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23. 적조가. 적조의 정의

(1) 정의

  적조란「어떤 종의 플랑크톤이 급격히 증식하여 물의 색을 변화시키는 것」이라고 정의할 수 있다(村上, 1976). 이 정의에 따르면 어떠한 플랑크톤이라도 그것이 급격히 증가하여 바다, 호수 또는 하천 모두에서 붉게 또는 푸르게 물의 색이 변화되면 적조라고 할 수 있다.

  플랑크톤(plankton)은 그리스어의 plagktn(뜬 것)에 유래하는 낱말이며, 스스로의 운동력이 전혀 없거나, 있어도 극히 약하여 물의 움직임에 역행하는 행동을 할 수 없고, 파도에 뜨는 것을 총칭하여, 1887년 독일의 생물학자 V.Hensen이 명명한 것이다. 따라서 그 중에는 동·식물을 가리지 않고 거의 모든 분류상의 門을 포함한다. 또한 수산동물중에는 난과 유생시기를 플랑크톤으로 보내는 것이 많다. 대부분은 1㎜이하의 현미경적인 존재지만, 그 중에서는 강장동물인 해파리 Stomolophus nomurai처럼 직경이 1m를 넘는 거대한 것도 있다. 생식선이 성숙하면 갈색 혹은 자색의 말굽형이 되어, 정확히 4개의 큰 눈처럼 보여, 일명 '네눈 해파리'라고도 불려 겨울부터 여름에 걸쳐 일본 근해에 출현한다. 이 해파리가 대 발생하면 바다는 상당히 아래층까지 백탁상(白濁狀)을 보인다. 따라서 정의에 따르면 이것도 적조라고 부를 수 있겠지만, 일반적으로 동물성 플랑크톤으로서는 현미경적인 소형갑각류에 의한 것을 포함하여 단세포의 하등조류에 의한 것을 가리키는 경우가 많다.

  호소에서는 질소·인 등의 영양염류가 증가함에 따라 점점 부영양화가 진행되어, 거기에 사는 생물의 조성이 변하게 된다. 식물성 플랑크톤에서는, 빈영양성의 규조 Cyclotella, Tabellaria 등으로부터 黃色鞭毛藻 Dinobryon, 부영양성의 규조 Asterionella, Fragillaria, Melosira, 녹조 Pediastrum, Scenedesmus, 남조 Microcystis, Anabaena로 우점종이 변하며, 더 진행한다면 예를 들어 하수가 유입되는 저수지 등에서는 Euglena가 우점종이 되고, 또한 용존산소가 거의 없는 못에서는 조류가 살지 못하고 주로 박테리아가 증식하게 된다.

  일반적으로 담수의 맑은 물에서 플랑크톤이 폭발적으로 이상 증식하여 수면에 피막상 혹은 塊狀으로 뜬것을 "수화"(水華; water-bloom)라고 부르지만 대부분은 식물성 플랑크톤이 많고, 계절적으로는 봄부터 여름철과 가을에 걸쳐서 발생한다. 수화는 담수역에 현저하게 나타나는 적조현상의 예라고 말할 수 있다. 그러나 연안과 내만에 있어서 바다를 적색 또는 갈색으로 바꾸는 원생동물 또는 하등조류에 의한 것을 적조로 지칭하는 경우가 일반적이기 때문에 여기서도 조류에 의한 적조에 초점을 맞추었다.

(2) 명칭

  적조는 매우 현저한 현상으로 동서양을 불문하고 옛날부터 많은 명칭이 있다. 외국에서는 Red water, Red tide, Brown water, Green water, Yellow water, Weedy water, Discolored water 등 색과 관련한 명칭이 많지만, 냄새와 관련한 Stinking water, Baccy(담배의 속칭) water라는 이름도 있다. 한편 홍해(Red sea)라는 이름의 기원은 남조류의 Trichodesmium에 의한 적조가 적자색을 보인 것에 유래한다고 한다.

(3) 적조의 발생

  적조란 통상 해면이 변색한 현상을 가리키지만, 「적조의 발생」이란 단어는 혼란을 초래하기 쉽다. 적조현상은 대증식한 적조플랑크톤이 바다에서 국부적으로 집적하여 일어나는 현상이며, 변색은 그것에 의해 일어난다. 따라서 플랑크톤이 대증식하여도 분산되어 있으면 색을 보이지 않는 경우도 있다. 일반적으로 색을 나타내는 경우, 적조생물의 용적밀도는 3ppm전후부터 그 이상이라고 말하고 있다. 「적조의 발생」이라고 한 경우에 적조생물의 대증식을 가리키는지, 그것이 모여 바다의 색을 바꾼 것을 가리키는지를 구별할 필요가 있다. 엄밀히는 전자는 「적조생물의 대증식」이고, 후자는 「적조현상의 발생」이라고 해야할 것이다.

