영어: Algal bloom
일본어: 水の華, アオコ
1. 개요
부영양화된 호수 또는 유속이 느린 하천에서 녹조류와 남조류가 크게 늘어나 물빛이 녹색이 되는 현상이다.2. 설명
이름과 달리 남조류가 주요 원인이다. 녹조류와 남조류의 생태 메커니즘은 유사하지만 남조류는 사실 세균에 가까워서 식물성 세포인 녹조류에 비해 번식 주기가 짧아[1] 훨씬 개체수가 많고 또한 독성 물질 또한 남조류가 더 강하고 많이 뱉어내기에 녹조류가 아닌 남조류가 주원인이라 할 수 있다. 학계에서는 녹조현상이라는 단어 대신에 수화(水花)현상이라는 표현을 사용하기도 한다.강과 환경에 따라 분포하는 종들이 다르지만 우리나라의 경우 남세균 Microcystis aeruginosa가 평균적으로 가장 많이 존재한다. 이 종은 microcystin 이라는 간독성 물질을 만들어 내는데, 반수치사량[2]이 50μg/kg으로 코브라 독[3]의 10배 정도의 유독성을 가지고 있다.
하천에는 우리 눈에 보이지 않는 플랑크톤들이 살고 있는데, 만일 하천에 이 플랑크톤들의 먹이가 되는 영양분이 크게 증가하면 이 영양분을 먹고 사는 플랑크톤도 많아진다. 녹조는 조류들이 많은 영양분을 먹고 크게 늘어나면서 벌어지는 현상이다.
일반적으로 조류는 수중 생태계에서 가장 하위에 속한다. 플랑크톤을 섭식하는 개체가 제대로 유지될 경우에는 그 개체가 녹조가 증가하는 족족 먹어치우므로 녹조 현상이 일어나지 않는다. 그러나 이런 균형이 깨져 녹조가 이상 증식하는 경우가 간혹 발생한다.
이렇게 되면 하천 생태계는 심각한 문제가 생기게 된다. 조류는 수초와 함께 광합성을 통한 용존 산소의 유지를 위해서 없어서는 안될 존재인데, 클로렐라 등의 부유성 단세포 녹조류가 하천 표면을 뒤덮으면서 수중에서의 태양빛을 차단시키고, 이로 인해 민물 수초와 붓이끼 등의 다세포 조류의 광합성을 크게 방해하게 되고, 하천 생태계 생존을 위해 필요한 용존 산소의 공급이 급감하게 된다. 그렇게 되면 결과는 하천에 사는 물고기와 수중생물들이 그대로 죽게 된다.
즉, 적조는 바다에서, 녹조는 하천에서 발생한다는 점과 적조는 적색을, 녹조는 녹색을 띈다는 점을 제외하면 적조와 본질적으로 같은 현상이다.
적조와 비교하면 녹조가 일반인들에게 더 알려졌는데, 녹조는 일단 육지에서 발생하기에 직접 목격하는 사람이 많고, 상수원에 영향을 준다는 점과 적조는 하천따위는 범접할 수 없는 넓은 바다에서 일어나는 현상이라서 녹조에 비해 비교적 피해가 덜하기 때문이다. 하지만 적조도 양식업 어민에게는 기반이 흔들릴 정도의 매우 치명적인 피해를 입히며, 어패류 물가에도 영향을 끼친다.
녹조나 적조를 일으키는 어떤 조류는 독소까지 내뿜어서 더 큰 피해를 야기시키기도 한다. 남조류가 그런 경우로 남조류가 내뿜는 독소는 사람이 기르는 가축을 죽일 정도로 강력하다. 실제 미국이나 일본에서는 남조류 독소로 인한 가축피해가 보고되기도 했다.
