낙동강에서의 유기성 오염 유무에 따른 질화세균의 변화

Abstract

유기성 오염원(생활하수 처리시설 방류수) 유무에 따른 질화 세균의 변화를 알아보기 위해 낙동강의 2 조사수역에서 다양한 형태의 질소(T-N, <TEX>$NH_4$</TEX>-N, <TEX>$NO_2$</TEX>-N, <TEX>$NO_3$</TEX>-N) 농도를 측정하였고 조사 수역에 있는 질화세균 종류를 확인한 후, fluorescent in situ hybridization (FISH)법으로 질화세균 수를 정량 평가하였다. 즉 암모니아 산화세균의 종류는 amoA 유전자, 그리고 아질산 산화 세균인 Nitrobacter sp.는 SSU 16S rDNA 특정 기호서열을 목표로 한 PCR-DGGE를 수행한 후 염기서열 분석으로 그들이 각각 Nitrosomonas sp., Nitrobacter sp.임이 확인됨에 따라 그에 상응하는 gene probe, NSO190와 NIT3을 사용해 FISH법을 수행하여 각 수역의 질화세균수를 비교하였다. 아울러 전반적인 세균학적 수질을 모니터링하기 위해 수계에 많은 <TEX>${\alpha}{\cdot}{\beta}{\cdot}{\gamma}$</TEX>-Proteobacteria도 FISH법으로 검출하였다. <TEX>${\alpha}{\cdot}{\beta}{\cdot}{\gamma}$</TEX>-Proteobacteria 분포도와 모든 유형의 질소 측정 결과에 따르면 정점 1 보다 정점 2의 유기물 오염도가 높다고 할 수 있었다. 이에 상응해 NSO160과 NIT3로 검출한 평균 질화세균수도 정점 1 (암모니아산화세균, <TEX>$7.8{\times}10^5$</TEX>; 아질산산화세균, <TEX>$0.8{\times}10^6$</TEX> cells/ml)보다 정점 2 (암모니아산화세균, <TEX>$9.3{\times}10^5$</TEX>; 아질산산화세균, <TEX>$1.6{\times}10^6$</TEX> cells/ml)에 더 많았고 그들이 총세균수에서 차지하는 평균 비율(%) 역시 정점 1 (NSO190, 18%; NIT3, 23%)에 비해 정점 2 (NSO190, 27%; NIT3, 34%)에서 높았다. 따라서 유기오염도가 낮은 상수원수 취수장 인근 수역인 정점 1 보다 생활하수처리시설 방류수로 인해 유기성 오염원이 상존하는 정점 2에서의 질화작용이 더 활발하다고 결론지을 수 있었다. This study was performed at 2 sites of Nak-Dong River to investigate the changes of nitrifiers depending on the presence and absence of organic pollutants (due to the effluents of domestic wastewater treatment plant, WWTP). Conventional chemical parameters such as T-N, <TEX>$NH_4$</TEX>-N, <TEX>$NO_2$</TEX>-N, <TEX>$NO_3$</TEX>-N were measured and the quantitative nitrifiers at the 2 sites were analyzed comparatively by fluorescent in situ hybridization (FISH) with NSO190 and NIT3, after checking the presence of gene amoA of ammonia oxidizing bacteria (AOB) and 16S rDNA signature sequence for Nitrobacter sp. that belongs to nitrite oxidizing bacteria (NOB). Also <TEX>${\alpha}{\cdot}{\beta}{\cdot}{\gamma}$</TEX>-Proteobacteria were detected using FISH to get a glimpse of the general bacterial community structure of the sites. Based on the distribution structure of the <TEX>${\alpha}{\cdot}{\beta}{\cdot}{\gamma}$</TEX>-Proteobacteria and the measurement of nitrogen in different phases, it could be said that the site 2 was more polluted with organics than site 1. Corresponding to the above conclusion, the average numbers of AOB and NOB detected by NSO160 and NIT3, respectively, at site 2 [AOB, <TEX>$9.3{\times}10^5$</TEX>; NOB, <TEX>$1.6{\times}10^6$</TEX> (cells/ml)] was more than those at site 1 [AOB, <TEX>$7.8{\times}10^5$</TEX>; NOB, <TEX>$0.8{\times}10^6$</TEX> (cells/ml)] and also their ratios to total counts were higher at site 2 (AOB, 27%; NOB, 34%) than those at site 1 (AOB, 18%; NOB, 23%). Thus, it could be concluded that the nitrification at site 2 was more active due to continuous loading of organics from the effluents of domestic WWTP, compared to site 1 located closed to raw drinking water supply and subsequently less polluted with organics.