pISSN 1598-642X eISSN 2234-7305
구제역 가축 매몰지 침출수의 물리 화학적특성과 유기물질 성상분석
강미아1·김미선2·최병우1·손호용2*
1안동대학교 환경공학과, 2안동대학교 식품영양학과
Received : March 2, 2012 / Revised : March 28, 2012 / Accepted : March 29, 2012
Organic Matter Analysis and Physicochemical Properties of Leachate from a Foot-and-Mouth Disease Landfill Site. Kang, Meea1, Mi-Sun Kim2, Byungwoo Choi1, and Ho-Yong Sohn2*. 1Dept. of Environmen- tal Engineering, Andong National University, Andong 760-749, Korea and 2Dept. of Food and Nutrition, Andong National University, Andong 760-749, Korea − Foot and mouth disease (FMD) is one of the most notorious and contagious viral diseases afflicting cloven-hoofed animals. In this study, the physicochemical properties of leachate from a FMD landfill site at 773-1, Waryong, Andong, Korea and the ground water from 777, Wary- ong, Andong, Korea, were analyzed for 1 year from December 10th 2010 to November 17th 2011. The leachate was collected from the FMD landfill site during March, May, July, September and November, 2011 and changes in pH, brix, water content, insoluble solids, crude proteins, crude lipids, total and reducing sugars and ash content were determined. Considering the annual profiles of temperature and rainfall at the FMD landfill site, the dramatic changes in the physicochemical properties of the leachate from March to July, and especially from May to July, such as increases in pH, and a rapid reduction of brix and organic matter, may be closely linked to the growth of microorganisms in the leachate. The sharp decreases in the concentration of biominer- als, such as Mg, Ca, and Fe from 1073, 4311 and 56.2 ppm in March to 151, 78, and 0.1 ppm in November, further suggest that decreases in organic matter in the leachate result from degradation by microorganisms originating from the intestines of the livestock. Analysis of the profiles of the organic materials in the leachate revealed that the properties of the leachate were similar to those of excremental matter-derived water. These results could be applied to a number of fields for the analysis of organic matter behavior, the development of the degradation process, and risk analysis in the environment for hygiene and food industries, of leachate from FMD landfill sites.
Keywords: Biominerals, ground water, leachate from FMD landfill site, origin of dissolved organic materials
서 론
구제역(Foot and Mouth Disease, FMD)은 발굽이 갈라진 동물에서 나타나는 바이러스성 질병으로, 가축전염병 중에 서 가장 전염력이 강한 질병의 하나로 국제수역사무국 (Office International des Epizooties, OIE)에서는 A급 질병으 로 분류, 관리하고 있다[17]. 국내에서도 구제역은 제 1종 가 축전염병으로 지정, 관리하고 있으며 지난 수년 동안 구제역 을 잘 관리하여 왔으며[16], 주로 바이러스 자체에 대한 연구 와 빠른 검출 및 백신개발 연구가 이루어져 왔다[3, 14, 21].
그러나, 2010년 한 해 동안 무려 3번의 구제역이 국내에 서 발생하여 연중 구제역의 공포에 휩싸였으며, 마침내 2010 년 11월 경북 안동에서 시작된 구제역은 전국적으로 확산,
발병하여 국가 재난형 가축질병으로 인식되게 되었다. 특히 안동 와룡면 소재의 양돈단지에서 시작되었던 구제역은 정 부 및 지자체의 초기대응이 신속하지 못하였고, 바이러스 배 출량이 소보다 일반적으로 1,000배 많은 돼지양돈단지에서 최초 발생하였으며[2], 계절적으로 방역이 어려운 겨울에 발 생하여 그 차단에 더욱 어려움이 있어 전국적인 대규모 피 해를 낳게 되었다. 결국 정부에서는 12월 25일 차단방역을 포기하고 전국적인 구제역 백신 접종을 시작하였으며, 이러 한 과정 중에 11개 시도, 76개 시군 3,748 농가에서 구제역 이 발생하여, 최종적으로 약 3,750,000여두의 가축을 매몰처 분하였다[10]. 이러한 대규모 가축의 살처분 및 매립은 국가 적으로 엄청난 피해를 나타내었다. 구제역 감염 가축의 살 처분으로 인한 물적, 정신적 피해는 물론 국내 축산농가 수 익기반의 붕괴로 이어지고 있는 실정이며, 이에 따른 생산 유발 감소액은 4조 3억원, 부가가치 감소액은 9,550억원, 고 용 감소효과는 무려 4만 7,813명에 달하는 것으로 파악되고
*Corresponding author
Tel: +82-54-820-5491, Fax: +82-54-820-7804 E-mail: [email protected]
있다[5]. 특히 돼지의 경우, 국내 사육두수의 약 1/3에 해당 되는 숫자가 매몰 처분된 것으로, 아직까지 관련 돼지 축산 업 및 식품산업에서는 그 대량 살처분 및 매몰의 여파가 남 아있는 상태이다.
