수온을 제외하고는 전반적으로 월강수량이 50mm미만이었던 10월부터 익년 3월까지는 약수터의 수질변화가 거의 없었으나 월강수량이 150mm이상이었던 4월부터 9월까지는 약수터의 수질변화가 뚜렷하다. 이는 강수량이 많을수록 분석항목의 각각에 대한 월별 표준편차가 크다는데서 확연히 설명된다.
특히 일반세균과 KMnO4소비량은 전체표준편차가 84CFU/mL와 1.62mg/L로, 전체평균값인 39CFU/mL와 1.20mg/L보다 큰 폭의 값을 나타내어 다른 항목에 비해 상대적으로 큰 수질변화를 보였다. 전체적으로 이러한 결과는 강수량의 다소에 의해 약수터의 수질(이화학적 성분, 생물학적 성분)이 좌우된다는 사실을 간접적으로 알 수 있다.
Table 5는 Table 4의 설명을 보다 구체화하기 위해 월강수량과 월별 약수 성분간의 상관관계를 통계적으로 처리한 단순회귀분석의 결과로, 일반세균을 제외한 모든 성분들이 통계학적으로 유의한(P<0.05) 상관관계를 보였다.
강수량은 유출량(r=0.747), 수온(r=0.625), KMnO4소비량(r=0.842), 일반세균(r=0.562)과 양호한 정상관성을, 그리고 pH(r=-0.787), 전기전도도(r=-0.922)와는 양호한 역상관성을 나타낸다. 즉, 강수량이 많을수록 pH와 무기물질의 양은 감소하지만 미생물과 유기물질의 양은 오히려 증가한다는 의미이다.
이러한 원인은 전자의 경우, 강수 자체가 원래의 약수에 비해 이들을 매우 낮게 함유하고 있으므로(Fig. 4) 약수와 직접 희석되어 낮아진데 있다. 또한 후자의 경우에는 쓰레기나 동물의 배설물 외에 자연계에 존재하는 오염원 등 지표의 각종 유기물질과 미생물이 강수와 섞여 약수원에 바로 유입되어 높아진데 있다.
이러한 결과는 강수량이 유출량과 직접 비례하는 등 여러 가지의 상황으로 볼 때 약수가 지표수의 성질에 가까워 암석과의 반응이 충분하지 않고 물의 순환주기가 비교적 짧은 중간유출수(interflow)이기 때문으로 사료된다.
약수터 수질에 미치는 영향인자
계곡수
월 1회 동일한 시점에 채수하여 분석한 약수와 계곡수의 월별 수질변화는 Fig. 3 및 Table 6과 같다.
pH와 KMnO4소비량은 계곡수(7.18±0.44, 3.11±1.14mg/L)가 약수(6.75±0.44, 1.57±1.76mg/L)보다 높은 연평균값을, 전기전도도는 약수(89±43μS/cm)가 계곡수(39±9μS/cm)보다 높은 연평균값을, 그리고 일반세균은 계곡수(172±145CFU/mL)가 약수(51±64CFU/mL)보다 높은 연평균값을 보여주는데, 전반적으로 계곡수의 연중 수질변화는 약수의 이화학적 성분 및 생물학적 성분과 비슷한 경향을 띤다.
이러한 계곡수와 약수 성분간의 상관성을 통계적으로 분석한 결과, pH(r= 0.758), 전기전도도(r=0.677), KMnO4소비량(r=0.702), 일반세균(r=0.701) 등 모두 양호한 정상관성을 나타내어 유의한 수준(P<0.05)인 상관관계를 보였다. 총대장균군은 계곡수(12회 검출/12회 검사)가 약수(10회 검출/12회 검사)보다 높은 검출율(100%)을 보였다.
그러나 계곡수의 경우 12개 시료 모두 검출되는 하나의 일정한 변수를 지니기 때문에 약수와의 상관계수를 구할 수는 없지만 양호한 상관성은 있다고 본다. 따라서 전체적으로 볼 때 약수의 성분은 계곡수의 성분에 어느 정도의 영향을 받고 있는 밀접한 관련이 있다고 사료된다.
빗물
약수와 빗물의 월별 수질변화는 약수의 유출량과 빗물의 강수량을 각 성분(총대장균군은 제외)에 대해 고려한 가중평균값(volume weighted arithmetic mean )을 사용하여 Fig. 4 및 Table 7에 나타내었다.
pH와 전기전도도는 약수(6.75± 0.45, 99±31μS/cm)가 빗물(5.10±0.51, 16±7μS/cm)보다 높은 연평균값을, KMnO4소비량과 일반세균은 빗물(2.60±2.09mg/L, 75±137CFU /mL)이 약수(1.35±1.41mg/L, 47±64CFU/mL)보다 높은 연평균값을 보여주는데, 전반적으로 빗물의 연중 수질변화는 KMnO4소비량을 제외한 약수의 이화학적 성분 및 생물학적 성분과 유사한 경향을 띤다.
이러한 빗물과 약수 성분간의 상관성을 통계적으로 분석한 결과, pH(r=0.444), 전기전도도(r=0.704), 일반세균(r=0.980)과는 정상관성을, 반대로 KMnO4소비량(r=-0.530)과는 역상관성을 나타내어 pH와 KMnO4소비량을 제외한 전기전도도와 일반세균은 유의한 수준(P<0.05)인 상관관계를 보였다.
총대장균군은 약수(33회 검출/52회 검사)가 빗물(10회 검출/48회 검사)보다 높은 검출율(63.4%)을 보이며, 유의한 수준(P<0.05)에서 정상관관계(r=0.586)를 보였다.
