1) 난지도
난지도는 78년 도시계획사업 실시 인가로 93년 3월에 완전 폐쇄 될 때까지 수십년간 서울의 쓰레기매립장으로서의 제 역할을 다해 냈다. 지금은 흉물스런 두 개의 봉우리가 되어 버렸지만 매립이전에는 밭과 밭둑을따라 미루나무가 자라고 갈대나 줄같은 습지식물이 번성하여 철새들이 찾아오던 평지였었다. 매립이 시작되고 91,972,000㎥의 쓰레기가 쌓이자 자연히 생태계는 초기화가 되어버렸고 아무도 그곳에 생물이 살수 있을거라 생각하지 않았다.
2) 귀화식물의 번성
그러나 불모지일 것이라는 예상과 달리 난지도는 거의 빈 틈이 없을 정도로 풀과 나무가 무성하게 자라고 있다. 까치, 꿩, 참새, 흰배멧새 등이 인적이 끊인 숲에서 다시 먹이를 찾으며 자유롭게 날고 있다. 쓰레기를 흙 으로 덮는 복토작업과 함께 쓰레기 반입이 완전히 끝난지 2년여가 지난 지금 난지도를 특징 짓는 것은 식물생태의 변화다. 전국 어디서도 볼 수 없는 특이한 식물상, 즉 각종 귀화식물 이 무리를 지어 번성하는 `귀화식물 전시장'을 연출하고 있다.
1978년 이전에도 이곳은 농경지였고 또한 섬이었기에 귀화식물의 침입이 가능했으며 귀화지로서의 여건도 갖추어져 있었다. 1978년 이전에 채집된 귀화식물은 도꼬마리, 돼지풀 등 12종이 알려져 있다. 그러나 쓰레기 매립후 난지도에 85종이나 되는 종류의 귀화식물이 번성하고 있는 것은 서울 각 지역의 쓰레기를 수거하면서 많은 식물종이 난지도에 모이게 되었고 척박한 토양에 양지식물인 이들이 우선적으로 번식할 수 있는 여건이었기 때문으로 추정하고 있다.
3) 귀화식물의 창고
동쪽 사면의 오니매립장으로 오르는 길에는 망초 군락과 가시상치, 환삼덩굴 등이 누군가 일부러 씨를 뿌려 키운 것처럼 비탈을 이루고 있다. 간간이 눈에 띄는 버드나무와 아카시아나무 아래에는 빛이 들지 않는 숲속에도 침투하기 때문에 생태계를 파괴하는 대표적인 귀화식물로 꼽히는 서양등골나무가 자라고 있다. 제1매립장 남사면 윗부분에는 콩말냉이와 가시상치가 1m 정도의 높이로 덤불을 이루고 있고 사이사이로 꽃가루 알레르기를 유발하는 독초인 돼지풀과 달맞이꽃, 큰방가지똥, 도꼬 마리 등이 자라고 있다. 복토가 이뤄진지 얼마되지 않은 매립장 상부를 제외하면 매립장 사면은 거의 빈 곳이 없을 정도로 나무와 풀이 무성하게 자라고 있어 자연의 자생적 복원능력을 실감케 한다. 서양메꽃, 큰비자루국화, 선나팔꽃, 노랑까마중, 가는털비름, 털독 말풀 등 난지도에 자라고 있는 식물 260여종 가운데 귀화식물이 85여종에 이른다고한다. 이것은 우리나라 귀화식물의(2백 여종)의 30%에 달하는 것으로 새로운 생태학적 표본이 된다. 이처럼 난지도에 귀화식물이 번성하는 이유는 간단하다. 쓰레기 매립이 시작되면서 자연 식생이 완전히 파괴되자 발아력과 번식력, 오염에의 적응력 등이 강한 귀화식물들이 생태계 의 빈틈에 침입해 번성하게 된 것이다.
난지도 식물상의 또다른 특징의 하나는 시간의 흐름에 따라 나타나는 식물의 천이과정을 뚜렷이 볼 수 있다는 점이다. 쓰레기더미를 덮은 황무지에 가장 먼저 침입해오는 것은 망초, 가시상치, 미국자리공, 콩말냉이 등 귀화식물로 이들이 나대지를 덮은 이후 쑥, 칡 등 자생 식물이 들어와 이들 선구식물을 몰아냈다. 그 뒤에는 다시 아카시아와 버드나무 등이 쑥과 칡, 환삼덩굴 등을 밀어내면서 자리를 잡는데 이런 과정이 난지도 매립장의 사면 상하부에 그대로 펼쳐지고 있는 것이다.
난지도를 덮고 있는 귀화식물의 주종은 계절별로 봄철에는 갓, 콩알냉이, 흰명아주, 여름철에는 흰명아주, 겹달맞이꽃, 돼지풀, 개망초, 망초, 가시상치 그리고 가을철에는 미국개기장, 가는털비름, 돼지풀, 큰비자루국화, 망초 등이다. 특히 이곳에서 한국 미기록 귀화식물로 가는잎한련초 1종이 밝혀졌고 이외 이 지역에서만 관찰되는 귀화식물로 선나팔꽃과 노랑까마중 2종이 있다. 또한 귀화 북쪽 한계지가 이 지역인 식물로 시리아수수새, 양명아주, 서양메꽃, 큰망초, 봄망초의 5종이 있다.(박수현, 1998)
목본류는 귀화식물인 아까시나무와 자생식물인 수양버들이 경사면에 주종을 이루면서 서로 경쟁하고 있다. 아까시나무와 가죽나무를 제외한 나머지 귀화식물은 모두 초본이며 또한 양지식물이므로 앞으로 아까시나무, 수양버들, 가죽나무, 복사나무 등이 전역을 덮게 되면 숲의 가장자리나 길가를 제외하고는 초본성 귀화식물은 점차 사라지고 자생식물로 대체되게 될 것이다. 서울시립대 이경재 교수(응용생태학)는 “그대로 둘 경우 20~30년 뒤에는 버드나무나 아 카시아, 가중나무 등이 숲을 이루며 난지도를 덮게 될 가능성이 크다”고 한다.
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개쇠스랑개비 |
논개불알꽃 |
황새냉이 |
쇠별꽃 |
돼지풀 |
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애기똥풀 |
꽃마리 |
지칭개 |
환삼덩굴 |
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4) 그외 다양한 생태계
또한 난지도에는 천연기념물 조류인 황조롱이와 보호대상종 말똥가리, 큰말똥가리, 환경부지정 보호곤충인 왕은점표범나비 등, 22종의 조류와 70종의 곤충이 발견됐다. 이것은 식물에 비해 대단히 다양한 것으로 파충류, 양서류와 함께 본격적인 생태학적 조사가 실시되어야 할것이다.
5) 난지도의 골프장
그런데 이런 난지도에 국가 사업으로 골프장이 들어서게 된다. 이미 정지작업에 들어갔으며 이르면 내년중순 완공된다고 한다. 아직 안정화가 끝나지 않아 20%의 지표면 하강이 있을 것이라 하는데 골프의 대중화를 위해서라는 명분아래 건설을 강행하고 있다고 한다. 농약도 타 골프장보다 적게써서 환경친화적 골프장을 구성하겠다고 한다. 난지도 골프장은 면적상 200명만이 이용할수 있다고 한다. 이것은 대중화를 위한 것이 아니다. 골프의 대중화는 애초에 막대한 토지사용과 과대한지출, 환경피해를 초래하기 때문에불가능할 수밖에 없다. 우리는 외국처럼 큰땅을 가진 나라가 아니다. 또한, 아무리 적게 써도 농약은 농약이다. 그로 인해 겨우 회복기에 접어든 난지도 생태계가 다시 피해를 입을수 있다. 제대로 환경과 생태계조사가 아루어 지지도 않은 상태에서 공무원들의 무지한 책상물림 공세우기가 후손에게 물려줄수 있는 생태학적 교훈 하나를 없앨수 있다.
6) 이제 우리가
난지도에 다양한 식물종이 번성하게 됨에 따라 다양한 곤충류와 뱀, 오소리 등의 동물이 서식하게 되었으나 아직까지 이들에 대한 학술적 생태조사가 이루어진 적이 없어 어떤 곤충류와 조류, 파충류 등이 서식하는지 자세히 알려져 있지 않다. 또한 난지천에도 오염은 되어 있으나 난지도 관리사무소 담당자에 의하면 붕어가 잡힌다고 하는 바 난지도 및 난지천 등 주변에 대한 보다 세밀한 생태조사가 이루어져야 할 것이다.
지금 우리나라에선 자연생태계의 중요성이 대두되면서 많은 생태학적 프로젝트가 이루어지고 있다. 동해안 산불문제에서, 서해안 갯벌문제까지 수많은 제안과 실험적인 연구가 이루어지고 있다. 정부 주도의 이런 계획들은 보존에 중점을 맞춰 활발히 진행되고 있으며 나아가 일반인들의 관심은 사회적 분위기에 일조를 하고 있다. 개인과 단체들간에 정보와 네트워크는 이런 사업들의 잣대가 되어 주고 있으며 국가사업의 시너지가 되어 주고 있다. 그러나 이런 사업들은 필연적으로 많은 예산과 관심을 요구하고 있으며 이런 활동들은 특성상 많은 문제점을 갖고 있다.
환경부 산하 자연보전국이 추진중인 프로젝트를 알아본 결과 총 7건의 계획이 진행중이었다. 각각의 계획은 거시적 프로젝트였으며 그에 따른 방법과 문제점이 제시되어 있었다. 대체적으로 짜임새있고 구성력은 있었으나 몇 가지 미흡한 점이 있었는데, 개방된 자료가 상당히 적었고 각 계획의 중복성이 많았다는 것이다. 또한 예산 설명이 없어서 사업 규모를 가늠하기 힘들었다. 여기에 요즘 심각하게 대두되었던 동해안 산불로 인한 생태계피해와 적조현상으로 인한 생태학적 문제점 접근, 비무장지대의 생태계보호를 위한 북한과의 공조를 바라는 것은 무리일까?