현재 전국에는 약 4,500여 곳의 구제역 살처분 가축 대량 매몰지가 조성되어 있으며, 이러한 대량 매몰지에서 나타날 수 있는 위해는 크게 3가지로 예상할 수 있다. 즉, 구제역 바이러스의 유출에 따른 위해, 매몰지 침출수의 지하수 및 토양 오염에 따른 환경적 위해 및 침출수내에 존재할 수 있 는 다양한 유해 미생물의 보건학적, 식품학적 위해이다. 먼 저 구제역 바이러스의 유출 위해의 경우 살처분시 사체의 pH 강하로 인해 구제역바이러스가 불활성화되며, 매립시 다 량의 생석회를 사용하여 구제역바이러스를 불활성화시켜[19], 2011년 12월 현재까지 구제역 침출수에서 바이러스 자체가 검출된 바는 없다. 또한, 추가적으로 매립지 하부 및 상부에 별도의 2겹 비닐층과 차수층을 마련하여 유출 위해를 차단 하고 있다[18]. 한편 매몰지에서 생성되는 침출수의 지하수 및 토양으로의 이행에 따른 환경적 위해 및 가축의 장내, 또 는 매몰지 특이환경에 따른 특수미생물의 생육에 기인하는 침출수 유래 미생물의 보건학적, 식품학적 위해 평가는 현 재까지 전혀 이루어진 바 없다. 따라서 대량 살처분 매립지 의 침출수에 대한 잠재적 위험에 대한 연구가 필요하며, 이 를 위해서는 매몰지내 침출수의 물리화학적 분석, 침출수의 거동 및 유기물질 성상과 특성 연구가 선행되어야 한다. 그 러나 이와 같은 연구는 현재까지 진행된 바 없는 상태이다.
본 연구에서는 구제역 살처분 가축의 대량 매몰지에서 생 성된 침출수를 각각 3월, 5월, 7월, 9월 및 11월에 회수하여 침출수의 유기물질 성상분석과 물리화학적 특성변화 및 일 반세균 변화를 조사하였다. 그 결과 침출수는 분뇨연계 기 초시설 방류수의 유기물질 성상과 매우 유사하며, 5월 침출 수에서 일반세균의 급격한 증가가 나타나며, 사계절이 뚜렷 한 국내의 경우 5월과 7월 사이에 침출수의 물리화학적 특 성의 급격한 변화가 나타남을 확인하였다. 본 연구결과는 향 후 구제역 침출수의 재처리 및 침출수의 환경위해 및 미생 물 위해평가의 기본 분석 자료로 이용될 것이다.
재료 및 방법 매몰지 침출수 및 인근 지하수 시료
연구에 사용된 구제역 가축 대량 매몰지의 침출수는 2010 년 12월 10일 한우 213두를 매몰한 경북 안동시 와룡면 주 계리 773-1번지 매몰지의 개폐장치로부터 회수하였으며, 안 동시 매몰지 담당자의 협조하에 침출수를 회수하고, 즉시 시 건장치를 교체하였다(Fig. 1A). 침출수는 동물의 사체의 수 분, 혈액 등으로부터 생성되므로 매몰 직후에는 침출수가 존 재하지 않아 채취가 불가능하며, 매몰 후 102일째 2011년 3 월 22일부터 약 2달 간격으로 시료를 회수하였다. 침출수 시 료는 멸균 취수통에 담아 냉장보관하여 실험실로 이송하였 으며, Biohazard Clean Box에서 실험 직후 pH 11 이상으로 조정하고 121oC에서 30분간 멸균 후 폐기하였다. 한편 대조 구로는 매몰지 인근 300 m 이내의 안동시 와룡면 주계리 777번지의 지하수(Ground water-C2: Fig. 1B)와 매몰지에서 500 m 이상 떨어진 안동시 와룡면 지내리 405-3번지의 지 하수(Ground water-C1: Fig. 1C)를 회수하여 상기와 동일한 방법으로 실험에 이용하였다. 침출수 및 지하수는 각각 매 몰 후 102일째(2011년 3월 22일), 156일째(2011년 5월 16 일), 222일째(2011년 7월 20일), 297일째(2911년 9월 29일) 및 346일째(2011년 11월 17일) 회수하였으며, 시료 채취와 관련된 매몰지의 연간 온도와 강우량은 Fig. 2에 나타내었다.
