[스크랩] 녹조현상

녹조현상

 

가. 녹조현상의 정의

  녹조현상이란 「부영양화된 호소나 유속이 느린 하천에서 부유성의 조류(식물플랑크톤)가 대량증식하여 수면에 집적하여 물색을 현저하게 녹색으로 변화시키는 현상」을 가리키는 말이다. 녹조현상이란 최근까지도 가장 흔하게 사용되어왔던 수화(물꽃현상, water-bloom), 즉 특정수역에서 조류가 대량증식하여 물색을 변화시키는 현상과 중복되어 사용되기도 하지만 대량증식하는 조류의 종류에 따라 물색이 달라지기 때문에 녹조현상을 수화와 동일한 의미로 사용하는 것은 잘못된 것이며, 수화라는 표현은 일반적인 조류의 대량증식현상을 모두 포함하는 말로 훨씬 넓은 범위의 의미를 가지고 있다. 녹조현상은 수화현상의 한 종류로 남조류의 대량증식으로 인해 물색이 녹색으로 변색하는 현상만을 의미하며 일본어로는 靑粉(아오코)라고도 한다. 실제 녹조(綠潮)현상(green tide)이라는 말은 1996년 들어 우리 나라에서 처음 사용된 말로 연안의 해수가 붉게 변하는 적조(赤潮)현상(red tide)과 비교하여 물색이 녹색으로 변한다고 하여 신문이나 방송 등을 통해 붙여진 이름이지만 실제 녹조현상을 일으키는 원인 조류들은 대부분 남조류이므로 학문적으로 정확한 표현이라고는 할 수 없으나 일반시민들이 쉽게 이해할 수 있는 표현이기 때문에 점차 널리 사용되고 있다.

  최근 낙동강이나 대청호 등지에서 여름철 남조류가 대량증식하여 물색을 변화시키는 경우 녹색으로 보이므로 녹조현상이라 부르지만, 팔당호 경안천에서는 봄철 규조류가 대량증식하여 물색을 황갈색으로 변화시킨다. 또 소양호에서는 봄철 와편모조류가 대량증식하여 물색을 적갈색으로 물들이는데 이런 경우는 연안에서의 적조와 비교하여 담수적조라고 부른다.

  그런데 최근에 들어와 대부분의 조류의 대발생현상이 단순히 수체의 착색뿐만 아니라 독소를 생성하여 건강상의 위협을 준다든지, 적조처럼 어업에 피해를 입히고, 이취미를 발생하여 음용수의 가치를 떨어뜨리는 등의 악영향을 미치는 경우가 많아 수화(Water-bloom)라는 표현을 유해조류의 대발생(Harmful Algal-bloom, HAB)이라고 바꾸어 표현하는 경우가 많고 그에 관련된 연구도 매우 활발히 진행 중에 있다.

  녹조현상도 HAB의 한 형태로 부영양화된 수역에서 종다양성이 깨어지고 1종 또는 적은 수의 남조류가 우점하여 대량증식하는 현상이다. 이런 현상이 일어나면 그 수역의 생태계가 파괴되며 그 이외에도 사회적, 경제적, 환경적인 측면에서 많은 문제를 유발하게 된다.

 

나. 녹조현상의 영향

(1) 시각적 영향: 착색 또는 스컴 형성, 죽은 물고기 등으로 인한 시각적인 불쾌감 유발 및 레크리에이션활동의 저해

(2) 공중위생상의 문제점: 남조류 독소에 의한 인체 및 가축에의 건강상의 손상, 이취미 발생으로 인한 불쾌감 유발

(3) 생태학적인 영향: 생태계 파괴로 인한 토종 동물의 사멸 또는 서식처 이동, 개체군 변화, 먹이 손실

(4) 경제적인 손실: 레크리에이션 활동 및 여행의 저해로 인한 지역 경제적 손실, 농업용수, 산업용수 부족으로 인한 경제적 손실

(5) 동물건강에 미치는 영향: 남조류 독소에 의한 가축이나 야생동물의 폐사, 대량 증식한 조류의 분해동안 수중 용존산소 감소로 인한 물고기 및 수중생물의 폐사

(6) 상수원에 미치는 영향: 남조류 독소발생, 이취미생성, 상수처리과정중의 여과지폐쇄, 응집침전저해, 과다염소처리로 인한 THM생성

 

다. 녹조현상의 원인 미생물

 

