조류들이 대량으로 번식하면서 물색을 청록색으로 변하게 하면서 일어난 현상으로 학술적으로는 수화(물꽃, water-bloom) 또는 조화현상이라고 한다. 수화형성에 따른 색은 녹색, 청록색, 적색, 복숭아색, 갈색(적갈색, 황갈색, 장유색)등으로 매우 다양하지만 하천이나 호소에는 청록색이 대부분이고, 바다에서는 적조가 대표적이다.

호소의 부영양화 진행은 필연적으로 조류증식을 낳고 수화현상으로 이어진다. 담수에서 녹조현상의 주요 원인이 되는 조류는 남조류로서 남조세균(Cyanobacteria)으로 불리기도 하며, 단세포이지만 여러세포들이 서로 뭉쳐있는 경우가 대부분이다. 남조류의 번식은 이취미의 발생이나 수표면에 착색을 일으키는 물꽃현상, 정수처리의 장해, 독소의 생성을 초래해 장해조류(nuisance algae)라 부른다. 대표적인 종으로는 마이크로시스티스, 아나베나 등이 있다.

일본, 유럽 등에서는 오래전부터 아오그(청분, 꽃가루형태), 수화, algae bloom 등으로 칭하며 남조류 대발생의 현상과 독소물질에 대한 연구가 진행되어오고 있다. 국내에서도 최근에 남조류 대발생이 대청호, 낙동강하류, 주암호 상류등에서 일어난 바 있고, 남조류 독성에 대한 문제가 제기되어 많은 관심이 제기되고 있다.

남조류의 번식시 수질은 일본 가수미가우라湖에서의 남조류가 대발생한 1973년 8월에 화학적산소요구량(COD)이 최고 13.5 mg/L가 기록되었고, 일반적으로 호소에 많은 총질소(T-N) 보다는 총인(T-P)의 농도가 높았을 때 남조류의 마이크로시스티스(Microsystis)의 량이 증가한 것으로 보고된 바 있다.

국내의 대청호의 경우 남조류 대발생시 수온은 평균 23.8℃(22.3〜26.0℃), pH 9.55로 10이상 유지, 용존산소 9.14 ㎎/ℓ로 큰차이가 없는 것으로 나타났다. 조류의 양을 평가하는 엽록소 a는 평균 55.63 ㎎/㎥으로 대발생이전의 29.55 ㎎/㎥보다 많아졌고, 8월 19일에는 167.57 ㎎/㎥까지 높아졌다. 동복호에서는 수화현상은 일어나지 않았지만 95년 5월과 10월에 남조류의 마이크로시스티스(Microsystis)의 세포수가 상당수에 이르는 때도 있었다. 필자가 조사한 바에 따르면 동복호에는 91종류의 조류가 서식하고 있으며, 봄철과 가을철에 수온이 15〜25℃내외로 남조류가 우점하였고, 여름철에는 녹조류가, 겨울철에는 규조류가 우점한 것으로 나타나 봄, 가을철이 호소에서는 남조류 발생에 가장 주의하여야할 시기라 생각한다. 주암호에서 96. 11. 7에 발생한 남조류의 수화현상은 주로 마이크로시스티스(Microsystis)에 의해 일어났으며 이때 세포수는 1ℓ당 375만 세포가 검출되었다. 물론 발생 수일 후 기온이 급격히 떨어졌기 때문에 대부분 사멸하였지만 토양이나 바닥부분에 씨앗으로 남아있기에 매년 그 발생 추이를 주시하여야 할 것으로 생각한다.

95년과 96년에 연속하여 여름철에 남해안에 적조가 일어나 이를 제거하기 위해 황토 300백톤을 뿌렸다는 보도를 접할 수 있었다. 이는 황토에 포함된 철과 흙의 응집효과에 의해 부유생활하는 조류들을 뭉치게한 후 침전시켜 적조를 방지하는데 효과적인 조류방지방법이라 할 수 있다.

조류는 일단 발생하면 여러 가지 장해와 위험이 따르므로 사전에 방지하는 것이 무엇보다 중요하다. 제거방법의 종류는 상류유역의 수질관리를 철저히하여 영양염 유입을 차단하는 것과 호소의 물을 순한케 하여 상,하층간의 물을 교환함으로서 조류성장을 억제하는 수중폭기시설, 화학적인 제어로 황산동 등 살조제를 살포하는 방법등 호소내에서 처리하는 방법이 있고, 정수처리과정에서는 침전시키기 어려운 조류를 물에 띄워 제거하는 부상처리법, 가는 망으로 만들어진 스크린을 회전드럼에 부착시킨 마이크로스트레나라는 거름장치를 이용해 제거하기도 하지만, 여기에서는 조류의 경우 대량발생하기 이전에 미리 제어하는 것이 바람직하고, 정수장으로 유입되면 제거가 복잡하고 비용도 많이 들어가기 때문에 상수원내에서 사전에 예측하여 조절하는 것이 최선이라고 생각되기에 실제 현장에서 적용되고 있는 살조제 살포방법에 대해만 알아보고자 한다.

조류가 발생하기 알맞은 물의 온도인 15〜25℃가 되는 봄과 가을철에는 적어도 하루에 한차례씩 조류의 종류와 양을 계측하여 조류양이 증가하기 시작하면 황산동(CuSO4)을 살포하여 조류의 급속한 증식을 방지하여야 한다. 구리는 조류의 광합성작용을 저해하기 때문에 세균에 유효한 염소제제에 비해 조류제거에는 훨씬 효과적이다. 황산동이 물에 녹아 생성된 구리이온은 단시간에 수산화구리로 되어 호수밑에 가라앉기 때문에 살조제로서 작용하는 시간은 매우 짧다. 따라서 소량을 살포하는 것은 효과적이지 못하고 적정량 즉 종류에 따라 차이가 있지만 1 mg/L정도를 살포하는 것이 적당하다. 살포방법은 여러 가지가 있으나 현장여건을 고려하여 살포하면되지만 선박이나 모타보트가 있을 때는 물에 용해시켜 바둑판 모양으로 지그재그로 운행하면서 살포하거나 고압펌프를 이용하여 살포하는 방법이 있다. 이때 반드시 행하여야 할 것은 물고기에 대한 피해와 살조효과를 살피기 위해 살포 후에도 조류양을 조사하여야 한다. 또한 선박을 이용할 수 없을 때는 물이 흐르는 상류유역에 통수성이 있는 주머니나 바구니를 이용하는 방법이있다.

살조제를 살포할 때 가장 유의하여야 할 사항은 조류이 종류와 양을 정확히 조사하고 물의 양과 살포면적을 고려하여 적정양의 약품을 처리하여야만 어류 등에 피해를 일으키지 않고 적정시기에 조류를 제어할 수 있다.