물벼룩을 이용한 미세플라스틱과 니켈의 복합독성 연구: 미세플라스틱 작용기의 영향 Mixture toxicity of microplastics and nickel on Daphnia magna: Effect of functionals group of microplastics원문보기
플라스틱 사용량이 증가함에 따라 폐기되는 플라스틱 또한 증가하고 있다. 이에 따라 수환경으로의 플라스틱 유출이 증가하고 있는데 플라스틱은 물리적, 화학적인 요인으로 인해 크기가 작은 플라스틱 조각으로 분해된다. 분해된 플라스틱은 미세플라스틱으로 불리는데 미세플라스틱은 수중 환경에 유출된 다양한 종류의 오염물질과 흡착하여 생물체에 섭취되기도 한다. 이러한 결합은 플라스틱의 특성 및 흡착되는 오염물질에 따라 생물체에 각기 다른 독성 영향을 미치는데 이에 대한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 미세플라스틱과 니켈의 흡착으로 인한 ...
플라스틱 사용량이 증가함에 따라 폐기되는 플라스틱 또한 증가하고 있다. 이에 따라 수환경으로의 플라스틱 유출이 증가하고 있는데 플라스틱은 물리적, 화학적인 요인으로 인해 크기가 작은 플라스틱 조각으로 분해된다. 분해된 플라스틱은 미세플라스틱으로 불리는데 미세플라스틱은 수중 환경에 유출된 다양한 종류의 오염물질과 흡착하여 생물체에 섭취되기도 한다. 이러한 결합은 플라스틱의 특성 및 흡착되는 오염물질에 따라 생물체에 각기 다른 독성 영향을 미치는데 이에 대한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 미세플라스틱과 니켈의 흡착으로 인한 물벼룩 급성 복합 독성을 관찰, 비교하였다. 또한 미세플라스틱의 경우 카르복실기 작용기를 가진 미세플라스틱(PS-COOH)과 작용기가 없는 미세플라스틱(PS)을 이용하여 작용기가 니켈에 미치는 영향을 연구하였다. 급성 독성 시험은 4가지로 분류하여 진행되었는데 1) 단일물질의 독성을 시험한 개별독성시험, 2) 미세플라스틱의 농도를 고정시킨 니켈과 미세플라스틱의 복합독성시험, 3) 농도를 고정시킨 니켈과 미세플라스틱의 복합독성시험, 4) 니켈과 미세플라스틱의 농도가 달라지는 복합독성시험이다. 독성종말점으로는 물벼룩의 유영 장애 발생을 관찰하였고 유영 장애 발생률을 기록하여 반수영향농도(EC50)를 산출하였다. 복합독성시험의 경우 독성평가 결과를 바탕으로 독성단위모델(TU model)을 이용하여 복합독성의 EC50mix를 산출하였다. 연구 결과, 개별독성시험의 경우 니켈의 EC50은 3.85mg/L, PS의 EC50은 42.78mg/L, PS-COOH의 EC50은 36.65mg/L로 작용기가 있는 경우 물벼룩에 더 높은 독성을 발현하는 것이 나타났다. 미세플라스틱 농도를 고정한 니켈-미세플라스틱 복합독성시험 결과, EC50mix값이 PS의 경우 1.33, PS-COOH의 경우 0.96로 나타났다. 니켈 농도를 고정한 니켈-미세플라스틱 복합독성시험을 통해 산출된 EC50mix는 PS가 1.16, PS-COOH가 1.05로 나타났다. 두 개 물질의 농도가 모두 달라지는 니켈-미세플라스틱 복합독성시험 결과로는 PS의 EC50mix가 1.07로, PS-COOH의 EC50mix가 0.78로 나타났다. PS-COOH의 경우 니켈이 PS-COOH과 함께 물벼룩에 노출되었을 때, 니켈만 노출되었을 때보다 독성이 증가되는 것이 확인되었고, 반대로 PS의 경우 니켈이 PS와 함께 노출되었을 때 니켈의 독성이 완화되는 것이 확인되었다. 또한 미세플라스틱이 존재하는 경우 물벼룩 체내의 니켈 농도가 증가하는 것을 관찰하였는데, 이는 미세플라스틱에 니켈이 흡착되어 섭취되었기 때문인 것으로 사료된다. 본 연구에서는 미세플라스틱의 작용기에 따라 니켈의 독성이 변화하는 것을 확인하였고, 물벼룩의 니켈 섭취량 또한 변화하는 것을 확인하였다. 이를 통하여 미세플라스틱의 특성에 따라 같은 오염물질이라도 독성이 변화한다는 것을 확인할 수 있다. 따라서 앞으로의 연구에서는 다양한 종류의 미세플라스틱과 특성이 다른 오염물질에 대한 독성연구가 필요할 것으로 판단된다.