자연환경 보전지역 지정계획은 이미 각 부처에서 환경보전을 위해 각 시행령에 의거하여 환경부, 산림청, 건설교통부, 해양수산부, 문화관광부등 다수의 기관이 분할 혹은 중복으로 관리하고 있다. 이것은 각 기관이 나름대로의 기준을 갖고 지정한 것이기 때문에 지역주민들의 이해에 혼란을 초래할 수 있으며, 각 시행법의 모순이 존재할 수 있다. 따라서 최소한의 부처로 축소하여 목적에 따라 공조체제를 유지하는 것이 효율성있고 예산을 절약할 수 있는 방법일 것이다. 또한 각 보호구역 지정시에는 지역 주민간에 이해와 협조를 위해 충분한 예산 편성과 혜택, 대안이 필요할 것이다. 실례로 95년에 생태계 보전지역으로 지정하려다 주민들의 반발로 철회한 바 있는 철원지역을 다시 지정하기 위해 검토중이라고 한다. 지난해 12월 제정된 '통일기반 조성을 위한 접경지역지원법'으로 인해 두루미의 월동지인 이곳의 개발이 가속화될 것으로 예상됨에 따라 그 보호대책의 일환으로 추진하는 것인데 지가하락등의 여러 파급되는 피해를 최소화할 수 있는 대책을 수립하여 무조건 지역주민의 정의감을 요구할 것이 아니라, 환경공원조성, 생태공원조성등의 2차 대책을 통해 서로간의 이익을 이끌어 낼 수 있어야 할 것이다.
물론 자연환경의 보전을 둘러싼 전지구적인 흐름에서 우리는 생태계의 보전과 지속가능한 발전을 위하여 지역주민 개개인의 적극적이고 자발적인 참여가 어디에서보다도 강조되고 있음을 볼 수 있다. 이러한 상황에서 자연환경 보전정책이 가장 관심을 두어야 할 점은 어떻게 하면 지역주민 개개인이 가지고 있는 에너지를 동원하여 그 지역의 생태계 보전에 앞장서게 할 수 있는가 하는 문제이다. 이것은 더 이상 자연환경 보전정책의 주된 관심이 개인의 행위를 규제함으로써 생태계 보전을 달성할 수 있다는 관점에 머물지 않는다는 것을 의미한다.
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한겨레신문 기사 내용
환경부는 7일 멸종위기에 있는 두루미와 재두루미 등이 월동하는 강원 철원지역을 생태계보전지역으로 지정해 관리하는 방안을 검토하고 있다고 밝혔다. 환경부는 지난해 12월 이용삼 의원(민주당) 등 209명이 발의한 `통일기반 조성을 위한 접경지역지원법'이 국회 본회의를 통과해 개발이 가속화될 것으로 예상됨에 따라 철새도래지 보호대책을 마련하기로 했다고 이렇게 밝혔다.
환경부 관계자는 “철원지역에 날아드는 철새 가운데 특히 두루미류는 철원지역에서 서식하는 일이 많아 지역개발이 본격화되면 멸종이 더욱 가속화될 것으로 우려된다”면서 “개발예정지의 범위를 축소하거나 생태계보전지역으로 지정해 지속적으로 관리하는 것이 불가피하다”고 설명했다.
이에 따라 환경부는 우선 대마리, 유곡리, 하갈리, 토교저수지 등 4개 지역(27.5㎢)을 특별지역으로 지정해 관리할 방침이다. 또 국고 1억6600만원을 들여 철새도래지 가운데 하나인 3번 국도와 인근 관광코스 도로 주변에 차폐시설을 설치하는 방안도 추진하기로 했다. 이와 함께 건설교통부와 철도청 등 관계부처와의 환경영향평가 협의 때 대마리 등 4개 지역과 인접한 금강산철도(철원∼유곡) 노선의 변경을 요청하기로 했다.
환경부는 지난 95년 철원지역을 생태계보전지역으로 지정해 관리하려다 주민들의 반발로 철회한 바 있다. 주민들은 당시 철원이 이미 군사시설보호구역으로 지정돼 개발행위에 제한을 받는 상황에서 환경부가 다시 철새 보호를 이유로 다른 규제를 추진하는 것은 낙후된 지역경제를 더욱 어렵게 만든다며 반발했다. [정상영 기자]
생태계변화관찰계획은 자연경관이 수려하거나 우수한 생태계를 유지하고 있는 지역에 대하여 무분별한 개발행위로 인한 자연파괴 및 훼손방지와 우리나라 고유의 우수생물종을 보호하기 위하여 실시하는 것으로 고정감시망 운영체제를 도입하여 실시하고 있다. 각지방환경관리청에 의해 약 100여 개소에서 이루어지고 있는데 민간단체등의 협력으로 지방간의 공조를 이끌어 내고 있는 합리적인 방안이다. 그러나 민간단체는 전문적 능력이 떨어지므로 각 대학이나 연구소등의 협조를 이끌어 내고 기본적으로 학술조사도 병행되어야 겠다. 구체적인 데이터가 부족하긴 하나 기본적으로 자연환경 감시에 따른 제반 사항은 체계화하여 각 개인이 접근하기 쉽도록 배려하고 판단할 수 있게 하여 평가받을 수 있는 체계를 마련해야 할 것이다.
습지보전대책은 국제적인 협약에 따른 것으로 물새서식처에 관한 협약(Convention on Wetlands of International Importance especially as a Waterfowl Habitat), 즉 Ramsar협약을 1997년 3월 28일 대암산 용늪과 창녕 우포늪으로 가입서를 기탁함으로 101번째 람사협약가입국이 되었다. 환경부는 생태계의 보고인 습지를 최대한 보전한다는 기본방침아래 개발사업에 대한 부처간 사전협의나, 환경영향평가시 습지매립에 대하여는 사업시행 보류, 사업규모축소 등 보다 적극적인 내용으로 관련부처와 협의·협조해 나가고 있다. 또한 습지의 자연성이 뛰어나고, 생물다양성이 풍부한 지역, 국제보호 및 멸종위기조류 도래지·서식지 등 습지생태계 우수지역을 생태계 보전지역으로 지정관리하고 있으며, 습지생태계보전과 지역발전을 동시에 달성하기 위해 습지에 자연학습관을 설치하거나, 습지의 생태공원화 계획을 추진하고 있으며 또한 각종 개발사업으로 훼손된 정족산 무제치늪, 대암산 용늪 등 중요습지의 복원사업도 실시하고 있다. 아울러 습지보전에대한 홍보자료제작 및 배포, 습지보전에 대한 세미나, 심포지움, 캠페인을 개최하여 지속적으로 대민홍보 활동를 추진하고 있다.
그러나 계획과는 달리 많은 문제점과 봉착하고 있다. 우리나라의 서해안은 세계 5대갯벌 중의 하나로 세계에서 보기 드문 우수한 갯벌이다. 습지는 각종 어패류, 동·식물 등이 서식하고 있는 생물종 다양성의 보고이며, 오염물질정화, 홍수조절 등 환경적으로나 사회·경제적으로 매우 가치 있는 자연자산이다. 그러나 대규모의 간척사업과 개발사업으로 수많은 갯벌과 습지가 매립되고 있다. 대표적인 예가 바로 새만금이다. 2목 2아목 14과 57속 371종의 저서규조류와 64종의 저서동물, 14목 66과 96속 158종의 어류등 엄청난 자원을 가진 갯벌이지만 전라북도의 내륙을 흐르는 대형 하천인 만경강과 동진강 하구를 중심으로 그 일대의 서해 연안을 대상으로 간척 공사를 실시하므로써 하구 및 기수역의 생태적 변화가 발생되어 이곳에정착되어 서식하고 있는 저서생물을 비롯하여 어류에게 큰 영향을 주게되므로 서해 연안의 어족자원에도 상당한 영향을 미칠 것이다. 갯벌은 수산물 생산과 생물들의 서식지, 오염정화, 재해방지, 레크레이션 등의다양한 기능을 하는 등 그 가치는 이루 말할 수 없다. 이미 환경부 연구보고서를 통해 갯벌이 농경지와 비교했을 때 3.3배의 경제적 가치가 있음이 확인된 바 있는데도 공사는 계속 진행되고 있다. 이는 환경부의 강제력 부재와 각 부처간 공조체제가 확립되어 있지 않기떄문이다
환경연합의 조사 데이터
현재 공정률 50%에 못미치는 공사가 진행중인 가운데 조류시간이 2시간 이상 늦어지는 등 해양생태계의 변화가 눈에 띄게 나타나고 있다. 뿐만 아니라 서해안 일대는 갯벌 매립으로 인해 1989년 5,899톤에 이르던 패류의 생산량이 1996년에 978.4톤으로 약 84.5%가 감소되었다. 바지락은 1,000톤이던 것이 6, 70톤으로, 백합류와 가무락은 계통판매에서 자취를 감추었다. 서식처가 간석지가 아닌 해수에 잠겨 있는 조하대인 피조개를 제외하고는 판매량이 급감하고 있으며 미끼 생물로서 한때는 상당한 수출량을 보였던 갯지렁이는 1991년 이후에는 판매실적이 전무하다. 이후 새만금 외곽공사가 마무리되면 패류, 해조류 갯지렁이등 100% 소멸될 것이라 보여지고 있어 수산자원의 고갈이 예상되고 있다. 이는 단순히 전북지역의 수산물생산뿐만이 아니라 전라남도, 충청도 지역 등 서해안 전체에 영향을 미치게 될 것이다.
또한, 만경강, 동진강 하구는 봄, 가을 도요, 물떼새들이 통과하는 중요한 지역이다. 1997년 환경부에서 발표한 전국 철새 동시 센서스 보고서에 의하면 조사기간중 만경강 하구는 총 371,129개체, 동진강 하구는 270,924개체가 조사되었으며, 검은머리갈매기, 큰고니, 재두루미, 흰갈매기 등 희귀조류가 다수 서식하는 곳이나 간척사업으로 그 서식지가 위협받고 있다고 밝히고 있다.
또한 우포늪의 보호구역 지정시에도 지역주민의 많은 반발에 부딪쳤는데 보호구역이 그들의 산업행동권과 중복되기 때문이었다. 70만평에 이르는 넓은 지역에 따르는 폐혜는 어로금지, 지가하락뿐만이 아니었다. 예상을 뛰어넘는 막대한 예산 소요였다. 보호구역지정만이 능사가 아니다. 그 제반되는 예산과 지역주민과의 이해관계개선 이전에 실질적인 계획 수립이 필요한 것이다.
