서울시 취수원수 총조류 조사 보고서

(2019년)

조은주, 김민정, 이지연, 최연규, 정종순, 차영섭, 류인철, 김복순

1. 서론

조류(algae)는 수생태계의 일차생산자 및 산소 공급자로서 매우 중요한 미생물이다. 그러나 하천 및 호소의 지표수에서는 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, 계절별 분포를 분석하였다.

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). 다만 7월에는 영등포구 문래동 탁수 발생사고로 7월 하반기에만 1회 조사하였다.

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 200~400 배율로 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 ‘한강상수원 수계 미세조류 도감(서울특별시, 2018), ‘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, 편모조류로 분류하였으며, 수질오염공정시험기준의 기타조류 중 녹조류에 속하는 것(예: Chlamidomonas속)은 녹조류로 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

기온, 강수량 등의 기후자료는 기상자료개방포털(https://data.kma.go.kr /cmmn/main.do), 팔당댐 방류량은 국가수자원관리종합정보시스템(WAMIS, http://www. wamis.go.kr) 홈페이지에서 수집하였다.

3. 결과 및 고찰

3.1. 기후 및 수문자료 분석 결과

기온은 연평균 13.5 ℃ (범위 : –10.9 ~ 36.8 ℃)로 평년값 12.5 ℃보다 1.0 ℃, 2018년의 13.0 ℃(-17.8~39.6 ℃) 보다 0.5 ℃가 높았다(그림 3). 4월과 11월을 제외하고는 대체로 평년값보다 높았다. 폭염을 나타내어 최고기온이 39.6 ℃까지 올라 111년 만에 극값을 나타내었던 2018년보다 여름이 덜 더웠고, 겨울은 더 따뜻했다.

그림 3. 2019년 서울지역 월평균 기온

서울지역 연 강수량은 891 mm로 평년값인 1,451 mm 및 2018년의 1,284 mm 보다 적었다. 월별 강수량은 5월부터 8월까지 평년 강수량의 절반 수준을 나타내었다(그림 4).

그림 4. 2019년 서울지역 월강수량

일조시간은 연간 2,543 시간으로 평년값 2,091 시간에 비해 1.2배 더 길었다. 월별 일조시간은 7월에 가장 낮은 값을, 5월에 가장 높은 값을 나타내었다(그림 5).

그림 5. 2019년 월별 일조시간

팔당댐의 2019년 연평균 방류량은 211 CMS로 평년값 511 CMS의 41 %, 2018년의 394 CMS에 비해 53 % 밖에 미치지 못하였고, 특히 7~8월에 팔당댐 월평균 방류량 평년값은 1,535 CMS, 1,377 CMS 인 반면 2019년은 262 CMS, 343 CMS로 평년값의 20 % 밖에 미치지 않았다(그림 6). 팔당댐 일방류량은 2018년 7~8월에 1,000 CMS 이상 방류한 날이 13일인 반면, 2019년에는 2일에 불과하였다(그림 7).

그림 6. 월평균 팔당댐 방류량

그림 7. 팔당댐 일방류량

3.2. 총조류 조사 결과

2019년에 총 115건 조사결과, 연평균 총조류는 7,746 개체수/mL(범위 495~28,540)로 최근 10년간 총조류 평균값인 7,366 개체수/mL와 유사하게 나타났다. 최근 10년간 연도별 총조류는 2009년부터 2013년까지 평균 8,368 개체수/mL에서 5,526 개체수/mL로 감소하다가 가뭄이 심하였던 2015년에 최고값인 9,036 개체수/mL를 기록하였다(그림 8).

그림 8. 최근 10년간(2009년~2019년) 총조류 연평균 출현 현황

취수장별 연평균 출현량은 풍납이 가장 높았으며, 구리하수처리장이 위치한 왕숙천 유입 이후인 암사취수장부터 조류가 증가하는 것으로 나타났다(그림 9).

그림 9. 취수장별 총조류 연평균 출현 현황

월별 평균 출현현황은 2018년에는 4월에 가장 높은 값을, 9월에 가장 낮은 값을 나타낸 반면, 2019년에는 3월에 가장 높은 값을, 7월에 가장 낮은 값을 나타내었다(그림 10).

그림 10. 월평균 총조류 출현 현황

분류군별 평균 출현비율은 남조류 7 %, 규조류 76 %, 녹조류 5 %, 편모조류 12 %로 규조류가 우점하는 것으로 나타났다(그림 11). 월별 출현비율은 연중 규조류가 우점하였고, 1월부터 4월까지 극우점하는 경향을 나타내었다. 남조류는 8~12월에, 녹조류는 8~9월, 편모조류는 5~7월에 다소 높은 비율로 출현하였다(그림 12).

