화상병은 전정 도구 등에서 장시간 생존이 가능하고 작업 도구를 통해 화상병균이 전파될 수 있다. 특히, 우리나라에서는 꽃이나 어린 과실, 도장지 등을 제거하기 위해 전정 작업이 수시로 이루어지는데 이런 농작업이 화상병 확산의 주요인으로 알려져 있다. 따라서, 본 연구에서는 전정 가위에 묻어 있는 화상병균을 완전히 멸균하기 위하여 국내에 유통되는 소독제의 소독 효과를 검증하고 이를 이용하여 효과적인 소독 방법을 구명하였다. 화상병균을 가위 날에 접종 후에 침지 소독할 경우 70% 에탄올 및 1%와 0.2% 차아염소산나트륨의 경우에는 침지 후 10초가 지나면 바로 멸균되는 반면, 30% 이산화염소는 소독 효과가 거의 보이지 않았다. 분무 처리로 소독할 경우에는 70% 에탄올은 분무 1초 후에는 바로 멸균이 되었지만 1%와 0.2% 차아염소산나트륨은 각각 10초와 60초 후에 멸균되었다. 자연적으로 화상병이 발병한 가지를 5회 및 100회 절단한 후 전정 가위 날 표면에 묻어 있는 화상병균에 대한 침지 소독 시간에 따른 제거 효과를 검증한 결과, 70% 에탄올에 30초 동안 침지 처리한 경우 완전히 세균이 멸균되지 않았지만 60초 이상에서는 세균이 멸균되었다. 이런 결과를 볼 때 현장에서 전정 작업 시 전정 가위를 70% 에탄올에 60초 이상 수시로 침지하여 소독할 것을 제안한다.
최근, 물이 인류의 생존을 위협하는 문제로 인식되며 중요시되고 있으며, 이는 식수에 대한 국민의 생존권 및 건강권 뿐 아니라 청정하지 못한 수질에서 어획 또는 양식되는 수산자원의 안전성과도 결부되어 중요하게 인식되고 있다. 이는 중금속 뿐 아니라 세균이나 바이러스 등이 먹이연쇄를 통하여 건강을 위협할 수 있기 때문이다. 이로부터 다양한 수처리 기법이 개발되고 있으며, 그 중 하나인 화학적 산화법은 수중 오염물을 화학적으로 산화시켜 생분해성이 좋아지게 하거나 흡착법으로 쉽게 제거될 수 있는 최종 또는 중간 생성물로 변화시키는 방법으로서 염소, 오존, 과산화수소, 과망간칼륨 등이 통용되고 있다. (중략)
상수도관망은 대표적인 사회기반시설로 수원에서 수용가에게 물을 공급하는 과정에서 병원성 미생물을 소독하기 위해 염소를 주입한다. 안전한 물의 공급을 위해 잔류염소 농도 기준(0.1-4.0 mg/L)을 유지하도록 규정하고 있으나, 사용자의 사용 패턴, 수령, 상수도관망의 형식 및 특징은 수리학적(i.e., 절점의 압력, 관로의 유속) 및 수질적(i.e., 잔류염소 농도) 특징에 영향을 미친다. 따라서, 본 연구에서는 Multi-objective Harmony Search (MOHS)를 사용하여 수질-수리 인자를 고려한 상수도관망 최적 설계 기법을 개발하였다. 설계인자로는 설계비용과 시스템 탄력성을 고려하였으며, 절점의 압력과 잔류염소 농도를 제약조건으로 적용하였다. 도출된 최적설계안은 상수도관망의 형식 및 특징에 따라 분석하였다. 이러한 최적설계안은 경제적인 측면과 수질 측면의 안전성을 충족할 수 있으며, 사용자의 사용성을 증가시킬 수 있다.
본 연구에서는 천연물질 유래 살균소독제인 CaO가 깻잎 중 존재하는 자연균총, E. coli, Bacillus cereus, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Salmonella Typhimurium에 미치는 저해효과를 알아보았고 chlorine, ethanol, hydrogen peroxide 등 주요 화학적 살균소독제와 비교하였다. 0.05% CaO 처리시 총호기성균은 $5.9{\times}10^3$, E. coli는 $1.3{\times}10^5$, B. cereus는 $2.7{\times}10^1$, L. monocytogenes는 $3.6{\times}10^3$, S. aureus는 $4.5{\times}10^3$, S. Typhimurium은 $2.6{\times}10^4$의 감소율을 보였다. 일반적으로 사용되는 살균소독제인 염소계, 과산화수소계 보다 우수한 살균효과를 보이지는 못하였으나 B. cereus의 경우에는 $10^6$ 정도의 감소율을 보여 염소 200 ppm과 대등하였고, 2%의 $H_2O_2$와 20%의 주정보다는 높은 감소율을 나타내었다. 본 연구에 따라 CaO는 기존의 화학적 살균제를 대체할 수 있는 좋은 천연물질유래 살균소독제로 활용될 수 있을 것이다.
본 연구에서는 염소처리시 요오드계 트리할로메탄(iodo-trihalomethanes, I-THMs)의 생성에 영향을 미치는 인자들을 조사하였다. 염소를 소독제로 사용하여 염소 투입농도, 수온, pH, 브롬이온과 요오드이온 농도, 염소 접촉시간, 암모니아성 질소농도 및 용존 유기물질의 특성 변화에 따른 I-THMs 6종에 대한 생성특성을 조사하였다. 수중의 요오드이온과 브롬이온의 농도가 증가할수록 I-THMs의 생성농도가 증가하였으며, 염소 투입농도 및 수온에 따른 I-THMs 생성에서는 염소 투입농도 및 수온 상승에 비례하여 I-THMs 생성농도도 증가하다가 염소 투입농도 3 mg/L 및 수온 $30^{\circ}C$ 이상의 조건에서는 오히려 I-THMs 생성농도가 감소하였다. 또한, 시료수의 pH가 상승할수록 I-THMs의 생성농도가 증가하였다. 수중의 $NH{_4}{^+}-N$ 농도가 증가할수록 염소와 반응하여 생성된 클로라민에 의해 I-THMs 생성농도가 증가하였다. 하수처리장 방류수, 휴믹산 조제수, 조류유래 유기물질 함유수 및 4개의 낙동강 시료수(고령, 매리, 하구 및 진천천)와 같은 7개의 시료수의 유기물질과 I-THMs와의 반응성을 조사한 결과, 하수처리장 최종방류수가 I-THMs와의 반응성($12.31{\mu}g/mg$)이 가장 높았고, 다음으로 휴믹산 시료수($4.96{\mu}g/mg$)로 나타났고, 조류유래 유기물질이 가장 낮은 결과($0.99{\mu}g/mg$)를 나타내었다. 또한, $SUVA_{254}$값과 I-THMs 반응성과의 상관성을 평가한 결과에서 상관계수($r^2$)가 0.002로 매우 낮게 나타나 $SUVA_{254}$값과 I-THMs 생성과는 연관성을 찾기가 어려웠다.
전기분해 염소소독기로 처리한 결과가 국제해사기구의 협약에서 제시한 생물처리 기준(D-2 regulation)을 만족하는지 확인하기 위해 박테리아, 식물플랑크톤($10-50\;{\mu}m$) 및 동물플랑크톤($>50\;{\mu}m$)의 사멸효과를 확인하였다. 실험조건은 대조구와 잔류염소농도 10 ppm(Expt. 1)과 30 ppm(Expt. 2)을 실험구로 설정하였고, 시험수를 $23.8\;m^3/hr$의 속도로 전기분해염소독기에 통과시켰다. 시험수의 생물조건은 국제해사기구에서 작성된 선박 평형수 관리 장치의 승인을 위한 지침서에서 제시한 기준을 따랐다. 식물플랑크톤의 생사판별은 광학현미경, 형광현미경 및 형광측정기(Turner Designs 10-AU)를 이용하여 확인되었다. 두 농도 조건(10 ppm, 30 ppm)의 처리수에서 운동성이 있는 식물플랑크톤은 움직임이 나타나지 않았고, 형광현미경 하에서 엽록소 형광색이 적색에서 녹색으로 바뀌었으며, 형광값은 고농도(Expt. 1: 6.95, Expt. 2: 7.11)에서 0으로 바뀌었다. 이는 식물플랑크톤의 활성이 상실되어 모두 사멸되었음을 의미한다. 동물플랑크톤의 생사판별은 해부현미경하에서 부속지의 움직임을 토대로 결정되었다. 전기분해 염소소독기 처리 후 해양환경에서 채집되어 농축된 자연군집 동물플랑크톤은 모두 사멸되었으나, 일부 Artemia가 생존하였다. 그러나 각 잔류염소 농도조건의 암소에서 노출시킨 지 24시간 뒤에는 모든 동물플랑크톤이 사멸되었다. 박테리아는 Petrifilm plates($3M^{TM}$)를 이용한 접종배양법으로 처리수의 총 세균, 대장균 군 및 대장균의 사멸효과를 확인한 결과, 균주가 전혀 관찰되지 않았다. 또한 각 염소농도 조건의 처리수에서 추가적으로 노출시킨 5일 동안 세 그룹의 생물에서 재성장이 나타나지 않았다. 본 연구결과는 세 그룹의 생물에 대한 전기분해염소소독기 처리결과가 국제해사기구에서 제정한 선박 평형수 배출기준을 만족시켰음을 보여주었다.
