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문제 정의
- 본 연구에서는 동해 연안에 광범위하게 분포하는 해조류를대상으로 해조류의 중금속 축적을 조사함으로써 해조류의중금속 축적농도와 흡수율을 규명하고자 하였다.
제안 방법
- 해조류를 채집했던 위치의 표층 해수를 세척된 11 폴리에틸렌(HDPE) 채집병에 표층 해수를 채취한 후 65% 질산 (Suprapur grade, Merck) 1 ml 을 첨가하여 보정한 다음 공경 0.4 pm, 직경 47 mm의 여과지로 여과한 후 4℃에서 냉장 보관하여 해수시료로 사용하였다. 500 ml 테프론 분액깔대기에 해수시료 500 ml를 첨가한 후 유기착화제 (APDC/DDDC) 혼합용액 5 ml을 넣고 2-3분간 흔든 다음 여기에 클로로 포름 20 ml를 넣고 교반기를 이용하여 약 2-3 분간 흔들어 주었다.
대상 데이터
- 검출기로는 자외선과 가시광선의 파장 범위(185-850 nm)에서 예민한 광전물질로 만들어진 광전증배관(Photomultiplier Tube, PMT)을 사용하였다.
- 동해 연안에 서식하는 해조류를 고성(아야진항), 남애리 (남애리 해수욕장) 그리고 강릉(경포해수욕장에서 채집하여 재료로 사용하였다 (Fig. 1). 해수 채취와 해조류 채집에 사용된 용기인 1 l 테프론채집병과 지퍼백은 10% 아세톤과 10% 질산으로 1차 세척후, 3차 증류수로 최종 세척하였으며 아이스박스에 보관하여 사용하였고 채집한 시료들은 이 용기 에 담아 실험실로 이 동하였다.
- 중금속 추출물은 원자흡광스펙트럼(Atomic Absorption Spectrophotometer 55, 880; Varian)을 사용하여 시료 내의 카드륨, 아연, 구리, 납과 크롬을 분석하였으며 , 광원으로는 속빈음극등(Hollow Cathode Lamp, HCL)과 고광도 음극등(High Intensity HCL)을 사용하였으며 , 원자화 (Atomizer) 장치로는 불꽃원자화장치(Flame Type AAS) 와 비불꽃원자화장치(Graphite Furnace AAS)를 사용하였다. 검출기로는 자외선과 가시광선의 파장 범위(185-850 nm)에서 예민한 광전물질로 만들어진 광전증배관(Photomultiplier Tube, PMT)을 사용하였다.
성능/효과
- gT dw으로 나타났다. Erythrocladia carnea는 구리 31.74 «g・gT dw, 카드늄 4.68 eg-g"1 dw, 아연 288.61 kgg1 dw, 크롬 14.98 eg-g"1 dw, 납 1.86 eg-g"1 dw, Ulva pertusa는 구리 51.70 eg-g"1 dw, 카드늄 3.15 kgg1 dw, 아연 432.10kgg1 dw, 크롬 13.41 eg-g"1 dw, 납 1.90 jig - g-1 dw으로 나타났으며 , Enteromorpha compressa는 구리 50.04 ig-g"1 dry wt, 카드늄 2.25 ig-g"1 dw, 아연 185.19 ig-g"1 dw, 크롬 13.63 ig-g"1 dw, 납 1.61 ig-g"1 dw으로 분석되었다. 이러한 결과를 종합해 보았을 때 6종의 해조류의 중금속 평균함량 비율은 아연>구리>크롬 >납>카드늄 순으로 나타났다(Table 2, Fig.
