하수처리장은 의심할 여지가 없는 대단한 성과로, 하천·강 수질을 개선하는 데 크게 기여했다. 

그러나 학술지 『워터리서치(Water Research)』 저널 최근호에 출판된 한 연구에서는 미세 오염물질들이 여전히 물순환에 들어가 그 안에 살고 있는 유기체들의 구성에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다.

이 연구에 따르면, 하수처리장의 유출물은 이중효과(dual effect)를 가지고 있다. 어떤 종(species)들은 사라지고 다른 종들은 혜택을 받는다. 특히 진강도래(stonefly)와 굴뚝날도래(caddisfly)이 유충과 같은 특정한 곤충 목은 심하게 훼손되지만, 반대로 특정한 벌레(Certain worms)와 갑각류(crustaceans)는 수가 증가할 수 있는 것으로 조사됐다.

다니엘 엔스(Daniel Enns)와 요나스 요르단(Jonas Jourdan) 박사가 이끄는 프랑크푸르트 괴테대학(Goethe University Frankfurt)의 연구팀이 종합적인 연구에서 이를 입증했으며, 이 연구는 국제적인 학술지 『워터리서치(Water Research) 저널』 최근호(9월 1일자)에 발표되었다.

연구팀들은 독일 중부에 있는 헤센(Hesse) 주에 있는 170개 하수처리장에서 종(species) 구성과 관련하여 조사를 했다.

하수처리장은 현대사회 기반시설의 필수 불가결한 부분으로 지표수의 질을 향상시키는데 중대한 기여를 했다.

그러나 하수에서 미세 오염물질로 알려진 것들을 완전히 제거하는 능력은 대부분 제한적이다. 예를 들어, 이러한 물질은 의약품 및 개인관리 제품의 유효 성분, 살충제 및 기타 합성물질이 처리된 하수를 통해 수역으로 들어가 강과 하천에 추가적인 부담을 준다.

이것은 이미 취약한 곤충 군집과 수생동물이 직면한 문제를 악화시킨다. 주로 단일 하수처리장에 초점을 맞춘 이전의 연구는 이미 그러한 유출물의 하류에 있는 무척추동물 군집이 일반적으로 오염에 강한 분류에 의해 지배된다는 것을 보여주었다.

그러나 지금까지 이러한 변화가 얼마나 널리 퍼지는지는 불분명했다. 그것이 프랑크푸르트 괴테대학의 생물학 연구팀이 헤센주의 170개 하수처리장의 하수가 무척추동물의 종 구성에 어떤 영향을 미치는지 광범위하게 연구한 이유이다.

이것은 인간에 의한 스트레스 요인이 서식지에 있는 종의 수를 감소시키고 따라서 그들의 다양성을 감소시킨다는 일반적인 개념의 변화를 촉발시켰다. 오히려, 그 발견은 종(species) 구성의 변화가 관찰될 수 있다는 것을 나타낸다. 

연구자들은 하수처리장의 상류와 하류에 위치한 장소들 사이에서 종 공동체의 구성의 중요한 변화를 확인할 수 있었다. 일부 종들은 일부 장소에서 완전히 사라지는 진강도래(stonefly)와 굴뚝날도래(caddisfly) 유충과 같은 하수처리장의 유출물에 의해 특히 영향을 받았다.

대조적으로 특정한 벌레와 갑각류와 같은 다른 분류군은 혜택을 주고 더 많이 발견된다. 이 변화는 특히 개울과 하천 및 작은 강에서 관찰될 수 있다. 전반적으로, 하수처리장은 오염에 강한 분류군의 장점과 민감한 분류군의 단점으로 하류의 조건을 바꾼다.

어떻게 하면 수질오염을 줄일 수 있을까

오존(O3)처리 또는 활성탄 여과(activated charcoal filtering)와 같은 현대적인 처리기술은 하수처리장에서의 수처리를 더 효율적으로 만들 수 있으며, 이는 하수가 환경(하천, 강)으로 배출되기 전에 많은 미량의 물질을 포함한 더 넓은 범위의 오염물질을 제거할 수 있게 해준다.