표 4.21.1. 수화를 형성하는 담수조류와 그 특징 

Group 및 주요한 속명	수화의 특징	출현하는 수역
남조류 Microcystis Anabaena, Aphanizomenon Oscillatoria	o여름, 표층 또는 수면을 짙은 녹색으로 변색시키며 육안으로 보이는 대형 군체를 형성 o여름 가을에 표층, 낮은 경우에는 전층 황녹색 또는 백색이 나는 청록색	부영양호, 체류시간이 긴 하천 〃 낮은 부영양호소
규조류 Synedra Asterionella Cyclotella Melosira	o겨울부터 여름, 완전갈색 〃 〃 o봄부터 여름, 완전갈색	하천유입이 많은 부영양호 〃 댐호, 갈수기의 하천하류부 낮은 호소
녹조류 Closterium (특히, C. aciculare) Pediastrum Scenedesmus Bortyococcus	o초여름, 표층 녹색 o여름, 선명한 녹색 〃 o여름, 수면, 황녹색	비교적 깊은 부영양호 낮은 지소 〃 연못
Euglenoids 조류 Trachelomonas Euglena	o여름, 적갈색 o겨울부터 봄, 저니면에서 짙은 녹색	매우 얕은 호소, 방화용수 매우 얕은 연못, 하천가장자리
와편모조류 Peridinium Gymnodinium	o봄부터 여름, 황갈색, 띠모양으로 분포	유입이 많은 호수, 댐호
황녹색조류 Uroglena	o 봄부터 초여름, 황색, 띠모양으로 분포	부영양화 초기의 호수, 댐호

(출처: Watanabe et al., 1994)

 

  수체 내에서 대량증식하여 문제를 유발하는 유해 담수조류와 그 특징을 표 4.21.1에 나타내었다(Watanabe et al., 1995). 표 4.21.1에 나타낸 조류 중에서 남조류에 해당하는 Microcystis, Anabaena, Oscillatoria, Aphanizomenon 속 등이 녹조현상의 원인 미생물이라고 할 수 있다(그림 4.21.1).

 

 

그림 4.21.1. 녹조현상 원인 남조류(좌 : Microcystis aeruginosa, 우 : Anabaena spiroides)

 

라. 남조류의 증식특성

  남조류가 다른 조류에 비해 부영양화된 수역에서 우점하여 녹조현상을 일으키는 것은 남조류가 가지고 있는 여러 가지 특성들 때문이다. 남조류가 가지고 있는 주요한 특성들은 다음과 같다.

(1) 질소고정능

  대표적인 수화원인조류인 Anabaena 나 Aphanizomenon 속 등은 heterocyst라는 특수세포를 가지고 공기중의 질소(N₂)를 유기태 질소(NH₃)로 고정할 수 있는 능력을 가지고 있다. 따라서 질소원이 부족한 환경에서 다른 조류는 증식할 수 없지만 질소고정능을 가진 남조류의 경우 공기중의 질소를 고정하여 계속 증식함으로 해서 다른 조류에 비해 우점할 수 있다.

(2) 휴면포자(Akinete)

  남조류는 주변 환경이 증식에 불리할 경우 내구성이 강한 휴면포자를 형성하여 어려운 환경을 견디거나 월동을 한 다음 환경이 좋아지면 휴면포자가 seed가 되어 빠른 증식을 일으킨다.

(3) Polyphosphate body

  조류가 증식하는데 가장 필수적인 영양염류 중에서 수체내에서 결핍되기 쉬운 영양염으로 질소와 인을 들 수 있다. 따라서 수역 중에 오염물의 유입으로 질소와 인의 농도가 높아지게 되면 조류의 증식이 활발히 일어나게 되고 인이나 질소의 농도에 따라 증식량이 결정되게 된다. 그리고 수체내 인이 결핍되면 조류의 증식은 멈추게되는데 남조류의 경우 체내에 Polyphosphate body라는 것을 만들어서 인이 풍부한 환경에 있을 때 여분의 인을 체내에 축적하였다가 인이 결핍된 환경이 되면 체내에 축적된 인을 이용하여 증식을 계속할 수가 있다. 또한 남조류는 다른 조류에 비해 인흡수속도가 매우 빠른 것으로 알려져 있다(Okino, 1973). 따라서 인이 결핍된 환경에서도 남조류는 다른 조류에 비해 우점하여 증식할 수 있다.