- 2). 해조류의 중금속 함량은 Laminaria religiosa의 경우 구리 46.60 eg-g"1 dw, 카드늄4.69 eg-g"1 dw, 아연 321.25 kg・gT dw, 크롬 16.25 eg-g"1 dw, 납 8.70 kg.gT dw으로 분석되었고, Hizikia fusiforme는 구리 67.91 kg・gT dw, 카드늄 5.28 kgg1 dw, 아연 234.15 eg-g"1 dw, 크롬 10.79«g・gT dw, 납 3.60eg-g"1 dw으로 나타났으며 , Sargassum horneri는 구리 80.66 eg-g"1 dw, 카드늄 2.16«g・gT dw, 아연 363.60eg-g"1 dw, 크롬 31.54eg-g"1 dw, 납 3.39 kg.gT dw으로 나타났다. Erythrocladia carnea는 구리 31.
- 6배가 높게 나타났으며, 중금속 용액 내의 수소이온농도가 증가하면 평형 작용에 의해 용액 내의 중금속 이온의흡착이 감소하였다. pH가 낮을수록 중금속의 흡착은 감소하였는데 , 특히 납은 pH의 변화에 많은 영향을 받는 것으로 나타났다. 혼합중금속 용액에서의 선택성은 납>구리>크롬> 카드늄 순으로 나타났다.
- Trollope and Evans(1976)는 폐기물 이 용해 되어 있는 Swan Sea Valley, Wales의 해조류에 대한 철, 카드늄, 구리 , 아연 그리고 납의 농도를 측정하였다. 그 결과, 아연 농도는 해조류와 해수에서 선형 상호관계를 보였고, 그 외 중금속에 대한관계는 확연하게 나타나지 않았다.
- 따라서 동해 연안해수의 중금속 함량은 구리>아연 >크롬>납>카드늄 순으로 나타났으며, 시료 간의 함량의 변화는 납이 88% (a/x)로 가장 컸고, 크롬은 63%, 카드늄 57%, 아연 53% 그리고 구리가 37%로 비교적 적게 나타났다(Table 1, Fig. 2). 해조류의 중금속 함량은 Laminaria religiosa의 경우 구리 46.
- 3). 또한 아연은 Ulva pertusa 에서 가장 높게 나타났으며, 구리 는 Sargassum horneri , 카드늄은 Erythrocladia carnea, 납은 Laminaria religiosa, 크롬은 Sargassum fluitans에서 가장 높게 분석되었다. 해조류 중 Sargassum fluitans이 높은 중금속 축적률을 보였다.
- 혼합중금속 용액에서의 선택성은 납>구리>크롬> 카드늄 순으로 나타났다. 본 연구에서 나타난 결과와 비교해보았을 때 납을 제외하고는 아연>구리>크롬>납> 카드늄 순으로 나타난 축적과 유사함을 보였다. 이는 해조류의 선택성이 높은 중금속이해조류 엽체내에 다량으로 축적된 것으로보인다.
- 본 연구에서 해조류의 중금속 중 아연은 Ulva pertusa에서가장 높게 나타났고, 구리는 Sargassum horneri, 카드늄은 Erythrocladia carnea, 납은 Laminaria religiosa, 크롬은 S. horneri가 가장 높게 분석되었다. 특히 해조류 중 S.
- 61 ig-g"1 dw으로 분석되었다. 이러한 결과를 종합해 보았을 때 6종의 해조류의 중금속 평균함량 비율은 아연>구리>크롬 >납>카드늄 순으로 나타났다(Table 2, Fig. 3). 또한 아연은 Ulva pertusa 에서 가장 높게 나타났으며, 구리 는 Sargassum horneri , 카드늄은 Erythrocladia carnea, 납은 Laminaria religiosa, 크롬은 Sargassum fluitans에서 가장 높게 분석되었다.
- 해조류 중 Sargassum fluitans이 높은 중금속 축적률을 보였다. 해수와 해조류의 평균 중금속 농도는 아연을 제외하고 해조류가 해수에 비해 높은 농도로 나타났다(Fig. 4).
- 또한 아연은 Ulva pertusa 에서 가장 높게 나타났으며, 구리 는 Sargassum horneri , 카드늄은 Erythrocladia carnea, 납은 Laminaria religiosa, 크롬은 Sargassum fluitans에서 가장 높게 분석되었다. 해조류 중 Sargassum fluitans이 높은 중금속 축적률을 보였다. 해수와 해조류의 평균 중금속 농도는 아연을 제외하고 해조류가 해수에 비해 높은 농도로 나타났다(Fig.
