피코시아닌 농도와 조류분류시스템을 이용한 남조류 세포수 산정에 관한 연구 = Evaluation on the number of cyanobacteria cells using phycocyanin concentration and algae classification system

국문 초록 (Abstract)

녹조현상을 일으키는 남조류는 매년 여름철 과대증식으로 인해 시각적 인 불쾌감 및 상수원수의 정수처리 비용의 증가, 위락행위 제한, 어류의 집단폐사 등과 같이 다양한 영향을 미친다. 녹조현상은 질소와 인등의 유입으로 인한 부영양화, 체류시간, 광도, 수온 등 다양하고 복합적으로 발생하게 된다. 남조류 배양액 실험 결과, 피코시아닌 농도가 남조류세포수와의 상관관 계 분석에서 Pearson 상관계수가 0.996으로 가장 높게 나타났다. ‘조류 분류시스템’을 이용한 남조류세포수 정량적 평가 결과 조류경보제에서 제공한 자료와 98%로 일치하였다. 따라서, 남조류세포수를 추정할 때 피 코시아닌 농도가 적합하며, 신속하고 정확한 결과를 도출하여 소요시간 이 오래 걸리는 남조류세포수 검경의 한계점을 보완할 수 있음을 보여주 었다. 현장 적용성 평가를 위해 조류경보제 운영지점의 16개 조류관찰지점 중 창녕함안보를 대상으로 현장에서 측정한 피코시아닌 농도를 이용한 남조류 세포수를 추정식은 “관심”단계에 해당하는 추정식의 R2 0.934, “경계”해당하는 추정식의 R2 0.951로 나타나 남조류 세포수를 추정하 기 적합한 것으로 나타났다. 본 연구의 결과를 바탕으로 조류경보제 운영을 위한 발령기준항목 및 단계별 발령기준을 설정하였다. 현장에서 LISST-HAB를 이용하여 2회 연 속 측정 시 피코시아닌 농도가 11ppb 이상 33ppb 미만인 경우 “관심” 단계, 2회 연속 측정 시 피코시아닌 농도가 33ppb이상 172ppb 미만인 경 우 “경계”단계, 2회 연속 측정 시 피코시아닌 농도가 172ppb 이상인 경우 “대발생” 단계로 정한다. 발령 “해제” 기준은 기존과 동일하게 2회 연속 채취 시 남조류 세포수가 1,000cells/mL 인 경우로 한다. 이번 연구는 현장에서 직접적인 피코시아닌 측정을 통해 신속하고 준실시간으 로 남조류세포수를 추정할 수 있는 대체지표 개발과 조류경보제의 한계 점을 극복하기 위한 기초자료로 활용하는데 목적이 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Cyanobacteria cause 'Algae bloom' every summer, causing both visual and economic problems. Algae bloom occur in various ways, including eutrophication, residence time, light intensity, and water temperature.
As a result of the experiment with the Cyanobacteria culture medium, the pearson correlation coefficient was the highest at 0.996 in the correlation analysis of the phycocyanin concentration with the number of Cyanobacteria cells. As a result of quantitative evaluation of the number of Cyanobacteria cells using the ‘algae classification system', it was consistent with the data provided by the algae alert system in 98%. Therefore, it shows that the phycocyanin concentration is suitable when estimating the number of Cyanobacteria cells, and it is possible to quickly and accurately examine the number of Cyanobacteria cells.
The accuracy of the Cyanobacteria cell number estimation formula was shown to be R2 0.934 and 80.6% in the "warning" stage, and R2 0.951 and 89.4% in the "Alert" stage, indicating that it was suitable for estimating the number of Cyanobacteria cells. “Warning” stage if the phycocyanin concentration is 11ppb or more but less than 33ppb when measured twice in a row using LISST-HAB in the field; “Alert” stage if the phycocyanin concentration is more than 33ppb but less than 172ppb when measured twice in succession; 2 times If the phycocyanin concentration is 172ppb or higher during continuous measurement, it is designated as an “bloom” stage.
The purpose of this study is to develop an alternative indicator that can estimate the number of Cyanobacteria cells quickly and in near real time through direct phycocyanin measurement in the field and to use it as basic data to overcome the limitations of algae alert system.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구배경 및 목적 1
• 2. 국내 조류관리 현황 6
• 2.1 조류경보제 운영 6
• 2.2 국내 조류발생 특징 11
• 3. 국외 남조류관리 현황 20
• Ⅱ. 연구재료 및 방법 24
• 1. 예비 실험 24
• 1.1 유해 남조류 선정 24
• 1.2 배양방법 26
• 1.3 예비 실험방법 28
• 2. 연구 대상지점 38
• 3. 정성 및 정량적 분석방법 41
• 4. 남조류세포수 추정 방법 45
• 4.1 상관관계 분석 45
• 4.2 추정식 산출 및 검증 47
• Ⅲ. 결과 및 고찰 48
• 1. 예비실험결과 48
• 2. 창녕함안보 수질 및 조류세포수 현황 50
• 2.1 수질현황 50
• 2.2 조사 시기별 조류 세포수 52
• 3. 상관관계 분석 61
• 4. 남조류세포수 추정식 산출 63
• 5. 예측 및 실측 남조류세포수 비교 69
• 5.1 데이터 분석 69
• 5.2 예측 남조류 세포수 정확도 평가 70
• 6. 창녕함안보의 조류경보제 운영·개선방안 74
• Ⅳ. 결론 76
• Ⅴ. 참고문헌 78