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문제 정의
- 연안지역에서 중금속오염이나 또는 양식수의 이용과정에서 중금속에 노출시 많은 영향을 받을 것이 라고 예상된다. 따라서 본 연구는 연안의 카드뮴 오염에 따른 어 류의 중금속 제거양상을 파악하기 위하여, 넙치(P. 沥Vaceus)를 대상으로 기관별 축적된 카드뮴의 제거정도를 조사하였다.
제안 방법
- 넙치 (P. oHvaceus)를 카드뮴 아치사 농도인 5, 50, 10이ug/L의 구간에 30일간 노출시킨후 청장기간을 가져 아가미, 간, 신장, 창자 및 근육에서 축적된 카드뮴의 제거정도를 조사하였다. 아가미에서 는 노출농도 50μg/L 이상에서는 배출 10일째부터 유의한 감소를 나타내었으며, 배출이 가장 빨랐던 기관은 창자로써 배출 10일째 부터 노출농도 50, lOOjug/L에서 50% 이상의 제거율을 나타냈다.
- 중금속 분석을 위한 넙치의 각 기관별 시료는 노출 30일 이후, 정 상해수로 옮겨 매 10일마다 8미씩 채취하였다. 넙치의 간, 신장, 아 가미, 창자 및 근육을 채취하여 각 기관을 3차 증류수로 세척한 후 60t의 건조기에서 24시간 건조시키고 건중량을 측정하였다. 이러한 건중량을 바탕으로 시료 분해는 wet digestion method로 1:1 HNOj (Suprapur grade, Merck, Germany)# 사용하여 120也의 hot plate에서 가온시키면서 분해하여 유기물이 완전히 없어져 맑 은 색깔이 될 때까지 위 과정을 반복하였다(APHA, 1992).
- 실험에 사용한 해수의 성분은 Table 1과 같다. 먹이는 넙치용 사 료를 어체중 (wet wt.)당 3%를 오전과 오후로 나누어 하루 2회 공급하였다. 실험농도는 예비실험을 바탕으로 CdCl2 (Aldrich, USA)를 사용하여 각각 5, 50 및 100μg/L의 3구간, 대조구는 카 드뮴을 첨가하지 않은 자연해수를 사용하였다.
- )당 3%를 오전과 오후로 나누어 하루 2회 공급하였다. 실험농도는 예비실험을 바탕으로 CdCl2 (Aldrich, USA)를 사용하여 각각 5, 50 및 100μg/L의 3구간, 대조구는 카 드뮴을 첨가하지 않은 자연해수를 사용하였다. 카드뮴 제거실험은 30일 동안 카드뮴에 노출시킨 개체를 정상해수로 이동시켜 20일 동안 사육하였다.
- 이러한 건중량을 바탕으로 시료 분해는 wet digestion method로 1:1 HNOj (Suprapur grade, Merck, Germany)# 사용하여 120也의 hot plate에서 가온시키면서 분해하여 유기물이 완전히 없어져 맑 은 색깔이 될 때까지 위 과정을 반복하였다(APHA, 1992). 이렇게 분해시킨 시료는 0.2N HNO3 20mL를 넣어서 Graphite Furnace Atomic Absorption Sepectrophotometer (AAS, Perkin-Elmer 3330)를 사용하여 농도를 측정하였으며, 카드뮴의 농도는 건중량 (愿/g) 으로 환산하였다.
- 중금속 분석을 위한 넙치의 각 기관별 시료는 노출 30일 이후, 정 상해수로 옮겨 매 10일마다 8미씩 채취하였다. 넙치의 간, 신장, 아 가미, 창자 및 근육을 채취하여 각 기관을 3차 증류수로 세척한 후 60t의 건조기에서 24시간 건조시키고 건중량을 측정하였다.
- 카드뮴 노출은 환수식 방법에 의해 실시하였으며, 실험해수의 환수는 카드뮴농도의 변화를 고려하여 2일을 기준으로 하였으나 수질측정 결과에 따라 수시로 교환하였다 (Parsons et al., 1984). 실험에 사용한 해수의 성분은 Table 1과 같다.
- 실험농도는 예비실험을 바탕으로 CdCl2 (Aldrich, USA)를 사용하여 각각 5, 50 및 100μg/L의 3구간, 대조구는 카 드뮴을 첨가하지 않은 자연해수를 사용하였다. 카드뮴 제거실험은 30일 동안 카드뮴에 노출시킨 개체를 정상해수로 이동시켜 20일 동안 사육하였다. 즉, 총 50일의 실험기간중 30일은 카드뮴노출을 20일은 카드뮴 제거 실험을 실시하였다.
대상 데이터
- 실험에 사용한 넙치 (P. olivaceus)는 남해 소재 육상수조식 양 어장에서 분양을 받아 실험실로 운반한 후, 300 L의 순환 여과식 수조에서 한달 이상 순치시켰다. 이때 수온, pH, 염분 및 용존산 소는 각각 18.
- 84 mg/L 이었다. 이 같은 조건에서 순치 시킨 넙치 중에 외관상 질병의 증 세가 나타나지 않고, 먹이 붙임이 좋은 전장 17.10±0.11 cm (mean土S.E., n=240), 체중 52.50±0.90g의 개체를 실험에 사용하였다.
