The toxicity values heavy metals were evaluated by immobilization and chronic reproduction impairment tests, using Daphnia magna. Acute tests were evaluated by the inhibition of their mobilization after 24hrs without food addition. The tests of reproductive impairment were investigated for 21 days b...
The toxicity values heavy metals were evaluated by immobilization and chronic reproduction impairment tests, using Daphnia magna. Acute tests were evaluated by the inhibition of their mobilization after 24hrs without food addition. The tests of reproductive impairment were investigated for 21 days by food addition and exchange or water. The effect of each concentration was assessed by Probit analysis and t-test. The results obtained from this study were as follows : 1) The change of pH and DO was not significant in the acute tests, while, in the reproductive tests, pH was increased by 0.3~1.4 and DO also increased. 2) The $E_iC_{50}$ values of immobilization to Daphnia magna in artificial fresh water were $0.030mg/{\ell}(Cu),\;0.054mg/{\ell}(Cd),\;0.12mg/{\ell};(Cr),\;0.74mg/{\ell}(Pb),\;3.4mg/ {\ell}(As)$ and the $NOE_iC$ values were $0.010mg/{\ell}(Cu),\;0.018mg/{\ell}(Cd),\;0.010mg/{\ell}(Cr),\;0.10mg/{\ell}(Pb),\;and\;$1.8mg/{\ell}(As)$. 3) The $E_rC_{50}$ values of reproductive impairment to Daphnia magna were $13.8\mu\textrm{g}/{\ell}(Cu),\;2.9\mu\textrm{g}/{\ell}(Cd),\;15.5\mu\textrm{g}/{\ell}(Cr),\;61.7\mu\textrm{g}/{\ell}(Pb),\;759\mu\textrm{g}/{\ell}(As)$, and $NOE_rC$ values were $0.95\mu\textrm{g}/{\ell}(Cu),\;$0.54\mu\textrm{g}/{\ell}(Cd),\;1.2\mu\textrm{g}/{\ell}(Cd),\;$7.4\mu\textrm{g}/{\ell}(Pb),\;110mu\textrm{g}/{\ell}(As)$. The results of tests using OECD artificial culture water were more sensitive than natural water for culturing. The presented data show that an artificial culture water is suitable in the experiment of bioassay for assessing the toxicity of marterials.
The toxicity values heavy metals were evaluated by immobilization and chronic reproduction impairment tests, using Daphnia magna. Acute tests were evaluated by the inhibition of their mobilization after 24hrs without food addition. The tests of reproductive impairment were investigated for 21 days by food addition and exchange or water. The effect of each concentration was assessed by Probit analysis and t-test. The results obtained from this study were as follows : 1) The change of pH and DO was not significant in the acute tests, while, in the reproductive tests, pH was increased by 0.3~1.4 and DO also increased. 2) The $E_iC_{50}$ values of immobilization to Daphnia magna in artificial fresh water were $0.030mg/{\ell}(Cu),\;0.054mg/{\ell}(Cd),\;0.12mg/{\ell};(Cr),\;0.74mg/{\ell}(Pb),\;3.4mg/ {\ell}(As)$ and the $NOE_iC$ values were $0.010mg/{\ell}(Cu),\;0.018mg/{\ell}(Cd),\;0.010mg/{\ell}(Cr),\;0.10mg/{\ell}(Pb),\;and\;$1.8mg/{\ell}(As)$. 3) The $E_rC_{50}$ values of reproductive impairment to Daphnia magna were $13.8\mu\textrm{g}/{\ell}(Cu),\;2.9\mu\textrm{g}/{\ell}(Cd),\;15.5\mu\textrm{g}/{\ell}(Cr),\;61.7\mu\textrm{g}/{\ell}(Pb),\;759\mu\textrm{g}/{\ell}(As)$, and $NOE_rC$ values were $0.95\mu\textrm{g}/{\ell}(Cu),\;$0.54\mu\textrm{g}/{\ell}(Cd),\;1.2\mu\textrm{g}/{\ell}(Cd),\;$7.4\mu\textrm{g}/{\ell}(Pb),\;110mu\textrm{g}/{\ell}(As)$. The results of tests using OECD artificial culture water were more sensitive than natural water for culturing. The presented data show that an artificial culture water is suitable in the experiment of bioassay for assessing the toxicity of marterials.
