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표제지
목차
요약문 3
1. 서론 16
1-1. 연구의 배경 및 필요성 16
1-2. 연구 목적 25
2. 연구내용 및 방법 26
2-1. 연구 내용 26
2-1-1. 상수원 또는 하천 등 주요지점 선정 및 장기모니터링 26
2-1-2. 국내 기후변화 예상지역의 미생물 정밀조사 및 특성평가 51
2-1-3. 기후변화 모식 microcosm을 이용한 미생물 분포특성 기초자료 확보 52
2-1-4. 효율적인 관리대책 추진방향과 대안을 제시하기 위한 기초자료 제공 52
2-2. 연구 방법 53
2-2-1. 장기모니터링 및 정밀조사 지점 선정 및 조사 주기 53
2-2-2. 물리화학적 환경요인 54
2-2-3. 지표미생물 54
2-2-4. 유해세균 56
2-2-5. 유해바이러스 58
2-2-6. 항생제 저항성 세균 66
2-2-7. 기후변화 모식 microcosm 연구 75
3. 결과 및 고찰 78
3-1. 상수원 또는 하천 등 주요지점 선정 및 장기모니터링 조사 78
3-1-1. 조사대상 지점별 모니터링 결과 78
3-1-2. 기후변화 예측 시나리오에 따른 지역별 특성 비교 154
3-2. 국내 기후변화 예상지역 미생물 정밀조사 및 특성평가 163
3-2-1. 기후변화 예상지역에 대한 정밀조사 163
3-2-2. 기상이변에 따른 미생물 분포특성 183
3-2-3. 환경 중 항생제 저항성 세균의 특성 분석 188
3-2-4. 항생제 저항성 세균의 소독효과 195
3-3 기후변화 모식 Microcosm을 이용한 미생물 분포특성 202
3-3-1. DGGE (Denaturing Gradient Gel Electrophoresis) 202
3-3-2. Pyrosequencing 203
4. 결론 208
4-1. 상수원 또는 하천 등 주요지점 선정 및 장기 모니터링 208
4-1-1. 조사대상 지점 및 유해미생물의 선정 208
4-1-2. 장기모니터링 지점에 대한 수온 및 지표세균의 분포 208
4-1-3. 장기모니터링 지점에 대한 유해세균의 분포 209
4-1-4. 장기모니터링 지점에 대한 유해 바이러스의 분포 210
4-1-5. 장기모니터링 지점에 대한 항생제 저항성 세균의 분포 211
4-2. 유해미생물 관리를 위한 수질측정망 자료의 확보 및 통계학적 분석 212
4-3. 국내 기후변화 예상지역 미생물 정밀조사 및 특성 평가 212
4-3-1. 기후변화 예상지역에 대한 미생물 정밀조사 212
4-3-2. 기상이변에 따른 미생물 분포특성 214
4-4. 환경 중 항생제 저항성세균의 특성 및 소독효과 215
4-4-1. 항생제 저항성 세균의 유전자 다양성 및 다재 저항성 215
4-4-2. 항생제 저항성 세균의 소독능 및 항생제 저항성 유전자의 형질전환율 216
4-5. 기후변화 모식 microcosm을 이용한 미생물 분포변화 분석 217
5. 기대성과 및 활용방안 218
5-1. 기대성과 218
5-2. 활용방안 218
6. 참고문헌 220
표 1. IPCC 4차 보고서 전망 부문별 영향 18
표 2. 세부사업 목표 및 연구범위 25
표 3. 21세기 말 지구평균 기온, 강수량, 해수면 상승 전망 26
표 4. 21세기 말 한반도 평균 기온, 강수량 전망 27
표 5. 최근 2년 동안의 질병별 발생 수 30
표 6. 2010년~2013년 급성설사질환 원인바이러스 발생 현황 35
표 7. 표본감시 A형간염의 년도별 환자발생 현황 (질병관리본부, 2013) 40
표 8. 2011~2013년 A형 간염의 연령별 발생 현황 (질병관리본부, 2013) 41
표 9. 1999~2011년도 엔테로바이러스 분리 현황 (질병관리본부, 2013) 46
표 10. 2010년도 월별 엔테로바이러스 분리 현황 (부산광역시, 2010) 48
표 11. 선정된 장기모니터링 지점 및 수질측정망 비교 지점 53
표 12. 정밀조사 대상 지점 54
표 13. 유해세균 분석을 위한 프라이머 (국립환경과학원) 57
표 14. 노로바이러스 유전자 분석을 위한 primers 61
표 15. A형 간염바이러스 유전자 분석을 위한 primers의 구성 62
표 16. A형 간염바이러스 유전자 분석을 위한 primer의 PCR 반응 조건 63