(4) Gas vacuole

  남조류는 체내에 gas vacuole(기포)을 가지고 있어 수중에서 부상할 수 있는 특성이 있다. 즉 남조류는 환경에 따라 기포내의 gas의 양을 줄이거나 늘임으로 해서 수주 내에서 자유자재로 수직이동할 수 있다. 따라서 태양광이 약할 때는 수표면에 집적하였다가 태양광이 강해지면 수표면아래로 이동하여 강광에 의한 저해를 방지할 수 있다.

(5) 높은 수온 및 pH 적응성

  남조류는 다른 조류에 비해 최적증식수온이 높아 여름철에 수온이 높아져 다른 조류가 증식할 수 없는 환경에서도 빠르게 증식하는 특성을 가지고 있다. 일반적으로 남조류에 의한 녹조현상이 대부분 여름철에 발생하는 이유도 여기에 있다. 또한 남조류는 최적 증식 pH도 높아 조류의 증식에 의한 이산화탄소의 소비에 따라 수체내 pH가 상승하게되면 더욱더 잘 증식할 수 있는 특성을 가지고 있어 중성 pH에서 최적 증식하는 다른 조류에 비해 우점할 수 있다.

(6) 군체형성능

  남조류의 세포는 수㎛로 매우 작지만 일반적으로 자연환경 중에서는 수천 수만개의 세포가 점액성 물질에 싸여 서로 뭉쳐져 군체를 형성하고 있다. 군체의 크기는 수십 ㎛에서 수 mm로 크기가 다양하며 수체의 유동에 의해 현탁되어도 다시 모여 군체를 형성하는 특성이 있다. 남조류는 이런 군체을 형성함으로 해서 조류의 섭식자인 동물성플랑크톤에 의한 섭식을 피할 수 있다. 즉 대부분의 단세포성 녹조류나 규조류는 동물성플랑크톤에 의해 섭식되는 반면 남조류 군체는 동물성플랑크톤이 섭식하기에는 크기가 너무 커서 섭식되지 않기 때문에 동물성플랑크톤의 섭식압을 피할 수 있고 그 결과 다른 조류들에 비해 우점하여 증식할 수 있다. 또한 남조류가 내는 독소도 동물성플랑크톤의 섭식을 피하기 위한 기구로서 추정되고 있다.(Lampert, 1981)

 

마. 유독 녹조현상

(1) 유독 남조류의 종류 및 그 독소

  녹조현상에 의해 유발되는 문제점 중에서 최근 가장 큰 주목을 받고 있고 수이용상 큰 문제가 되고 있는 것이 바로 유독 남조류가 생산하는 독소문제이다. 1878년 Francis에 의해 처음으로 남조류 독소에 의한 동물피해가 보고된 이래 현재까지 세계 각지에서 남조류 독소에 의한 가축이나 야생동물의 피해사례가 보고되고 있고(표 4.21.3) 특히 최근에는 상수원으로 사용되는 호수나 하천에서의 유독성 남조류에 의한 녹조현상이 빈번히 발생하고 있어 인체에 대한 영향에 대해서도 많은 논란이 일어나고 있다.

  유독 남조류에 대한 연구는 근래에 들어 HAB(Harmful Algal Bloom)의 일부분으로 활발하게 이루어지고 있으나 유독 남조류의 동정, 독소의 종류, 독소의 생합성 경로 및 생태학적인 의미 등 많은 부분이 아직도 밝혀지지 않고 있다. 현재까지 알려진 바로는 독소를 생산하는 남조류는 약 12속으로 표 4.21.2와 같다. 수많은 남조류속 중에서 유독종은 비교적 제한되어 있다. 대부분의 유독 남조류는 녹조현상을 일으키지만 모든 녹조현상의 원인 남조류가 독소를 생산하는 것은 아니며 독소를 생산하는 것으로 알려진 종, 예를 들어 Microcystis aeruginosa 중에서도 strain에 따라 독소를 생산하거나 하지 않는 것도 있기 때문에 녹조현상이 발생하였을 경우 그 원인조류가 표 4.21.2에 나타낸 유독 남조류에 속하는 지를 확인하고 유독 남조류일 가능성이 높을 경우 독성검사를 통하여 독소생산유무를 확인하여야 한다(Takamura 1988).