침출수의 일반 분석
침출수의 pH 측정은 320 pH meter(Mettler Toledo InLabR 413, UK)로 측정하였으며, 가용성 고형분은 굴절당 도계(Atago N-1E, Japan)을 이용하여 측정하였고[13], 수분 함량은 적외선 수분측정기(HG53 Halogen Moisture Analyzer, Mettler-Toledo International Inc., Zurich, Switzerland)로 측정하였다[12, 25]. 조단백, 조지방, 및 회분 함량은 AOAC 방법[1]에 따라 분석하였다. 즉 조단백질은 Kjeldahl법, 조지 방은 soxhlet 추출법, 회분은 550oC 직접회화법으로 분석하 였다. 총당은 phenol-sulfuric acid법[22]을 이용하여 정량하 였으며, 환원당은 DNS법[23]으로 정량하였다.
Fig. 1. Photography of sampling sites for (A) the leachate from FMD-livestock (773-1, Jugae, Warong, Andong, Korea) and (B, C) the ground water as controls (B: 777, Jugae, Warong, Andong, and C: 405-3, Jinae, Warong, Andong, Korea).
침출수의 미량성분 및 일반세균 분석
동물사체의 뼈, 피로부터 유래되는 마그네슘, 칼슘 및 철 분 등의 미량성분이 구제역 침출수내에서 어떠한 거동을 나 타내는지 조사하기 위해, 침출수내의 칼슘, 마그네슘, 철분, 아연, 몰리브덴 및 크롬의 농도를 Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry(ICP-AES)법[7]으로 분석하였다. 결과는 3회 분석값의 평균으로 나타내었다. 한 편 침출수내 일반세균은 침출수 0.1 mL를 다양한 농도로 희 석한 후 LB 고체배지에 도말하고 37oC에서 48시간 배양한 후 colony를 계수하여 결정하였으며, 추가적으로 침출수 0.1 mL를 LB액체배지를 이용하여 연속희석후 배양하여 colony 계수 결과를 검증하였다. 각각의 실험결과는 3반복 시행의 평균값으로 나타내었다
침출수의 유기물질 기원 분석
침출수내의 유기물질 분석은 기존의 사용된 5510C XAD 표준분석법[6,15]과 동일한 방법을 사용하였다. 즉 시료 채 취시 0.45 µm membrane filter(Whatman GF/F, Whatman International Co., UK)로 여과한 액을 2 N HCl를 이용하여 pH 2-3으로 조정한 후, 침출수내의 소수성 물질과 친수성 물 질로 분리하기 위해 Amberlite XAD-7HP 수지를 통과시켜 친수성(hydrophilic acid) 및 반친수성산(transphilic acid)을 회수하고, 수지에 흡착된 물질은 0.1 N NaOH로 탈착시켜 소수성산(hydrophobic acid)을 회수하였다[4]. 회수된 친수성 및 반친수성산은 다시 XAD-4 수지를 통과시켜 친수성산을 회수하고, 흡착된 반친수성산은 0.1 N NaOH로 탈착시켜 각 각 분리, 회수하였다. 한편 소수성산은 0.5 N HCl를 이용하
Fig. 2. The profiles of changes in temperature and rainfall during 2010-2011 in Warong, Andong, Korea. ADD: Advanced Dried Day.
여 pH 1로 조정한 후, 2시간 방치하여 침전을 유도한 후 0.45 µm membrane filter로 여과하여, 그 여액은 fulvic acid로 분류하였고, 여과지위의 남은 잔류물은 0.1 N NaOH 로 용해하여 humic acd로 분류하였다(Fig. 3). 각 수지를 사 용하기 전에 수지의 전처리 세척을 통해 수지자체의 유기물 질은 모두 배제하였으며, 모든 수지통과 유속은 10 mL/min 으로 유지하였다[6,8].