표 17. C형 로타바이러스 유전자 분석을 위한 primers의 구성 64
표 18. C형 로타바이러스 유전자 분석을 위한 primer의 PCR 반응 조건 64
표 19. 엔테로바이러스 유전자 분석을 위한 primer의 구성 65
표 20. 엔테로바이러스 유전자 분석을 위한 PCR 반응 조건 65
표 21. 항생제 감수성 검사에 사용된 항생제의 종류 및 농도 67
표 22. β-lactamase 유전자 분석용 primers (박, 2011) 68
표 23. 소양호의 물리화학적 환경요인 분포 78
표 24. 소양강의 채수시기 별 지표미생물 분포 79
표 25. 소양호 유역에서의 유해미생물 검출 조사 결과 80
표 26. 소양강의 채수시기 별 바이러스 분포 80
표 27. 환경부 수질측정망 (소양댐 4)의 최근 10년 수질자료 85
표 28. 환경부 수질측정망 (소양댐 4) 자료의 분산분석 89
표 29. 환경부 수질측정망 (소양댐 4) 자료의 사후분석 90
표 30. 환경부 수질측정망 (소양댐 4) 자료에 의한 환경요인과 미생물의 상관분석 93
표 31. 한강의 물리화학적 환경요인 분포 94
표 32. 2010~2012년도에 조사된 한강의 수온, pH 및 탁도의 분포 94
표 33. 한강의 채수시기 별 지표미생물 분포 95
표 34. 한강에서의 유해미생물 검출 조사 결과 96
표 35. 한강의 채수시기 별 바이러스 분포 96
표 36. 2010~2012년도에 분석한 한강 시료의 바이러스 검출 결과 98
표 37. 환경부 수질측정망 (구의)의 최근 10년 수질자료 102
표 38. 환경부 수질측정망 (구의) 자료의 분산분석 106
표 39. 환경부 수질측정망 (구의) 자료의 사후분석 107
표 40. 환경부 수질측정망 (구의) 자료에 의한 환경요인과 미생물의 상관분석 109
표 41. 금강의 물리화학적 환경요인 분포 110
표 42. 금강의 채수시기 별 지표미생물 분포 111
표 43. 금강에서의 유해미생물 검출 조사 결과 111
표 44. 금강의 채수시기 별 바이러스 분포 112
표 45. 환경부 수질측정망 (현도)의 최근 10년 수질자료 118
표 46. 환경부 수질측정망 (현도) 자료의 분산분석 122
표 47. 환경부 수질측정망 (현도) 자료의 사후분석 123
표 48. 환경부 수질측정망 (현도) 자료에 의한 환경요인과 미생물의 상관분석 125
표 49. 주암호의 물리화학적 환경요인 분포 126
표 50. 주암호의 채수시기별 지표미생물 분포 127
표 51. 주암호에서의 유해미생물 검출 조사 결과 127
표 52. 주암호의 채수시기 별 바이러스 분포 128
표 53. 환경부 수질측정망 (주암댐)의 최근 10년 수질자료 131
표 54. 환경부 수질측정망 (주암댐) 자료의 분산분석 135
표 55. 환경부 수질측정망 (주암댐) 자료의 사후분석 136
표 56. 환경부 수질측정망 (주암댐) 자료에 의한 환경요인과 미생물의 상관분석 139
표 57. 낙동강의 물리화학적 환경요인 분포 140
표 58. 낙동강의 채수시기 별 지표미생물 분포 141
표 59. 낙동강 유역에서의 유해미생물 검출 조사 결과 141
표 60. 낙동강의 채수시기 별 바이러스 분포 142
표 61. 환경부 수질측정망 (물금)의 최근 10년 수질자료 146
표 62. 환경부 수질측정망 (물금) 자료의 분산분석 150
표 63. 환경부 수질측정망 (물금) 자료의 사후분석 151
표 64. 환경부 수질측정망 (물금) 자료에 의한 환경요인과 미생물의 상관분석 153
표 65. 장기모니터링 지점별 수온 데이터 155
표 66. 지점간 비교를 위한 분산분석 결과 156
표 67. 지점간 비교를 위한 사후분석 결과 157
표 68. 기후변화 예측시나리오에 의한 지역간 분산분석 결과 159
표 69. 기후변화 예측시나리오에 의한 지역간 사후분석 결과 160
표 70. 하천 및 호소의 비교를 위한 독립표본검정 162
표 71. 영산강 하수처리장 방류수 유입지역의 물리화학적 환경요인 분포 163
표 72. 영산강 상류 및 하류의 물리화학적 환경요인 분포 164
표 73. 계성천 하수처리장 방류수 유입지역의 물리화학적 환경요인 분포 164
표 74. 계성천 상류 및 하류의 물리화학적 환경요인 분포 165
표 75. 영산강 하수처리장 방류수 유입지역의 채수시기 별 지표미생물 분포 165
