세균군집의 분포에 따른 지하수의 세균학적인 안전성을 평가하기 위하여 음용을 목적으로 개발된 4곳의 관정에서 심층피압대수층의 지하수를 채수하여 물리화학적 환경요인, 세균의 분포와 활성, 지표세균의 분포 및 종속영양세균의 종조성을 조사하였다. 조사한 4개의 관정은 모두 빈영양생태계의 특징을 나타냈으나 관정 C-2는 무기이온의 농도, 유기탄소, 종속영양세균의 수 및 활성, 지표세균의 수가 다른 관정에 비해 매우 높았다. C-1을 제외한 모든 관정에서 분변성 오염이 존재하였으며 특히, 관정 C-2는 다른 관정들에 비해 그람양성 세균의 비율이 낮았으며, 총대장균군, 분변성대장균군, fecal streptococcus 가 각각 시료 250ml 에 최고 61, 33, 55 CFU로 존재하여 지표에서 분변성 오염물질이 지하수로 유입되고 있음이 확인되었다. 종속영양세균의 동정결과 55 CFU 로 존재하여 지표에서 분변성 오염물질이 지하수로 유입되고 있음이 확인되었다. 종속영양세균의 동정결과 지하수에 주로 존재하는 세균속은 Acinetobacter, Eikenella, Moraxella, Pseudomonas, Bacillus, Micrococcus 속이었다. 한편, 지하수에 일반적으로 존재하지 않는 Enterobacteriaceae 그룹과 Staphylococcus 속과 Enterococcus 속이 조사과정에서 검출됨에 따라 이들 세균이 지하수 분변성 오염 판정의 지표세균으로 사용할 수 있음이 확인되었다.
유동 세균 입자는 지체계수를 감소시키므로써 지하수에서 소수성 오염물의 이동을 촉진시킨다. 그 크기와 표면의 적당한 물리화학적 조건으로 인하여 세균은 효율적인 오염물의 운반자가 될 수 있다. 이러한 운반자가 있을 때, 그 계는 액상, 입상, 그리고 고상의 3 상으로 해석되어야한다. 오염물은 각 상에 모두, 혹은 그 중의 일부에 존재할 수 도 있다. 본 연구에서는 세균이 있는 경우, 생화학적으로 분해 가능한 유기성 오염물의 다공매질에서의 거동을 물질수지에 기초하여 수학적 모델로 묘사한다. 세균의 액상과 고상사이의 물질 전이 및 오염물의 액상과 입상사이의 물질 전이는 동역학적 관계식으로 나타냈다. 모델 결과를 일반화하기 위하여 무차원화를 수행했고, 그 해를 구하여 세균에 의한 오염물의 가속이송 효과를 알 수 있었다. 모델 결과는 문헌상의 실험결과와 비교되었다. 모델 결과로부터 오염물은 그 계의 Damkohler I 수가 10 이상일 경우 국지 평형 가정을 할 수 있었으며, 세균의 성장율과 주입 농도 등이 오염물의 청소에 아주 중요한 요소임을 알 수 있었다.
현대사회로 들어오면서 과거와 달리 외부에 있던 화장실이 내부로 들어오면서 변기 뚜껑을 닫지 않고 toilet flushing을 할 때 배변에 포함된 다량의 장티푸스, 포도상 구균 같은 종류의 세균이 화장실 곳곳에 퍼짐에 의하여 면역력이 약한 경우 여러 가지 세균성 질환 및 2차 감염을 통하여 장티푸스 및 피부 질환 등이 발생한다. 본 연구에서는 이런 감염을 최소화하기 위한 방법으로 플라즈마를 이용한 세변기 표면의 오염 방지처리 기술을 개발하는 것을 목표로 한다. 일차적으로 여러 가지 운용 조건에서 오염의 정도를 파악하고자 배변의 양에 따라 toilet flushing 시 피부 오염의 물질 노출 정도를 평가 하였다. 실험 방법은 배변을 모사하여 toilet system에 넣고 물을 내려 무게에 따른 물 튀김 정도와 위치 분포를 분석하였다. 밀가루 반죽의 무게가 증가하면서 피부에 닿는 물 튀김 면적이 특정 무게에서 최대 60.02 mm2까지 증가하다 감소했다. 또한 실제 측정 결과를 통하여 물 튀김의 분포가 뒤쪽에 집중되는 것을 볼 수 있었다. 이와 같이 실제 toilet flushing시 세균에 의하여 피부 오염 및 국부 감염이 발생할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 비데 동작 시 변기 내부에 잔존하는 세균 자체가 확산되는 정도를 3차원 유체 역학 모델링으로 예측하였다. 앞으로 세변기 뚜껑의 플라즈마 표면처리 및 toilet flushing 유로 디자인 개선을 통해 세균의 잔류 및 퍼짐을 최소화함으로써 최종적으로 세균성 질환을 줄일 수 있는 방법을 개발하는 것이 본 연구의 1단계 목표다.