  담수 남조류가 생산하는 독소는 그 작용특성에 따라 크게 간독소와 신경독소로 나눌수 있다. 부영양화된 수역에서 가장 빈번하게 녹조현상을 일으키는 남조류인 Microcystis 속이 생산하는 microcystin은 척추동물의 간에 독작용을 하는 간장독으로, D-alanine(Ala), D-Glutamic acid(Glu), erythro-?-methyl-D-Aspartic acid(?-Me-Asp), N-methyldehydro-alanine(Mdha) 및 탄소원자 20개로 이루어진 아미노산인 3-amino-9-methoxy-10-phenyl-2,6,8-trimethyl-4,6-decadien acid (Adda)의 5종류의 구성 아미노산을 공통골격으로 가지고 있고, 성분에 의해 변화하는 2종의 L-amino acid(R1, R2)의 총 7개의 아미노산으로 이루어진 분자량 1000정도의 환상펩타이드이며 현재 약 60여 변종이 단리되어 구조가 밝혀져 있다(그림 4.21.2).

 

표 4.21.2. 유독 남조류와 그 독소

 

유독 남조류	생산 독소의 종류
Anabaena A. circinalis A. flos-aquae A. lemmermanii A. solitaria Aphanizomenon flos-aquae Coelosphaerium kutzingianum Cylindrospermopsis rachiborskii Cylindrospermum sp. Gomphosphaeria naegeliana Microcystis aeruginosa M. viridis Nostoc sp. Oscillatoria O. agardhii O. agardhii var. isothrix O. formosa Oscillatoria sp. Umezakia natans	Anatoxin-a Anatoxin-a, Anatoxin-a(s) Microcystin-LR Anatoxin-a Anatoxin-a Saxitoxin, Neosaxitoxin Anatoxin-a Anatoxin-a Cylindrospermopsin(간장독) Anatoxin-a Anatoxin-a Microcystin-LR, YR, RR, LA 등 Microcystin-RR,YR, LR, LA Microcystin-LR 등 Microcystin-RR 등 Microcystin-RR 등 Homoanatoxin-a Anatoxin-a Cylindrospermopsin

(출처: Watanabe et al, 1994)

 

  Microcystin은 간출혈 및 간기능부전등의 급성독성을 일으키는 것외에 okadaic acid 계열의 화합물과 같이 protein phosphatase의 기능을 저해하는 것이 밝혀져 발암 promoter로서 작용할 가능성도 보고되고 있다(Nishiwaki-Matsushima et al., 1992). Nodularia 속이 생산하는 nodularin도 microcystin과 마찬가지의 펩타이드성 간장독이다. 또 다른 종류의 남조류 독성물질은 신경독으로, 역시 부영양화된 수역에서 녹조현상을 일으키는 Anabaena 속이 생산하는 anatoxin과 Aphanizo- menon속이 생산하는 saxitoxin 등이 여기에 속한다.

 

(2) 유독 조류에 의한 피해사례

  1870년대 호주에서 Nodularia 에 의한 동물의 폐사에 대한 보고(Francis, 1878)를 처음으로 미국, 캐나다, 영국, 일본 등 많은 나라에서 독성물질생산 남조류의 수화에 의한 동물의 피해가 보고되고 있다. 우리 나라와 일본 등의 극동아시아지역에서도 Microcystis 속에 의한 녹조현상은 많이 발생되고 있으나 이것에 의해 가축 등의 동물이 사망한 보고는 아직 없다. 그 이유로는 극동아시아지역에서의 가축사육의 방식이 호주나 다른 외국에서와 같은 방목 사육을 하지 않기 때문인 것으로 추정된다. 녹조현상에 의한 동물피해로는 Microcystis의 세포가 분해될 때 수체내 용존산소를 소비하여 어류가 폐사한 예가 일본의 수와호(諏訪湖)와 카수미가우라호(霞ケ浦)에서 발견되었다(Watanabe et al., 1994)(표 4.21.3∼4).

표 4.21.3. 동물의 피해사례 

 

(3) 국내 수계에서 유독 녹조현상의 발생현황

  1970년대 산업화이후 배출오염원의 증가로 인하여 국내의 많은 호수와 하천들이 오염되었고 조류의 대량발생 등의 부영양화현상도 빈번히 발생하여 큰 사회문제가 되고 있다. 최근들어 상수원으로 이용되는 몇몇 호수에서의 남조류의 대량발생으로 인하여 이취미문제, 독소 문제 등의 정수상의 문제가 발생하고 있는 실정이다.