조리기구 및 도구의 재질 표면에 오염된 병원성 세균은 외식 및 단체급식에서 교차 오염의 원인으로 작용할 수 있으며, 이들이 표면에 형성시킨 biofilm은 세척 및 살균소독 과정에서도 살아남아 식중독의 위험을 증가시킨다. 따라서 본 연구에서는 상업적 살균소독제와 $71^{\circ}C$ 건열 살균을 하였을 때 스테인리스 스틸과 폴리프로필렌에 오염된 5종류의 병원성 미생물(E. coli O157:H7, S. Typhimurium, P. aeruginosa, L. monocytogenes, S. aureus)의 부착세포와 biofilm에 대한 저해 효과를 평가하였다. 결과로 염소계와 $71^{\circ}C$ 건열처리는 모두 유의적인 저해효과를 나타내지 않았다. 알코올계살균소독제는 스테인리스 스틸과 폴리프로필렌에서 각각 3.4$\sim$6.4 log, 5.5$\sim$7.4 log CFU/coupon 수준의 감소를 보여 강한 살균력을 나타내는 것으로 관찰되었다. 살균소독제 처리는 단체급식소에서 가장 일반적으로 사용하고 있는 소독방법이지만, 살균소독제 종류에 따라서 살균 효과 차이가 크고, 미생물의 오염되어 있는 물질 및 오염 방법 등 처리 조건의 차이에 따라 결과가 달라질 수 있다. 그러므로 효과적인 살균 소독을 위해 보다 다양한 조건과 처리방법에 대한 연구가 이루어져야 할 것으로 사료된다.
국내 정수장에서 염소소독시 발생하는 소독부산물인 트리할로메탄(THMs), 할로아세틱에시드(HAAs)의 발생농도와 각각의 종별 분포현황을 조사하였다. 조사대상은 일반적인 정수처리공정으로 구성된 한강, 금강, 섬진강, 낙동강 수계의 1개 정수장씩 총 4개소였다. THMs의 발생농도는 평균 26.9 ppb, 최대 46.7 ppb, 최소 11.0 ppb였으며, $HAA_5$의 발생농도는 평균 25.4 ppb, 최대 57.1 ppb, 최소 9.7 ppb였다. 계절적으로는 동절기에 농도가 낮았고 하절기에 높았다. THMs의 종별 분포를 조사한 결과 클로로포름의 비율이 평균 77%로 가장 높았고 다음으로는 브로모디클로로메탄(20%)이 높게 검출되었으며, 브로모포름의 농도는 정량한계 미만이었다. $HAA_5$의 경우 디클로로아세틱에시드(DCAA)와 트리클로로아세틱에시드(TCAA)의 합이 $HAA_5$의 97%를 차지하는 것으로 조사되었다. 그러나 한강수계의 경우는 이 비율이 평균 90%로 다소 낮았으며, 특히 겨울철에 비율이 가장 낮았다. 한편, 하절기를 제외하고는 DCAA가 TCAA보다 높은 것으로 조사되었다.
염소로 소독된 음용수에서 수백 ng/L의 농도까지 검출되는 3-chloro-4-(dichloromethyl)-5-hydroxy-2(5H)-furanone(MX)를 시료 농축 후 액-액 추출(LLE), 메틸 유도체화 및 GC-MS로 정량 분석하였다. 4 L의 물 시료를 감압회전증발기를 사용해 30 ℃에서 0.4 L로 농축하였다. 물 중의 MX는 ethyl acetate(100 mL × 2)를 용매로 사용하여 추출하였으며, 추출액 중 MX는 10 % H2SO4 in methanol로 methyl 유도체를 만들었다. MX의 회수율은 73.8 %이었으며, 이는 수지 흡착법의 38.1 %보다 높았다. 정량한계와 반복성(RSD)은 각각 10 ng/L와 2.2 %로 추정되었다. 이 결과는 시간이 더 많이 소요되는 수지 흡착법의 대체 방법으로 LLE가 사용될 수 있다는 것을 보여 주었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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