남조류가 만들어내는 특정 단백질(beta-Methylamino-L-alanine, 약칭 BMAA) 역시 큰 문제인데, 신경세포에 침투하여 루게릭병이나 파킨슨병 혹은 그와 유사한 증상을 일으키는 것으로 알려졌다. 일반적으로 남조류 자체의 농도만으로는 큰 문제가 되지 않지만, 이들이 먹이사슬을 거쳐 생물농축이 일어나면 위험한 수준에 이를 수 있다.
자연적으로 토양의 유기물질이 녹아들어가 녹조가 발생하는 경우도 종종 있지만 현대에 일어나는 녹조현상의 원인은 거의 사람의 활동이다. 하천에 폐수를 무단 방류해 부영양화 현상을 유발하게 되면 자연히 녹조가 생길 수밖에 없다.[4] 또한, 하천의 유속이 줄어도 녹조 현상이 일어날 수 있는데, 댐과 같은 인공 구조물로 인해 유속이 느려진 경우나 하천 상류에서 공사를 해서 토사가 내려와 유속이 느려진 경우에도 발생한다.
자연적으로 큰 홍수가 난 후에도 녹조 현상이 일어날 수 있는데, 홍수로 인해 강의 폭이 넓어지고 이로 인해 유속은 줄어드는데다가 우리 나라 기후 특성상 장마 이후에는 무더위가 지속된다. 이로 인해 수온이 올라가고 이로 인해 녹조가 자라기 좋은 환경이 조성되게 된다. 당연하지만 여름 평균기온이나 습도가 한국보다 훨씬 높은 일본에서도 자주 일어난다.
반대로 하천이 흙탕물이 되면 수중에서의 광합성이 어려워서 조류가 거의 자라지 않게 되는데, 녹조 자체가 수중 생태계에서 가장 하위에 속하는 만큼 이런 하천에서는 생명체가 살 수 없다.
2013년부터 집중호우의 강도가 줄어든데다가 건조한 여름날씨와 폭염으로 인해 강의 온도가 올라가서 녹조가 조성될만한 환경을 갖추었으며 결국에는 전국의 강과 하천에서 녹조가 발생하고 말았다.
미래창조과학부는 류원형 연세대 기계공학과 교수팀이 녹조류 세포에서 전자를 뽑아내는 방법을 개발했다. 식물이나 일부 미생물은 빛을 받아 영양분을 합성하는 광합성을 한다. 이 과정 동안 세포 안에 전기에너지가 생기는데, 연구진은 이번에 광합성 때 생기는 전기에너지를 세포 안에서 뽑아낼 수 있는 나노미터 크기의 전극을 만들었다. 이 전극을 여러 개 배열하면 한 번에 많은 세포에서 동시에 전류를 추출할 수 있다. 연구진이 실제 녹조류 세포에 이 장치를 적용한 결과, 4~5시간 동안 계속 작동하는 것으로 나타났다.
영재발굴단에 출연한 한 어린이가 해외논문까지 뒤져가면서 녹조 제거 기계를 구상했다. 해외 논문을 찾아본 결과, 과산화수소를 살포하면 녹조가 사라진다는 것인데, 이를 이용해 녹조가 있는 곳에 이 기계를 띄우면 물과 공기 중의 산소를 결합시켜 과산화수소로 만든 후 이를 살포하는 기계라고 한다. 이 기계를 작동시키는 에너지는 기계에 태양열 센서를 부착시켜 자가발전을 시킨다는 것인데, '기계의 크기가 적당하다면 현재의 기술로도 충분히 구현 가능하다'라는 전문가의 평가를 받았다. 관련 영상
녹조를 이루는 식물성 플랑크톤 덩어리들을 긍정적으로 사용하는 방법도 있긴 하다. 이것들을 끌어모아 미역 말리듯 걸어두어 햇빛을 비추어 준 후 가공하면 극소량의 바이오 디젤을 얻을 수 있다. 녹조가 매우 심한 중국에서는 이미 이 방법을 시행하고 있다. 한국도 비슷한 공정을 개발하여 이걸로 자동차를 굴린 적이 있다.