우포늪
자연환경전국조사는 10년마다 행해지는 대규모 생태조사로 무인도서 보전대책등의 여러 프로젝트를 포함하고 있다. 조사권역과 지역별로 중점, 우선, 일반 조사지로 구분하여 체계적으로 진행중인데 사업이 사업이니 만큼 막대한 예산 소요가 뒤따른다. 이는 자연생태계를 효율적으로 파악, 보전, 관리할 수 있는 종합정보망을 구축하여 각 분야에서 다양한 용도로 활용하고 자연환경에 대한 국민의 인식제고를 위한 자연환경 영상자료의 구축·제공에 그 목적을 두고 진행되고 있다. 한가지 아쉬운 점이 있다면 상대적으로 양호한 자연 생태계를 갖고있는 북한과 공동체제를 수립해서 일정기준을 정한 뒤 그 데이터를 수집, 활용한다면 더욱 정확하고 활용가치가 높은 계획이 될수 있었을 것이다.
자연환경전국조사에는 무인도서 보전대책도 포함되어 있다. 3153개에 달하는 각각의 유, 무인도는 고립 상태에서 생겨난 독특한 식생을 가지고 있는데 이들 생태계를 체계적으로 보존하고 연구하기 위한 것이다.각 섬들은 체계적이고 학술적인 조사가 사전에 되어 있지 않았고, 주민들의 무분별한 채취 및 개발로 어려움이 많은 상황이다. 기본계획은 5년 동안 230여 개의 도서를 현지조사하는 것인데 이것은 총도서 수에 비해 상당히 적은 수다. 따라서 적절한 예산과 장기적인 계획을 세워서 실행하여야 하며, 총도서의 데이터가 확립되기 위해선 많은 시간을 요구할 것인데, 초기 데이터가 신빙성이 매우 떨어질 염려가 있다. 따라서 민간기업이나 연구소, 대학의 협조와 함께 특정도서는 적정한 선에서 개발을 유도하여 2차적 예산을 도출할수 있도록 해서 입체적이고 신속한 방향으로 추진하는 것이 바람직하지 않을까 한다. 특히 울릉도나 독도의 경우 자연보전과 국가영토에 대한 현지내 국민교육장으로 활용하고 독특한 생물자원에 대한 국가 생물다양성 확보와 정보축적을 위한 대상입지로 활용하며 건전한 생태관광에 대한 새로운 국가적 명소로 활용하기위해 자연자원 보존시설의 확충과 확보로 적극적으로 관광자원화 한다면 더 없는 모범 사례가 될 것이다.
각 프로젝트는 서로 연관성을 갖고 진행되고 있었다. 상위계획에 포함되어 진행중인 것도 있었고 서로간에 중복진행중인 것도 있는 것으로 보아 처음 계획을 수립 시 큰 뼈대를 갖고 진행된 것이라 해석되어진다. 그러나 그 중복편차가 심하고 목적에 따라 각 부처에 분산되어 있으며 신속함을 요하는 접근에는 다소 미흡한것 같다. 추진중인 프로젝트도 주민과의 마찰에 지지부진 한 것도 상당히 많다.
우리나라도 이제 선진국이니 만큼 환경부에도 예산편성을 좀더 넉넉히 해주는건 어떨까? 그게 안된다면 자연보호국 내부에 대민협조과를 두어 좀더 다양하고 우회적인 방법을 마련할 수 있도록 하며, 참여를 통해이해관계를 증폭할 수 있는 입체적인 대안을 수립해야 할 것이다. 또한 각 조사시에는 단순한 학술조사로 끝나는 것이 아니라, 자원생태학적으로 접근하여 우리나라의 잠재자원을 개발하고, 다각도의 접근을 통해 명분사업이 아닌 생태계보전을 위한 조사도 이루어져야 할 것이다. 동경제국대학 나까이 교수는 자원약탈을 위해 한반도를 후집고 다녔고, 덕분에 한국 특산종의 대부분에 꼬리표가 되어 버렸다. 이제는 우리의 관심을 통해 우리국토 곳곳에서 진행중인 여러 사업에 첨병이 되어 내 아들에게 빌려온 지구를 제대로 물려주어야 할 것이다.
적조란 해양에 서식하는 식물성 플랑크톤이나 그 외 박테리아나 미생물이 대량 번식하여 집적함으로써 바다물의 색이 변색되는 현상으로, 번식에 알맞는 환경조건이 될 때 일시에 많은 양이 번식되거나 또는 생물 물리적 현상으로 집적되어 바닷물의 색깔을 변색시키고 해양 환경에 변화를 주는 현상이다. 적조의 색은 반드시 적색으로만 나타나는 것이 아니라, 원인생물의 종류에 따라 적색, 황갈색, 녹색, 적갈색 등 다양한 색상을 띠게 되며 적조, 청조등 다양한 이름으로 불린다. 그리고 일단 적조대가 형성되면 독소와 빈산소 때문에 어패류 뿐 아니라 주변의 다른 생물체까지 집단 폐사, 바다 생태계를 황폐화시키게 된다.
적조의 발생
적조현상은 부패성 유기 오염물질과 미량금속 및 증식촉진물질이 풍부하게 용존되어 있고, 일사량, 수온, 염분등 환경조건이 충족되어 플랑크톤이 대량번식하면 발생하며, 특히 바람이나 조류에 의하여 집적되면 고밀도 적조가 발생한다. 남해안 같이 생활하수가 다량유입되고 저층에 퇴적된 영양물질이 용출되는 곳에서 (계절에 관계없이 발생하는 원인이 된다.) 상습적으로 발생한다.
▶ 적조가 자주 발생하는 곳
폐쇄성 내만수역, 각종 배수유임이 많은 곳, 일사량이 풍부하고 안정된 수괴가 형성되는 곳, 바닥에 유기물질이 많이 퇴적된 곳
▶ 적조의 발생단계
산업폐수, 유기성 폐수 유입 → 영양염류 풍부 → 플랑크톤증식(적조현상) → 용존산소 감소 → 유독가스 발생 H₂S, CH₄, CO₂ → 어패류 질식사 → 피해 : 수산자원(어패류 감소), 수질변화 및 생태계 파괴
▶ 적조현상의 기초적 환경요인
*바다의 수온구조가 안정화되어 물의 수직적 성층이 이루어질 때
*플랑크톤의 번식에 충분한 광량과 영양염류(질소, 인)가 공급될 때
*강우 및 하천수의 유입에 따른 염도의 희석작용이 클 때
*해저의 빈산소 수괴가 형성되어 포자의 발아촉진이 일어나고 퇴적층으로부터 부영양화의 원인물질이 용출될 때
*비타민류, 철, 코발트, 니켈 등의 미량금속류 및 펄프폐액, 단백질의 분해생성물이 첨가될 때이다.
▶ 생물학적 관점에서본 국내 적조 현황
담수역에서는 거의 남조류와 녹조류가 적조를 일으키며 외해에서는 Trichodesmium종이 적조를 일으키는 것으로 알려졌다. 와편모조류는 온대 및 아열대 수역에서 중요한 위치를 차지하며 수개의 편모를 가지고 있고, 연안수역에서는 규조류와 편모조류가 주로 적조를 일으키고 있다. 특히 온대 지방에서는 저 수온기에는 규조류가 그리고 고 수온기에는 와편모조류가 적조를 일으키고 있다.
우리 나라에서는 주로 식물성 플랑크톤에 의한 적조가 일어나고 있으며 이외 원생동물인 섬모충류 1종이 적조를 일으키고 있다. 이중 우리 나라 연안에서 자주 출현하는 종류는 규조류에서는 Skeletonema속, Chaetoceros속, Nitzschia속 등이 있고 편모조류에서는 Gymnodinium속, Prorocentrum(동해남부)속, Heterosigma속, Noticula(서해)속이 있다.
한편 연도별 적조생물의 변화를 보면 해가 갈수록 편모조류(주로 우점종)의 출현 빈도가 높아지고 있다. 이와 같이 적조생물이 편모조류로 이행됨과 아울러 최근 단독종 조류가 발생하면서 직접 피해를 일으키는 사례가 있다. 이는 오래 전에 깨끗한 연안에서는 해수의 구성성분이 안정적이었으나 해가 갈수록 오염이 증대되면서 환경이 악화되어 직접 피해를 줄 수 있는 종의 번식이 가능한 해수의 성질로 바뀌었음을 의미하고 있다.
적조의특성
▶ 적조의 독성
적조를 일으키는 생물중에는 패류를 독화시키는 종이 있다. 마비성 패독(PSP; paralytic shellfish poison)을 일으키는 종은 Alexandrium속이고 이러한 패독현상은 주로 북위 30。에서 60。까지 북반구의 온대해역에서 발생한다. 그리고 하리성 패독(下痢性貝毒, DSP; diarrhetic shellfish poison : 인체에서의 대표적인 중독 증세는 하리, 오심, 구토, 복통 등 소화기 계통의 장애이다)을 일으키는 종은 Dinophysis속이며, 최근 북유럽에서 많은 연구가 보고되고 있다. (saxitoxin 계열의 마비성 패독, Okadaic acid 계열의 하리성 패독, Brevetoxin 계열의 polyethers, Domoic acid )
▶ 적조의 형태
편모 적조 : 편조류가 우점종일 때
규조 적조 : 규조류가 우점종일 때
단독형적조:한종이 90%이상일 때
혼합형적조:여러종이혼합되었을 때
※ 최근에는 편모조류에 의한 단독형 적조가 자주 발생
▶ 적조의 원인 생물
강수성 적조(영양염의 유입)의 경우는 규조류(diatoms) ⇒ 편모가 없고 이동성이 없거나 약하다, 번식속도가 빠르다. (1회 분열시 1/2~2일 소요) 주로 간접 피해를 일으킨다.
비강수성 적조(저층 퇴적물의 용출)의 경우는 식물성편모조류(phytoflagellates) ⇒ 편모를 가지고 이동한다, 광합성외 부식성 영양섭취도 한다, 번식속도가 느리다, (1회 분열시 2~5일 소요), 주로 직접피해를 일으킨다.