(4) 수역생산에서 본 적조

  바다에서도 호수에서도 육상과 같이 생물은 먹고 먹히는 관계를 가지면서 생산을 수행하고 있다. 그 기초가 되는 것은 광합성 등에 의해 무기물을 생체로 바꾸는 과정으로, 제 1차 생산 혹은 기초생산이라 부르며, 저서조류·식물성 플랑크톤·박테리아 등이 담당하고 있다. 이들을 먹이로 하여 동물성 플랑크톤이나 어패류 등의 식물식성 생물이 성장하고(제 2차 생산), 그 위에 이를 먹이로 하는 동물식성의 생물이 성장한다(제3차 생산). 한편 이렇게 생산된 생물은 배설물이나 유기물 형태로 생산된 물질을 수중에 돌려주고, 이러한 물질이나 생물체는 박테리아에 의해 분해되고 무기물은 수중으로 용출된다. 이렇게 수중에서는, 비생물환경과 각 계층의 생물을 연결한 물질순환이 이루어진다.

  식물성 플랑크톤은 수역생산에 있어 가장 중요한 위치를 점하고 있지만, 이 가운데 어떤 것이 대증식하여 적조가 되는 경우, 물질순환이나 수역생산에 주는 영향이 크게 된다. 식물성 플랑크톤이 극히 많은 수역에서는 일반적으로 동물성 플랑크톤이 적은 경향이 있는데, A. C. Hardy는 식물성 플랑크톤의 濃密群이 동물성 플랑크톤을 그 수역으로부터 배제하는데 기인한다는「식물플랑크톤에 의한 동물배제설」을 제안하였다.

  적조를 구성하고 있는 플랑크톤의 종류는 통상 1종 또는 수종으로 제한되어 있어, 플랑크톤 조성으로서는 극히 단조롭다. 따라서 식물성 플랑크톤에 의한 적조가 대규모로 발생한 경우, 물질순환의 관점에서는 그 적조 플랑크톤이 대량으로 수중의 영양염류 등을 소비함과 동시에 집단사멸이나 독소의 영향으로 제 2차생산에 연결되지 않고, 적조 플랑크톤의 죽음에 의해 물질이 한꺼번에 물 속에 되돌려 진다.

  즉 각 영양단계를 포함한 많은 물질순환의 고리에 의해 전체로서 큰 고리로 형성되어 있는 수역생산이 가장 중요한 부분에서 단절되게 된다. 또한 동물성 플랑크톤의 경우에서 요각류인 Sapphirina에 의한 적조의 경우에는, 가다랭이의 먹이로서 그 이름과 같이 어민으로부터 환영받는 경우도 있지만, 야광충 적조와 같은 경우에는 광범위하게 농밀군으로 존재하며, 그 해역에서 다른 생물의 존재를 불가능하게 하므로, 고차계층의 수역생산이 정지된다.

  적조의 피해는 보통 어패류의 폐사나 유해성이 문제지만, 이것은 어디까지나 어업 등의 수역 이용 가치가 저하되는데서 발생한다. 대규모 적조가 물질순환을 방해하는데서 야기되는 수역의 생산력 저하나 생태계의 이변은, 경제적인 가치를 초월한 자연계에 주는 타격으로서 본질적인 면에서 인식되어야 한다.

나. 자연계분포

(1) 적조의 역사

  적조는 현상으로서는 극히 오래 전부터 인식되었는데, 구약성서의 「출애굽기」 7장 20∼21절에 "강물이 전부 피로 변하여 고기가 죽었고 물은 냄새가 나서 마실 수가 없게 되었다."는 기록이 있어서, 이 내용이 적조였으리라고 추측되고 있다. 기원전 325년에는 그리스의 Pytheas가 현재의 아이슬랜드 근해라고 추정되는 해역에서, 해면이 한쪽으로 투박하고 질척질척한 느낌이 있었다고 보고하고 있다. 이것은 해파리의 대발생 혹은 결빙 초기의 상태였으리라고 상상되지만, 만약 여름이었다면, 규조나 하등조류의 대증식이라고도 할 수 있을 것이다. 어떻든 이것은 플랑크톤에 기인한다고 생각할 수 있는 최초의 기록일 것이다.