표 76. 계성천 하수처리장 방류수 유입지역의 채수시기 별 지표미생물 분포 166
표 77. 채수지점 및 채수시기 별 지표미생물의 분포 167
표 78. 영산강에서의 유해미생물 검출 조사 결과 168
표 79. 계성천에서의 유해미생물 검출 조사 결과 168
표 80. 영산강의 채수시기 별 바이러스 분포 169
표 81. 계성천의 채수시기 별 바이러스 분포 170
표 82. 대하천과 소하천의 독립표본 t-검정 결과 179
표 83. 정밀조사 지역의 채수시기별 일반세균의 사후분석 결과 180
표 84. 정밀조사 지역의 채수시기별 총대장균군의 사후분석 결과 180
표 85. 영산강 하수처리장 방류수 유입지역의 영향에 대한 사후분석 결과 181
표 86. 계성천 하수처리장 방류수 유입지역의 영향에 대한 사후분석 결과 181
표 87. 정밀조사지역 미생물과 물리화학적 환경요인간의 상관관계 분석 182
표 88. 강우 전후의 미생물 분포 특성 184
표 89. 일반세균의 사후분석 결과 185
표 90. 총대장균군의 사후분석 결과 186
표 91. 분원성대장균군의 사후분석 결과 186
표 92. 대장균의 사후분석 결과 186
표 93. 영산강에서의 강우 전후의 유해미생물 분포 특성 187
표 94. 계성천에서의 강우 전후의 유해미생물 분포 특성 188
표 95. Ampicillin 저항성균의 다제 저항성 분포 191
표 96. Ampicillin 내성 균주의 항생제 감수성 분석 및 동정 192
표 97. 염소의 미생물불활성화 CT 값 (buffer condition, pH 7.1) 198
표 98. 오존의 미생물불활성화 CT 값 (buffer condition, pH 7.1) 199
표 99. 자외선의 미생물불활성화 IT 값 (buffer condition, pH 7.1) 199
표 100. 반응기 샘플간의 유연관계 결과 207
그림 1. 전세계 극한 기후 현상과 재해 재난 (Beddington, 2011) 16
그림 2. 전지구 및 한반도 평균 기온 변화 (국립기상연구소, 2009) 19
그림 3. 1971~2000년 대비 1950~2099년 한반도 평균 기온과 강수 변화 (a) 1.5 m 기온 변화 (℃) 및 (b) 강수 변화 (%). 초록색 (과거 기후 모의 실험), 분홍색 (RCP 8.5 시나리오), 파란색 (RCP4.5 시나리오). (국립기상연구소, 2011) 19
그림 4. 전 세계적으로 본 신종 전염병과 발생지역 20
그림 5. 기후변화가 인류 건강에 영향을 줄 수 있는 주요 경로의 요약(McMichael et al., 2006) 21
그림 6. 월평균 식중독 발생건수와 기후변화 (구, 2007) 22
그림 7. 아열대 지역 변화 전망 27
그림 8. 장기모니터링 및 정밀조사 지점 모식도 28
그림 9. 노로바이러스성 급성장염 환자 검출률 (질병관리본부, 2013) 36
그림 10. 2002~2013년 월/원인균별 식중독 발생현황 (식약처, 2013) 36
그림 11. 2002~2013년 원인물질별 식중독 발생현황 (식약처, 2013) 37
그림 12. 수인성 바이러스의 전파경로 39
그림 13. 2011~2013년 A형 간염의 성별, 연령별 발생 현황 (질병관리본부) 41
그림 14. 엔테로바이러스 분리 현황 (1999~2010) 47
그림 15. 2009년 국내 엔테로바이러스 분리 현황 (질병관리본부, 2010) 47
그림 16. 1999~2011년도의 월별 엔테로바이러스 분포 경향 48
그림 17. 분원성대장균군 및 대장균 분석방법 56
그림 18. 시료여과장치 59
그림 19. β-lactamase 유전자의 검출 69
그림 20. 오존 처리시스템 71
그림 21. 염소 처리시스템 72
그림 22. UV 처리시스템 73
그림 23. 미생물불활성화 공정에 따른 항생제 내성유전자의 형질전환 실험 75
그림 24. 제작된 microcosm 반응기 76
그림 25. C형 로타바이러스의 분석결과 81
그림 26. 소양호 지역의 ampicillin 및 tetracycline 저항성 세균의 분포 82
그림 27. 춘천지역의 강수현황 86
그림 28. 환경부 수질측정망 (소양댐 4)의 최근 10년간의 온도변화 86
그림 29. 환경부 수질측정망 (소양댐 4)의 최근 10년간 분원성대장균군 분포 87