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문제 정의
본 실험은 인체 및 여러 생물체에 유해하게 작용하는 몇 가지 유해 중금속에 대한 D. 血收의 급성 유영 저해시험 및 만성번식저해시험을 국제적인 표준시험법인 OECD 표준시험법(1982)에 준해 실시하고, 그 결과로부터 NOECfNo Observable Effect Concentration) 및 ECsofMedian Effective Concentration)을 산출以, 호'하여 수생태계 내에서의 중금속의 독성영향을 평가하는데 기초자료로 제공하고자 하였다.
제안 방법
각 중금속을 농도구별로 5개씩 501北 유리비이커를 준비하고, 대조 구로는 사육 수만을 넣은 50襯 유리비이커를 5개 더 준비하였다. 각각의 비이커에 생후 24시간 이내의 어린 물벼룩을 5개체씩 넣어 24시간 혹은 48시간이 지난 후의 유영 저해 수를 기록하였다. 이때의 유영 저해라 함은 시험 용기를 천천히 움직여도 물벼룩이 】5초간 헤엄치지 못하는 경우를 말하며 촉각만 움직일 경우에도 유영 저해 당한 것으로 간주하였다 22) 시험 환경 조건은 사육 환경 조건과 동일하게 유지시켜 주었으며, 시험의 전, 후에 각 시험액과 대조 구의 pH, DO 틀 측정하였다.
번식저해시험은 급성 유영 저해시험의 결과에 근거하여 적정 시험농도를 설정하게 되는데, 급성 유영 저해시험의 EC& 치의 1/100의 값을 최저농도로 하여 5단계의 농도구 를 설정하였다 22) 각 시험물질을 농도구별로 10개의 50 砒 유리비이커에 준비하고, 생후 24시간 이내의 어린 물벼룩을 각 비이커에 1개채씩 넣어 14일~21일간의 생존 및 번식상태를 관찰하였다.
시험 조건은 사육조건과 동일하게 유지하였으며, 48시간마다 시험 수를 교환하여 주고, 교환 시마다 먹이도 주었다. 대조 구로 사육 수만을 넣은 50m£ 비이커 W개를 준비하고, 대조 구에서 3번 이상의 생산이 있을 때까지 시험을 계속하였다.
각각의 비이커에 생후 24시간 이내의 어린 물벼룩을 5개체씩 넣어 24시간 혹은 48시간이 지난 후의 유영 저해 수를 기록하였다. 이때의 유영 저해라 함은 시험 용기를 천천히 움직여도 물벼룩이 】5초간 헤엄치지 못하는 경우를 말하며 촉각만 움직일 경우에도 유영 저해 당한 것으로 간주하였다 22) 시험 환경 조건은 사육 환경 조건과 동일하게 유지시켜 주었으며, 시험의 전, 후에 각 시험액과 대조 구의 pH, DO 틀 측정하였다.
대상 데이터
먹이로는 주로 세균, 조류, yeast가 이용되고 토양추출물, 목화씨 분말과 청어, 건초가 투 및 무지개송어 치어용 강화 사료와 같은 유기물질도 이용되는데, 본 시험에 서는 녹조류인 Chlorella vulgaris 배양액을 사용하였다. Chlorella 배양을 위한 배지로는 DIN 배양액 刻과 조류 증식에 효과적인 vitamin stock 용액을 사용하였다. 배양액의 pH는 8.
각 중금속을 농도구별로 5개씩 501北 유리비이커를 준비하고, 대조 구로는 사육 수만을 넣은 50襯 유리비이커를 5개 더 준비하였다. 각각의 비이커에 생후 24시간 이내의 어린 물벼룩을 5개체씩 넣어 24시간 혹은 48시간이 지난 후의 유영 저해 수를 기록하였다.