특이한 현상은 유기물질인 KMnO4소비량이 약수와 계곡수는 정상관성을, 약수와 빗물은 역상관성을 나타낸 점이다.
이러한 원인은 전자의 경우, 약수를 지표수에 가깝다고 볼 때 계곡수와 함께 유기물질에 대한 자정작용의 기능을 지닌 공통적인 환경조건에 있지만 후자의 경우에는 약수와는 달리 빗물자체가 자정작용의 기능이 없기 때문에 상반된 결과를 나타낸다고 사료된다.
그러나 전체적으로 볼 때 약수의 성분은 계곡수와 마찬가지로 빗물의 성분에도 어느 정도의 영향을 받고 있는 밀접한 관련이 있다고 사료된다.
토양
총대장균군은 그람음성이 무아포성 간균으로 유당(lactose)을 분해하여 산과 가스를 발생하는 모든 호기성 또는 통성 혐기성균을 말하며, 총대장균군을 지표세균으로 사용하는 이유는 대장균 자체가 병을 유발하는 경우보다는 대장균을 포함한 일부의 대장균군이 다른 병원균에 비하여 물 속에서 오래 존재하고 저항성이 강하여, 병원균의 존재와 오염여부를 쉽게 추정할 수 있기 때문이다.
계곡수와 함께 월 1회 동일시점에서 채취한 토양은 계곡수와 마찬가지로 총대장균군의 검출율이 100%를 보였다.
총대장균군 동정
약수터 수질에 미치는 미생물학적 영향을 보다 구체화하기 위해 약수, 계곡수, 빗물, 토양 속에 존재하는 총대장균군을 월별로 분리 동정해 본 결과는 Table 8과 같다.
전체적으로 총대장균군을 분리 동정한 결과는 토양(5속15종35개체)>계곡수(5속9종25개체)>약수(5속10종15개체)>빗물(3속6종13개체) 순으로 많은 속과 개체수를 보였다.
각 시료에서 나타난 특징을 살펴보면 E. coli, K. pneumoniae, E. cloacae, E. sakazakii, E. agglomerans 등 5종은 약수, 계곡수, 토양, 빗물에서 동시에 존재하고, C. freundii, S. odorifera, K. ornithinolytica, E. aerogenes, E. intermeduon 등 5종과 S. fonticola 1종은 각각 토양과 계곡수에서만 존재하고 있었다.
월별로 나타난 특징을 살펴보면, 입산통제기간(11월~익년 5월)의 가운데 달인 1월에서 3월에는 각 시료 모두 분변유래의 Escherichia속 균과 Klebsiella속 균들이 존재하지 않는 점이 특이할 만하다. 이러한 원인은 사람과 동물의 활동이 거의 없는 추운 달로서, 약수의 수온(월평균 9.8~10.5℃)이 다른 달의 수온(월평균 11.2~17.0℃)보다 낮으므로(Table 4) 10.5℃이하에서는 대기 중의 기온도 상대적으로 낮기 때문에 이 조건에서는 존재할 수 없는 내열성 균으로 온도와 밀접한 관련을 지을 수 있다고 사료된다.
또한 빗물의 경우에는 총대장균군이 10월에서 익년 6월까지 전혀 검출되지 않다가 더운 7월에서 9월까지는 검출되고 있는 점이 주목할 만하다.
이러한 현상도 역시 온도와 밀접한 관련을 지을 수가 있는데, 약수의 수온(월평균 15.5~17.0℃)이 다른 달의 수온(월평균 9.8~15.0℃)보다 높으므로(Table 4) 15.5℃이상에서는 대기 중의 기온도 상대적으로 높기 때문에 이 조건에서 존재할 수 있는 균의 증식이 왕성하여 빗물에 씻겨 존재한다고 사료된다. 총대장균군은 식물, 토양, 물 등 자연계에서 유래하는 자연환경형, 사람과 동물 등의 분뇨에서 유래하는 분변유래형, 분변 및 자연계에 모두 존재하는 중간형으로 분류되며, 각 시료를 각각으로 구분한 결과는 Table 9와 같다.
약수에서 총대장균군은 자연환경형균인 Serratia속 균과 Hafnia속 균이, 분변유래형균인 Escherichia속 균과 Klebsiella속 균이, 그리고 중간형인 Enterobacter속 균이 모두 동정되어 약수 중의 총대장균군은 단일상태가 아닌 자연환경에서 유래한 균과 인위적인 오염에서 유래한 균이 동시에 존재하고 있음을 알 수 있다.
또한 약수는 자연환경형균의 경우 계곡수 혹은 토양에서도 같은 종이 모두 검출되고 있으며, 특히 분변유래형균인 E. coli, K. oxytoca, K. pneumoniae의 경우에는 계곡수와 토양이 약수보다 검사횟수 당 검출횟수가 많아 이들 균들은 계곡수와 토양의 영향을 받는 밀접한 관련이 있음을 짐작할 수 있다.
그러나 빗물 속의 균은 약수, 계곡수 및 토양과는 달리 자연환경형균이 전혀 검출되지는 않지만 분변유래형균과 중간형균이 함께 존재하고 있는데, 분변유래형균인 E. coli와 K. pneumoniae이 검출된다는 사실이 특이할 만하다.
이러한 원인은 지표면에 머물렀던 분변계통의 미세한 가루가 바람에 의해 대기 중으로 확산되어 부유해 있다가 내리는 빗물에 섞여 유입된 결과로 사료된다.
☞ 다음호에 계속
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