  현재까지 국내에서 동물피해의 예가 발견되지는 않았으나 최근 연구들에서 국내의 호수나 하천에서 발생된 Microcystis 등의 남조류에 의한 녹조현상에서 microcystin을 검출한 결과가 보고되고 있어(표 4.21.5), 많은 호수와 하천이 상수원으로 이용되고 있는 국내의 현실에서 남조류에 의한 녹조현상의 발생에 대해 많은 경각심을 불러일으키고 있다.

 

표 4.21.4. 인체의 피해사례  

연도	지역	감염동물	증상	원인생물
1980	남아프리카공화국 Vaal댐	소	Microcystis poisoning	Microcystis aeruginosa
1981	호주 뉴잉글랜드	양 25두 사망	Hepatic necrosis(간조직 괴사)	Microcystis aeruginosa
1982	스웨덴 발틱해 연안	개 9마리	Hepatic necrosis(간조직 괴사)	Nodularia spumigena
1984	아르헨티나 Goyena	소 72두	Hepatotoxicosis(간독성)	Microcystis aeruginosa
1985	미국 위스콘신주	소 9두 사망, 11두 병증	Hepatotoxicosis(간독성)	Microcystis aeruginosa
1985	핀란드 Aland	수많은 새와 사향쥐가 사망	Liver fibrosis(간섬유종)과 아가미 손상(fish)	Oscillatoria agardhii
1988	미국 오클라호마	소 4두, 송아지 6두, 돼지 18두, 거위 7마리 사망	Hepato and neurotoxicosis	Microcystis aeruginosa Anabaena flos-aquae
1989	영국 Rutland Water	양 20두와 개 14마리 사망	Microcystin-LR poisoning	Microcystis aeruginosa
1990	Wilhelmhaven, 독일	개 2마리 사망	Hepatotoxin	Nodularia spumigena

 

(4) 남조류 독소 microcystin의 처리기술

  남조류가 대량 발생한 호수물을 인간이 직접 마셔 급성독성을 나타낼 경우는 무척 희박하지만 이런 호수물이 상수원으로 이용될 경우 정수처리과정의 완벽여부에 따라 미량씩이라도 인간에게 노출될 가능성이 있으므로 상수원수 등에 대해 독성물질생산 Microcystis에 대한 현황파악 및 지속적인 모니터링이 필요하다.

  우리 나라에서는 아직 남조류 독성물질에 의한 동물이나 인간의 피해가 보고되고 있지는 않지만 독성물질를 생산하는 남조류가 상수원으로 이용되는 수역에서 녹조현상을 일으키는 것이 밝혀짐에 따라, 잠재적인 위해성을 방지하기 위하여 독성물질생산 남조류의 제거 및 그 생산 독성물질의 제거가 매우 중요한 문제가 되고 있다. 특히 최근 들어 펩타이드성 간장독인 microcystin이 protein phosphatase inhibitor의 기능을 가지고 있는 것이 밝혀졌고 따라서 잠재적인 발암 프로모터로서 작용할 가능성이 예측되고 있기 때문에 상수원으로 이용되는 수자원에서 독성물질생산 남조류가 대량발생할 경우 원수중에 유입되는 남조류 독성물질이 미량이라도 잔류되지 않도록 정수처리과정에서 완벽하게 제거하여야 한다.

  Microcystin은 세포내 독성물질이므로 세포가 파괴되지 않는 동안에는 세포 내에 존재하며 외부의 수체로 유출되지 않는다. 그러나 세포가 노화되어 자기분해가 일어나거나 또는 살조제 등에 의해 분해될 때 microcystin은 세포 외로 유출되어 수중에 존재하게 된다. Kiviranta 등(1991)도 Finland의 Vantaanjaki강의 물과 세균을 첨가한 배양에서 microcystin이 2∼3개월간 분해되지 않고 존재하는 것을 보고하고 있다.