플라스틱 사용량이 증가함에 따라 폐기되는 플라스틱 또한 증가하고 있다. 이에 따라 수환경으로의 플라스틱 유출이 증가하고 있는데 플라스틱은 물리적, 화학적인 요인으로 인해 크기가 작은 플라스틱 조각으로 분해된다. 분해된 플라스틱은 미세플라스틱으로 불리는데 미세플라스틱은 수중 환경에 유출된 다양한 종류의 오염물질과 흡착하여 생물체에 섭취되기도 한다. 이러한 결합은 플라스틱의 특성 및 흡착되는 오염물질에 따라 생물체에 각기 다른 독성 영향을 미치는데 이에 대한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 미세플라스틱과 니켈의 흡착으로 인한 물벼룩 급성 복합 독성을 관찰, 비교하였다. 또한 미세플라스틱의 경우 카르복실기 작용기를 가진 미세플라스틱(PS-COOH)과 작용기가 없는 미세플라스틱(PS)을 이용하여 작용기가 니켈에 미치는 영향을 연구하였다. 급성 독성 시험은 4가지로 분류하여 진행되었는데 1) 단일물질의 독성을 시험한 개별독성시험, 2) 미세플라스틱의 농도를 고정시킨 니켈과 미세플라스틱의 복합독성시험, 3) 농도를 고정시킨 니켈과 미세플라스틱의 복합독성시험, 4) 니켈과 미세플라스틱의 농도가 달라지는 복합독성시험이다. 독성종말점으로는 물벼룩의 유영 장애 발생을 관찰하였고 유영 장애 발생률을 기록하여 반수영향농도(EC50)를 산출하였다. 복합독성시험의 경우 독성평가 결과를 바탕으로 독성단위모델(TU model)을 이용하여 복합독성의 EC50mix를 산출하였다. 연구 결과, 개별독성시험의 경우 니켈의 EC50은 3.85mg/L, PS의 EC50은 42.78mg/L, PS-COOH의 EC50은 36.65mg/L로 작용기가 있는 경우 물벼룩에 더 높은 독성을 발현하는 것이 나타났다. 미세플라스틱 농도를 고정한 니켈-미세플라스틱 복합독성시험 결과, EC50mix값이 PS의 경우 1.33, PS-COOH의 경우 0.96로 나타났다. 니켈 농도를 고정한 니켈-미세플라스틱 복합독성시험을 통해 산출된 EC50mix는 PS가 1.16, PS-COOH가 1.05로 나타났다. 두 개 물질의 농도가 모두 달라지는 니켈-미세플라스틱 복합독성시험 결과로는 PS의 EC50mix가 1.07로, PS-COOH의 EC50mix가 0.78로 나타났다. PS-COOH의 경우 니켈이 PS-COOH과 함께 물벼룩에 노출되었을 때, 니켈만 노출되었을 때보다 독성이 증가되는 것이 확인되었고, 반대로 PS의 경우 니켈이 PS와 함께 노출되었을 때 니켈의 독성이 완화되는 것이 확인되었다. 또한 미세플라스틱이 존재하는 경우 물벼룩 체내의 니켈 농도가 증가하는 것을 관찰하였는데, 이는 미세플라스틱에 니켈이 흡착되어 섭취되었기 때문인 것으로 사료된다. 본 연구에서는 미세플라스틱의 작용기에 따라 니켈의 독성이 변화하는 것을 확인하였고, 물벼룩의 니켈 섭취량 또한 변화하는 것을 확인하였다. 이를 통하여 미세플라스틱의 특성에 따라 같은 오염물질이라도 독성이 변화한다는 것을 확인할 수 있다. 따라서 앞으로의 연구에서는 다양한 종류의 미세플라스틱과 특성이 다른 오염물질에 대한 독성연구가 필요할 것으로 판단된다.
As the amount of plastic use increase, the amount of discarded plastic in aquatic ecosystems also increase. These abandoned plastics decompose to microplastics(MPs), which size are less than 1mm, and consequently, these materials expose to aquatic organisms. Furthermore, microplastics can unite with...