그림 11. 분류군별 연평균 출현 개체수 및 비율

그림 12. 분류군별 월평균 출현 비율

월별 우점속은 한강수계에서는 규조류인 Cyclotella/Stephanodiscus속이 1월부터 5월까지, Aulacoseira속은 6월부터 11월까지 우점하였고, 봄철 주요 여과폐색규조류인 Synedra속은 4~5월에 2~3 우점속에 속하였다. 편모조류인 Pseudokephyrion속과 Ochromonas속이 2~3 우점속으로 연중 출현하였다. 냄새물질 발생 조류인 Pseudanabaena속과 Geitlerinema속은 9~12월에 1~3 우점속에 속하였다(표 1).

표 1. 월별 우점속 및 출현 농도 현황

단위 : 개체수/mL

월	1 우점속		2 우점속		3 우점속
1	Cyclotella	5,146	Asterionella	687	Pseudokephyrion	626
2	Cyclotella	12,421	Asterionella	936	Pseudokephyrion	575
3	Cyclotella	18,400	Ochromonas	532	Pseudokephyrion	487
4	Cyclotella	7,298	Synedra	1,006	Ochromonas	854
5	Cyclotella	1,159	Ochromonas	866	Synedra	738
6	Aulacoseira	2,500	Cyclotella	560	Ochromonas	528
7	Aulacoseira	1,233	Ochromonas	376	Cryptomonas	116
8	Aulacoseira	1,472	Cyclotella	793	Merismopedia	348
9	Aulacoseira	1,278	Cyclotella	849	Pseudanabaena	366
10	Aulacoseira	1,488	Cyclotella	620	Geitlerinema	411
11	Aulacoseira	1,090	Pseudanabaena	640	Ochromonas	407
12	Pseudanabaena	1,029	Cyclotella	726	Ochromonas	595

3.2.1. 남조류 분포 현황

3.2.1.1. 취수원수 남조류 분포 현황

최근 5년간 총남조류는 가뭄이 극심했던 2015년에 가장 높은 값(평균 2,207개체수/mL, 최대값 48,460 개체수/mL)을, 2019년에 가장 낮은 값(평균 554 개체수/mL, 최대값 3,569 개체수/mL)을 나타내었다(그림13).

최근 5년간 유해남조류(Anabaena속, Microcystis속, Oscillatoria속, Aphanizomenon속) 역시 2015년에 가장 높은 값(평균 721 개체수/mL, 최대 8,830 개체수/mL)을, 2019년에 가장 낮은값(평균 39 개체수/mL, 최대 384 개체수/mL)을 나타내었다(그림 14). 총남조류에 대한 유해남조류 비율은 2015년 33 %, 2016년 5 %, 2017년 15 %, 2018년은 7 %, 2019년 7 %를 차지하여 총남조류 개체수에 유해남조류보다 기타 남조류의 기여도가 높은 것으로 나타났다(그림 15).

그림 13. 최근 5년간 총남조류 출현 현황

그림 14. 최근 5년간 유해남조류 출현 현황

그림 15. 최근 5년간 유해남조류 및 기타남조류 출현 비율

총남조류 월 평균값은 12월에 가장 높았고, 주로 여름철에 급증하는 특성을 가진 유해남조류는 9월에 가장 높은 값을 나타내었다(그림 15).

그림 16. 2019년 총남조류 및 유해남조류 월평균 검출 현황

주요 출현 남조류는 Pseudanabaena속, Geitlerinema속, Merismopedia속, Anabaena속, Microcystis속이었으며, 8~9월에는 Merismopedia속, Anabaena속, Microcystis속, Pseudanabaena속이, 그 외의 시기에는 Pseudanabaena속, Geitlerinema속이 총남조류 개체수 농도에 영향을 미치는 것으로 나타났다.

그림 17. 2019년 주요 출현 남조류 월평균 검출 현황(누적 영역형 분포도)

유해남조류 속별 검출현황은 2015년~2018년의 Microcystis속 우점 경향과 달리 Anabaena속과 Microcystis속이 비슷한 수준으로 우점하였다. Anabaena속은 평균 15 개체수/mL(범위 0~331), Microcystis속은 평균 15 개체수/mL(범위 0~142), Aphanizomenon속은 7 개체수/mL(범위 0~142), Oscillatoria속은 2 개체수/mL(범위 0~82)가 검출되었으며 Anabaena속과 Microcystis속은 9월, Aphanizomenon속과 Oscillatoria속은 6월에 가장 높은 값을 나타내었다(그림 18).