그림 30. 환경부 수질측정망 (소양댐 4)의 최근 10년간 총대장균군 분포 87
그림 31. 한강 지역의 ampicillin 및 tetracycline 저항성 세균의 분포 99
그림 32. 서울지역의 강수현황 103
그림 33. 환경부 수질측정망 (구의)의 최근 10년간의 온도변화 103
그림 34. 환경부 수질측정망 (구의)의 최근 10년간 분원성대장균군 분포 104
그림 35. 환경부 수질측정망 (구의)의 최근 10년간 총대장균군 분포 104
그림 36. 8월 채수시료의 A형 간염바이러스의 분석결과 112
그림 37. 2013년도 8월 금강 시료에서 검출된 A형 간염바이러스 계통분류학적 분석 114
그림 38. 금강 지역의 ampicillin 및 tetracycline 저항성 세균의 분포 115
그림 39. 대전지역의 강수현황 119
그림 40. 환경부 수질측정망 (현도)의 최근 10년간의 온도변화 119
그림 41. 환경부 수질측정망 (현도)의 최근 10년간 분원성대장균군 분포 120
그림 42. 환경부 수질측정망 (현도)의 최근 10년간 총대장균군 분포 120
그림 43. 주암호 지역의 ampicillin 및 tetracycline 저항성 세균의 분포 129
그림 44. 순천지역의 강수현황 132
그림 45. 환경부 수질측정망 (주암댐)의 최근 10년간의 온도변화 132
그림 46. 환경부 수질측정망 (주암댐)의 최근 10년간 분원성대장균군 분포 133
그림 47. 환경부 수질측정망 (주암댐)의 최근 10년간 총대장균군 분포 133
그림 48. 낙동강 지역의 ampicillin 및 tetracycline 저항성 세균의 분포 143
그림 49. 부산지역의 강수현황 147
그림 50. 환경부 수질측정망 (물금)의 최근 10년간의 온도변화 147
그림 51. 환경부 수질측정망 (물금)의 최근 10년간 분원성대장균군 분포 148
그림 52. 환경부 수질측정망 (물금)의 최근 10년간 총대장균군 분포 148
그림 53. 노로바이러스 GI 분석결과 171
그림 54. 노로바이러스 GII 분석결과 171
그림 55. 2013년도 12월 계성천 시료의 노로바이러스 GI 유전자 계통분류학적 분석 173
그림 56. 2014년도 2월 계성천 시료의 노로바이러스 GI 유전자 계통분류학적 분석 174
그림 57. 2013년도 12월 계성천 시료의 노로바이러스 GII 유전자 계통분류학적 분석 175
그림 58. 2014년도 2월 계성천 시료의 노로바이러스 GII 유전자 계통분류학적 분석 176
그림 59. 영산강 지역의 ampicillin 및 tetracycline 저항성 세균의 분포 177
그림 60. 계성천 지역의 ampicillin 및 tetracycline 저항성세균의 분포 178
그림 61. 강우 전후 일반세균 및 총대장균군의 변화 184
그림 62. 강우 전후 분원성대장균군 및 대장균의 변화 185
그림 63. 16S rRNA 염기서열을 이용한 ampicillin 저항성세균의 분류학적 분석 189
그림 64. 16S rRNA gene sequences를 이용하여 Staphylococcus 110 190
그림 65. 염소 (free chlorine)를 이용한 미생물불활성화 kinetics(buffer condition, pH 7.1, 20 ± 1 °C) 197
그림 66. 오존 (Ozone)를 이용한 미생물불활성화 kinetics(buffer condition, pH 7.1, 20 ± 1 °C) 197
그림 67. 자외선 (UV)를 이용한 미생물불활성화 kinetics(buffer condition, pH 7.1, 20 ± 1 °C) 198
그림 68. 미생물 군집 변화 분석을 위한 DGGE 203
그림 69. Gel processing tool을 통한 유사도 결과 203
그림 70. Pyrosequencing을 통한 1차 군집 분포도 분석 결과 206
그림 71. Pyrosequencing을 통한 2차 군집 분포도 분석 결과 206
그림 72. Pyrosequencing을 통한 3차 군집 분포도 분석 결과 207
그림 73. Fast unifrac analysis를 이용한 샘플간의 유연관계 분석 207
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