  북미의 인디언은 백인이 이주한 이전부터, 바다에 빨간 줄무늬 모양이 나타났다고 추장이 홍합을 잡는 것을 금하였다고 하지만, 이것은 홍합을 중독시키는 와편모조류인 Goniaulax catenella 적조를 가리켰던 것으로 생각된다(村上, 1976). 근대에 와서는 1689년 북동 태평양에서 어패류의 마비증세가 기록되었으며, 미국에서는 1903년에 최초로 중독증상이 나타났다는 기록이 있었으나, 이매패류가 독성이 있는 적조생물 Goniaulax를 먹어서 소화효소의 분비기관에 그 독이 축적됨으로서 마비증상이 나타났다는 사실은 1927년에야 밝혀지게 되었다(Steidinger, 1973). Charles Darwin은 1831∼36년의 비이글호 항해의 기록에 브라질과 칠레 앞바다의 해면이 붉게 변한 것을 기록하고 있는데, 이것은 Trichodesmiun 적조라고도 생각할 수 있다. 그러나 이러한 적조현상이 학문적으로 기재된 것은, 구미에서는 1850년대이며, 일본에서는 1900년 경 이후이다.

(2) 적조의 분포

  담수역에서는 거의 남조류와 녹조류가 적조를 일으키며 외해에서는 Trichodesmium종이 적조를 일으키는 것으로 알려졌다. 와편모조류는 온대 및 아열대 수역에서 중요한 위치를 차지하며 수개의 편모를 가지고 있고, 연안수역에서는 규조류와 편모조류가 주로 적조를 일으키고 있다. 특히 온대 지방에서는 저 수온기에는 규조류가 그리고 고 수온기에는 와편모조류가 적조를 일으키고 있다.

  우리 나라에서는 아직까지 혐기성 박테리아에 의한 적조기록은 없고, 주로 식물성 플랑크톤에 의한 적조가 일어나고 있으며 이외 원생동물인 섬모충류 1종이 적조를 일으키고 있다. 이중 우리 나라 연안에서 자주 출현하는 종류는 규조류에서는 Skeletonema속, Chaetoceros속, Nitzschia속 등이 있고 편모조류에서는 Gymnodinium속, Prorocentrum속, Heterosigma속, Noticula속이 있다.

  해역별로 비교하여 보면 서해에서는 Noticula속, 동해남부에서는 Prorocentrum속, Heterosigma속에 의한 적조가 자주 관찰되었고, 남해안에서는 적조생물이 매우 다양한 양상을 보였으며 대체로 마산만과 행암만에서는 편모조류인 Prorocentrum속, Heterosigma속이 당동만과 원문만 등 진해만 서부해역에서는 Gymnodinium속, Gonyaulax속과 함께 Cochlodinium속이 빈번하게 출현하고 있으며, 사량도 주변수역에서는 1989년이래 Cochlodinium속이 양식어류에 막대한 피해를 일으키고 있다(박, 김, 이 등, 1993b).

  한편 연도별 적조생물의 변화를 보면 해가 갈수록 편모조류의 출현 빈도가 높아지고 있다. 이와 같이 적조생물이 편모조류로 이행됨과 아울러 최근 단독종 조류가 발생하면서 직접 피해를 일으키는 사례가 있다. 이는 오래 전에 깨끗한 연안에서는 해수의 구성성분이 안정적이었으나 해가 갈수록 오염이 증대되면서 환경이 악화되어 직접 피해를 줄 수 있는 종의 번식이 가능한 해수의 성질로 바뀌었음을 의미하고 있다.

  지금까지 발생한 적조의 농도를 보면 가장 규모가 컸던 1981년도의 경우 진해만 서부에서 8월에 최고 1㎖당 410,000개체까지 출현하기도 하였으나 다음 해에는 감소되어 최대 출현농도는 1982년 18,000개체/mL, 1983년 25,000개체/mL, 1984년 42,000개체/mL정도였다. 그러나 적조가 발생된 때의 주 농도 범위는 연도별로 다소의 차이는 있었으나 대체로 10,000개체/mL이하였다.

(3) 적조발생해역과 시기의 변천

  적조현상은 세계의 모든 연안 수역에서 널리 발생하며, 특히 일본의 세토 내해, 미국의 캘리포니아 연안, 동남 아시아 연안과 북해 연안에서 자주 발생하고 있다. 최근 우리 나라 남해 연안과 서해 및 동해남부 연안 수역에서 자주 발생하는 적조현상은 계절에 관계없이 상습적으로 발생하고 있으며, 특히 적조생물은 규조류에서 편모조류로 바뀌어 가고 고밀도화 되어 가는 경향을 보이고 있다.