그림 18. 2019년 유해남조류 속별 검출현황

기타 남조류 중 2-MIB 발생 남조류로 알려진 Pseudanabaena과의Pseudanabaena속은 연평균 327 개체수/mL(범위 0~3,310)였으며, 9월부터 증가하기 시작하여 12월에 평균 1,029 개체수/mL(범위 0~3,310)로 가장 높았고, Pseudanabaena속과 같은 냄새물질을 발생시키는 같은 과의 Geitlerinema속은 연평균 88 개체수/mL였고, 2월, 5월, 10월에 다소 높은 농도로 출현하였다(그림 19). Pseudanabaena속의 경우 2015년에는 8~9월에 고농도 검출되었으나 2016년부터 2019년까지 11월~12월의 저수온기에 고농도 검출이 지속되고 있다(그림 20).

그림 19. 2019년 Pseudanabaena속 월평균 검출 현황

그림 20. 2015년부터 2019년까지 Pseudanabaena속 분포 현황

3.2.1.2. 조류경보제 한강본류 유해남조류 분포 현황

조류경보제 조사지점인 한강본류 광진교, 잠실철교, 미사대교, 강동대교 4지점에 대해 3월 25일부터 12월30일까지 주 1회 조사하였으며 총 156건 조사결과, 총유해남조류는 평균 138 개체수/mL (0~3,579) 출현하였으며, 전년(평균 100 개체수/mL)대비 1.4배 높았다. 이는 전년에 비해 현저히 낮았던 강수량과 팔당댐 방류량에 기인한 것으로 보인다. 최고 농도는 7월8일 잠실철교(3,579 개체수/mL)에서 기록하였고, 조류경보제 관심단계 기준인 1,000 개체수/mL를 1회만 초과하여 조류경보제는 발령되지 않았다. 계절별로는 여름철(7~9월)에 고농도를 보였다(그림 21). 속별 출현현황은 Anabaena속 66 개체수/mL (0~3,390), Microcystis속 55 개체수/mL (0~759), Aphanizomenon속 18 개체수/mL (0~428), Oscillatoria속 0.03 개체수/mL(0~5)였다.

그림 21. 한강본류 조류경보제 시료 유해남조류 속별 출현 현황

고농도 검출시기인 7~9월 속별 출현 현황은 7월에 Anabaena속, 8~9월에는 Microcystis속의 농도가 높았다(표 2). 7월에 냄새물질인 지오스민 발생 남조류 Anabaena속이 고농도로 출현함에 따라 7월 4일부터 7월 10일까지 지오스민 농도가 관리기준(100 ng/L)을 초과하여 맛․냄새물질 관리기준 관심단계가 발령되기도 하였다.

표2. 2019년 7~9월 조류경보제 유해남조류 속별 평균 출현 현황

구분	총유해남조류	Anabaena속	Microcystis속	Aphanizo -menon속	Oscilla -toria속
평균	357 (0~3,579)	175 (0~3,390)	151 (0~759)	31 (0~428)	0.09 (0~5)
7월	441 (0~3,579)	349 (0~3,390)	30 (0~200)	61 (0~428)	0
8월	268 (0~818)	19 (0~153)	236 (0~735)	14 (0~67)	0
9월	343 (26~912)	125 (10~378)	203 (0~759)	15 (0~75)	0

3.2.2. 규조류 분포 현황

규조류는 연평균 5,869 개체수/mL(범위 300~27,480)로 2018년의 4,989 개체수/mL(범위 240~16,380)와 거의 비슷한 수준으로 출현하였고, 2018년에는 4, 6, 10월에 높은 값을 나타내었으나 2019년에는 2017년까지의 해와 마찬가지로 2~3월에 높은 값을 나타내었다(그림 22).

그림 22. 규조류 검출현황(2018년 및 2019년)

총 규조류의 개체수 및 검출 추세는 1월부터 5월까지는 Cyclotella/Stephanodiscus속이 6월부터 12월까지는 Aulacoseira속의 기여도가 크게 나타났다. Cyclotella/Stephanodiscus속의 연평균농도는 4,191 개체수/mL(10~26,740)로 총 규조류의 71 %를 차지하였으며, 최고농도 출현시기인 3월에는 96 %로 출현 농도의 대부분을 차지하였다(그림 23).

