서울시 취수원수 총조류 조사 보고서

(2018년)

조은주, 김민정, 정종순, 차영섭, 김복순

1. 서론

조류(algae)는 수생태계의 일차생산자 및 산소 공급자로서 매우 중요한 미생물이다. 그러나 하천 및 호소의 지표수를 취수원으로 사용하는 정수처리시설에서는 조류가 대량번식할 경우 산소고갈로 인한 물고기 폐사, 조류 대사산물인 맛․냄새물질로 인한 물 이용․음용의 불편함, 독소물질로 인한 가축 폐사 및 사람 건강 위해도 증가, 정수처리과정에서 응집침전 및 여과장해, 조류분비물질과 소독제가 반응하여 트리할로메탄과 같은 발암물질을 생성하는 등의 많은 문제점을 야기한다. 또한 하천이나 호소를 기반으로 하는 위락시설에서는 녹조, 적조 등으로 인한 미관 저해 및 악취 발생 등의 문제도 발생한다. 따라서 이러한 문제에 대응하기 위해서는 상수원수계의 조류 분포의 주기적인 모니터링이 필수적이라 하겠다.

본 조사는 서울시 취수원수에 대하여 총조류 모니터링을 실시하여 분류군별, 시기별 분포를 분석하였고, 특히 2018년 11월에 발령된 맛냄새물질 경보관련 상수원 특별 조사 결과도 수록하였다.

2. 조사대상 및 방법

2.1. 조사대상

시료채취 지점은 팔당댐에서 잠실수중보 사이에 위치한 광암, 강북, 암사, 자양,

풍납의 5개 취수장이며, 월 2회 조사하였다(그림 1).

그림 . 채수지점

2.2. 조류 시험방법

조류 개체수는 수질오염공정시험기준의 식물플랑크톤-현미경계수법에 따라 시험하였다. 시험방법은 시료를 충분히 혼합한 후 1 mL를 취하여 세즈윅-라프터 (Sedgwick-Rafter) 챔버에 가한 후 커버글라스를 덮고 15분 정도 방치시킨 후 유해남조류 4속(Microcystis속, Anabaena속, Oscillatoria속, Aphanizomenon속)은 현미경 총배율 40배로 챔버의 표면과 바닥면 전체를 관찰하면서 해당 조류가 발견되면 100~400배로 배율을 높여 동정 및 계수를 실시하였다. 나머지 조류에 대하여는 200~400배율로 5개의 스트립을 계수한 후 세포수의 합이 200 세포이하이면 5개 스트립을 더 계수하였다(그림 2).

- 5개 스트립 계수 : ① ~ ⑤번 스트립 계수

- 10개 스트립 계수 : 5개 스트립 계수 후 ⑤번 스트립 옆의 ⑥번부터 ⑩번 까지 계수

그림 . 세즈윅-라프터 챔버의 계수 방법

조류 개체수는 아래의 식에 따라 산출하였다.

개체수 / mL = [eqn: rm {it C rm} over {itL TIMES it D TIMES W TIMES N rm} TIMES 1,000]                   식 (1)

여기서,    C = 계수된 개체수 수의 합

L = 스트립의 길이 (mm, 세즈윅-라프터 챔버는 20 mm)

W = 스트립의 폭 (mm, 세즈윅-라프터 챔버는 1 mm)

D = 스트립의 깊이 (mm, 세즈윅-라프터 챔버는 1 mm)

N = 계수된 스트립의 개수

조류 동정은 ‘水道藻類分類解說(用北四郞, 1993)’, ‘淡水플랑크톤圖鑑(水野壽彦, 1993)’, ‘淡水藻類寫眞集(山岸高旺, 1984)’, ‘淡水藻圖鑑(黃瀨弘, 1981)’, ‘Freshwater Algae(John W. G. Lund, 1998)’, 한국의 조류 시리즈(담수산 녹조류 / 담수산 돌말류 / 담수산 남조류, 환경부 국립생물자원관 2012~2015), Algaebase 홈페이지(http://www.algaebase.org/) 등을 참고하여 속 수준까지 동정하였다. 분류군은 우리나라의 수질오염공정시험기준과 일본 상수시험방법(1993), 미국 Standard Methods(APHA AWWA, 2005)에 따라 남조류, 규조류, 녹조류, 편모조류(황색편모조류, 갈색편모조류, 착편모조류, 유글레나조류)로 분류하였으며, 편모조류 중 녹조류에 속하는 것은 녹조류로 분류하였고, 황색편모조류는 최신 분류기준을 반영하여 대롱편모조류로, 갈색편모조류는 은편모조류로 분류하였다. 분류체계는 국립생물자원관에서 발간한 ‘미세조류 종목록 검토 및 목록집 발간 최종보고서(2015)’에서 제시한 기준을 따랐으며, 일부 잘못된 분류는 Algaebase 홈페이지를 검색하여 오류를 수정하였다.