결과 및 고찰 침출수 시료 채취
침출수 시료는 매몰 후 102일째 2011년 3월 22일부터 약 2달 간격으로 시료를 회수하였다. 매몰일의 온도는 -0.1oC로 선행건기일이 28일, 3월 시료 채취시는 2.9oC로 선행건기일 이 2일, 5월 시료 채취시는 18.4oC로 선행건기일이 3일, 7월 채취시는 27.8oC로 선행건기일이 5일, 9월 채취시는 16.8oC 로 선행건기일이 16일, 및 11월 채취시는 9.6oC로 선행건기 일이 10일이었다(Fig. 2). 년간 온도변화는 2010년과 비교할 때 2011년에서도 유사한 패턴을 나타내었으나, 강우량은 2010년과 비교할 때 2011년에는 5월 및 7월에 특히 많은 강 우량을 나타내었다. 그러나 정확한 침출수 생성량은 알 수 없으나, 채취시 실제상황과 매몰지 상부 및 하부에 각각 설 치된 차수층을 고려할 때, 빗물유입은 거의 없으며, 강우에 의한 영향은 크지 않는 것으로 판단된다. 또한 기존의 생활 폐기물 매립장인 난지도 매립지에서도 차수층이 설치된 경 우, 강우량이 침출수에 직접적, 즉각적인 영향을 미치지 않 음이 보고된 바 있다[9]. 따라서 본 연구결과는 향후 매몰지 분석의 기초자료로 이용 가능하다고 판단된다.
침출수의 일반세균 수 변화
침출수내 그람양성균의 Bacillus sp., Staphylococcus sp., 및 그람음성균의 Escherichia coli, Pseudomonas sp. 등을
포함하는 호기성 및 통성혐기성의 일반세균수의 변화를 식 품위생법에 따른 평판배양법으로 조사하였다. 그 결과 3월 에는 5×103 CFU/mL이었으나, 5월에는 8.7×104 CFU/mL로 급격히 증가되었다가 7월 및 9월에는 각각 3.3×104 CFU/
mL 및 4.3×104 CFU/mL로 유지되었으며, 11월에는 6.2×103 CFU/mL로 감소되었다(Fig. 4). 이러한 결과는 동물사체의 장내세균 및 토양 존재 세균들이 생육이 적당한 온도조건하 에서 침출수내 영양성분을 이용하여 급격히 성장하다가 이 후 온도와 영양조건이 좋지 못한 상태에서는 성장이 미미해 져 나타나는 현상으로 추측된다. 향후 침출수내 미생물 군 집의 변화, 우점 미생물의 특성파악 및 유해성 평가 등의 추 가 연구가 필요하다고 판단된다.
침출수의 물리 화학적 특성 변화
구제역 침출수의 물리 화학적 특성을 경시적으로 측정하 였다. 먼저 침출수의 수분함량은 3월에 95.58%로 4.42% 이 상의 상당량의 고형분이 포함되어 있었으나, 시간이 지나면 서 5월 수분함량 97.75%, 7월 99.46로 증가되어 11월에는 99.75% 수분함량과 0.25%의 고형분을 나타내었다(Table 1).
이러한 수분함량 증가는 강우량과 무관하였다. pH의 경우 3 월에는 6.41이었으나 시간이 지나면서 pH는 6.45, 7.13로 증 가되어 9월에는 7.97까지 증가하였으며, 11월에는 다시 7.47 로 약간 감소하였다. 일반적으로 식품에서 세균 증식에 따 른 pH 증가현상이 나타남을 고려할 때, 이는 세균의 증식과 관련된 것으로 추측되며, 또한 일반적인 생활폐기물 소각재 매립지의 경우 침출수 pH가 초기 9~11의 범위를 나타내다 가 시간이 경과하면서 중성으로 변하는 것[20]과는 반대 현 상이다. 또, 음식물 폐기물 매립지 침출수에서 매립 초기에 는 내부조건이 혐기성 상태로 이미 존재하던 유기산 생성균 이나 자체 효소에 의해 유기산이 생성되고, 이후 메탄생성 균, 황산염 환원균 등에 의해 유기산이 소비되어 침출수의 pH가 알카리성으로 증가되는 현상이 보고된 바[24], 구제역
Fig. 3. Schematic diagram of procedure for dissolved organic matter fraction.
Fig. 4. Changes of number of bacteria in the leachate from FMD-livestock (773-1, Jugae, Warong, Andong, Korea). Sym- bols. -●-: No. of bacteria, -□-: Temperature of landfill site.
매몰지 침출수는 생활폐기물과는 전혀 다름을 알 수 있다.