 

표 4.21.5. 국내의 남조류 독소 발생현황

발생지역	발생시기	시료종류	우점종	Toxicity	Microcystin함량 (㎍/g dry weight)	참고 문헌
대청호	'92.9.27	수화시료	Anabaena spiroides Microcystis ichthyoblabe	-	74 (M-LR + M-RR)	김 등l. 1995
대청호 (회남교)	'96.10.	"	Microcystis ichthyoblabe	NT	76 (M-RR+LR+YR)	Park et al 1997
대청호 (추소리)	'96.10.	"	Oscillatoria sancta	NT	34 (M-RR+LR+YR)	Park et al 1997
충주호	'92.10.5	"	Oscillatoria agardhii Microcystis wesenbergii	-	24 (M-LR + M-RR)	김 등 1995
소양호	'92.9.20	"	Anabaena maacrospora Microcystis aeruginosa	-	133 (M-LR + M-RR)	김 등 1995
장성호	'92.10.7	"	Anabaena citrispora Microcystis ichthyoblabe	+(1/5)	463 (M-LR + M-RR)	김 등 1995
합천호	'92.10.9	"	M. aeruginosa M. ichthyoblabe	+(5/6)	206 (M-LR + M-RR)	김 등 1995
영산호	'92.10.17	"	Microcystis ichthyoblabe M. aeruginosa	+(20/20)	234 (M-LR +M-RR)	김 등 1995
영랑호	'92.8.17	"	M. ichthyoblabe M. aeruginosa	+(3/5)	364 (M-LR +M-RR)	김 등 1995
서낙동강	'95.7.14 '95.7.27 '95.8.2 '95.8.17 '95.8.29	" " " " "	M. aeruginosa M. aeruginosa M. aeruginosa M. aeruginosa M. aeruginosa	N.T N.T 500∼700 NT 150∼200	183.47∼509.16 241.72∼418.48 353.59∼562.23 243.10∼405.97 623.27∼949.11	Park et al 1996
서낙동강	'96.9.	"	Microcystis ichthyoblabe M. viridis	NT	272 (M-RR+LR+YR)	Park et al. 1997
팔당호 (경안천)	'96.8.	"	Microcystis aeruginosa	NT	51 (M-RR+LR+YR)	Park et al. 1997

  즉 세포 내 독성물질인 microcystin의 경우 세포 외로 유출될 경우 수체내에서 쉽게 분해되지 않고 잔존할 가능성이 높으므로 독성물질를 생산하는 Microcystis가 대량발생했을 경우 조류를 사멸시키기 위하여 황산동 등의 살조제처리를 하거나 정수처리과정에서 전염소처리를 할 때는 조체의 파쇄에 따른 microcystin의 용출에 주의를 기울여야 하며 조류자체 뿐만 아니라 수체로 유출된 microcystin의 제거에도 만전을 기해야 한다.

  분자량이 약 1000가량의 미량 유기물질인 microcystin은 일반적인 정수처리기술인 응집-침전-여과-소독과정으로는 완전한 제거가 되지 않고 활성탄 흡착, 오존산화 등의 고도정수처리기술로서 완벽하게 제거된다.

 

표 4.21.6. 정수처리공정에 따른 microcystin의 제거효율

정수처리공정	공정의 조건	처리 시료	분석방법	제거효율	참고문헌
Flocculation + Precipitation + Filtration	FeCl-Flocculation + Precipitation + Sand Filtration	Toxin extract	Bioassay	×	Hoffman 등, 1976
	Al2(SO4)3-Flocculation + Precipi- tation-Sand Filtration(+Cl2)	Crude toxin	HPLC	11∼18%	Himberg 등 Keijola 등
Chlorination	Ca(OCl)2-5㎎/ℓ, 30 min. pH8.5	Toxin extract	Bioassay	×	Hoffman등
	NaOCl-5㎎/ℓ, 20 min. pH5.5∼6.6(+Flocculation, Precipitation+ Sand Filtration)	Crude toxin	HPLC	11∼18%	Himberg 등 Keijola 등
	Cl2, Ca(OCl)2-1㎎/ℓ, 30 min. pH8.5	Crude toxin	HPLC, Bioassay	> 95%	Nicholson 등
Chloramination	20㎎/ℓ, 5day	Crude toxin	HPLC Bioassay	17%	Nicholson 등
Ozonation	1㎎/ℓ, 30min. (+Flocculation, Precipitation+ Sand Filtration)	Crude toxin	HPLC	100%	Himberg 등 Keijola 등
	0.1㎎/ℓ, 15sec.	LR	HPLC	99%	Drikas 등
Activated Carbon	PAC 200㎎/ℓ GAC 3.7 x 13cm	Toxin extract	Bioassay	○ ○	Hoffman 등
	PAC 100㎎/ℓ GAC 70 x 7.8cm	Toxin extract	Bioassay	> 90% > 90%	Falconer 등
	PAC 5㎎/ℓ ( + Flocculation, Precipitation + Filtration + Cl2) GAC 3.7 x 13cm (+Flocculation, Precipitation + Filtration + Cl2)	Crude toxin	HPLC	20∼34% 100%	Himberg 등 Keijola 등
	PAC(wood), 25㎎/ℓ, 30min.	LR	HPLC	98%	Drikas 등