데이터처리
- 각 기관별 카드뮴 농도의 유의성 검정 (P<0.05)은 대조구와 노 출 농도 구간간의 차이에 대해 ANOVA를 이용하여 실시하였고, 다중비교는 최소 유의차 검정 (Least significance difference test) 으로 평균간의 유의성 (P<0.05)을 검정하였다 (Zar, 1996).
이론/모형
- 넙치의 간, 신장, 아 가미, 창자 및 근육을 채취하여 각 기관을 3차 증류수로 세척한 후 60t의 건조기에서 24시간 건조시키고 건중량을 측정하였다. 이러한 건중량을 바탕으로 시료 분해는 wet digestion method로 1:1 HNOj (Suprapur grade, Merck, Germany)# 사용하여 120也의 hot plate에서 가온시키면서 분해하여 유기물이 완전히 없어져 맑 은 색깔이 될 때까지 위 과정을 반복하였다(APHA, 1992). 이렇게 분해시킨 시료는 0.
성능/효과
- 결론적으로, 넙치에 있어서 중금속의 제거는 해독기작 때문에 발생하며, 축적된 카드뮴의 재분배와 카드뮴 결합 단백질의 역할 에 영향을 받는다고 할 수 있다. 앞으로는 카드뮴을 비롯한 중금 속의 축적뿐만 아니라 이와 관련된 결합 단백질인 MTs 등에 관한 더 많은 연구가 필요하리라 믿는다.
- 또한, Yang과 Chen (1996)에 따르면 중금속의 제거기작은 단백질과의 결합강도 에 영향을 받는다고 하였으며, Metallothioneins (MTs)는 아연과 구리와 같은 필수요소뿐만 아니라 카드뮴과 수은 같은 불필요 요소의 조절에 커다란 역할을 담당한다고 하였다 (Roesijadi, 1992). 따라서, 본 연구에서 제거가 빨리 일어났던 아가미, 간과 창자에서는 카드뮴과 단백질의 결합이 약했으며, 제거가 느리거나 상승하였던 신장과 근육에서는 카드뮴과 단백질의 결합이 강할 수 있음을 시 사하였다.
- 3). 본 연구에서 카드뮴 배출실험 10일째부터 아 가미, 창자와 간에서 높은 카드뮴의 제거가 나타났다. Kuroshima (1987)는 125户g/L와 250/ig/L의 카드뮴에 노출되었던 벵어돔 (Girella punctata)의 아가미와 창자에서 카드뮴의 제거가 빨리 일어났으며, 간에서 카드뮴의 농도는 배출 4일째까지는 지속적으로 증가를 하다가 배출 10일이 지나서야 농도가 감소한다고 보고 하였다.
- ni- lotica)의 근육에서는 배출 20일째에 농도변화가 없거나 약간 상 승하는 것으로 나타났다 (Kargin and Qodunn, 1999). 본 연구에서는 카드뮴 노출 후 20일간의 청장기간 동안 넙치의 근육에서는 농도가 지속적으로 증가하는 것으로 나타났다. 따라서, 근육에 축 적된 카드뮴은 제거가 힘들고, 각 기관에 축적된 카드뮴의 기관에 따른 재분배 때문이라고 추측된다.
- 22%의 제거 율을 나타냈다. 신장에는 카드뮴 노출이후 각 구간에서 유의한 감 소를 나타내지 않았으며, 근육은 다른 기관들과는 달리 카드뮴 노 출 이후 배출실험에서도 지속적인 농도 증가가 나타냈다. 카드뮴 노출 30일 후 배출되는 20일 동안 가장 많이 배출되는 기관의 순 서는 창자>간 2 아가미》신장의 순으로 나타났다.
- 신장에는 카드뮴 노출이후 각 구간에서 유의한 감소를 나타내지 않았으며 (P>0.05), 배출이 이루어져도 10% 미만을 나타내어 카 드뮴 배출이 거의 일어나지 않거나 농도를 유지하는 것으로 나타 났다 (Fig. 4). Harrison and Klaverkamp (1989)는 카드뮴에 72 일간 노출된 무지개 송어 (Salmo gairdneri)와 송어 (Coregonus c/upea/bnnis)의 신장에서는 청장기간에 카드뮴의 농도가 거의 일 정하다고 하였다.
- 카드뮴 노출 30일 후 배출되는 20일 동안 가장 많이 배출되는 기관의 순서는 창자>간 N 아가미》신장의 순으로 나타났다 (Fig. 6). 아가미, 창자와 간은 배출 20일 동안 급격한 카드뮴의 제거가 나타났으며, 신장은 유의적인 배출이 이루어지지 않고 농 도변화가 거의 없었다.
후속연구
- 결론적으로, 넙치에 있어서 중금속의 제거는 해독기작 때문에 발생하며, 축적된 카드뮴의 재분배와 카드뮴 결합 단백질의 역할 에 영향을 받는다고 할 수 있다. 앞으로는 카드뮴을 비롯한 중금 속의 축적뿐만 아니라 이와 관련된 결합 단백질인 MTs 등에 관한 더 많은 연구가 필요하리라 믿는다.
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