한편 가용성 고형분의 경우 3월 6.9 obrix, 5월 5.0 obrix 을 나타내었으나, 7월에는 1.0 obrix을 나타내어 5월과 7월 사이에 급격한 감소가 나타났으며, 이후 9월, 11월중에는 0.6-1.0 obrix를 나타내었다. 한편 총당, 환원당, 조지질의 경 우 3월 0.022-0.037%의 매우 낮은 수준이었으나, 5월에는 0.04-0.18%로 증가되었다가 이후 지속적으로 감소되어 11월 에는 0.001-0.03%를 나타내었다. 이러한 결과는 침출수내에 다당류 및 단당류 이외에도 상당량의 단백질, 염, 산, 미네 랄 등의 가용성 고형분이 포함되어 있으며[13], 이러한 고형 분의 분해는 주로 하절기 온도 상승과 관련 있으며, 미생물 의 왕성한 증식에 기인하는 것으로 추측된다(Fig. 4). 한편 회분 함량의 경우 3월에 1.18%이었으나, 5월 1.28%, 7월 1.51%로 증가되었다가 이후 9월 11월에는 0.02-0.04%로 매 우 낮은 수준을 나타내었다. 따라서 침출수 100 g 당 에너 지는 3월 13.1 Kcal이었으나, 시간이 흐르면서 빠르게 감소 하여 5월 4.2 Kcal, 7월 0.45 Kcal로 감소하였다(Table 1).
한편 지하수의 경우 pH는 6.8-7.2를 나타내었으며, 유의할 만한 유기물질은 검출되지 않았다(결과 미제시). 매몰지로의 추가적인 빗물을 포함한 유기물 유입 및 침출수 유출은 없 음을 가정한다면, 3월~7월 사이, 특히 5월~7월 사이 매립지 내 침출수 유기물질의 빠른 분해가 나타남을 알 수 있다. 이 러한 분해양상은, 실제 매몰지내 침출수의 온도변화와 같은 년간 환경조건을 알지는 못하나, 매몰지내 동물사체의 내장 에서 다량의 세균이 유출되며, 5월~7월의 18.4oC~27.8oC 온 도조건을 고려할 때 침출수내에서 화학적 분해보다는 생물 학적 분해에 기인하는 것으로 추측된다.
침출수내 미량 미네랄 성분 분석
매몰지 침출수 및 인근 지하수의 미네랄 성분을 조사하였 다. 지하수의 경우 매몰지 인근(Ground water-C2)과 500 m 이상 떨어진 곳의 지하수(Ground water-C1)상의 차이는 매 우 미미하였으며, 각각의 지하수상의 연중 변화 역시 미미 하였다. 지하수의 마그네슘, 칼슘, 철분 및 아연과 같은 생 Table 1. Changes of physiochemical properties of the leachate from FMD-livestock (773-1, Jugae, Warong, Andong, Korea) during 2011.
Parameters 2011. 03 2011. 05 2011. 07 2011. 09 2011. 11
Water content (%) 95.58 97.75 99.46 99.52 99.75
Insoluble solid (%) 4.42 2.25 0.54 0.48 0.25
pH 6.41 6.45 7.13 7.97 7.47
Soluble solid (obrix) 6.90 5.00 1.00 1.00 0.6
Crude protein (%) 0.006 0.18 0.04 0.04 0.03
Total sugar (%) 0.037 0.09 0.006 0.004 0.003
Reducing sugar (%) 0.022 0.10 0.003 0.001 0.001
Crude lipid (%) 0.03 0.04 0.03 0.02 0.02
Ash (%) 1.18 1.28 1.51 0.04 0.02
Energy (Kcal/100g) 13.1 4.2 0.45 0.36 0.31
Table 2. Changes of mineral contents in the leachate from FMD-livestock (773-1, Jugae, Warong, Andong, Korea: Leachate) and the ground water (777, Jugae, Warong, Andong, Korea: Ground water-C2, and Ground water-C2) during 2011.