  적조가 1981년까지는 7, 8월에 발생하였으나 이후에는 4월에도 적조가 발생, 점점 빨리 발생되는 추세를 보이고 있다. 뿐만 아니라 어떤 해역에서는 12월에도 적조현상이 관찰되는 등 발생기간의 폭이 넓어지고 있다. 그러나 주 발생시기는 매년 고수온기인 6∼9월이었고 지속기간도 1981년도에는 약 20일 정도였으나, 이 후에는 마산만의 장기적조를 제외하고는 보통 일주일 내지 이주일 가량 계속되었다.

  한편 적조가 전국 연안에서 발생하고 있는데, 동해, 서해에서는 매우 간헐적으로 일어나지만 남해안, 특히 진해만에서는 연중 발생하고 있다. 그 세력은 1980년 이전에는 폐쇄성 내만에서 소규모, 국부적으로 발생하였으나 1981년도에는 미증유의 대규모 적조가 진해만 일원에 걸쳐 발생하였다. 그러나 1982년부터는 다시 국부적으로 발생하는 추세를 보이고 있으며, 발생해역은 연도별로 다소 차이가 있으나 1984년과 비슷한 양상을 나타내고 있다.

  이와 같이 적조생물은 우리 나라의 남서해안과 동해남부 연안 특히 폐쇄성 내만인 진해만, 광양만, 온산만 등에서 자주 발생하고 있다. 특히 마산만에서는 매년 상습적으로 발생하고 있으며 진해만 서부 연안인 당동만, 원문만에서도 상당히 빈발하고 있는 실정이다. 특히 1989년이래 사량도 주변해역에서는 어류를 직접 폐사시키는 유해 적조가 발생하고 있다.

다. 적조의 원인

(1) 적조 발생에 관한 여러 학설

  플랑크톤이라는 것은 어떤 특정의 생물을 가리키는 단어가 아니고, 그 움직임이 물의 움직임에 지배되는 생물을 총칭한다. 따라서 거기에는 여러 가지 생물이 있고, 이들이 함께 하나의 상을 만들고 있기 때문에, 플랑크톤의 상내에서 여러 생물이 종마다 성쇠를 되풀이함과 함께 플랑크톤상 전체로서도 소장을 거듭하고 있다.

  적조를 플랑크톤 상에 있어서의 이러한 변화를 천이(Succession)의 한 단계로 파악한다면, 적조 수괴 중에도 우점도의 차가 있을지라도 각 종의 플랑크톤이 존재한다. 우점도가 극히 높아 거의 한 종류의 적조생물로 되는 경우는 단독적조, 복수의 우점종이 존재하는 경우는 복합적조라고 부르고 있다. 전자는 규조인 Rhizosolenia적조이거나 Noticula를 포함한 와편모조류에 의한 적조에서 잘 나타난다.

  적조의 발생 요인은 극히 복잡, 다양하고, 현상으로도 충분히 해명되지 않기도 하여, 도저히 체계화하기가 어렵지만 개략적으로 정리해 보면 표 4.23.1과 같다. 적조에 관한 종래의 학설은 어디서나 이러한 여러 요인을 근거로 하며, 어떤 일부 요인을 강조하더라도 결코 그것만이 전부라고 말할 수는 없다.

(2) 적조의 발생원인

  우리 나라 뿐만 아니라 세계 각국의 연안에서 발생하는 적조현상은 그 원인생물의 구성과 농도에 따라 수산생물을 직접 폐사시키거나 2차적으로 산소를 소비하므로서 피해를 일으킨다. 따라서 적조 현상의 발생 원인에 대하여 많은 연구가 이루어 졌으나, 적조발생 기구가 매우 복잡하기 때문에 아직도 완전히 규명되지는 않았다.

표 4.23.1. 적조발생에 관한 여러 학설
 

(출처: 村上, 1976)

 

그림 4.23.1. 적조발생 기구 모식도

적조를 일으키는 원인 요소들을 정리해 보면 다음과 같다.