소규모 하수처리장을 병합하는 것도 환경에 대한 부담을 줄이는데 기여할 수 있다. 어떤 조치를 취하든 상류 구간이 이미 분해되지 않고 화학적, 구조적으로 양호한 상태인지 확인하는 것이 무엇보다 중요하다.

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New study by Goethe University Frankfurt shows: Even treated wastewater affects our rivers

Wastewater treatment plants are undoubtedly a great achievement. After all, they have made a significant contribution to improving the quality of natural waters. 

A study published in the journal “Water Research” shows, however, that substances still manage to enter the water cycle that have an impact on the composition of the organisms living in it. 

Effluents from wastewater treatment plants have a dual effect: Some species disappear, while others benefit. Especially certain insect orders, such as stonefly and caddisfly larvae, are decimated. Certain worms and crustaceans, by contrast, can increase in number. 

A team from Goethe University Frankfurt led by Daniel Enns and Dr. Jonas Jourdan has corroborated this in a comprehensive study, which has now been published in the journal “Water Research”. They examined 170 wastewater treatment plants in Hesse in relation to species composition.

Wastewater treatment plants are an indispensable part of our modern infrastructure; they have made a significant contribution to improving the quality of our surface waters. 

However, their ability to completely remove what are known as micropollutants from wastewater is mostly limited. These substances include, for example, active ingredients from pharmaceuticals and personal care products, pesticides and other synthetic substances enter waterbodies via the treated wastewater, placing an additional burden on rivers and streams. 

This exacerbates the challenges faced by already vulnerable insect communities and aquatic fauna. Previous studies - which have primarily focused on single wastewater treatment plants - have already shown that invertebrate communities downstream of such effluents are generally dominated by pollution-tolerant taxa.

Until now, however, it was unclear how ubiquitous these changes are. That is why a team of biologists from Goethe University Frankfurt has now studied extensively how wastewater from 170 wastewater treatment plants in Hesse has an impact on the species composition of invertebrates. 

This has prompted a change in the common conception that human-induced stressors reduce the number of species in a habitat and thus their diversity: Rather, the findings indicate that a shift in species composition can be observed. 

The researchers were able to identify significant shifts in the composition of the species community between sites located upstream and downstream of wastewater treatment plants. Some species were particularly affected by effluents from wastewater treatment plants - such as stonefly and caddisfly larvae, which disappear entirely in some places. 

Other taxa, such as certain worms and crustaceans, by contrast, benefit and are found in greater numbers. This change can be observed especially in streams and smaller rivers. Overall, wastewater treatment plants alter conditions downstream to the advantage of pollution-tolerant taxa and to the disadvantage of sensitive ones.

How can we reduce water pollution?

Modern treatment techniques such as ozonation or activated charcoal filtering can make water treatment in wastewater treatment plants more efficient, allowing a wider range of pollutants, including many trace substances, to be removed from the wastewater before it is released into the environment. 

Merging smaller wastewater treatment plants can also contribute to reducing the burden on the environment. Whatever measures are taken, it is important to make sure that upstream sections are not already degraded and are in a good chemical and structural condition.

Publication: Enns D, Cunze S, Baker NJ, Oehlmann J, Jourdan J (2023) Flushing away the future: The effects of wastewater treatment plants on aquatic invertebrates. Water Research, 120388. doi.org/10.1016/j.watres.2023.120388

[출처=프랑크푸르트 괴테대학(Goethe University Frankfurt)(https://aktuelles.uni-frankfurt.de/english/new-study-by-goethe-university-frankfurt-shows-even-treated-wastewater-affects-our-rivers/) / 2023년 8월 10일]

[논문출처=『워터리서치(Water Research)』(https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043135423008242) / 2023년 9월 1일자]

[번역 = 배철민 편집국장]