Minerals Mg Ca Fe Zn Mo Cr
Ground water-C1
2011.3 10.45 40.11 0.041 0.0488 < 0.2 < 0.03
2011.5 10.37 39.98 0.038 0.0584 < 0.2 < 0.03
2011.7 ND ND ND ND ND ND
2011.9 11.60 42.12 0.090 0.0353 < 0.2 0.09
2011.11 11.96 45.20 0.161 0.0493 < 0.2 0.09
Ground water-C2
2011.3 7.31 28.42 0.071 0.0083 < 0.2 < 0.03
2011.5 7.00 27.24 0.098 0.0369 < 0.2 < 0.03
2011.7 ND ND ND ND ND ND
2011.9 8.04 38.54 0.051 0.0353 < 0.2 0.09
2011.11 8.01 38.49 0.061 0.0166 < 0.2 0.09
Leachate
2011.3 1073 4311 56.2 0.010 < 0.2 0.30
2011.5 874 3701 57.9 0.021 < 0.2 0.46
2011.7 262 603 6.4 0.001 1.44 0.68
2011.9 226 295 11.0 0.004 1.32 0.73
2011.11 151 78 0.1 0.030 < 0.2 0.09
체 기원 미네랄은 각각 Ground water-C1에서 10.37-11.96, 39.98-45.20, 0.038-0.161 및 0.035-0.058 ppm 수준을 나타 내었으며, Ground water-C2에서는 이보다 낮은 7.00-8.04, 27.24-38.54, 0.061-0.098 및 0.008-0.0369 ppm 수준을 나타 내었다. 한편 3월에 채취한 침출수에서는 마그네슘, 칼슘 및 철분과 같은 생체 기원 미네랄이 각각 1073, 4311 및 56.2 ppm을 나타내어 혈액 및 뼈로부터 상당량의 미네랄이 침출 수로 이행되었음을 알 수 있었다. 시간이 경과하면서 침출 수내의 각각의 미네랄은 빠르게 감소하였으며, 11월에는 각 각 151, 78, 및 0.1 ppm 수준까지 감소하였다. 마그네슘, 칼 슘, 및 철분의 3월-11월 동안 각각 초기의 14%, 1.8%, 및 0.17%까지 감소하였다. 마그네슘, 칼슘, 및 철분이 생명체의 생육에 필수적임을 고려할 때, 이러한 감소 역시 침출수내 미생물 성장과 관련된 것으로 판단된다.
침출수의 유기물질 기원 분석
특정 토양 및 물 시료에 포함된 유기물질은 특유의 친수 성산, 소수성산, 반친수성산 비율을 나타내며, 이러한 유기 물질 함량 분석으로 토양 및 물 시료를 계곡수, 습지, 부식 질, 논흙, 축산연계, 분뇨연계, 하수, 공단폐수 연계 등으로 쉽게 구분 가능하다. 또한 이러한 유기물질 함량 분석은 특 정시료의 유기물질이 어디에서 기인한지를 쉽게 파악할 수 있게 한다. 본 실험에서는 침출수의 유기물질 특성과 함량을 분석한 결과, 친수성산의 비율이 50.6-63.9%(평균 56.55%), fulvic산의 비율은 29.3-32.9%(평균 30.8%), humic산의 비율 은 1.7-13.6%(평균 8.2%), 및 반친수성산의 비율은 2.5- 6.5%(평균 4.35%)로 전형적인 분뇨연계 시설 방류수와 유사 한 유기물질 성상을 나타내었다. 반면 지하수의 경우에는 친 수성산의 비율이 22.2-27.5%(평균 25.2%), fulvic산의 비율 은 43.9-59.7%(평균 50.3%), humic산의 비율은 9.8-22.8%
(평균 16.8%) 및 반친수성산의 비율은 4.8-9.1%(평균 7.65%) 로 전형적인 논, 흙 기원의 유기물질 성상을 나타내었다. 실
제 침출수는 매립 폐기물의 종류, 매립지의 지질학적 특성, 매립연한 등에 따라 매우 복잡한 양상을 나타낸다. 그러므 로 침출수 처리는 침출수의 성상에 따라 대처방안이 달라지 며, 동일 매립지 침출수라 하더라도 시간에 따른 침출수 성 상의 변화를 고려해야 한다[11]. 따라서, 1차 분해가 끝난 구 제역 매몰지 침출수가 분뇨연계 시설 방류수와 유사하다는 결과는 향후 침출수의 재처리시 중요한 기초자료로 활용될 것이다. 본 연구결과는 구제역 대량살처분 매몰지의 침출수 내 유기물질이 5월-7월을 지나는 동안 급속한 생물학적 분 해가 이루어지고 있으며, 침출수는 분뇨처리와 유사하게 재 처리될 수 있음을 제시하고 있다.