- 해조류 질산 추출물의 중금속 평균 축적은 아연>구리>크롬>납>카드늄 순으로 나타났으며, 아연은 Ulva pertusa에서가장 높은 축적률을 나타냈고, 구리는 Sargassum horneri, 카드늄은 Erythrocladia carnea, 납은 Laminaria religiosa, 크롬은 S. horneri에서 가장 높게 분석되었으나, 해조류의 중금속 축적은 지역, 계절별, 년도별, 중금속 종류와 해조류 종류에 따라 차이가 있었다. 앞으로의 실험에서 지역, 계절과 해조류 종류에 차이를 구별하여 중금속 축적, 흡수와 흡착뿐만 아니라 해조류와 중금속의 상호관계와 영향 그리고 해조류가 중금속을 축적하는 기작에 대한 연구가 이미 보고되어진연구들에서도 중금속의 독성이해조류의 생존과 서식 등에 있어서 필수요소인 지 유해요 인인지에 관한 상반된 의견을 가지고 있으므로 해조류와 중금속의 상호관계에 대해 다각적 인면에서 접근해 볼 필요가 있다고 사료된다.
후속연구
- 앞으로의 실험에서 지역, 계절과 해조류 종류에 차이를 구별하여 중금속 축적, 흡수와 흡착뿐만 아니라 해조류와 중금속의 상호관계와 영향 그리고 해조류가 중금속을 축적하는 기작에 대한 연구가 이미 보고되어진연구들에서도 중금속의 독성이해조류의 생존과 서식 등에 있어서 필수요소인 지 유해요 인인지에 관한 상반된 의견을 가지고 있으므로 해조류와 중금속의 상호관계에 대해 다각적 인면에서 접근해 볼 필요가 있다고 사료된다. 또한 본 연구를 통하여 동해 연안에 서식하는 큰 해조류를 대상으로 주요 중금속에 의한 해조류의 생체 축적을 보고 함으로써 앞으로 주요 중금속이 연안생태계에 미치는 영향에 대한 연구의기초자료로 이용될 것이며, 중금속의 함량에 따른 해조류의 산업적인 응용연구가 추가되어야 할 것이다.
- 식물의 화학적 분석은 담수의 중금속 오염도를 파악하는데 부분적으로 사용되고, 그 자료는 식물조직 안에 각종 금속 오염과 주변 수계의 중금속 오염의 상호관계를 체계화하는 데 필요할 것이다. 이와 같은 대부분의 연구들은 선태류 식물과 현화식물에 초점을 맞추고 있으나, Keeney et al.
- horneri에서 가장 높게 분석되었으나, 해조류의 중금속 축적은 지역, 계절별, 년도별, 중금속 종류와 해조류 종류에 따라 차이가 있었다. 앞으로의 실험에서 지역, 계절과 해조류 종류에 차이를 구별하여 중금속 축적, 흡수와 흡착뿐만 아니라 해조류와 중금속의 상호관계와 영향 그리고 해조류가 중금속을 축적하는 기작에 대한 연구가 이미 보고되어진연구들에서도 중금속의 독성이해조류의 생존과 서식 등에 있어서 필수요소인 지 유해요 인인지에 관한 상반된 의견을 가지고 있으므로 해조류와 중금속의 상호관계에 대해 다각적 인면에서 접근해 볼 필요가 있다고 사료된다. 또한 본 연구를 통하여 동해 연안에 서식하는 큰 해조류를 대상으로 주요 중금속에 의한 해조류의 생체 축적을 보고 함으로써 앞으로 주요 중금속이 연안생태계에 미치는 영향에 대한 연구의기초자료로 이용될 것이며, 중금속의 함량에 따른 해조류의 산업적인 응용연구가 추가되어야 할 것이다.
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