2.3. 기후, 수문자료, 여과지속시간

기온, 강수량 등의 기후자료는 기상자료개방포털(https://data.kma.go.kr /cmmn/main.do), 팔당댐 방류량은 국가수자원관리종합정보시스템(WAMIS, http://www. wamis.go.kr) 홈페이지에서 수집하였다. 여과폐색성 규조류와 여과지속시간과의 관계를 살펴보기 위하여 서울워터나우 홈페이지의 정수장 입력자료 중 여과지속시간 자료를 사용하였다.

3. 결과 및 고찰

3.1. 기후 및 수문자료 분석 결과

기온은 연평균 13.0 ℃ (범위 : –17.8 ~ 39.6 ℃)로 평년값 12.5 ℃보다 0.5 ℃ 높았다(그림 3). 2월에는 평년 월평균값 보다 2℃ 낮았고, 8월에는 평년 월 평균값보다 3℃ 높았으며 최고 기온이 39.6 ℃까지 올라 관측시작(1907.10.1.)이래 111년 만에 극값을 나타내었다.

그림 3. 2018년 서울지역 월평균 기온

서울지역 연 강수량은 1,284 mm로 평년값인 1,451 mm보다 적었고, 월별 강수량은 다른 해와 달리 5월에 222 mm로 가장 높았으며, 1시간 최다 강수량 35 mm로 극값을 기록하였다. 7~8월은 186~203mm로 평년값인 364~395mm보다 적었고 10월에 121 mm로 평년값 52mm보다 높은 강수량을 나타내었다(그림 4).

그림 4. 2018년 서울지역 월강수량

일조시간은 연간 2,581시간으로 평년값 2,066시간에 비해 1.25배 더 길었다. 월별 일조시간은 평년은 7월에 가장 낮은 값을 나타냈지만 2018년은 11월에 가장 낮았고, 가장 높은 값은 평년은 5월인데 반해 2018년은 10월에 나타났다(그림 5).

그림 5. 2018년 월별 일조시간

팔당댐의 연평균 방류량은 394 CMS로 평년값 523 CMS의 75 %였으며, 다른 해와 달리 5월에 가장 높은 방류량을 나타내어 평년값(383 CMS)의 2.5 배에 달했다. 특히 다른 해보다 강수가 적었던 7~8월에 팔당댐 방류량도 적어 평년값(1,454~1,609 CMS)의 38~49%를 차지하였다(그림 6).

그림 6. 월평균 팔당댐 방류량

3.2. 총조류 조사 결과

2018년 연평균 총조류 발생량은 7,809 개체수/mL(범위 475~21,892)로 최근 10년간 총조류 평균값인 7,328 개체수/mL와 유사하게 나타났다. 최근 10년간 연도별 총조류 발생량은 2009년부터 2013년까지 평균 8,368 개체수/mL에서 5,526 개체수/mL로 감소하다가 가뭄이 심하였던 2015년에 최고값인 9,036 개체수/mL를 기록하였다(그림 7).

그림 7. 최근 10년간 총조류 연평균 발생 현황

취수장별 연평균 출현량은 풍납이 가장 높았으며, 구리하수처리장이 위치한 왕숙천 유입 이후인 암사취수장부터 조류가 증가하는 것으로 나타났다(그림 8).

그림 8. 취수장별 총조류 연평균 검출 현황

월별 평균 검출현황은 2014년부터 2017년까지는 2~3월에 가장 높은 값을 나타내었으나 2018년은 4월에 최고값을 나타내었고, 팔당댐 방류량이 적었던 6~8월에 다소 높은 값을 나타내었다.

그림 9. 최근 5년간 월평균 총조류 출현 현황

분류군별 평균 출현비율은 남조류 14 %, 규조류 64 %, 녹조류 9 %, 편모조류 13 %로 규조류가 우점하는 것으로 나타났다(그림 10). 월별 출현비율은 연중 규조류가 우점하였고, 1월부터 7월까지 극우점하는 경향을 나타내었다. 남조류는 8~9월과 11월~12월에 다소 높은 비율을 차지하였으며, 녹조류는 7~9월의 여름철에 다소 높은 비율을 차지하였고, 편모조류는 연중 비슷하였으나 4월과 11월에 다소 높은 비율로 출현하였다(그림 11).