(가) 특정플랑크톤의 증식

1) 활발한 광합성

 가) 일사량 - 풍부한 일광에너지, 투명도가 높은 해역에서는 광보상 심도가 깊어져 광합성의 증가

 나) 영양염 - 하천, 육상, 저질로부터의 유입, 저층에서부터 용승, 성층, 정체에 의한 고영양염 수괴의 유지

 다) 증식자극 - 철 등의 중금속, 특수한 유기물 등의 작용, 수온, 염분, pH 등의 적절한 유지

2) 종간에 있어서의 경쟁

 가) 생물이 본래 가지고 있는 배타성

 나) 주어진 환경에 대한 적응성

 다) 포식자의 증식 - Nocticula 적조, 혹은 동물성 플랑크톤 적조

(나) 증식한 플랑크톤의 집적

1) 물의 움직임 - 물의 움직임, 성층 등에 의해 증식한 플랑크톤의 분산이 제어되어, 이것들이 수동적으로 집중

2) 플랑크톤의 움직임 - 走性에 의한 자주적 집중

  지금까지의 연구결과 적조현상은 지형적으로 외양과의 해수교환이 적은 폐쇄성 내만 해역으로서, 육지로부터 강우와 저질의 용출에 의하여 적조생물의 성장과 번식에 필요한 영양염류와 성장을 촉진시키는 비타민류와 철, 망간 등의 미량원소가 유입되어 바닷물 속에 풍부하게 녹아있는 곳에서 자주 발생하는 것으로 알려져 있다.

  적조의 유발농도는 보통 질산염은 0.1ppm이상, 인산염은 0.015ppm이상인 것으로 알려져 있으나, 특히 규산염은 규조류의 증식에 그리고 질산염과 인산염은 편모조류의 증식 제한인자로 작용하며, 유기물질의 중간 분해산물은 와편모 적조의 발생에 크게 기여한다. 둘째, 적조생물은 광합성 활동에 필요한 일조량이 충분하고 해수의 온도가 증식에 알맞으면 빠른 속도로 증식한다. 보통 온대지방에서는 해수온도가 15∼25℃인 봄철에서 가을철까지 적조가 주로 발생하는 이유도 여기에 있다. 한편 이상의 환경조건이 형성되고 또한 지형적으로 외양과 해수교환이 적은 폐쇄성 내만해역에서는 적조현상이 장기간 지속 된다.

  1995년의 경우 7월까지는 일반적인 연안수질 환경여건에 따라 적조현상이 예년과 비슷한 양상으로 발생하였다. 그러나 7월 태풍 페이와 제니스가 동반한 강우로 육지의 유기물질이 대량으로 유입됨으로써 수중에 영양염류가 풍부해지고, 일조량과 수온이 적당하여 8월말에 유독성 적조가 대량 발생하게 되었다. 유독성 코클로디니움(Chochlodinium) 종은 규조류의 성장과는 달리 일반적 제한요인 외에 육지로부터 유입되는 비타민류, 미량금속, 특수유기물 등 증식촉진 물질의 영향을 크게 받는 것으로 알려져 있으며 또한 편모를 가지고 있기 때문에 이동하는 능력이 있으며, 이동방향은 빛 또는 특수한 화학물질의 영향을 받는 것으로 알려졌다. 이동속도는 다른 적조생물과 같이 보통 1m를 이동하는데 3시간 정도 걸린다. 특히 이 유독성 종은 휴면포자를 형성하여 겨울철과 같은 부적당한 시기를 저질 중에서 보내다가 증식에 적당한 환경이 되면 이들 포자가 발아하여 표층에 올라와 급격히 번식함으로써 적조를 일으킨다. 최근 유기물질이 많이 퇴적된 해역에서 상습적으로 발생하는 적조현상을 보면 계절과 관계없이 같은 해역에서 같은 종에 의한 적조가 매년 발생하므로 휴면포자가 적조발생에 깊이 관여하고 있다는 사실을 알 수 있다(김학균, 1995).

(3) 적조를 일으키는 생물

  적조생물은 크게 규조류와 편모조류로 나눌 수 있는데, 이들의 생리적 특성이 다르므로 발생기구에도 차이가 있다.

표 4.23.2. 적조예보종류 및 발령기준
 

(출처: 국립수산진흥원, 1996)

  위에서 논한 바와 같이 편모조 적조의 경우에는 어떤 해역의 특수한 환경에 적응할 수 있는 생물만이 번식되기 때문에 단독종에 의한 적조로 발달하게 되는 경우가 많다. 그러나 우리나라 연안에서 적조를 일으키는 플랑크톤중 편모조류인 Prorocentrum속(김. 1986, Kim 1986), Scrippsiella 속(임등. 1993a.b) Alexandrium속(박 등. 1993a), Ceratium 속(박 등, 1993b)에 대하여는 증식생리가 규명되었으나 대부분의 적조생물에 대하여는 연구가 많지 않다.