  Microcystin 제거에 가장 효과적으로 알려진 활성탄에 대한 microcystin-LR의 결합능을 조사한 결과 SuperChar(activated charchoal)의 경우 0.692mM/g SuperChar의 최대결합능을 가지고 결합하며 해리상수는 0.016mM 이다(Merish and Solow, 1989). 이런 조건하에서는 microcystin은 활성탄 흡착에 의하여 완전히 제거될 수 있다. 활성탄을 사용하여 음용수에서의 남조류 독성물질의 제거능을 pilot plant 수준에서 조사한 Falconer 등의 연구결과를 보면 분말활성탄과 입상활성탄 모두 남조류 독성물질를 제거하는데 효과적인 것으로 나타났으며 입상활성탄의 경우 종류에 따라 흡착능의 차이는 있는 것으로 나타났으나 모두 95%이상의 제거율을 보였다(Falconer et al., 1989).

  일반적인 기본정수처리공정에서 소독제로 사용되고 있는 염소로는 microcystin이 완전히 분해되지 않는 것으로 알려져 있다. 그러나 Nichoson 등의 보고에 의하면 충분한 양의 염소를 처리해 줄 경우 microcystin과 nodularin같은 peptide성 간장독은 분해가 되는 것으로 나타났다(Nicholson et al., 1994). 최근 일본에서는 원생동물과 후생동물 그리고 세균이 혼재하는 생물막접촉산화법을 전처리 단계로 이용하여 정수처리한 결과 90% 이상의 microcystin 제거효과를 얻었다고 보고하였다(Inamori et al., 1990).

 

(5) 남조류 독소 microcystin의 먹는물에서의 건강 위해성 평가 및 수질기준

  안전한 물에 대한 가이드라인을 설정하기 위해서는 독소의 투여량에 따른 효과(dose-dependent effect)와 최대 비역효과수준(maximum no-adverse-effect levels)이 실험적으로 결정되어야 한다. 여러 나라에서 많은 형태의 생물학적, 독성학적, 역학적 자료를 이용하여 이런 no-adverse-effect levels 또는 최대 허용수준(maximum acceptable levels, MAC)을 설정하였다.

  현재까지 호주, 캐나다, 영국 등 3개 국가에서 먹는물 중의 microcystin에 대한 no-adverse 또는 최대허용수준(maximum acceptable levels)을 설정하려고 하고 있다. 남조류 신경독에 대해서는 그들이 널리 퍼지는 것이 아니라고 여겨지고 있고 또한 microcystin이나 nodularin처럼 발암촉진과 같은 만성독성에 대해 유사한 정도의 위해성을 가지지 않기 때문에 가이드라인이 설정되어 있지 않다.

  호주에서는 Falconer 등(1994)에 의해 no-adverse-effect guideline level이 제안되었다. 그들의 연구 data는 microcystin 발생, 독성, 구조연구 및 돼지를 인간에 대한 손상의 모델로서 사용한 동물모델자료에서 얻었다. Falconer의 연구 결과 얻어진 가이드라인은 발암촉진에 대한 안전계수를 포함시켜 1.0㎍ microcystins/nodularins/L이다. 돼지 사육에 Microcystis 세포를 사용한 결과에 준하면 이 농도는 5000cells/ml에 해당된다.

  Microcystin-LR(수도수에서 가장 흔하게 발견되는 microcystin)에 대한 캐나다의 1994년 가이드라인 보고서에서도 최대허용수준(MAC)에 대해 같은 값을 나타내고 있다. 이 경우 먹는물에서 총 microcystin-LR에 대한 권장 최대허용수준은 0.5㎍/L이며, 다른 microcystin에 대한 잠재 등량 가치(potency equivalency value)가 없을 경우 총 microcystin에 대해서는 1㎍/L이다.

  1997년 세계보건기구(WHO)에 의해 구성된 위원회에서 먹는물에서의 microcystin의 가이드라인을 1.0㎍/L로 정하였다(Chorus and Bartram 1999).

 

참고문헌

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작성자: 수질미생물과 환경연구사 박혜경(이학박사)

출처 : 양파를 무농약으로 재배하는 종태의 블로그

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