그림 10. 분류군별 연평균 출현 비율

그림 11. 분류군별 월평균 출현 비율

월별 우점속은 한강수계에서는 규조류인 Cyclotella속과 Aulacoseira속이 연중 우점하였고, Pseudanabaena속은 2,3,8,10월을 제외한 나머지 시기에 1~3 우점속에 속하였다. 1~3월에는 Asterionella속이 1, 2 우점속이었고, 4~5월에 Synedra속이 1~2 우점속, 8월에는 녹조류인 Scenedesmus속이 2우점속, Microcystis속이 3우점속이었으며, 10~12월에는 Ochromonas속이 3우점속으로 출현하였다(표 1).

표 1. 월별 우점속 및 출현 농도 현황

단위 : 개체수/mL

월	1 우점속		2 우점속		3 우점속
1	Cyclotella	1,673	Asterionella	1,167	Pseudanabaena	529
2	Asterionella	2,352	Cyclotella	1,870	Synedra	403
3	Cyclotella	5,383	Asterionella	1,331	Synedra	1,041
4	Synedra	4,588	Cyclotella	3,793	Ochromonas	1,941
5	Cyclotella	1,688	Synedra	1,556	Pseudanabaena	541
6	Cyclotella	5,481	Aulacoseira	1,111	Pseudanabaena	752
7	Cyclotella	2,807	Aulacoseira	1,257	Pseudanabaena	589
8	Aulacoseira	1,758	Scenedesmus	649	Microcystis	415
9	Cyclotella	515	Aulacoseira	467	Pseudanabaena	284
10	Aulacoseira	3,972	Cyclotella	2,984	Ochromonas	1,132
11	Aulacoseira	1,169	Pseudanabaena	957	Ochromonas	885
12	Pseudanabaena	2,530	Cyclotella	1,424	Ochromonas	619

3.2.1. 남조류 분포 현황

최근 10년간 총남조류 출현 현황은 2009부터 2014년까지 평균 36~129 개체수/mL로 낮게 검출되다가 2015년에 평균 2,207 개체수/mL로 급증하였고, 2017년까지 감소추세였으나 2018년 다시 상승하였다(그림 12).

최근 5년간 유해남조류(Anabaena속, Microcystis속, Oscillatoria속, Aphanizomenon 속) 역시 2015년에 가장 높은 값을 나타내었으며, 총남조류에 대한 유해남조류 비율은 2014년은 99.2%, 2015년 32.6%, 2016년 4.6 %, 2017년 15.2 %, 2018년은 6.7 %를 차지하여 2014년 이후에는 총남조류 개체수에 유해남조류보다 기타 남조류의 기여도가 높은 것으로 나타났다(그림 13~14).

그림 12. 최근 10년간 총남조류 출현 현황

그림 13. 최근 5년간 유해남조류 출현 현황

그림 14. 최근 5년간 유해남조류 및 기타남조류 출현 비율

총남조류 월 평균값은 8~9월에 가장 높은 값을 나타냈던 다른 해와 달리 12월에 가장 높은 농도로 검출되었고, 유해남조류는 8월에 가장 높은 값을 나타내었다(그림 15).

그림 15. 2018년 총남조류 및 유해남조류 월평균 검출 현황

유해남조류 속별 검출현황은 2015년~2017년과 마찬가지로 Microcystis속이 우점하였고, Anabaena속이 2우점속이었다. Microcystis속은 평균 43 개체수/mL(범위 0~763). Anabaena속은 평균 19 개체수/mL(범위 0~442), Aphanizomenon속은 8 개체수/mL(범위 0~100)가 검출되었으며 모두 8월에 가장 높은 농도를 나타내었다. Oscillatoria속은 검출되지 않았다(그림 16).

그림 16. 2018년 유해남조류 속별 검출현황

2-MIB 발생 남조류로 알려진 Pseudanabaena속의 월평균 농도는 11월에 급증하기 시작하여 12월에 2,530 개체수/mL(범위 240~5,660)로 가장 높은 값을 나타내었다(그림 17). 이는 2015년에는 8~9월에 고농도 검출되었으나 2016년부터 11월~12월에 고농도 검출이 지속되고 있어 한강 수생태계 환경이 2016년을 기점으로 변화한 것으로 보인다(그림 18).

