생명과학 ① 10-7. 생명과학과 인간의 생활, 자정 작용
◈ 인간과 생태계
ⓒ 자정 작용 (자연 스스로 물을 깨끗하게 정화함)
강이나 호수에 유기물이 흘러 들어가면 물속의 미생물이 무기물을 분해하여 물이 다시 깨끗해지는데, 이런 현상을 자정 작용이라고 한다.
물에 유기물이 유입되면 BOD가 증가하며 유기물을 분해하는 호기성 세균의 수도 증가한다. 호기성 세균이 유기물을 분해하면서 물속의 산소를 소모하므로 DO는 감소하고, 유기물의 분해 산물로서 질산염과 인산염 같은 영양 염류의 양이 증가한다.
영양 염류의 양이 증가하면 이를 이용하여 살아가는 식물성 플랑크톤 같은 조류가 증가하고 수중 식물의 생장이 활발해지면서 광합성 작용도 활발해진다. 광합성 작용으로 산소 발생량이 증가하고 물이 흘러가면서 공기 중의 산소가 용해되어 물속의 DO가 다시 높아져 깨끗한 물로 정화된다.
* 유기물 유입 ⇨ BOD 증가 ⇨ 호기성 세균의 유기물 분해
⇨ DO 감소, *영양 염류의 증가 ⇨ 조류 증가(식물성플랑크톤) ⇨ DO 증가
⇨ 물이 정화됨
* 영양염류(營養鹽類, nutritive salts) : 간단히 영양염이라고도 한다. 식물플랑크톤이나 바닷말의 몸체를 구성하며, 그 증식의 요인이 된다. 그리고 물속에 영양염류가 증가하면 식물플랑크톤도 증가한다. 이러한 증가는 식물플랑크톤을 먹이로 하는 동물플랑크톤의 생산량을 증가시키며, 다시 이것을 먹이로 하는 어류의 생산량에 영향을 미치게 된다.
* 자정작용이 촉진되는 조건
자정 작용은 주로 오염물이 희석되고 분해되며 화학적으로 변화됨으로써 일어난다. 하천에서는 경사가 급하여 물살이 빠르고, 바닥이 거칠며 폭포 등이 있어 공기 중의 산소가 많이 녹아들어 갈 수 있을 때, 수생 식물에 의해 산소가 많이 공급될 때 자정 작용이 활발하게 일어난다.
* 물의 자정 능력 이상으로 과다한 유기물이 유입될 때
유입되는 유기물의 양이 너무 많으면 호기성 세균의 급격한 증가로 물속의 산소가 대량으로 소비되어 고갈된다. 그 결과 물고기를 비롯한 수중 생물들은 호흡 장애를 일으키고,
*혐기성 세균이 번식한다.
* 혐기성 세균(無酸素性菌, anaerobes, 무산소성균) : 산소가 없는 곳에서 생활하는 세균인 혐기성 세균은 1863년 파스퇴르가 어떤 세균이 산소에 노출되면 운동성을 상실하는 현상을 인식하면서 알려지기 시작하였고, 1900년대에 이르러 산소가 적은 환경에서만 생존할 수 있는 세균들이 많이 분리되면서 혐기성 세균에 대한 연구가 본격적으로 진행되었지만 현재까지 혐기성 세균이 왜 산소가 있으면 생장할 수 없는지 확실히 밝혀지지는 않았다. 혐기성 세균은 사람의 구강 속 치아 근처의 산소가 없는 틈, 인두, 소화관, 요도, 질, 피부 등에 널리 분포하고 있어 인체에 항상 머물러 있는 세균들 중 혐기성 세균이 차지하는 비율이 호기성 세균보다 훨씬 높다. 그리고 혐기성 세균은 유기물의 완전 분해를 저해한다.
* 혐기성 세균에 의해 유기물의 불완전한 분해가 일어나면, 메탄, 황화수소 등의 기체가 발생하여 악취가 나게 되며, 바닥에는 완전히 분해되지 않은 유기물이 쌓여 오염이 오랫동안 지속된다.
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