라. 적조예보 발령기준

  적조예보는 국립수산진흥원과 수산연구소가 적조현상이 발생하여 그 세력이 크거나 유독종이 출현하여 어업피해가 발생될 위험이 있을 때는 적조예보를 발령한다. 적조예보에는 적조주의보, 적조경보, 적조속보, 적조해제가 있으며, 그 기준은 표 4.23.2.와 같다. 적조생물의 밀도가 크면 피해도 클 것으로 예상되나 반드시 그렇지는 않고, 주로 적조 원인생물에 따라서 피해가 달라진다. 따라서 적조예보 발령시 유독성 적조생물의 출현 여부에 대해 각별히 주의를 기울여야 할 것이다. 왜냐하면 대량 폐사 이외 마비성 패독이나 설사성 패독이 문제되기 때문이다.

마. 적조의 현황

  우리나라 연안에서 1967년에 처음 남해안에서 적조발생이 보고된 이래, 진해만, 사천만 그리고 울산 등지에서 매년 적조가 발생되고 있고, 1981년도에는 7,8월에 상당히 장기간 동안 발생하였다.

표 4.23.3. 연도별 적조발생현황
 

  그 이후에는 4월에도 적조가 발생, 점점 빨리 발생되는 추세를 보였고, 어떤 해역에서는 11월까지도 적조현상이 관찰되는 등 발생기간의 폭이 넓어지고 있다(김, 1995).

  그러나 주 발생시기는 매년 고수온기인 7∼9월이다. 그리고 적조는 주로 남해안의 진해만을 중심으로 한 인근 수역에서 발생하였으나 최근에는 광역화되어 가고있다. 적조발생 해역의 연도별 발생현황은 표 4.23.3에 나타냈다. 한편 코클로디니움종은 1982년 가덕도 동안에서 최초로 적조를 일으킨 이래 1989년부터는 어류양식장에 피해를 일으켰다(김, 1995).

바. 적조의 독성

  적조를 일으키는 생물중에는 패류를 독화시키는 종이 있다. 마비성 패독(PSP; paralytic shellfish poison)을 일으키는 종은 Alexandrium속이고 이러한 패독현상은 주로 북위 30。에서 60。까지 북반구의 온대해역에서 발생한다. 그리고 하리성 패독(下痢性貝毒, DSP; diarrhetic shellfish poison)을 일으키는 종은 Dinophysis속이며, 최근 북유럽에서 많은 연구가 보고되고 있다(박, 김, 이 등, 1993b).

(1) saxitoxin 계열의 마비성 패독

  적조의 독성물질 중 가장 널리 알려진 것은 마비성 패독(PSP)으로 유명한 saxitoxins (STX)이다. 알래스카 butter clam Saxidomus giganteus의 체내에서 최초로 발견되어 saxitoxins로 명명된 이 계열의 물질들은 유명한 복어독인 tetrodotoxins (TTX)에 필적할 독성을 지니는데다 홍합, 게 등 다양한 저서 수산자원으로부터의 빈번하게 발견되어, 공중 보건과 수산업에 막대한 악영향을 미치고 있다. 이들은 쌍편모조류의 여러 플랑크톤으로부터 발견되고 있다.

(2) Okadaic acid 계열의 하리성 패독

  하리성 패독 (DSP; diarrhetic shellfish poisoning)은 1976년 일본 동북부 해안에서 광범위하게 발생한 홍합에 의한 식중독으로 널리 알려지게 되었다. 그 후 연구가 진행됨에 따라 하리성 패독은 홍합 이외에 가리비, 대합 등 플랑크톤을 포식하는 여러 저서동물로부터 분리되었다. 하리성 패독은 전세계의 여러 지역에서 발견되나, 특히 일본 근해와 북서 유럽에서 채취한 수산생물에서 자주 발견되어 공중 보건과 수산업에 심각한 피해를 나타내고 있다(Yasumoto and Murata, 1993).

  하리성 패독은 주로 쌍편모조류 Dinophysis속의 여러 종이 생산하는 것으로 알려져 있으며 해수중의 농도가 비교적 낮은 경우(리터당 수백개체 이하)에도 인근에 서식하는 저서 생물의 체내에서 발견된 예가 많다. 인체에서의 대표적인 중독 증세는 하리, 오심, 구토, 복통 등 소화기 계통의 장애이다.

  하리성 패독의 대표적인 물질은 polyether carboxylic acid인 okadaic acid와 그 유도체들이다. Okadaic acid는 처음 쌍편모조류를 섭취하는 Halichondria okadai와 H. melandocia에서 발견되어 그에 따라 명명되었으나, 후에 쌍편모조류 Prorocentrum lima, P. concavum과 Dinophysis의 여러 종에서도 발견되었다(Tachibana et al, 1981; Murakami et al, 1982).