그림 17. 2018년 Pseudanabaena속 월평균 검출 현황

특히 2018년 11월에 취수원수의 2-MIB농도가 고도정수처리 한계농도인 70 ng/L 이상 검출되어 상수원 상류 특별조사가 실시되었고, 11월 20일 강북취수장에서 108 ng/L의 2-MIB가 검출되는 등 맛․냄새물질 경계단계 기준인 100 ng/L을 초과로 ‘경계단계’가 발령되어 상수원 상류 7지점 및 한강본류 대교 4지점에 대해 모니터링이 강화되었다(그림 19). 특별조사 실시 결과, 2-MIB 발생 남조류로 알려진 Pseudanabaena속, Phormidium속, Oscillatoria속, Planktothrix속 중 Pseudanabaena속과 Phormidium속이 검출되었으며, Pseudanabaena속이 우점하였고 Phormidium속은 11월 19일 의암호에서만 25 개체수/mL가 검출되었다. Pseudanabaena속 검출현황은 11월 14일 청평댐에서 가장 높은 농도(8,130 개체수/mL)로 검출되었고, 이후 점차 농도가 감소되었으며, 다산유적지, 양수대교(11.26 조사시작), 삼봉리는 11월 26일에 최고값을 나타내었고 12월 5일에 농도가 감소되었다. 그 외 11월14일에 조사한 복포리와 11월 19일에 조사를 실시한 의암호, 공지천은 불검출되거나 저농도 검출되었다(그림 20).

한강본류 대교지점은 미사대교와 광진교는 11월 26일에 최고값을 나타내었고, 강동대교와 잠실철교는 12월3일에 최고 농도를 나타내었다(그림20). 맛냄새물질 저감을 위해 한강유역환경청 및 한강홍수통제소는 소양강댐 추가방류(6.9→17.3백만CMS)를 11월 28일부터 12일간 실시하였고, 이에 따라 북한강 수계의 Pseudanabaena속의 개체수도 감소하였다.

그림 18. 2015년부터 2018년까지 Pseudanabaena속 분포 현황

그림 19. 2-MIB 고농도 검출 관련 상수원 특별조사 지점

그림 20. 2-MIB 증가에 따른 상수원 상류 및 한강 본류 남조류 특별조사 결과

기타 남조류 중 주요 검출 조류는 Geitlerinema속이 거의 연중 검출되었으며, 농도는 평균 138 개체수/mL(0~1,300)였고, 군집성 Merismopedia속은 7월부터 10월에 평균 426 개체수/mL(0~1,600)검출되었다(그림 21). 군집성 Aphanocapsa속은 9월에 가장 높은 농도를 나타내었으나 기타 시기에도 검출되었고 평균 농도는 86 개체수/mL(0~2,380)였다. 그 외에도 Chroococcus속, Aphanothece속, Cylindrospermum속, Nostoc속, Phormidium속, Limnothrix속, Cyanotetras속이 저빈도 저농도로 검출되었다.

그림 21. 기타남조류 (Geitlerinema속, Merismopedia속, Aphanocapsa속) 검출현황

3.2.2. 규조류 분포 현황

규조류는 연평균 5,000 개체수/mL(305~16,380)로 2017년의 4,565 개체수/mL(500~20,991)과 비슷한 수준으로 검출되었으나, 시기별 검출 양상은 매우 달랐다. 2017년의 경우 과거의 검출 추세와 비슷하게 1~3월에 최고농도를 나타내고 그 이후 낮은 농도를 유지한 반면, 2018년에는 4~5월, 6월, 8월, 10~11월에 고농도를 나타내었다(그림 22).

그림 22. 규조류 검출현황(2017년 및 2018년)

총 규조류의 개체수 및 검출 추세에 Cyclotella속의 기여도가 크게 나타났다. Cyclotella속은 연평균농도는 2,360 개체수/mL(65~15,280)로 총 규조류의 47.2 %를 차지하였으며, 고농도 검출시기에는 93%로 검출 농도의 대부분을 차지하기도 하였다(그림 23).

그림 23. Cyclotella속 검출 현황

Asterionella속은 연평균 463 개체수/mL(0~3,310) 검출되었으며 1~3월에 고농도를 나타내어 이 시기 총규조류의 대부분을 차지하였다(그림 24).

한강수계의 대표적인 여과폐색 규조류로 알려져 있는 Synedra속과 Aulacoseira속은 시기를 달리하여 고농도 검출되었으며, 특히 올해 Synedra속은 2016년 이후 가장 높은 농도를 나타내어 연평균 727 개체수/mL(0~6,920)로 2017년에 비해 5배 이상 높았고, 2016년에 비해 4배 가량 높았다(그림 24). Synedra속은 3월부터 증가하기 시작하여 4~5월에 고농도 검출되었으며 이 시기의 정수센터 모래여과지의 여과지속시간도 93시간에서 83시간으로 감소되었다(그림 25).