2. 먹이
먹이로는 주로 세균, 조류, yeast가 이용되고 토양추출물, 목화씨 분말과 청어, 건초가 투 및 무지개송어 치어용 강화 사료와 같은 유기물질도 이용되는데, 본 시험에 서는 녹조류인 Chlorella vulgaris 배양액을 사용하였다
. Chlorella 배양을 위한 배지로는 DIN 배양액 刻과 조류 증식에 효과적인 vitamin stock 용액을 사용하였다.
본 실험에서 사용한 사육 수는 인공 담수를 조제하여 사용하였으며, 인공 담수의 조성은 Table 1과 같으며, 이 사육 수의 pH는 8.0±0.2이고, DO는 80% 이상 포화상태가 되도록 2~3시간 폭기시켰다. 사육실의 온도는 20±1 P 를 유지시켜 주었으며, 1000-2000 Lux의 조명으로 比시간 light, 8시간 dark의 조건을 유지시켰다.
실험에 사용한 물벼룩은 국립환경연구원 산하 낙동강 수질검사소에서 분양받은 큰 물벼룩 종( 2 ma收)으로서 평균 생활사는 25P에서 약 40일, 201에서 약 60일이며, 부화 후 첫 새끼를 낳기까지는 6~10일이 소요되는 것으로 알려져 있는 것을 사용하였다 如
사육 수는 2일마다 새로 교환해주는 반지 수식 사육을 하였으며, 물벼 룩을 새 사육 용기로 옮길 때는 개구부의 끝을 잘라 크게 하고 날카롭지 않게 미리 손질하여 둔 피펫을 사뵹하였다. 사육에 사용하는 용기는 전부 화학물질 등에 전혀 노출되지 않은 유리 제품을 사용하였고, U! 의 사육 수에 20개체의 물벼룩을 사육하였다. 먹이는 사육 수를 교환할 때마다 Chlorella 약 4xi0%ells/개체/일이 되도록 공급 하였다(사육수 1" 당 조류 희석액 5 讪).
데이터처리
ECso, NOEC를 구하기 위한 본 시험을 실시하기 전에 100, 10. 1, 의 농도로 예비시험을 실시하고, 그 결과에 따라 공비 1£( 4/10 )로 농도 구를 설정하여 본 시험을 실시하였다”四 본 시험은 결과의 신뢰성을 위해 독성물질마다 3회 이상의 동일 시험을 실시하였으며, 그 평균치로서 분석 결과를 산출하였다.
이란 공시 물벼룩 50%에 유영 저해를 초래하거나 번식률을 50% 감소시키는 공시물질의 농도를 의미하는 것으로, 공시물질의 용량-반웅과의 관계를 표시할 때 가장 많이 사용되고 있으며, 공시물질에 대한 반 흥을 Pmbit단위로 환산한 Probit 분석법쩌에 의해 산정하였다. 또한 Probit 분석법으로 구한 ECs치에 대한 95% 신뢰한계치를 Microsoft Excel 통계 program°i] 의해 구하였다.
ECso, NOEC를 구하기 위한 본 시험을 실시하기 전에 100, 10. 1, 의 농도로 예비시험을 실시하고, 그 결과에 따라 공비 1£( 4/10 )로 농도 구를 설정하여 본 시험을 실시하였다”四 본 시험은 결과의 신뢰성을 위해 독성물질마다 3회 이상의 동일 시험을 실시하였으며, 그 평균치로서 분석 결과를 산출하였다.
성능/효과
1. 급성 유영 저해시험에서의 pH 및 DO의 변화는 미미하였으며, 번식저해시험에서는 먹이인가/에 의해 pH가 0.3~L4 성도 높아졌고 DO 값도 높아지는 경향을 보였다.
4. 독성시험 결과를 사육 수에 대해서 고찰한 결과, OECD 인공사육 수를 사용하였을 때의 결과가 자연수를 사육 수로 사용하였을 때의 결과보다 대체로 민감하게 나타났으므로, 생물검정시험에서 유해물질의 독성 정도를 평가하는 데는 인공사육 수가 더 적합한 것으로 판단되었다.