(3) Brevetoxin 계열의 polyethers

  미국의 플로리다와 멕시코 만 연안에서는 쌍편모조류 Gymnodinium breve (=Ptychodiscus brevis)에 의한 적조 현상이 빈번히 발생하며, 이 때 엄청난 양의 어류가 몰사하는 경우가 많다. 적조가 광범위하게 발생할 경우에는 하루에 수 백톤의 어류가 치사하며 연안의 주민들에게 안질이나 이비인후 계열의 질환을 일으킨다. 또한 오염된 저서생물을 섭취한 사람들에게 saxitoxins 등 마비성 패독과 유사한 증세를 일으킨다 (Yasumoto and Murata, 1993).

  이러한 현상을 발생시키는 원인물질인 brevetoxins (BTX)가 80년대 초에 P. brevis의 배양액으 로부터 분리되었다. BTX는 어류에 대한 독성 뿐만 아니라 인체에 대하여도 신경독으로 작용한다.

(4) Domoic acid

  Domoic acid 계열의 물질들은 대형 홍조 Chondria armata의 대사물질로 잘 알려져 있다. Glutamate에서 기원한 pyrrolidine기를 가진 이 물질들은 사람에 구충제로 이용되는 C. armata의 구충 성분으로 보고되었다(Maeda et al, 1987). 그러나 근년에 오염된 굴, 조개 등 해산물에 의한 기억상실성 패독 현상(ASP; amnesic shellfish poisoning)이 발견되어 그 원인을 조사한 결과 놀랍게도 domoic acid에 의한 것으로 밝혀졌다. 뿐만 아니라 domoic acid의 생산 및 유입 경로가 홍조 C. armata가 아니고 해수에서 흔히 발견되는 규조 Nitzschia pungens, Pseudonitschia australis 등이 생산하여 이 들을 섭취하는 저서생물에 농축되는 것으로 규명되었다(Bates et al, 1989; Fritz et al, 1992). Domoic acid의 독성 기작은 뇌의 glutamate receptor에 결합하여 이를 손상시키는 것으로 밝혀졌다(Shimizu, 1993).

사. 적조대책

  적조의 대책으로서는, 적조의 발생, 자체를 방지하기 위한 예방조치와 일단 적조가 발생한 경우 그 피해를 가능한 한 줄이기 위한 치료 조치가 있다. 표 4.23.4에 두가지를 정리하였다. 적조의 다발과 그에 의한 피해를 받는 해역에서는 양자를 병행하여 수행할 필요가 있지만, 적조가 악질화의 기미를 보이고 있는 해역에서는 예방조치를 취하지 않으면 안된다. 또한 적조의 대책에는 발생할 기반조건으로서의 부영양화 대책이 포함될 수 있는 것은 말할 것도 없다.

표 4.23.4 적조의 대책
 

  육상과 양식장의 모든 폐기물과 오염물질은 저층에 퇴적되어 부패 분해되면서 용존산소를 소비하고, 각종 유독성 물질을 생성하므로 이들 저질을 준설하거나, 갈아주거나, 폭기시키는 것이 필요하다(표 4.23.5).

  '95년 9월과 같이 유독성 적조가 대규모로 장기간에 걸쳐 발생했을 때 과연 어떻게 해서 피해를 극소화시킬 수 있을까 생각해 볼 때 뚜렷한 방법을 찾기가 힘들다. 이 종의 유독성분은 독성이 강하고 물에 녹기 때문에 확산속도가 빠르다. 뿐만 아니라 세포막이 매우 엷어 어패류의 아가미에 닿으면 즉시 파괴되기 때문에 어류가 빠르게 폐사된다. 게다가 우리나라의 해상 가두리는 대부분이 고정식이기 때문에 이동이 불가능하고 육상수조 양식도 지속적으로 급배수를 해야 하기 때문에 대규모 여과시설을 설치하기에는 너무 많은 경비가 든다.

  특히 이번에 처음 적조피해를 입은 곳에서는 지금까지 금년과 같은 맹독성 적조가 발생하지 않았기 때문에 피해를 경감시킬 수 있는 긴급대비시설이 잘 갖추어져 있지 않았다. 지금까지의 보고에 의하면 적조생물을 구제 또는 제거하는 방법은 표 4.23.6과 같이 적조생물을 파괴 또는 치사시키는 화학약품 살포법, 적조생물을 여과 또는 원심분리하여 해면에서 회수하는 방법, 그리고 점토 또는 고분자응집제를 이용하여 적조생물을 흡착 또는 응집시켜 침강시키거나 회수하는 방법이 있다.

