지아디아 포낭특징 및 환경에서의 거동 및 정수처리 관련 특성

지아디아 포낭특징 및 환경에서의 거동 및 정수처리 관련 특성

지아디아 포낭

정의 및 특징

​​수인성 질병을 일으키는 병원성 원생동물의 일종이다. 여기서 원생동물(Protozoa)이란 세균보다 큰 단세포 생물로써, 원시적인 동물형태의 미생물을 말한다.

원생동물 중 기생생활을 하는 종류를 기생성 원생동물(또는 기생성 원충)이라 하며, 지아디아는 대표적인 기생성 원충의 하나이다.

사람에 감염을 일으키는 종류는 Giardia lamblia (Giardia duodenalis, Giardia intestinalis라고도 불리움)로, 우리나라에서는 람블편모충이라 불러왔다.
지아디아는 증식을 위해 숙주가 필요한 기생체로써, 체내의 장관계통에서는 <그림 6.1>과 같은 형태로 기생, 증식하다가 분변에 섞여 체외로 배출되는데 이때는

포낭(Cyst)형태 <그림 6.2>를 띈다. 배출된 포낭은 환경중에서 증식하지 않으며, 매우 두꺼운 벽으로 둘러싸여 있기 때문에 환경에서 수개월까지 생존하며 서서히

사멸된다. 지아디아의 포낭은 8~12 ㎛ 크기의 럭비공 모양으로, 우리가 환경에서 볼 수 있는 형태는 포낭 뿐이다.
포낭은 수중 탁질 중 미세입자로 분류되며 수중에서 음전하를 띄는 콜로이드 형태로 존재한다 <그림 6.2>.

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관련 질병 및 수돗물 관련 사고사례
복통을 동반한 설사병을 유발하는데, 헛배부름, 경련, 팽창, 피로, 식욕감퇴, 메스꺼움, 체중감소, 구토 등의 증상이 나타날 수 있다.

건강한 사람은 1～2주 이내에 자연 치유되지만, 면역기능이 저하되거나 약한 영유아, 면역결핍환자에겐 탈수로 이어질 수 있다.

감염경로는 사람간, 사람-동물(특히 가축, 애완동물)간 접촉이 주된 경로이며, 드물게 오염된 음식이나 물 섭취가 원인이 되지만 상수계통이 원인인 경우에는폭발적인 양상을 띤다. 최소 10개 이하의 포낭으로도 감염을 일으킬 정도로 최소 감염량이 매우 적은 것으로 알려져 있다.
1975년 러시아에서 여행자들의 집단설사로 최초의 수인성 지아디아증(Giardiasis)이 보고된 이후, ‘80 미국에서는 매년 수십 건이 발생되었고, 이 중 여과, 소독처리된 수돗물이 원인이었던 경우도 있었다. 전염병관리시스템이 발달된 미국에서 ’89～‘94까지 6년간 발생한 총 90건의 수인성 집단질병 중 지아디아로 인한

것은 16건으로 약 18 %를 차지하였다.
우리나라에서는 아직 지아디아로 인한 수인성 감염사례가 보고된 적은 없지만, ‘70년대 감염률이 지역에 따라 1.8~8.0 % 정도로 매우 높다가 2000년대 들어서면서 0.2~0.4 % 정도인 것으로 보고 되고 있다.

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환경에서의 거동 및 정수처리 관련 특성
지아디아의 숙주는 양서류, 조류, 포유류 등 40여종에 이를 정도로 매우 넓다. 따라서 사람과 각종 가축, 애완동물, 야생동물 등의 분변에 포낭이 섞여 배출될 수있는 것이다. 이는 하수․분뇨처리장 뿐만 아니라 축산폐수처리장도 주요한 오염원이 될 수 있다는 것을 의미한다. 인적이 없는 깊은 산속에서도 야생동물로 인해지아디아 포낭이 발견된다. 가축에서 배출된 지아디아가 사람을 감염시킬 수 있다.

​환경에 배출된 포낭의 생존기간은 온도에 따라 달라진다. 10 ℃ 미만의 물속에서는 최소 77일간 생존하지만, 20 ℃ 이상이면 불활성화가 급속하게 진행되어 3일이면 거의 사멸된다. 지아디아 포낭의 소독내성은 바이러스보다 크고 크립토스포리디움 난포낭보다는 약하다.

즉 대장균(E.coli)의 염소내성을 1로 할 때 지아디아는 약 2,400배 정도 강해, 바이러스보다 수십배 강하다.

실제 소독효과는 pH, 수온 등에 따라 매우 다르며, 수돗물의 잔류염소농도 1 mg/L, pH 7.0인 조건에서 지아디아 99 % 를 제거하는데는 수온에 따라 25～140분의접촉시간이 필요하다.
지아디아는 8～15 ㎛ 크기의 입자이므로 플록 형성이 양호할 경우 여과과정에서도 상당부분 제거될 수 있다.

지아디아 포낭과 크립토스포리디움 난포낭은 응집․침전 및 여과공정이 최적 운영될 경우 99.7～99.9 %(2.5～3.0로그) 정도 제거된다.

포낭은 소독 이전의 과정에서 충분히 제거되어야 하므로 물리적인 제거과정이 그 관리에 있어 관건이 된다.
또한 소독공정의 경우, 지아디아의 염소내성이 매우 강하므로 단순히 염소투입량 조정만으로는 원하는 제거율을 얻기가 어렵다.

소독제와의 접촉시간을 최대화할 수 있는 모든 조건이 고려되어야 한다. 또한 수온 및 pH에 따른 소독효율도 매우 큰 차이를 보이기 때문에, 소독공정 운영 시이에 대한 고려가 필수적이다. 0.5 ℃에서 지아디아 0.5 log 를 제거하려면 25 ℃ 에 비해 약 6배 정도 높은 염소농도 또는 접촉시간을 확보해야 한다<표 6.3>.

pH 7.5에서는 7.0 에 비해 강한 소독이 요구된다<표 6.4>.

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​그러나 지아디아 포낭은 자외선소독에는 매우 쉽게 불활성화되는데, 99.9 % 불활성화에 3~8mJ/㎠가 필요한 것으로 보고되었다.

이러한 연구결과에 기초해, 정수처리기준에서는 11 mJ/㎠을 확보한 경우 지아디아 포낭의 99.9 % 가 불활성화된 것으로 간주한다.

분석방법
가장 많이 사용되고 공식적으로 인정된 검출법은 면역형광항체법(Immuno-fluorescence Assay)이다.

미국 환경청 공인방법인 “1623방법”이나 영국의 법정방법인 “DWI방법(Drinking Water Inspectorate Method)” 모두 이 검출법에 근거하고 있다.

항원항체원리에 따라 형광표지된 항체를 ​포낭과 결합시킨 후 형광DIC현미경으로 관찰하는 방법이다<그림 6.3>.

이 방법은 매우 민감하지만, 생사여부 및 감염성 여부를 알 수 없어서 건강 영향을 정확히 예측할 수 없다. 또한 10～1000 L의 대용량의 물을 검사해야 하므로

분석과정이 매우 까다롭고 숙련된 기술이 필요하며 분석비용이 매우 높다.

그 밖의 검출방법으로 PCR, Flow cytometry 등이 있지만, 아직은 연구목적으로 사용되고 있는 수준이다.

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출처 : 환경부 정수처리기준 해설서(2013) 내용 발췌