그림 23. 주요 검출 규조류 출현 현황

Cyclotella/Stephanodiscus속 외에 주요 출현조류는 Aulacoseira속이 연평균 807 개체수/mL(0~4,210)였고, 4~5월에 고농도를 나타내는 Synedra속이 300 개체수/mL(0~1,580), 2월에 잠깐 고농도를 나타내다 사라지는 Asterionella속이  212 개체수/mL(0~1,750) 이었다. 대표적인 여과폐색 규조류인 Aulacoseira속은 6~11월 고농도시기의 평균농도가 1,535개체수/mL(80~4,210)였고, 이 시기에는 여과폐색 농도인 1,000 개체수/mL 이상 검출빈도가 56%에 달했다. Synedra속 역시 대표적인 여과폐색 규조류로 4~5월 상반기까지 평균 농도가 1,100 개체수/mL(540~1,580)로 모두 여과폐색 농도인 500 개체수/mL 이상이었다. 다른 해와 달리 12월 하반기(채수일자 12.16.)에 평균농도가 834 개체수/mL (520~1,290)로 여과폐색 농도인 500 개체수/mL 이상이었다(그림 23).

그 외에도 Acanthoceras속, Achnanthece속, Amphora속, Skeletonema속, Melosira속, Diatoma속, Cocconeis속, Cymatopleura속, Cymbella속, Fragilaria속, Gomphonema속, Gyrosigma속, Hantzschia속, Meridiun속, Navicula속, Neidium속, Nitzschia속, Pinnularia속, Stauroneis속, Urosolenia속이 저농도 저빈도로 출현하였다.

3.2.3. 녹조류 분포 현황

녹조류는 연평균 370 개체수/mL(10~2,410) 출현하였으며 2018년 705 개체수/mL (30~4,530)의 절반 수준이었고, 2018년과 마찬가지로 8~9월에 높은 농도를 나타내었다(그림 24).

그림 24. 녹조류 출현 현황

주요 출현 녹조류의 연평균 농도는 Chlamidomonas속 76 개체수/mL (0~740), Scenedesmus속 58 개체수/mL (0~240), Monoraphidium속 47 개체수/mL (0~240), Micractinium속 27 개체수/mL(0~320)였다. Chlamidomonas속은 8월과 10~11월에, Scenedesmus속은 8~9월, Monoraphidium속은 3~6월에 다소 높은 농도를 보였으며, Micractinium속은 8~11월에 잦은 빈도로 출현하였다(그림 25).

그 외에도 Actinastrum속, Ankistrodesmus속, Arthrodesmus속, Carteria속, Chlorella속, Chlorogonium속, Chodatella속, Closterium속, Coelastrum속, Cosmarium속, Crucigenia속, Dictyosphaerium속, Elakatothrix속, Eudorina속, Gloeocystis속, Golenkinia속, Gonium속, Kichneriella속, Lobomonas속, Mougeotia속, Nephrocytium속, Oocystis속, Pandorina속, Pediastrum속, Pteromonas속, Schroederia속, Selenastrum속, Sphaerocystis속, Spirogyra속, Staurastrum속, Tetraedron속, Tetraspora속,  Treubaria속, Ulothrix속, Zygnemopsis속이 출현하였다.

그림 25. Chlamidomonas속, Scenedesmus속, Monoraphidium속, Micractinium속 출현 현황

3.2.4. 편모조류 분포 현황

편모조류의 연평균 농도는 953 개체수/mL(70~3,340)였으며 2018년의 1,042 개체수/mL(20~7,320)와 비슷한 수준이었고, 주로 상반기에 높은 농도로 출현하였다(그림 26).

그림 26. 편모조류 출현현황

그림 27. 주요 편모조류 속별 출현 현황

주요 출현 속은 Ochromonas속 486 개체수/mL(0~2,070), Pseudokephyrion속 233 개체수/mL(0~1,190), Chrysochromulina속이 67 개체수/mL(0~770), Cryptomonas속이 84 개체수/mL(0~490)였고, Ochromonas속은 주로 4월~6월, Pseudokiphyrion속은 1~3월에 고농도로 출현하였으며, Chrysochromulina속은 3~6월에 다소 높은 농도로, Cryptomonas속은12~3월을 제외한 연중 저농도 출현하였다(그림 27).

그 외 Ceratium속, Dinobryon속, Euglena속, Glenodinium속, Gymnodinium속, Mallomonas속, Peridinium속이 소수 출현하였다.