요 약
구제역은 발굽이 갈라진 동물에서 나타나는 바이러스성 질병으로, 가축전염병 중에서 가장 전염력이 강한 질병의 하 나이다. 2010년 12월 10일, 경북 안동시 와룡면 주계리 773- 1번지에 조성된 구제역 가축 살처분 대량매몰지의 침출수와 인근 지역(안동시 와룡면 주계리 777번지) 지하수의 물리화 학적 특성을 1년간 분석하였다. 2011년 3월, 5월, 7월, 9월 및 11월에 각각 침출수 시료를 회수하여 수분함량, 고형분, pH, brix, 총당, 환원당, 조지질, 회분 함량 등을 분석한 결 과, 매몰 이후 겨울동안 거의 변화가 없었으나, 3월~7월 사 이, 특히 온도가 18.4oC~27.8oC를 유지한 5월~7월 사이 매 립지내 침출수의 특성이 급격히 변화되며, 유기물질의 빠른 분해가 나타남을 확인하였다. 특히, pH 6.41(3월)에서 7.97(9 월)로 지속적인 증가, brix 및 고형분 함량의 급격한 감소와 함께 마그네슘, 칼슘 및 철분과 같은 생체 미네랄도 3월 침 출수에는 각각 1073, 4311 및 56.2 ppm에서 11월 침출수에 는 151, 78, 및 0.1 ppm으로 감소함을 고려할 때, 침출수내 세균 증식이 침출수의 특성변화의 주요 원인으로 작용하리 라 판단된다. 실제 침출수내 일반세균 분석 결과 5월-9월 사 Table 3. Analysis of the dissolved organic matter (HPIA, HPOA and TPIA) and their relative ratios in the leachate from FMD- livestock (773-1, Jugae, Warong, Andong, Korea) and the ground water (777, Jugae, Warong, Andong, Korea) during 2011. 2.
Samples Organic matter
Leachate Ground water-C2
HPIA1 HPOA2
TPIA3 HPIA HPOA
TPIA
Fulvic Humic Fulvic Humic
2011. 3. Conc.(mg/L) 578.6 340.0 87.6 25.8 0.298 0.800 0.131 0.111
Relative ratio (%) 56.1 32.9 8.5 2.5 22.2 59.7 9.8 8.3
2011. 5. Conc.(mg/L) 145.2 70.3 4.0 7.6 0.220 0.396 0.146 0.038
Relative ratio (%) 63.9 31.0 1.7 3.4 27.5 49.4 18.3 4.8
2011. 7. Conc.(mg/L) 90.8 52.5 24.5 11.6 0.590 1.040 0.540 0.200
Relative ratio (%) 50.6 29.3 13.6 6.5 24.9 43.9 22.8 8.4
2011. 9. Conc.(mg/L) 79.6 43.1 13.3 7.2 0.750 1.369 0.470 0.260
Relative ratio (%) 55.6 30.1 9.3 5.0 26.3 48.1 16.5 9.1
1HPIA: Hydrophilic acid, 2HPOA: Hydrophobic acid, 3TPIA: Transphilic acid.
이 급격한 세균 증식이 나타남을 확인하였다. 한편 침출수 재처리의 기본 자료를 확보하기 위해, 침출수내 유기물질의 친수성산, 소수성산(fulvic acid 및 humic acid), 반친수성산 의 상대적인 분포를 측정하여 유기물질 기원을 분석하였다.
그 결과 침출수는 전형적인 분뇨연계 시설 방류수와 유사한 유기물질 성상을 나타내었으며, 인근 지하수는 전형적인 논, 흙 기원의 유기물질 성상을 나타내었다. 본 연구결과는 구 제역 매몰지 침출수의 거동, 침출수의 재처리 및 환경위해 및 식품보건학적 위해 분석의 기초자료로 이용될 것이다.
Acknowledgement
This study was supported by Gyeonbuk Green Environ- mental Center, Ministry of Environment, Republic of Korea.
REFERENCES
1. A. O. A. C. 1990. Official methods of analysis. 15thed.
Association of official analytical chemists. Washington D.C.
2. Bae, Y. C., S. S. Yoon, K. I. Kang, I. S. Roh, H. J. Kim, B. J.
So., J. W. Park, Y. H. Jean, and M. I. Kang. 2004. Clinical signs and pathologic lesions of foot and mouth disease in pigs, Korea. J. Vet. Clin. 21: 172-176.
3. Barnard, A. L., A. Arriens, S. Cox, P. Barnett, B. Kristensen, A. Summerfield, and K. C. McCullough. 2005. Immune response characteristics following emergency vaccination of pigs against foot-and-mouth disease. Vaccine 23: 1037-1047.
4. Choi, B., M. Kang, and H. Y. Sohn. 2011. Lake's function on control of refractory dissolved organic matter caused by upstream rivers to Andong lake and Jinyang lake. J. Kor.
Wetlands Soc. 13: 343-353.