3-1A 정도 높아졌는데, 이는 먹이로 공급한 클로렐라의 광합성에 의한 것으로 사료된다. DO 값 또한 시험 9~10일째까지는 클로렐라의 광합성으로 계속 높아지다, 물벼룩이 번식하여 그 수가 많아지면서 감소하는 경향을 보였다. 번식시험에서는 pH 및 DO의 변화가 다소 큰 폭으로 나타나지만 이들마다 사육 수를 교환해 주었기 때문에 시험 결과에는 영향을 미치지 많았다.
본 시험에서 사용한 인공사육 수는 OECD 시험법에서 권하는 것으로, 그 조성성분도 간단하고 보관에도 용이하여, 실험 실내에서의 독성평가실험에 권장할 만하며, 임 20, 등의 연구에서 사용된 M4 배양액은 인공배양을 위한 이상적 안 배양액으로 여겨지나, 그 조제가 나무 번거로운 점이 있다. OECD 인공사육 수를 이용한 독성시험 결과가 자 연수를 사육 수로 사용하였율 때의 결과보다 대체로 민감하게 나타났는데, 이는 자연수 중의 미세조류가 독성물질을 다소 섭취 또는 홉 착하고, 풍부한 미네랄 성분들이 물벼룩의 독성에 대한 내성을 강하게 하는데 기여한 것으로 사료된다.
급성 유영 저해시험에서는 시험 시작 48시간 후에 초기 pH와 비교하여 볼 때 ±0.1 ~0.2정도의 미미한 변화가 있었으며, DO 농도는 약 0.2~0.3mg/^ 정도 범위로 약간 낮아졌는데, 이러한 변화는 물벼룩 시험 결과에 아무런 영향을 미치지 않았다.
대조 구로 사육 수만을 넣은 50m£ 비이커 W개를 준비하고, 대조 구에서 3번 이상의 생산이 있을 때까지 시험을 계속하였다. 시험 결과는 시험 시작일로부터 종료일까지 물벼룩의 유영상태 및 생산된 새끼의 수 등을 매일 기록하였다. 본 시험은 결과의 신뢰성을 위해 독성물질마다 3회 이상의 동일 시험을 실시하였으며, 그 평균치로서 분석결과를 산출하였다.
후속연구
ma畋와 어류 (fathead minnow)의 상관관계를 나타냄으로써 다른 생물 종간의 비교를 가능케 하였다. 수 환경 내에서 생물학적 보전이 유지될 수 있는 독성물질의 영향을 알아내기 위해서는 한가지 이상의 생물검정 맟 독성시험이 수행되어야 하며, 이러한 시험의 결과로부터 양-반응과의 상관성 분석을 통해 적절한 최대허용 독성농도(Maximum Acceptable Toxicant Concentration)가 결정되어야 한다.⑺ 이미 김啲 등은 물벼룩과 형광성 박테리아를 동시 실험하여 합성세제의 독성을 평가하였고, 또 하⑼ 등도 물벼룩과 형광성 박테리아를 같이 이용해 중금속의 급성 독성을 평가한 바 있다.
우리 주변에 존재하는 독성물질의 종류가 다양하고, 많은 혼합물에 대한 독성학적 자료의 결핍, 또 이들 혼합물의 감지와 분석의 어려움, 그들 상호작용에 대한 영향 예측의 어려움 등의 이유로 인해 이화학적 분석만으로는 생물체에 작용하는 수질의 독성을 평가하는데 한계 가 있다.') 생물검정은 수계에 존재하는 잠재적인 독성여 부를 결정하는데 많은 도움 올 줄 수 있으며, 화학적 분 석방법의 보완 방법으로 사용될 수 있다2)생물검정에 사용되는 시험 종으로 동물플랑크톤인 물벼룩을 주로 많이 사용하는데, 큰 룰벼룩CDqo枷ia magna) 종은 개체크기가 작고, 배양이 쉽고, 생활사가 짧으며, 높은 번식력 둥 의 장점이 있어 유해물질의 급성독성을 연구하는 수 중생 물로 오랜 기간동안 유용하게 사용되어져 왔으며, * 또한 독성물질에 대한 뚜렷한 감수성도 대표적 시험생물로서의 좋은 요건이 되고 있다.
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