현재의 적조 유형은 과거의 강수성 적조를 벗어나 오염물질의 저층 퇴적에 의한 비강수성이 주된 발생 원인으로 작용하고 있으며, 어떤 지역은 11월에도 적조현상을 보이는 등 다각의 특성을 보이고 있다.
적조의 원인
적조가 왜 일어나는가에 관해 이제까지 많은 연구가 있었지만 아직 완벽한 해답은 얻지 못한 상태에 있다. 단지, 적조가 발생할 수 있는 여러 가지 조건들이 알려져 있을 뿐이다. 적조는 외해와의 해수교환이 적은 폐쇄성 내만에서 자주 발생한다. 이 곳에는 육상으로부터 질소, 인과 같은 영양염류가 충분하게 공급되기 때문이다. 적조는 수온이 적절하고 일사량이 많아 광합성이 활발히 일어날 수 있는 곳, 바다에 유기물질이 많이 퇴적된 곳, 적조생물의 증식 자극물질인 비타민류과 철, 망간 등의 미량원소가 풍부하게 녹아 있는 곳 등에서 발생 가능성이 높다.
육상오염 물질의 천해유입 : 생활오수, 산업폐수등 유입으로 부영양화 발생시 (하수도보급 미비, 축산폐수, 하수처리장 시설활용미비 및 노후)
연안어장 수질의 부영양화 : 양식어장의 자가 오염
연안어장 퇴적물의 부영양화 : 빈산소수괴, 적조생물의 과다번성등 이상 환경변화
적조 상습 발생 해역의 기상변화 : 일조량과 강우량의 지역적 변이
▶ 적조현상이 일어나기 위한 조건
첫째 지형적으로 내만성이고 외양과의 해수교환이 적은 폐쇄성 해역
둘째 적조생물의 생활수온인 15∼20℃가 유지되는 여름철, 풍부한 일조량, 안정된 수괴
셋째 영양염류, 질산염(0.1ppm↑), 인산염(0.015ppm↑), 규산염, 비타민 복합제, 미량원소적조의 영향
적조발생으로 인한 생태계의 영향은 다음의 4 가지로 정리할 수 있다.
첫째, 대량의 플랑크톤이 발생하여 일정 기간이 지나면 대량으로 폐사한다. 이에 따라 해수 중에 유기물질의 양이 크게 증가하고 세균의 활동이 왕성해져 복잡한 분해작용이 진행된다. 이 때 많은 양의 산소를 소모하게 되어 해수 순환이 활발하지 않은 여름철에는 바다 밑의 산소가 거의 고갈 상태에 이르게 된다. 무산소 환경은 어류 및 저서 생물에 치명적인 피해를 주기 때문에 저서 생태계 파괴 뿐만 아니라, 양식장이 밀집된 지역에서는 양식물이 대량폐사하기도 한다. ⇒ 무산소 / 저산소 영향에 의한 피해
둘째, 적조 원인 생물인 쌍편모조류는 특히 다량의 점액질을 세포 밖으로 분비하는 종류가 많다. 이 점액질이 플랑크톤 폐사 후 다량으로 분비되어 어패류가 호흡하는 동안 호흡기관에 부착하여 질식시킨다. ⇒ 무독성 피해
셋째, 적조생물의 폐사 후 많은 세균이 번성하면 세균 자체와 세균에 의해 분비되는 독물질이 어패류의 치사를 일으킨다. ⇒ 유독성피해
넷째, 대부분의 쌍편모조류는 다양한 유독물질을 생산할 수 있고 이 유독물질은 인간을 포함한 광범위한 동물에게 신경과 근육 장애, 호흡 장애 등을 일으키고 종류에 따라서는 수시간 내에 어패류를 치사시킬 수도 있다. 이 유독물질이 먹이사슬을 통해 인간에게 유입될 경우 마비성 패류 중독에 걸리기 쉬운데 구토, 시력상실, 경련, 심하면 사망에 이르는 증세를 보인다. ⇒ 유독성 피해
▶ 적조현상의 피해
직접피해
질식사 : 동식물 부유생물의 호흡작용 => 수중용존산소결핍
생물분해시의 저층산소 소비 => 무산소수괴 출현
아가미 폐색으로 호흡장애 => 가스 교환기능 저하
pH상승과 수중탄산의 증가로 생리장애 => 가스 교환기능 저하
상대적 산소부족과 수질악화 => 가스 교환기능 저하
중독사 : 적조생물의 독성물질 생산 => Biotoxin 생성
세균이 생성하는 독성물질 => Biotoxin 생성
적조생물등 유기물 분해시 유독성분 생성 => 유독생물 해산물
간접피해
생산성감소 : 회유어의 도피, 치지 가임량의 감소, 재생산 부진 =>가임량 저하
부착생물과의 경쟁, 해수교환 불량 ⇒ 성장둔화
유기물퇴적( 갑각류, 패류 ⇒ 다모류 ) => 저서 생물상 변화
2차 피해 : 전 수산식품의 가치하락, 해역이동행위 감소 =>Halo effect
식중독( 마비성 및 설사성 식중독 ) => 건강피해
적조에 대한 대책
적조의 대책은, 적조의 발생, 자체를 방지하기 위한 예방조치와 일단 적조가 발생한 경우 그 피해를 가능한 한 줄이기 위한 치료 조치가 있다.
▶ 발생방지
▶ 피해방제
적조발생을 근본적으로 억제시키는 방법은 부영양화 현상을 방지하는 것으로서 육지의 도시생화하수, 산업폐수와 농수축산 폐수의 유입을 차단시키는 방법이다. 보고에 의하면 육상오염물질의 발생량은 연간 2천만톤을 넘고 이들 오염물질을 정화하는 연안 간척지는 매립으로 좁아져가고 있다. 이제 겨우 40%에 육박하는 하수처리율도 높여야 한다. 그리고 현행의 해역별 수질기준과 방류수 수질기준은 바다의 정화능력을 감안할 때 문제점을 안고 있다. 그리고 적조가 상습적으로 발생하고 있는 남해 동부 연안의 저질 중에는 10∼20㎝에 이르는 높이로 유기물질이 퇴적되어 있고 남해안의 고밀도 양식장으로부터도 상당한 유기물질이 생산되고 있다.
▶ 적조현상의 발생대책
( 부영양화 방지, 어장환경 개선 ⇒ 저질개량, 어장의 과학적 이용관리 ⇒ 밀식방지)
①적조예보
국립수산진흥원과 수산연구소에서는 적조발생시 신속 대처로 수산피해 최소화를 위해 유관기관과의 협조 체제 유지로 그 세력이 크거나 유독종이 출현하여 어업피해 발생위험이 있을 때는 적조예보를 발령한다. 적조피해는 간접피해가 우려되기 때문이다.
② 황토의 구제 및 살포
황토의 콜로이드입자가 해수중의 현탁물질(영양물질, 미소플랑크톤등)을 응집, 흡착하는 성질을 이용한것이다.제거 효율은 종간에 차가 있으나 코크로디니움 적조생물의 제거효과는 실내실험과 현장조사결과 70 ∼ 80 %였다. 일본에서 실시된 산성백토의 적조생물구제효과에서도 코크로디디움외 14종의 적조원인생물을 대상으로해서 실험을 행한 결과 흡착침강, 세포파괴등의 효과를 확인하였다. 그러나 전복의 경우 황토에 5 g/l에서 24시간 노출되었을 때 30%가 폐사하는 등 수중생물 호흡에 영향을 미치기도 한다.
③ 어장환경 개선
육상과 양식장의 모든 폐기물과 오염물질은 저층에 퇴적되어 부패 분해되면서 용존산소를 소비하고 각종 유독성물질을 생성하므로 이들 저질을 준설하거나, 갈아주거나, 폭기시켜 주는 것이 가장 효과적인 어장 환경개선 방법이다.
④ 퇴치용 천적들의 이용하는 생물학적 방법
이것은 생태계 내에서 피식자-포식자 관계를 이용해 원하지 않는 생물을 제거하는 방법이다. 초식성 동물플랑크톤이 얼마나 많은 양의 식물플랑크톤을 먹는가에 따라 식물플랑크톤의 양이 변할 수 있다. 따라서 적조원인생물을 효과적으로 먹어치울 수 있는 천적생물을 찾아내고 이들을 대량 번식시켜 적조발생 초기에 투입하여 적조를 방지한다.
⑤ 약품살포
비용문제와, 생태계에 미치는 영향을 고려하여 적정 대책을 수립하도록 한다.
적조와 해양생물과의 관계
식물성 플랑크톤은 생산자로서 수역생산에 있어 가장 중요한 위치를 점하고 있지만, 이 가운데 어떤 것이 대증식하여 적조가 되는 경우, 물질순환이나 수역생산에 주는 영향이 크게 된다. 식물성 플랑크톤이 극히 많은 수역에서는 일반적으로 동물성 플랑크톤이 적은 경향이 있는데, A. C. Hardy는 식물성 플랑크톤의 濃密群이 동물성 플랑크톤을 그 수역으로부터 배제하는데 기인한다는「식물플랑크톤에 의한 동물배제설」을 제안하였다.
적조를 구성하고 있는 플랑크톤의 종류는 통상 1종 또는 수종으로 제한되어 있어, 플랑크톤 조성으로서는 극히 단조롭다. 따라서 식물성 플랑크톤에 의한 적조가 대규모로 발생한 경우, 물질순환의 관점에서는 그 적조 플랑크톤이 대량으로 수중의 영양염류 등을 소비함과 동시에 집단사멸이나 독소의 영향으로 제 2차생산에 연결되지 않고, 적조 플랑크톤의 죽음에 의해 물질이 한꺼번에 물 속에 되돌려 진다.
즉, 각 영양단계를 포함한 많은 물질순환의 고리에 의해 전체로서 큰 고리로 형성되어 있는 가장 중요한 부분에서 단절되게 된다. 또한 동물성 플랑크톤의 경우에서 요각류인 Sapphirina에 의한 적조의 경우에는, 가다랭이의 먹이로서 그 이름과 같이 어민으로부터 환영받는 경우도 있지만, 야광충 적조와 같은 경우에는 광범위하게 농밀군으로 존재하며, 그 해역에서 다른 생물의 존재를 불가능하게 하므로, 고차계층의 생산이 정지된다.