5. Choi, C. S. 2011. Foot-and-Mouth Disease virus and food safety. Safe Food 6: 16-21
6. Collins, M. R., C. L. Amy, and C. Steelink. 1986. Molecular weight distribution, carboxylic acidity, and humic substances content of aquatic matter: implication for removal during water treatment. Environ. Sci. Technol. 20: 1018-1032.
7. Elekes, C. C., I. Dumitriu, G. Busuioc, and N. S. Iliescu.
2010. The appreciation of mineral element accumulation level in some herbaceous plants species by ICP-AES method. Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 17: 1230-1236.
8. Huck, P. M. 1990. Measurement of biodegradable organic matter and bacterial growth potential in dringking water. J.
AWWA. 82: 78-86.
9. Jung, G. J., and J. Y. Lee. 2007. A study on the characteristics of landfill gas and leachate in Nanjido after constructed final cover system. J. Kor. Waste Manag. 24: 744-751.
10. Jung, J. Y. 2011. Foot and Mouth Disease. Safe Food 6: 8-9.
11. Ko, W. C., Y. J. Kim, and D. H. Lee. 2008. Behaviors of
dissolved organic matter and trace organic pollutants depending on leachate treatment processes in final disposal sites containing incineration residues. J. Kor. Waste Manag.
25: 245-252.
12. Kim, J. I., H. S. Jang, J. S. Kim, and H. Y. Sohn. 2009.
Evaluation of antimicrobial, antithrombin, and antioxidant activity of Dioscorea batatas Decne. Kor. J. Microbiol.
Biotechnol. 37: 133-139.
13. Kim, Y. S., D. Y. Jeong, and D. H. Shin. 2008. Optimum fermentation conditions and fermentation characteristics of mulberry (Morus alba) wine. Kor. J. Food Sci. Technol. 40:
1-7.
14. Madi, M, A. Hamilton, D. Squirrell, V. Mioulet, P. Evans, M. Lee, and D. P. King. 2011. Rapid detection of foot-and- mouth disease virus using a field-portable nucleic acid extraction and real-time PCR amplification platform. Vet. J.
22: In press http://dx.doi.org/10.1016/j.tvjl.2011.10.017 15. Malcom, R. L. 1985. The geochemistry of stream fulvic and
humic substances. In: Humic substances in soil, sediment and water: Geochemistry, isolation and characterization.
Wiley-Intersciences, New York: 181-209.
16. Moon, S. H., and J. S. Yang. 2005. Pathogenesis, diagnosis, and prophylatic vaccine development for foot and mouth disease. J. Kor. Soc. Appl. Biol. Chem. 48: 301-310.
17. Office International des Epizooties: OIE (www.oie.int) 18. Park, J. B. 2011. Geotechnical approach for FMD-burying
site. J. Kor. Geotechnical Soc. 27: 10-21
19. Park, J. H., K. N. Lee, S. M. Kim, Y. J. Ko, H. S. Lee, and I.
S. Cho. 2009. Resistance of foot-and-mouth disease virus in various environments. Kor. J. Vet. Publ. Hlth. 33: 197-204.
20. Park, J. K., H. J. Kim, S. R. Jeong, N. H. Lee, and S. C.
Kim. 2007. Characteristics of leachate quantity and quality with different composition of municipal solid waste in solid waste landfill. J. KORRA. 15: 109-117.
21. Quan, M., C. M. Murphy, Z. Zhang, S. Alexandersen. 2004.
Determinants of early foot-and-mouth disease virus dynamics in pigs. J. Comp. Path. 131: 294-307.
22. Robyt, J. F., and S. Bemis. 1967. Use of the autoanalyzer for determining the blue value of the amylose-iodine complex and total carbohydrate by phenol-sulfuric acid. Anal.
Biochem. 19: 56-60.
23. Sengupta, S., M. L. Jana, D. Sengupta, and A. K. Naskar.
2000. A note on the estimation of microbial glycosidase activities by dinitrosalicylic acid reagent. Appl. Microbiol.
Biotechnol. 53: 732-735.
24. Shin, M. J., and J. Y. Lee. 2006. Characterization of leachate by the leachate recirculation with variable organic contents in Landfill. J. Kor. Waste Manag. 23: 542-548.
25. Sohn, H. Y., H. Y. Ryu, Y. J. Jang, H. S. Jang, Y. M. Park, and S. Y. Kim. 2008. Evaluation of antimicrobial, antithrombin, and antioxidant activity of aerial part of Saxifraga stolonifera.
Kor. J. Microbiol. Biotechnol. 36: 195-200.
