녹조…지하수에서 답을 찾다

한미 공동연구팀, 지하수와 녹조 연관성 밝혀내

▲호수와 지하수의 역학관계에서 녹조의 원인을 찾은 연구결과가 나왔다.[사진제공=한국지질자원연구원]

[아시아경제 정종오 기자] 녹조의 원인이 지표수(하천, 호수)와 지하수에서 질소의 존재와 순환에 있다는 연구결과가 나왔다. 질소는 생태계에 중요한 영양물질이다. 또한 수질 오염원인 1위로 꼽힐 정도로 너무 많이 공급되면 해롭다. 호수에 질소로 오염된 많은 물이 흘러들면 녹조현상이 일어날 수 있다.

한국지질자원연구원(원장 김규한, KIGAM)과 미국지질조사소(USGS), 버지니아해양과학원(VIMS) 국제 공동연구팀이 지하수의 순환이 호수 녹조현상의 주원인인 유해한 질소를 줄이거나 호수 외부로 배출시킬 수 있다는 연구결과를 발표했다.

연구팀은 지하수가 지표수(호수)로 유입되는 과정과 반대로 호수의 물이 지하 대수층으로 유입되는 과정에서 일어나는 여러 가지 현상을 관찰했다. 지하수와 지표수가 서로 연결돼 서로의 환경에 영향을 미친다는 물 순환 과정의 중요한 정보를 도출해냈다.

지하수가 퇴적층을 통해 지표수(호수)로 들어오는 과정에서 대부분의 질산염(질산성 질소)은 호수 내 얕은 퇴적물에 사는 미생물들에 의해 변환된다. 자연적 정화 과정들은 질산성 질소처럼 해로운 형태의 질소를 무해한 질소 기체로 바꾼다. 연구팀은 이러한 과정을 일으키는 미생물들의 유전자가 연구지역인 미국 메사추세츠주 케이프카드 호수 내 퇴적물 중 어디에나 존재함을 확인했다.

반대로 같은 호수 내에서 호수 물이 퇴적물을 통해 지하 대수층으로 들어갈 때는 또 다른 미생물학적 과정인 질산화가 일어났다. 주로 조류의 분해로부터 발생해 호수 내 퇴적물에 갇혀 있는 질소는 질산화 작용을 거쳐 이동하는 지하수에 의해 호수 밖(지하)으로 이동될 수 있는 화학적 형태(질산성 질소)로 바뀌어 지하 대수층으로 배출된다.

연구대상인 케이프카드 호수의 퇴적층은 호수로 유입되는 물을 정화하는 수세미 같은 역할을 하면서 동시에 지하 대수층을 질소로 오염시키기는 역할을 한다는 결론에 이르렀다. 결론적으로 호수로 들어가거나 나가는 지하수가 흐르는 방향과 지하수에 녹아있는 산소와 탄소 등 지하수의 화학적 특성이 미생물들에 의해 질소가 어떤 변환 과정을 거치게 될지를 결정한다고 밝혔다.

연구결과는 'Environmental Science & Technology' 3월11일자(논문명: Hydrologic Controls on Nitrogen Cycling Processes and Functional Gene Abundance in Sediments of a Groundwater Flow-Through Lake)에 실렸다.

현성필 한국지질자원연구원 책임연구원은 "이번 연구결과와 같은 지하수의 순환 과정과 현상을 이해하는 연구는 수 생태계와 환경의 건강성을 유지하는 데 매우 중요하다"며 "국제공동연구를 통해 얻은 값진 성과가 앞으로 지하수와 지표수 환경 보전 연구에 활용될 수 있도록 노력하겠다"고 말했다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr