해양 플랑크톤 군집의 전기분해 염소소독 효과

Abstract

전기분해 염소소독기로 처리한 결과가 국제해사기구의 협약에서 제시한 생물처리 기준(D-2 regulation)을 만족하는지 확인하기 위해 박테리아, 식물플랑크톤( 10−50μm ) 및 동물플랑크톤( >50μm )의 사멸효과를 확인하였다. 실험조건은 대조구와 잔류염소농도 10 ppm(Expt. 1)과 30 ppm(Expt. 2)을 실험구로 설정하였고, 시험수를 23.8m3/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( 3MTM )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.

To confirm whether or not the Electrochemical Disinfection System (EDS) meet with the D-2 regulation established by IMO (International Maritime Organization), the biological treatment efficacy of the EDS was assessed using three groups of natural marine plankton (bacteria, 10−50μm and >50μm sized organisms). Influent water was passed through the EDS under the flow velocity ( 23.8m3/hr ) and test design was consisted of control (no treatment) and experimental (10 ppm and 30 ppm) condition for total residual chlorine (TRC). And the biological condition of the influent water followed the standards established by the guidelines for the approval of ballast water management systems. The disinfection efficacy of the 10−50μm sized organisms (phytoplankton) was assessed by three kinds of measurements using photomicroscope, epifluorescence microscope and fluorometer (fumer Designs 10-AU). After being passed through the EDS, all motile phytoplankton lost their motility under photomicroscope, the colour of chlorophyll fluorescence fumed from red into green under epifluorescence, and the high chlorophyll fluorescence (Expt. 1: 6.95, Expt. 2: 7.11) detected by fluorometer decreased into value not detected. These results indicated phytoplankton community was totally killed after electrochemical disinfection treatment. Survivorship of the larger organisms than 50μm was determined based on the appendage's movement under a stereomicroscope. Natural assemblage collected from ambient seawater was killed shortly after being passed through the EDS, whereas some Artemia remained alive. However, no live Artemia was found after 24 hour further exposure to each TRC concentration (10 and 30 ppm) under darkness. After electrochemical treatment, the target bacteria such as aerobes, coliform and Escherichia coli were completely killed on the basis of CFU (colony forming unit) on Petrifilm plate ( 3MTM ) after 48 hr incubation. Moreover, no regrowth was found in the three groups of plankton during five days under additional exposure to the treated water. These results indicated that the disinfection efficiency of the EDS on the three groups of plankton satisfy D-2 regulation.