As the amount of plastic use increase, the amount of discarded plastic in aquatic ecosystems also increase. These abandoned plastics decompose to microplastics(MPs), which size are less than 1mm, and consequently, these materials expose to aquatic organisms. Furthermore, microplastics can unite with other water pollutants and influence the health of the organisms. In this study, we evaluated the combined toxicity of nickel and microplastics on the cladoceran Daphnia magna. We used two sorts of a microsize polystyrene sphere (one had a carboxyl functional group, and the other had no functional group). Toxicity tests were conducted: 1) toxicity tests of single chemical (nickel and microplastics), 2) variable Ni-fixed MPs 5mg/L, 3) fixed Ni 3mg/L-variable MPs, 4) variable Ni-variable MPs. Endpoint of acute toxicity test was immobilization of D. magna. The values of EC50 were calculated from the results and, the values of EC50mix were calculated using Toxic Unit(TU) model for mixture toxicity tests. As a result, the value of EC50 of Ni was 3.85mg/L and the values of EC50 of PS and PS-COOH were 42.78 and 36.65mg/L, respectively. When MPs had funtional group, toxicity of MPs was increased. For mixture toxicity tests, the values of EC50mix of variable Ni-fixed PS and PS-COOH 5mg/L were 1.33 and 0.96, respectively. The values of EC50mix of fixed Ni 3mg/L-variable PS and PS-COOH were 1.16 and 1.05, respectively. The values of EC50mix of variable Ni-variable PS and PS-COOH were 1.07 and 0.78, respectively. We found that the combined toxicity of nickel with the MPs was greater than that of nickel or MPs alone. We also compared the two complex toxicity with functional groups and confirmed that the combination of nickel and MPs bound to a carboxyl group was more toxic to D. manga than the combination of nickel and MPs without a functional group. Meanwhile, nickel concentrations in D. magna increased in the presence of MPs, especially PS-COOH, compared when MPs didn’t exist. This is probably due to increase of nickel uptake for the absorption of nickel into the MPs. We also conclude this was likely due to positive nickel ions binding to the negatively charged carboxyl groups, which eventually enhanced the uptake of nickel by the cladoceran. The results imply that the toxicity of aquatic pollutants can be increased by the presence of microplastics. Therefore, we suggest that this phenomenon may occur with other pollutants and microplastics, and further research is needed to investigate the complex toxicities of other pollutants and microplastics.
As the amount of plastic use increase, the amount of discarded plastic in aquatic ecosystems also increase. These abandoned plastics decompose to microplastics(MPs), which size are less than 1mm, and consequently, these materials expose to aquatic organisms. Furthermore, microplastics can unite with other water pollutants and influence the health of the organisms. In this study, we evaluated the combined toxicity of nickel and microplastics on the cladoceran Daphnia magna. We used two sorts of a microsize polystyrene sphere (one had a carboxyl functional group, and the other had no functional group). Toxicity tests were conducted: 1) toxicity tests of single chemical (nickel and microplastics), 2) variable Ni-fixed MPs 5mg/L, 3) fixed Ni 3mg/L-variable MPs, 4) variable Ni-variable MPs. Endpoint of acute toxicity test was immobilization of D. magna. The values of EC50 were calculated from the results and, the values of EC50mix were calculated using Toxic Unit(TU) model for mixture toxicity tests. As a result, the value of EC50 of Ni was 3.85mg/L and the values of EC50 of PS and PS-COOH were 42.78 and 36.65mg/L, respectively. When MPs had funtional group, toxicity of MPs was increased. For mixture toxicity tests, the values of EC50mix of variable Ni-fixed PS and PS-COOH 5mg/L were 1.33 and 0.96, respectively. The values of EC50mix of fixed Ni 3mg/L-variable PS and PS-COOH were 1.16 and 1.05, respectively. The values of EC50mix of variable Ni-variable PS and PS-COOH were 1.07 and 0.78, respectively. We found that the combined toxicity of nickel with the MPs was greater than that of nickel or MPs alone. We also compared the two complex toxicity with functional groups and confirmed that the combination of nickel and MPs bound to a carboxyl group was more toxic to D. manga than the combination of nickel and MPs without a functional group. Meanwhile, nickel concentrations in D. magna increased in the presence of MPs, especially PS-COOH, compared when MPs didn’t exist. This is probably due to increase of nickel uptake for the absorption of nickel into the MPs. We also conclude this was likely due to positive nickel ions binding to the negatively charged carboxyl groups, which eventually enhanced the uptake of nickel by the cladoceran. The results imply that the toxicity of aquatic pollutants can be increased by the presence of microplastics. Therefore, we suggest that this phenomenon may occur with other pollutants and microplastics, and further research is needed to investigate the complex toxicities of other pollutants and microplastics.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.