지상의 각 하천수계는 적지않은 세균류에 의한 오염을 받고 있어, 이것은 우리의 환경위생 또는 보건위생면에서 큰 관심사가 될 뿐 아니라 이것들은 결국 해역으로 유입되어 이곳에 서식하는 각종 연안수족을 오염하여 우리의 식품위생면에서도 많은 주의를 환기시키고 있다. 환경수의 세균오염에는 여러 가지가 있으나 여기서는 분변성 오염세균에만 한정한다. 환경수에 혼입되는 분변성 오염세균에는 대장균군, 대장균 및 장구균 등이 있으며, 이것은 우리나라의 하천수에도 적지않은 량이 출현하고 있으며 (최,김 1970) 특히 도시폐수의 주입이 많은 곳에서는 이것들에 의한 오염이 심대할 것이 예상된다. 그러나 이러한 세균들은 담수 및 해수에서 유래되는 것이 아니므로, 담수역에 있어서 또는 해역으로 유입된 후의 동태가 매우 흥미롭다.
설상가상이다 지난해 연말 발표된 서울시의 위생검사 결과가 또 다시 자판기 산업계에 악영향을 미쳤다. 원인은 율무차에 있었다. 커피자판기에서 주음료 판매되는 커피는 세균오염으로 인한 위생 문제가 없었다. 반면 구색상품이라 할 수 있는 율무차가 심각한 세균오염으로 음용 부적합 판정을 받은 비율이 높았다. 메인이 아닌 구색음료 하나 때문에 전체 이미지가 흐려지니 억울한 측면이 강하다. 어쨌든 누누히 반복되는 커피자판기 비위생문제를 좌시만하고 있을 수는 없다. 이제 잘못된 부분들은 적극적으로 개선해 나가지 않으면 점점 입지가 좁아질 수밖에 없다. 과연 지난 서울시 위생점검은 커피 자판기 분야에 어떠한 시사점을 남겼을까?
지하수에 콜로이드가 있을 경우 지체계수 감소로인한 오염물의 가속이송이 일어난다. 세균은 콜로이드 크기이며, 비중이 물과 비슷하고. 또 특유의 표면조건으로 인하여 오염물을 가속이송시킬 수 있다. 유동 세균이 지하수에 있으면 그 system 은 액상, 고상, 그리고 입상의 3 상 (phase) 으로 해석되어야 한다. 본 연구에서는 물질수지에 기초한 수학적 모델을 개발하여 다공매질에서의 오염물의 이동을 예측했다. 세균과 오염물의 각 상사이의 분배는 평형분배 모델을 이용했다. 모델결과를 일반화하기 위하여 무차원화 기법이 사용되었다. 모델의 해는 수치해법이 사용되었고, 문헌상의 실험결과와 비교되었다. 유동 세균이 존재하므로써 오염물이 가속이송되었고, 오염물을 섭취하므로써 그 농도를 낮출 수 있었다.
실내 공기 중 부유세균은 실내공기오염을 유발하고 재실자의 건강상 위해를 초래할 수 있다. 본 연구는 다중이용시설을 대상으로 주요목적으로 사용되는 실내에서 부유세균의 농도와 세균의 종류를 동정하고 실내공기오염물질 중 부유세균에 대한 기초정보 제공을 목적으로 한다. 노인시설 7개소 (노인요양시설, 노인전문병원, 복지관 포함), 대규모점포 4개소, 대학병원 4개소, 어린이집 7개소 (유치원, 어린이집, 보육원 포함), 지하역사 4개소 및 버스터미널 4개소 등 총 30개소 120개 지점에서 총부유세균의 농도를 측정 분석하고 세균의 종류를 동정하였다. 모든 시설군에서 측정된 실내 부유세균의 농도는 유지기준 $800CFU/m^3$이하 이었으나, I/O비가 1.09-2.36으로 실내의 총부유세균의 농도가 실외에 비해 높았고, 어린이집, 대학병원, 노인시설에서 동정된 세균의 종류별 높은 검출빈도 보였다. 국내 다중이용시설의 주요목적에 따른 실내 부유세균에 대한 지속적 관찰이 필요하며, 특히 어린이집, 대학병원, 노인시설 등에 대한 관심이 요구되고, 추후 배양 가능한 세균 뿐 아니라 알레르겐 등을 포함한 미생물학적 실내오염물질에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 사료된다.
일반적으로 운동성세균은 영양분에 대하여 유인반응(정주화성)을 보인다는 것은 100여년의 주화성 연구 역사를 통하여 잘 알려져 있다. 그 중에 일부 환경오염물질을 분해 가능한 운동성 세균은 환경오염물질에 까지 유인반응을 보인다. 이 환경오염물질 감지 기능을 잘 활용한다면 '환경오염원까지 자발적으로 이동하여 그 화학물질을 분해하는 레이더 탑재형 환경정화세균의 개발이 가능할 것이다. 본 고에서는 지금까지 알려진 환경오염물질 감지를 위한 주화성 분자기구를 정리하고 향후 전망을 논하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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