수욕수(recreational water)에서 세균성 오염을 검출하는 방법

KISTI 미리안『글로벌동향브리핑』 2010-03-04

현재 해수욕을 즐기는 사람들은 하루 전 시료에서 얻은 결과를 근간으로 하는 수질 조건에 관한 정보를 제공 받고 있다. 분석가들은 현장에서 시료를 수거하여 분석에 필요한 배양을 하기 위하여 실험실로 돌아와야 한다. 그리고 이 과정은 최소 24시간 정도의 시간이 소요된다. 최근 미국 UCLA 헨리 사무엘 공과대학(UCLA Henry Samueli School of Engineering and Applied Science) 연구진은 한 시간 이내에 세균의 농도를 분석할 수 있는 새롭고 신속한 현장 검출 방법을 개발했다. 세균의 농도는 수체 내에서 빠르게 변할 수 있기 때문에, 최소 1 일의 시간이 소요되는 기존 분석 방법은 불필요한 해변 폐쇄를 예방하고 해수욕을 즐기는 사람들을 보호하는 데 적합하지 않다고 연구진은 밝혔다. 오렌지 카운티(Orange county)와 로스앤젤레스 카운티(Los Angeles county) 해변 방문자에 대한 오염된 해수와 접촉하여 발생하는 위장관 질환(gastrointestinal illness)에 소요되는 비용은 연간 2100만-5100만 달러에 이르는 것으로 추정된다. 게다가 캘리포니아 해안선 지역은 도시 유출수와 하수 범람으로 인한 만성적인 수질 오염에 시달리고 있다. 캘리포니아 남부 지역의 호우는 이러한 수질 오염 문제를 더욱 악화시킬 수 있으며, 시간이 경과함에 따라 도로 표면에 축적된 오염 물질은 수로와 해안으로 갑작스럽게 유입될 수 있다. UCLA 도시 환경 공학과 조교수인 Jenny Jay와 박사 과정 학생인 Christine Lee는 말리부(Malibu)와 산타 모니카(Santa Monica)에 위치한 해변으로부터 수거한 해수 및 담수 시료에 새로운 측정 방법을 적용했다. 새로운 측정 방법은 분변성 박테리아(fecal bacteria)를 빠르게 분석할 뿐 아니라, 휴대가 가능하여 현장에서 이용할 수 있는 최초의 분석 방법이다. 이 연구는 Journal of Applied Microbiology에 발표될 예정이다. 최신의 실험실, 편리한 교통이 인접해 있는 캘리포니아 남부 해안 같은 지역에서 조차도 종종 시료를 수거한 다음 날까지 결과가 나오지 않는 경우가 있다. 시료 채집과 결론 도출 사이의 시간적인 지연이 발생한다. 따라서 얻어진 결과는 해변 환경에서 수질의 역동적인 특성으로 인하여 실제적인 상관성을 나타내지 못할 수 있다. 새로운 신속한 분석 방법은 특히 대규모의 고가 장비가 접근할 수 없는 지역에서 고가의 공정에 대한 휴대용 현장 측정 장치의 대안이 될 수 있다. 결과를 확인하는 데 소요되는 시간을 줄이기 위하여, 연구진은 세균성 오염에 관한 시료 테스트를 위하여 휴대용 키트를 준비했다. 새로운 도구는 수질 조건에 대한 최신의 실시간 정보를 제공할 수 있을 것이라고 Lee는 밝혔다. 또 이 측정 방법은 하수 범람, 오수 처리 탱크의 누수 등과 같은 오염 사건이 발생한 후 세균성 오염(bacterial contaminant)의 존재를 결정하는 데 유용하다고 Lee는 덧붙였다. 이 공정은 수욕수(recreational water)의 안정성을 결정하는 표준에 이용되는 대장균(E. coli), 장구균(Enterococcus) 등과 같은 분변성 박테리아를 규명 또는 분변성 박테리아와 결합하는 특정 항체와 접합할 수 있는 마그네틱 비드(magnetic bead)를 이용한다. 여과와 분리 단계를 거친 후 시료 내 유기체는 세포가 사용하는 에너지인 목표 ATP와 빛을 방출하는 반응에서 촉매로 작용하는 효소로 처리된다. 세포는 세포 과정에 중요한 에너지를 얻기 위하여 ATP를 분해한다. 이후 연구진은 얼마나 많은 빛이 방출되는지를 근거로 세균 농도를 결정할 수 있다. 방출되는 빛의 양은 발광 시료 장치(luminometer)를 이용하여 측정한다. 이 공정은 Cov-IMS/ATP(covalently linked immunomagnetic separation/adenosine triphosphate quantification technique)라고 명명한다. UCLA 전기공학부 교수인 William Kaiser와 박사 과정 학생인 John Griffith 등이 이 논문의 공동 저자로 참여하고 있다. 캘리포니아 남부 해안에 대하여 이러한 측정 방법을 이용하는 것은 오염을 추적하는 데 상당한 정보를 제공할 것으로 기대된다. UCLA 연구진이 개발한 방법은 오염된 해변에서 건강 위험에 노출될 수 있는 대중에게 보다 더 신속한 정보를 제공할 수 있으며, 대중의 건강을 더욱더 효율적으로 보호할 수 있을 것이라고 환경 단체인 힐 더 베이(Heal the Bay) 회장인 Mark Gold, D.Env.는 밝혔다. 출처 : http://www.sciencedaily.com/releases/2010/03/100302162259.htm