  적조발생을 근본적으로 억제시키는 방법은 부영양화 현상을 방지하는 것으로서 육지의 도시생화하수, 산업폐수와 농수축산 폐수의 유입을 차단시키는 방법이다. 보고에 의하면 육상오염물질의 발생량은 연간 2천만톤을 넘고 이들 오염물질을 정화하는 연안 간척지는 매립으로 좁아져가고 있다. 이제 겨우 40%에 육박하는 하수처리율도 높여야 한다. 그리고 현행의 해역별 수질기준과 방류수 수질기준은 바다의 정화능력을 감안할 때 문제점을 안고 있다. 그리고 적조가 상습적으로 발생하고 있는 남해 동부 연안의 저질 중에는 10∼20㎝에 이르는 높이로 유기물질이 퇴적되어 있고 남해안의 고밀도 양식장으로부터도 상당한 유기물질이 생산되고 있다.

표 4.23.5. 저질개량사업과 효과
 

(출처: 국립수산진흥원, 1996)

표4.23.6. 적조생물의 구제와 제거방법
 

(출처: 村上, 1976)

  일본에서는 1960년대 공업발달로 육지에서 오염부하량이 증가하여 적조현상이 상습 발생하였고 1976년에는 세또內海에서만 299건의 적조가 발생하였다. 1973년 세토내해 환경보전 특별조치법을 제정하여 육상기인 오염물질을 강력히 규제하였다. 당시 실시한 특별조치는 특정시설의 설치를 규제하였고 오염부하를 총량으로 규제하였으며, 부영양화로 인한 환경피해와 발생방지가 필요한 경우에는 공공 수역에 배출된 인산염과 기타 오염물질의 삭감목표, 삭감년도를 고시할 수 있도록 하였다. 그리고 자연연안 보전지구를 지정하였고 매립억제, 하수도와 폐기물 처리시설의 정비와 정화사업을 강력히 추진하였다.

아. 외국의 적조 관련 조사·연구의 역사

  적조는 사람의 눈에 매우 잘 띄는 현상이므로, 연구의 대상이 된 것도 상당히 이른 시대부터였다. 1844년에는 S.T.Walker가 멕시코만의 어류의 폐사에 관하여, 1855년에는 W.Webb이 적조생물인 Noticula miliaris에 관해 기록하고 있다. 발생현상으로서는 1858년 H.J.Carter가 폼페이섬 연안역에 있어서 적조현상을 기술하고 있다. 이후 북아메리카를 중심으로 하여 유럽, 아시아, 아프리카 등, 세계의 각 해역에서 적조발생에 관한 보고가 발표되고 있다. 일본에서는 1891년에 노모또(野元), 마루가와(丸川)가 英虞灣의 적조를 보고한 것이 학술보고의 효시였다.

  이후 많은 적조관련 보문이 있지만, 대부분은 적조현상의 추이, 적조생물의 종류, 적조발생의 환경, 적조에 의한 어업피해 등에 관한 기록이 주류를 이루고 있다. 특히 적조현상이 일어나기 전부터 소멸까지를 일관하여 조사한 예는 거의 없다. 일부 적조생물의 분류·동정은 극히 많은 문제를 안고 있고, 보고된 적조 생물종에 관한 의문이 전혀 없다고는 할 수 없다. 이는 편모조 등의 배양기법이 비교적 근년에 진보한 때문에 생리·생태학적 지식이 불충분한데도 기인한다.

  현재 적조 뿐만 아니라 유독종에 의한 어패류의 독화 현상은 남아프리카에서 북극의 스칸디나비아 반도와 북미 알래스카까지 거의 모든 부동(不凍)의 전세계 연안에서 발생되고 있다. 발생해역의 시기는 계절에 관계없이 거의 연중 발생하고 있으며 특히 온대 지방에서는 봄철에서 가을철까지, 그리고 북반구의 북위도 지역 국가에서는 7∼8월 여름철에, 그리고 남반구의 호주나 뉴질랜드 등지에서는 9월부터 3월까지 발생하고 있으며 적조를 일으키는 원인생물 종류 수도 발틱연안에서의 남조류 적조와 호주연안에서 Nodularia spumigena 등 점점 늘어가고 있다.

  또한 마비성 패독을 일으키는 Alexandrium tamarense, A. catenella, Gymnodinium catenatum의 독소와 설사패독을 일으키는 Dinophysis spp.에 대한 연구가 가장 많은 비중을 차지하고 있다(국립수산진?