적조의 피해는 보통 어패류의 폐사나 유해성이 문제지만, 이것은 어디까지나 어업 등의 수역 이용 가치가 저하되는데서 발생한다. 대규모 적조가 물질순환을 방해하는데서 야기되는 수역의 생산력 저하나 생태계의 이변은, 경제적인 가치를 초월한 자연계에 주는 타격으로서 본질적인 면에서 인식되어야 한다.
결 론
우선 근본적으로 적조발생 요인이 되는 육지에서의 오염물질의 유입을 통한 부영양화수역의 발생이 억제되어야 하겠고(하수도의 보급, 처리장의 활용 등) 어장의 환경을 개선하려는 노력 또한 필요하다. 즉, 오폐수 총량규제를 통한 일본 세토나이카이 적조발생의 빈도 감소같은 성공 사례를 기반으로 환경을 고려하여 적절히 양식어장을 정리하고 경운 및 객토를 살포하여 어장의 저질을 개선토록 한다. 그 외에 생태계의 균형을 유지하고 있는 먹이사슬의 관계를 이용하여 적조생물의 천적을 적조해역에 대량 살포토록 하는 연구나 (우점종 변경에 의한 환경 영향 즉, 천적이 후에 먹이가 없어 대량 사멸하여 침전하면 빈 산소층이 발생할 우려가 있으므로 적절한 추가 연구가 필요하다) 원격탐사를 이용하여 적조발생 징후를 미리 파악하고 발생기작인 기상요인 및 환경요인을 제어하여 적조를 방지하는 방법도 있겠다.
다만, 어느 경우나 적조발생을 근본적으로 막아내기 위해서는 오랜 시간의 학문적 연구성과를 통하여 그 발생기전에 대한 철저한 해부, 생태파악으로 원인규명을 통해 구조적인 개선을 하지 않고서는 힘들것이다.
▶ 별첨자료① 적조발생에 관한 여러 학설
증식자극물질의 작용
Gran H.H.('31) Ketchum B.H.('31, '49) 일종의 철화합물 등의 작용
영양염의 첨가와 일사량의 증가
Seiwell H.R.('31,'35),Gran H.H.('32), Braarud T.('35), Svedrup H.V.('39,'53)
용승, 대류 등에 의한 영양염의 연직수송
연안유입수의 작용
Ketchum B.H.등('48), GrahamH.V.등('54) Slobodkin('53), Chew F.('56)
플로리다근해의Gymnodinium 적조, 육상에서 인의 공급
환경변화에 의한 영양염의 흡수율
Munk W.H. & Riley G.A('52) 수온·염분변화와 흡수율의 관계
플랑크톤의 미세분포
Ragotzkie & Bryson R.A('53) 적조생물의 농축에 대한 역학적 조건
환경적합 수괴의 확산 한계
Kierstead H. $ Slobodkin L.B.('53)
플랑크톤의 집합과 그 패치의 크기 혹은 지속성에 관한 확산과 증식률의 상호작용
종간 경쟁에 의한 단일종 증식
Riley G.A('43,' 49.'52) Pratt D.M ('50),Ryther J.H.('54)
적조생물종에 의한 영양염 대사능력의 차
생물규제에 의한 플랑크톤 조성의 단조화
Lucas C. E ('36,'47,'49), Fleming R.H ('39), Bainbring R.('53), Ryther J.H('54)
플랑크톤 군집의 천이에 있어서의 비포식자관계로서의 배제효과 등
중금속, 킬레이트 화합물의 증식에 미치는 영향
Menzel D.W & Ryther J.H ('61,'63) Provasoil L.('58,'63) 철, 코발트, 망간 등
참고문헌
이종화, 해양 생물학, 동화기술, 350p.
정문식, 박석환, 환경 생태학, 신광문화사 37p.
http://www.nfrda.re.kr/news/news_main.htm
http://www.dongnae.busan.kr/hengjung/hwank/s_d.asp
http://ns.hampyung.chonnam.kr/explore/hampyung/sky21/resource/eco/eco09/e090003.htm
http://ysgh.chonnam.kr/~eungok/sujunhome/dictionary/html/9-006.htm
http://bada.ocean.pusan.ac.kr/pollution/redtide/redtide.html
도 입
질소는 생물에게 필요한 영양분 중 특히 필수적인 원소로서 체구성 성분인 단백질을 이루는 아미노산뿐만이 아니라 유전적인 특성을 후손에게 전해주는 DNA에도 포함돼 있다. 즈만큼 질소는 대량으로 존재하면서도 중요한 원소중 하나다.
지구를 둘러싼 공기의 약 78%가 질소 분자로 되어 있지만 활성이 크지 않기 때문에 다른 물질로 쉽게 변하지 않아 N2상태로 안정화되어 있어 생명체가 사용하는데는 무리가 있다. 그러나 콩과식물 뿌리에 기생하는 「뿌리혹 박테리아」는 이 N2를 암모늄이온으로 변환하는 방법을 알고 있다.(※ 식물과 거의 모든 생산자는 질산염 이온[NO3-]형태로 질소 흡수⇒ 질산염 이온은 질산화작용(nitrification)과 질소고정(nitrogen fixation)에 의해 형성) 또한 천둥과 함께 치는 번개도 공기 중의 질소를 질산 이온으로 바꾸는 기작을 갖는다.
현대화학의 덕택으로 이제 인간도 공기 중의 질소를 이용한다. 그러나 비료등의 질소 남용은 자연의 균형을 깨뜨리고 있다. 내연 기관의 배기가스는 질소산화물을 내뿜고, 재활용을 포기한 하수 처리 정책도 질소의 남용을 가중시킨다. 공기중의 질소를 생명체가 쓸 수 있도록 어렵게 고정해 놓은 것을 마구 버리고 있는 셈이다. 재활용을 기본 규칙으로 하는 자연의 섭리를 현명하게 활용하는 화학적 지혜가 필요하다.
질소순환의 정의
식물이 이용할 수 있는 질소의 형태는 nitrate nitrogen, ammonia nitrogen, organic nitrogen 및 molecular nitrogen등 4가지 형태가 있다. 이중 분자상의 질소는 대기중에 약 78% 존재하고 있으나, 이것은 화학적으로 볼 때 화학반응 이 거의 일어나지 않는 극단의 불활성 가스이기 때문에 대부분의 생물들은 N2 가스를 이용하지 못하고 몇몇 특정 질소고정 생물에 의해서만 이용할 수 있다. .따라서 거의 모든 고등식물, 동물, 미생물등은 암모니아나 질산염, 유기질소를 이용하게 되는 것이다.
그런데 암모니아 질산염 및 유기 질소는 토양이나 물속에 그리 많지 않은 한정된 양만 존재하기 때문에 모든 생물이 생명현상을 유지하기 위해서는 N2가스가 대부분의 생물이 이용할 수 있는 복합질소(Combined Nitrogen : 유기질소 암모니아 질산염)로 전환되어져야 한다.
이 전환 과정은 특정 생물에 의하여 진행되며, 또다시 N2가스로 전환되기도 한다. 이와같은 질소화합물의 순환과정을 질소순환이라고 한다.
질소순환의 메카니즘
질소순환은 질소고정(Nitrogen Fixation), 암모니아화반응(Ammonification), 질산화반응(Nitrification), 탈 질산화반응 (Denitrification) 등 크게 4가지 과정으로 나눌수 있다. 질소고정은 몇몇 세균이나 조류(algae)에 의하여, 또는 산업적 고정이나 번개에 의하여 (번개에 의하여 N2가 NO3로 되면 NO3는 식물체내에서 NH4+로 된다) N2가 NH4+로 환원되는 과정이다. 암모니아화 반응은 동,식,미생물이 죽으면 생물체내에 있는 유기질소 화합물이 미생물에 의하여 분해되어 유기물에 결합되어있는 질소가 암모니아로(암모늄 이온) 전환되는 반응과 다른 하나는 동물의 체내 물질대사를 통하여 유기질소 화합물의 질소가 무척추 동물의 경우는 암모니아로 조류나 파충류는 요산으로 포유류에서는 요소로 전환되어 배설되며 배설된 요산이나 요소가 미생물(암모니아화 박테리아)에 의하여 결국 암모니아로 전환되는 과정이다. 또한 암모니아는 화산폭발과 화석연료의 산업적 연소에 의해서 생기기도 한다. 질산화반응은 토양속의 암모니아가 Nitrosomonas에 의하여 NO2-(아질산염)로 되고 NO2-는 다시 Nitrobacter에 의하여 NO3-(질산염)로 전환되는 일련의 반응을 말한다. 탈질산화반응은 토양속 혐기성 박테리아인 Pseudomonas의 몇 몇종에 의하여 NO3-가 NO2-를 거쳐 N2로 다시 전환되는 과정을 뜻한다.(콩과 식물은 뿌리의 혹안에서 상주하는 Bacteria에 의해 고정된 질소를 사용한다. 뿌리혹은 질소고정 박테리아를 갖는 식물세포조직이다. 콩과 식물 질소고정 박테리아는 대부분 Rhizibium속에 포함된다. 이외 다른 질소고정 박테리아는 비콩과 식물의 뿌리혹에서 발견된다. 여건 충족시 박테리아는 많은 Nitrogen을 고정하여 뿌리혹에서 NH4+를 분비하고 토양을 비옥하게 한다. 이것은 과거 질소비료가 없었을 당시, 윤작에 이용되는 원리가 되었다.)
질소고정에서 대기 중 질소변환 및 고정에 관여하는 세균들의 개략적 모식도는 다음과 같다. 순환을 제외한 질소의 식물체내 유입까지의 과정으로 변환 세균에 중점이 맞춰져 있다.