Aulacoseira속은 연평균 924 개체수/mL(0~9,050) 검출되었으며, 2017년에 비해 1.4배 높은 농도를 나타내었다(그림 24). 6월 중순부터 12월 중순까지 출현하였으며 8월과 10월에 고농도로 검출되어 여과지속시간 월평균값이 79시간까지 저하하였다(그림 25).

그림 24. Asterionella속, Synedra속, Aulacoseira속 검출 현황

그림 25. 정수센터 월평균 여과지속시간 및 여과폐색 규조류 농도

그 외에도 Acanthoceras속, Achnanthece속, Amphora속, Skeletonema속, Melosira속, Diatoma속, Cocconeis속, Cymbella속, Gomphonema속, Hantzschia속, Navicula속, Nitzschia속, Surirella속, Urosolenia속이 저농도 저빈도로 검출되었다.

3.2.3. 녹조류 분포 현황

녹조류는 연평균 705 개체수/mL(30~4,530) 검출되었으며 8~9월에 높은 농도를 나타내었다(그림 26).

그림 26. 녹조류 출현 현황

주요 검출 녹조류는 Scenedesmus속 168 개체수/mL (0~1,450), Micractinium속 66 개체수/mL (0~690), Chlamidomonas속 54개체수/mL (0~250), Pediastrum속 46 개체수/mL (0~710), Monoraphidium속 45 개체수/mL (0~250), Dictyosphaerium속 43 개체수/mL (0~640), Ankistrodesmus속 29개체수/mL (0~270)였다. Scenedesmus속, Micractinium속, Pediastrum속, Dictyosphaerium속은 주로 4~10월에 출현하였고, Chlamidomonas속, Monoraphidium속, Ankistrodesmus속은 연중 출현하였다(그림 27~28).

그림 27. Scenedesmus속, Micractinium속, Pediastrum속, Dictyosphaerium속 출현 현황

그림 28. Chlamidomonas속, Monoraphidium속, Ankistrodesmus속 출현현황

그 외 Botryococcus속, Carteria속, Chlorella속, Chlorogonium속, Chodatella속, Closteriopsis속, Coelastrum속, Crucigenia속, Dimorphococcus속, Ererrella속,  Eudorina속, Gloeocystis속, Golenkinia속, Gonium속, Haematococcus속, Kichneriella속, Lobomonas속, Nephrocytium속, Oocystis속, Pandorina속, Paulschulzia속, Polyedriopsis속, Pteromonas속, Schroederia속, Selenastrum속, Sphaerocystis속, Tetraedron속, Tetrastrum속, Treubaria속, Ulothrix속, Volvox 속, Closterium속, Cosmarium속, Elakatothrix 속, Mougeotia속, Staurastrum속, Zygnemopsis속 등 37속이 검출되었다.

3.2.4. 편모조류 분포 현황

편모조류는 은편모조식물문, 대롱편모조식물문, 와편모조식물문, 유글레나식물문, 착편모식물문이 해당되며, 한강수계에서는 대롱편모조식물문 80.7 %, 착편모조식물문 10 %, 은편모조식물문 7.3 %, 와편모조식물문 1.8 %, 유글레나식물문 0.2 % 순으로 비율을 차지하였다. 연평균 농도는 1,042 개체수/mL(20~7,320) 검출되었고, 전년대비 11배 가량 높게 검출되었으며, 주로 3~4월과 10~12월에 높은 농도로 검출되었다(그림 30).

그림 29. 편모조류 출현 현황

주요 검출 속은 대롱편모조식물문의 Ochromonas속 549 개체수/mL(0~5,280), Pseudokephyrion속 233 개체수/mL(0~1,500), 착편모조식물문의 Chrysochromulina속이 104 개체수/mL(0~1,700), 은편모조식물문의 Cryptomonas속이 76 개체수/mL(0~560)였고, Ochromonas속은 주로 4월과 10월, Pseudokiphyrion속은 1~3월에 고농도로 검출되었으며, Chrysochromulina속은 4월에 다소 높은 농도로, Cryptomonas속은 연중 저농도 검출되었다.

그 외 대롱편모식물문의 Mallomonas속, Uroglena속, Dinobryon속과 와편모조식물문의 Ceratium속, Glenodinium속, Gymnodinium속, Peridinium속, 유글레나식물문의 Euglena속이 소수 검출되었다.