N2 ⇒ Nitrogen fixing bacteria ↘
NH4+ ⇒ Nitrifying bacteria ⇒ NO3- ⇒NH4+
organic ⇒ Ammonifying bacteria ↗ ↓
material ------------------------→ amino acid
그림① 대기중 질소의 변환 및 고정 과정
공기중의 질소는 세가지 방법으로 고정된다. 첫 번째로 산업적 질소고정은 고온 고압처리에 의해 분자상 질소와 수소를 반응시켜 암모니아를 생산하는 것이다. 이렇게 고정되는 질소의 양은 연간 5000만톤으로 대기중 제거질소의 12%에 해당한다. 나머지 질소고정의 약 90%는 생물체에 의한 것이고 10% 정도는 자연 현상에 의한 것이다. 대기중의 질소는 번개나 자외선에 의해 산소나 오존과 반응하여 질산염 또는 아질산염이 되고 이들은 빗물에 의해 토양으로 되돌아 온다. 빗물에는 암모늄이온도 포함되어 있는데 이는 산업적 연소, 화산활동, 그리고 산불등에서 발생된 것이다. 한편 토양으로부터 용출된 일부 질산염은 지하수면으로부터 순환염 (cycle salt)의 형태로 대기로 증발하기도 한다.
한편 동물은 무기질소 성분으로부터 유기질소화합물을 합성할수 없기 때문에 반드시 유기질소 화합물을 영양분으로 섭취하여야한다. 식물이나 동물이 죽으면 유기질소화합물은 토양으로 되돌아온다. ⇒ 별첨그림①
▶질소순환 메카니즘
①토양 속의 유리 질소: 질소 동화 세균류의 작용으로 식물체에 공급(단백질 형태로) 예) 뿌리혹 박테리아, 아조토박터
②식물체 내의 질소: 동물이 먹이로 이용한다.
③NH3(NH4+):
ㄱ.동식물의 사체, 배설물은 토양 속
ㄴ.토양 속의 아질산 균이 NH3(NH4+)를 NO2-(아질산 이온)으로 바꾸고 질산균은 NO3-(질산 이온)으로 변화 시킨다.
④탈질소 작용: 탈질소 균이 토양 속에서 질산이온을 환원시켜 질소 가스(N2)로 만들어대기 중으로 돌려 보낸다.
▶질소고정
생물에 의한 질소고정량은 질소고정생물의 종류와 분포 및 그 현존량에 의하고, 고정 활성이 장소, 시기, 시간, 환경조건 등에 의해 크게 변동하므로 정확한 추정은 곤란하나, 최근의 추정에 의하면 지구상에서의 연간 총고정량은 175×106톤으로 보고 있다. 이 값은 비생물적인 고정량의 2배 이상으로서, 질소의 고정에 생물이 큰 역할을 하고 있는 것을 이해 할 수 있다. 생물적 고정 가운데 농업용지에서의 고정량은 연간 약 90×106톤이고, 종자콩과 콩과 목초를 합한 것의 고정이 80×106톤이므로, 콩과식물에 의한 질소고정량은 총생물적 고정량의 약46%에 달하고, 콩과식물에 의한 공생질소고정이 지구상에서의 질소경제에 큰 역할을 하고 있는 것을 알 수 있다. 한편 다른 자료에 의하면 1974년도의 세계의 전질소고정량은 237×106톤이고, 경지에서 전체의 38%(9.5×106톤), 산림 및 미경지에서 25%(59.3×106톤), 화학적 고정(비료용)이 24%(56.9×106톤), 연소 9%(21.3×106톤) 및 해양에서의 미지의 양이 약 1×106톤으로 보고되고 있다.
▶질소고정에 미치는 요인
식물의 종류, 식물의 생육기, 토양의 상태( pH, Eh, 수분상태, 유기물, 흡수성의 인산량), 시비(비료나 거름에 의한 변화 양상. 일반적으로 질소비료는 질소고정을 억제한다.) 미생물 상호공생에 의한 질소고정 변화양상.
▶질소고정의 생화학적 의미
공중 질소고정을 응용한 산업에의 응용은 다음과 같은 여러 가지 방법을 제안하고 있다. 생물에 의한 질소고정반응을 모델로 하여 유기금속착염제를 사용함으로써 상온상압에서 높은 효율로 질소를 고정하는 화학반응계를 만들어 화학비료의 생산수단으로서 이용하는 방법이 있고, 중요작물에 공중질소를 이용하는 유전적 능력을 부여하는 방법이 그것이다. 이 두 가지 방법은 모두 틀림없이 중요한 의의를 갖고 있으나, 본질적으로는 다른 것이다. 즉 후자의 방법으로 만들어진 산물은 식물자체이기 때문에 공중질소를 이용할 수 있는 성질을 갖는 식물을 만드는 데에 성공만 하면 그것을 유전적으로 제한 없이 증식시킬 수 있다. 그리고 세균의 질소고정활성은 암모니아가 있으면 나타나지 않고, 암모니아량의 제한된 배양조건에 한하여 질소고정 효소계가 만들어져 질소고정을 한다. 즉 생물의 질소고정반응에는 교묘한 자동조절기구가 작동하고 있으므로 식물체가 암모니아를 필요로 하는 조건에서는 암모니아를 생합성하고 너무 많이 만들어지면 생합성하지 않는다. 이것은 환경보전의 관점에서도 중요한 의미를 갖는 것이다.
한편 질소고정에 관한 유전자의 연구는 생화학적 측면에서나 생물진화의 측면에서도 중요한 의미를 갖는다. 즉 질소분자와 같은 안정한 분자에서 활성이 높은 암모니아 분자를 생합성하는 기구는 생화학적으로도 흥미로운 반응인 것이다. 원래 질소고정반응은 산소가 없었던 원시대기 중에서 생물이 널리 이용한 대사형식으로서 생물진화과정에서 에너지를 획득하는 수단으로 되었고, 그후 산소를 대량으로 포함하는 현대의 대기 중에서는 연약하게 살아가게 된 것이다. 현존의 질소고정미생물의 염색체 DNA의 염기배열이나 조절기구 등의 조사에 의해서도 고대생물이 걸어온 생명의 발생과 진화의 역사를 찾아볼 수가 있을 것이다.
▶대기중 질소순환
석탄, 중유의 연소 그리고 자동차에 의한 가솔린 연소가 주된 발생원인 질 소산화물(NOx)은 유황산화물과 함께 산성비의 PH를 저하시키는 주된성분으 로 대기중의 황산이온(SO42-)과 질산이온(NO3-)의 비율이 2:1정도로 알려져 있다. 그러나 최근에는 자동차 등에 의한 가솔린 사용의 급증으로 질소 산화물( NOx)의 발생이 늘어나고 있는 추세이며 특히 자동차의 가솔린 연소 효율을 높일수록 NOx의 발생률이 증가하는 특성 때문에 문제시되고 있다.
질소순환의 화학적 메카니즘
생물에 의해 고정되는 질소의 최초산물은 암모니아이고, 과잉의 암모니아는 생물에 대해 극히 유독하므로 곧 대사되어 아미노산, 단백질 등으로 된다. 비료로서 식물에 공급된 암모니아는 일부가 그대로 식물에 흡수되고, 흡수된 암모니아의 대부분은 곧 글루타민이나 글루타민산 등을 거쳐 대사된다. 이 대사의 속도는 암모니아 흡수량을 조절하게 된다. 또한 토양 중에서의 암모니아는 Nitrosomonus속의 균에 의해 산화되어 아질산으로 되고, 아질산은 Nitrobacter속 등에 의해 더욱 산화되어 질산으로 된다. 이와 같이 토양세균의 작용에 의한 암모니아에서 질산으로 변하는 반응을 질화(nitrification)라고 한다.
NH4++3/2O2 → NO2-+2H+H2O △G0' = -65Kcal/Mole
NO2-+1/2O2 → NO3- △G0' = -18Kcal/Mole
질산은 토양 중에서 식물에 흡수, 저장되고, 필요에 따라 식물체 내에서 질산환원효소 및 아질산환원효소의 작용에 의해 다시 암모니아로 되어 이용된다. 질산의 환원은 토양 중에서 미생물에 의해서도 일어나지만 동물에서는 그 활성이 거의 없다. 따라서 동물은 식물이나 미생물이 아미노사, 단백질, 핵산 등으로 만들어 낸 유기 질소 화합물을 이용하여 몸의 단백질을 재합성하게 된다. 이들 생물의 배설물이나 사체는 흙으로 돌아가고 단백질은 분해되어 아미노산으로 되며, 다른 질소화합물도 각각 분해되어 결국은 암모니아 또는 질산으로 되어 다시 식물에 이용되는 순환과정을 이룬다.
이와 같이 고정된 질소의 순환이용의 제과정에 질소고정이 더해지면 생물권의 고정질소량은 계속 증가하게 된다. 질소고정과 밸런스를 이루는 것으로서는 질산을 질소산화물(NO 나 N2O) 및 분자상(denitrofication)이라 하고, 생물적 및 비생물적으로 일어난다. 탈질에 관여하는 미생물을 탈질균이라 부르고, 많은 미생물에 있어서 탈질활성이 인정되고 있으나, 대표적인 균은 Pseudomonas denitrofications이다. 그리하여 고정된 질소의 재이용이라는 소순환과 질소고정-탈질이라는 대순환이 있어서 생물권에서의 분자상질소와 고정된 질소의 밸런스가 유지되는 것이다. 또한 극히 일부(0.2×106톤)는 생물권에서의 순환으로부터 분리되어 지표의 침적물 중에 들어가게 된다.
공업적인 암모니아 합성이 이루어지기 이전에는, 지구상의 생물적 및 비생물적 질소 고정량과 탈질에 의해 대기 중으로 돌아가는 분자상 질소의 양이 균형을 이루는 것으로 생각되었다. 그러나 최근에는 공업적인 질소고정이 증가하면 탈질량이 질소조정량을 따라가지 못해 생물권의 고정된 질소량이 점점 증가하게 될 가능성이 있다. 적어도 국수적으로는 벌써 중대한 환경오염문제가 제기되고 있다. 예를 들면, 하천의 질산, 아질산에 의한 오염, 호수나 해양의 부영양화에 의한 조류의 이상번식 또는 적조(赤潮), 대도시나 공장지대에 있어서의 유독한 NOx나 광화학 스모그에 의한 건강장해 등이 여러곳에서 일어나고 있는 것이다. 이와 같은 현상이 장기적으로 생물 특히 인간에게 어느 정도의 영향을 미칠 것인지에 대해서는 간단히 단언하기는 어려우나, 좋은 징조라고는 결코 생각할 수 없는 것이다. 균형을 잃고 복원력을 잃은 세계의 미래는 암담한 결과 뿐일 것이다.
세계의 인구증가와 생활수준의 향상에 부합하는 식량증산을 달성하고, 또한 화석에너지의 소비를 최소로 억제하기 위해서는, 앞으로 더욱 광합성과 생물질소고정을 효과적으로 이용하여, 그 생산효율을 향상시키는 방책을 강구할 필요가 있는 것이다. 물론 생산된 식량의 적절한 보존, 가공과 균형있는 영양소를 적당량 섭취하는 것도 중요하지만, 먼저 식량의 증산이 가장 필요한 것이다. 그러기 위해서는 앞으로도 더 많은 화학비료가 사용될 것이다. 다시 말하면 생물적 질소고정과 질소비료의 사용을 가장 유효하게 조합시키고 질소의 최대한으로 활용하여 식량의 증산을 달성하는 한편 전세계적으로나 국지적으로나 질소고정과 탈질에 의한 질소순환의 균형을 적절히 유지하는 것을 생각해 가지 않으면 안될 것이다.
질소고정생물
단생질소고정생물 이란 다른 생물(식물, 미생물 등)과 공생관계를 갖지 않고 자유생활상태에서 질소고정을 하고 있는 생물이다. 호기성균은(Azotobacteriaceae, Mycobacteriumflavum, Spirillum lipoferum, Rhizobium) 생장과 질소고정에 산소를 필요로 하고, 통성혐기성군은(Enterobacteriaceae, Enterobacter cloaceae, E. aerogenes, Escherichia coli, E. intermedia , Citrobacter freundii, C. intermedius, Erwinia herbicola, Bacillus polymyxa, B. macerans, B. circulans, Spirillum lipoferum, Thiobacillus ferroxidans) 배지에 질소화합물이 있을 때는 호기적으로 잘 생장하지만 질소고정은 혐기적조건에서만 일어난다. 절대혐기성균은(Clostridium pasteurianum, C. butyricum : C.pasteurianum, Desulfovibrio desulfuricans, D. vulgaris, D. gigas, Desulfovibio, Desulfotomaculum ruminis, D. orientis) 생장과 질소고정에 산소가 없어야만 한다. 광합성세균은(Rhodospirillaceae, Chromatiaceae, Chlorobiceae) 고등식물과는 달라서 광합성에 물을 환원제(수소공여체)로서 사용할 수 없고, 무기 또는 유기화합물(예; 유화수소, 알콜 등)을 환원제로 이용하므로, 광합성에서 산소의 발생이 없는 것이 특징이다. 남조는(Bacillus radicicola, Nostoc punctiforme, Anabaena variabilis, Nostoc punctiforme, Nostoc muscorum, Nostoc punctiforme, Anabaenagelatinosa, A. naviculoides A. variabilis, Anabaena cylindrica) 조류에 속하나 원핵(procaryote)이므로, 최근에는 cyanobacteria라고 부르는 경우가 많다. 남조는 모두 화학합성을 하나 질소고정활성은 있는 것과 없는 것이 있다. 근래에는 헤테로시스트(heterocyte)를 갖지 않는 남조에서도 질소고정활성이 있음이 발견되었다. 헤테로시스트는 광화학계Ⅱ가 없으므로 빛이 조사되면 환원제(화원형 ferredoxin)는 생성하나 탄산고정 및 산소의 발생이 없다. 질소고정의 효소는 기원생물 여하에 관계없이 모두 산소에 약하여 곧 활성을 잃게 된다. 호기성균이 산소 존재 하에서 질소고정을 하는 것은 이들 균의 질소고정효소가 산소방어기구를 갖고 있기 때문이라 생각되고 있다.
공생적 질소고정생물이란 두 종류의 생물이 서로 공생관계를 갖고 질소고정을 하고 있는 것이다. 예를 들면, 콩과식물과 근류균의 공생을 보면 근류균이 식물 뿌리에 친입하여 근류라는 특수한 조직을 만들고, 거기서 증식하여 박테로이드라고 하는 형태로 바뀌며, 식물은 박테로이드에 광합성 생성물(주로 당의 형태로 잎으로부터 공급된다)를 제공하고, 박테로이드는 그것을 이용하여 호흡하고 살아가면서 질소고정을 한다. 고정된 질소는 대부분 식물에 옮겨져 식물체의 성분합성에 사용된다. 단생의 질소고정생물에서는 질소고정에 필요한 기질인 탄수화물의 공급이 질소고정의 제한인자로 되는 것이 많으나, 공생일 때는 식물이 풍부한 광합성 산물을 공급해 주는 유리한 점이 있다. 한편 식물로서는 광합성 산물의 일부를 제공함으로써 식물에 가장 필요한 질소를 얻을 수 있는 유리한 점이 있다. 따라서 서로의 이해가 일치하여 공생관계가 성립하는 것으로 생각할 수 있다. 근류균은 단생상태에서도 질소고정을 하지만 그 활성이 약하고, 근류내에서도 박테로이드로 된 것은 질소고정활성은 강하나, 증식능력은 잃고 있는 것으로 알려지고 있다.
근류균은 다른 식물에 대해서는 이러한 관계를 맺지 않고 다만 콩과식물과 공생한다. 단생은 어려운 환경조건을 견디고 다른 세균과의 경쟁에서 당류를 획득하지 않으면 생활을 할 수 없는 데 비해 공생은 근류내에서 보호되고 풍부한 당류를 공급받으므로 유리한 것이다. 또한 콩과식물은 질소고정균이 공생하는 상태에 따라서 분류되고, 근류를 만드는 것과 만들지 않는 것이 있으며, 잎이나 줄기에 엽류나 경류를 만드는 것도 있다.
그리고 근권에서의 약한공생관계는 근류라는 특수한 조직을 만들지 않고, 질소고정균이 뿌리에 표면에 부착하거나 표피 아래에 들어가서 뿌리의 표면에 부착하거나 표피아래에 들어가서 뿌리의 배출물 또는 세포간 즙액을 영양소로 이용하고 질소고정을 하는 것으로 생각된다. 이 균이 고정한 질소가 어떤 기구에 의해 식물에 옮겨지는가는 알려져 있지 않으나, 최근에 벼, 밀, 옥수수 등 중요한 곡류에 대해서 연구되고 있다. 또한 생태가 다른 미생물을 서로 혼합 배양하면 질소고정활성이 높아지는 수가 있으며, 이것도 일종의 공생이라 생각된다. 콩과식물 이외에도 오리나무, 소귀나무, 보리수나무, 소철, 젖꼭지나무 등에 근류가 형성되는 것이 옛부터 알려져 왔으나, 이들 대부분은 경제적 가치가 낮고, 더욱 내생균의 분리가 곤란하여, 별로 연구되지 않고 있었다. 최근 지구상의 질소순환의 견지에서 이들 비콩과 근류식물에 의한 공생질소고정의 중요성이 인식되고, 또한 IBP(International Biological Program)에서 비콩과식물(오리나무형)의 종류와 분포가 연구과제로서 채택됨으로써 이들 근류에 대한 각종 연구조사가 이루어지게 되어 1950년 이후의 연구보고 수도 200건 이상에 달하고 있다.
기본이론
만일 백색광이 색이 있는 화합물의 용액을 통과 하면 빛의 특정 파장이 선택적으로 흡수된다. 결과적으로 생기는 색은 통과된 빛에 기인한다. 이러한 원리는 리보 플라빈의 흡수 스펙트럼, 즉 주어진 파장에서 흡수된 빛의 양을 도시한 것을 가지고 설명 할 수 있다. 리보플라빈은 눈에는 노란색으로 보이는데, 이는 가시범위(400-700nm) 내에서 유일한 흡수가 청색범위 (최대흡수 450nm)이기 때문이다. 260nm-370nm 에서의 자외선 흡수는 가시범위 밖이어서 특별한 기기로 측정할 수 있다. 광도측정법이란 자외선( UV,200-400nm), 가시광선, 적외선 (가까운 IR, 700-900nm) 등의 범위에서 빛을 흡수하는 물질로 부터 얻어지는 흡광도를 정성분석 및 정량분석에 이용하는 것을 말한다. 광도측정법의 대부분은 두 가지 법칙에 근거를 둔다. 첫째는, Lambert 의 법칙이다. 이 법칙에 의하면 매질에 의해 흡수된 입사광의 비율은 입사광의 강도와는 무관하며 또 매질의 각 연속적 단위층은 그것을 통과한 빛의 동등한 부분을 흡수한다. 둘째는 Beer의 법칙인데 이것은 빛의 흡수는 빛이 통과하는 흡광물질의 분자수에 비례한다. 그러므로 만약 흡수하는 물질이 투명한 용매에 녹아 있다면 용액의 흡광도는 흡광물질의 몰 농도에 비례한다.
분광광도계의 구조와 기능
1. 광원(LIGHT SOURSE)
광원은 기료 분석의 용구되는 파장범위에 있는 충분한 에너지의 빛을 한결같이 일정한 양으로 낼 수 있어야 한다. 340-900nm 범위의 스펙트럼 분석을 위해서 대부분의 광도계는 일정한 전압으로 조절되는 텅스텐들을 사요한다. UV 범위에서 분석할 수 있는 정교한 분광광도계는 200-360nm 범위의 빛을 낼 수 있는 수소들을 추가로 갖고 있다.
2 파장 선택장치 (wavelength selector)
광도측정법을 하려면 주어진 파장에서의 주어진 파장에서의 흡광도를 분석 하여야 한다. 보통은 단일 파장의 빛을 얻는다는 것은 불가능하다. 그러므로 우리가 단색광(예로서 500nm의 빛) 이라고 말할 때는 보통은 이 파장에서 최대의 발광을 하며 더 길거나 짧은 파장들에서의 발광은 점진적으로 감소되는 빛을 말한다. 따라서 단색광을 완전히 옳바르게 기술하려면 스펙트럼의 띠폭(spectral band width) 이 얼마가 되는지를 명심해야 한다. 예를 들면 500nm 광원으로부터의 에너지의 95%는 495nm 와 505nm 사이에 온다. 어떠한 광원으로 부터든지 더 순수한 광을 얻으려면 강도가 약해진다. 반면에 단색광의 스펙트럼의 순도가 크면 클수록 측정의 감도와 분해능력이 더 커진다.
광도계와 분광광도계는 파장 선택장치에 의하여 원하는 빛의 파장을 얻는다.가장 간단한 파장 선택장치는 특정한 파장보다 긴 파장과 짧은 파장의 빛을 차단하는 한두개의 흡광거르게로 된 것이다. 옛날 비색계의 대부분은 이들의 구조가 간단하고 가격이 저렴하였기 때문에 이러한 거르게를 사용했다. 그러나, 이러한 거르게는 일반적으로 넓은 투과범위를 가지므로 흡수스펙트럼의 분해능력이 낮다. (즉 분관광도계는 흐려지거나 불분명하게 된다.) 최근에 사용되고 잇는 대부분의 광도계와 분광광도계는 이러한 결점을 프리즘이나 회절격자를 이용하는 단색화장치의 사용으로 극복되었다. 이러한 단색화장치는 넓은 범위에 걸쳐 어떠한 파장에서든 비교적 순수한 광을 발생시킨다. 일반적으로 발광 화합물의 농도 분석에는 최대흡수 범위에 있는 파장을 사용한다. 그러나 Beer 의 법칙은 어느 정도 흡수가 있는 모든 파장에 있어서 적용되므로 반드시 그럴 필요는 없다. 따라서 방해물질이 측정하려는 물질의 최대흡수 파장에서 흡광할 때는 다른 파장을 선택하도 무방하다.
3. 슬릿(slit)
거르게 또는 단색화장치를 통과한 빛의 강조는 빛 감지 장치가 감지 하기에는 너무 약한 경우가 있다. 그러므로 빛 통로에 한 쌍의 차단장치를 두어 입사광의 강도를 조절 할 수 잇는 슬릿이 필요하다. 흔히, 간단한 비색계는 고정된 슬릿을 가지지만 보통 정교한 분광광도계는 조절할 수 잇는 슬릿 메카니즘을 가진다.
4. 시료시험관 또는 큐벳(cuvettes)
Lambert의 법칙으로부터 흡광도가 농도측정에 사용되려면 시료용기 (즉,시험관모양이면 시료시험관, 직선형 모양이면 시료큐벳)를 통과한 빛통로의 길이는 바탕용액에 사용한 시료용기에서의 그것과 같아야한다. 따라서 시료시험관이나 큐벳은 바탕용액용 시료용기와 같은 내부 두께를 가져야 한다. 시험관 모양의 시료용기들의 경우에는 내부 두께가 같다고 생각할 수 없다. 그러므로 시료시험관의 흡광도 특성을 검사하고 그들 중 표준화된 한 벌의 시험관들을 골라서 써야 한다.
5. 광검출 광전관(light-detecting phototubes 또는 photocells)
비색계와 분광광도계는 입사광을 감지하기 위하여 광전지나 진공광전관을 사용한다. 광전지는 투명한 금속막과 철판사이에 끼워진 감광성의 반도체로 이루어진다. 고아전지의 표면에 빛이 와 닿으면 셀렌으로부터 철로 전자가 흐르게 된다. 즉, 기전력이 생긴다. 만일 회로가 미량전류계를 통하여 연결되면 유도된 전류는 일정한 범위 내에서 셀렌에 조사된 입사광의 강도에 비례한다. 광전지는 270nm보다 짧거나 700nm보다 긴 파장은 감지하지 못하며 매우 약한 빛을 감지하지 못하는 한계성을 갖는다. 진공광전관은 전위차를 유지하기 위한 두 개의 전극을 가진다. 음극은 감광성의 금속으로 입혀진 판으로 구성된다. 감광성의 음극에 조사된 입사광은 전자를 방출시키며(광전효과) 이는 양극에 수집된다. 이렇게 해서 생긴 광전류는 쉬베 증폭하여 측정할 수 있다.
아질산질소(NO2--N)
시약
1 술퍼닐아미드용액 : 술퍼닐아미드(C6H8O2 . N2S) 5g + HCl 50ml+ D.W -> 500ml
2 염화나프텔에틸렌디아민용액 : 염화나프텔에틸렌디아민(C12H14N2 . 2HCl) 0.5g + D.W -> 500ml (차광, 1개월안정)
표준원액 : 아질산나트륨(NaNO2) 0.345g(105도에서 2시간건조) + D.W -> 1000ml
표준용액 : 표준원액 5ml +D.W -> 1000ml
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컨트롤 |
농도 |
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1ml+D.W ->100ml |
0.25 |
|
2ml+D.W ->100ml |
0.5 |
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5ml+D.W ->100ml |
1.25 |
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10ml+D.W ->100ml |
2.5 |
|
25ml+D.W ->100ml |
6.25 |
실험방법
시료 25ml -> +1시약 0.5ml, 2-8분방치 -> +2시약 0.5ml, 10분-2시간방치 -> 543nm측정
질산질소(NO3--N)
시약
1 술퍼닐아미드용액 : 술퍼닐아미드(C6H8O2 . N2S) 5g + HCl 50ml+ D.W -> 500ml
2 염화나프텔에틸렌디아민용액 : 염화나프텔에틸렌디아민(C12H14N2 . 2HCl) 0.5g + D.W -> 500ml (차광, 1개월안정)
3 진한염화암모늄용액 : 염화암모늄(NH4Cl) 125g + D.W -> 500ml
4 묽은염화암모늄용액 : 3시약 50ml + D.W -> 2000ml
표준원액 : 질산칼륨(KNO3)1.02g(105도에서 2시간건조) + D.W -> 1000ml
표준용액 : 표준원액10ml + D.W -> 1000ml
칼럼재생 : 5%염산(HCl 100ml + D.W 500ml) 2회세정 -> D.W 세정 ->
2%황산구리용액(CuSO4 10g + D.W -> 500ml)로 교반
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컨트롤 |
농도 |
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1ml+D.W ->100ml |
1 |
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2ml+D.W ->100ml |
2 |
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5ml+D.W ->100ml |
5 |
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10ml+D.W ->100ml |
10 |
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25ml+D.W ->100ml |
25 |
실험방법
시료 50ml -> 3시약 1ml -> 칼럼 10ml 컨택 -> 1시약 0.2ml, 2-8분 -> 2시약 0.2ml, 10분-2시간 ->543nm측정
암모니아 질소(NH4+-N)
시약
1 페놀용액 : 페놀(C6H5OH) 10g + 에탄올 100ml
2 니트로프러시드용액 : 니트로프러시드나트륨(Na2Fe(CN)5NO . 2H2O) 2.5g + D.W -> 500ml (차광)
3 산화시약 : 염 100ml + 차 25ml
염기성 용액 : 구연산나트륨(Na3C6H5O7 . 2H2O) 100g + 수산화나트륨(NaOH) 5g +D.W -> 500mL
차아염소산용액 : 차아염소산나트륨(NaOCl, 1.5N) 50ml +D.W -> 500ml
표준원액 : (NH4)2SO4 0.6607g(105도에서 2시간건조) + D.W -> 1000ml
표준용액 : 표준원액10ml + D.W ->1000ml
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컨트롤 |
농도 |
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1ml+D.W ->100ml |
1 |
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2ml+D.W ->100ml |
2 |
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5ml+D.W ->100ml |
5 |
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10ml+D.W ->100ml |
10 |
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25ml+D.W ->100ml |
25 |
실험방법
시료 25ml -> +1시약 1ml -> +2시약 1ml -> +3시약 2.5ml -> 실온 1시간 -> 640nm 측정
인산인(PO4+-P)
시약
1 몰리브덴산암모늄용액 : 파라몰리브덴산암모늄 ((NH4)6Mo7O24 . 4H2O) 15g +D.W ->500ml
2 황산용액 : 황산 140mL + D.W -> 1000mL
3 아스코르빈산용액 : 아스코르빈산(C6H8C6) 27g + D.W -> 500ml
4 타르타르산안티모닐칼륨용액 : 타르타르산안티모닐칼륨[K(SbO)C4H4O6] 0.68 + D.W ->500ml
혼합시약 : 1시약 60ml + 2시약 150ml + 3시약 60ml + 4시약 30ml (2:5:2:1)
표준원액 : 인산칼륨(KH2PO4) 0.4390g(105도에서 2시간건조) + D.W -> 1000ml
표준용액 : 표준원액 10ml + D.W -> 1000ml
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컨트롤 |
농도 |
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1ml+D.W ->100ml |
0.3228 |
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2ml+D.W ->100ml |
0.6456 |
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5ml+D.W ->100ml |
1.6140 |
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10ml+D.W ->100ml |
3.2280 |
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25ml+D.W ->100ml |
8.0700 |
실험방법
시료 25ml -> +혼합시약 2.5ml -> 5분-2시간 -> 885nm 측정
규산규소(SiO2-Si)
시약
1 몰리브덴산용액 : (NH4)6Mo7O24 . 4H2O 4g + D.W 300ml -> +염산 12ml -> +D.W -> 500ml
2 메톨-무수아황산나트륨용액 : 무수아황산나트륨(Na2SO3) 6g + D.W 500ml +
메톨(metol : p-methylaminophenol) 10g -> 필터링(Whatman, NO. 5C)
3 옥살산용액 : 옥살산((COOH)2 . 2H2O) 50g + D.W -> 500ml
4 황산용액(1+1) : 황산 1 + D.W 1
환원용액 : 2시약 100ml + 3시약 60ml -> +4시약 60ml -> +D.W -> 300ml
표준원액 : 불화규소나트륨(Na2SiF6) 0.96g (105도에서 2시간건조) + D.W -> 1000ml
표준용액 : 표준용액 10ml + D.W -> 1000ml
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컨트롤 |
농도 |
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1ml+D.W ->100ml |
0.5 |
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5ml+D.W ->100ml |
2.5 |
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10ml+D.W ->100ml |
5.0 |
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25ml+D.W ->100ml |
12.5 |
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50ml+D.W ->100ml |
25.0 |
실험방법
시료 25ml -> +1시약 10ml, 10-30분 -> +환원시약 15ml, 2-3시간 -> 810nm 측정
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