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문제 정의
- 따라서, 본 연구에서는 중금속 오염에 대한 생물검정의표준공시어종 설정을 위해서 아시아권에 널리 분포하는 잉어과 어류인 붕어와 돌고기의 자어를 이용하여 중금속 가운데 자연 방출량이 큰 수은, 납 및 구리에 대한 급성 독성실험을 실시하였다.
제안 방법
- 3일 후 부화되어 나온 난황을 가진 자어는 1 / 유리비이커에 30마리씩 수용하여 지수식방법으로 실험을 실시하였다. 각 실험용수는 1일을 원칙으로 환수하여 중금속의 독성 이외에 다른 요인에 의한 영향을 최대한 배제시켰다.
- 각 중금속의 급성독성 농도범위를 설정하기 위하여 실시된 예비실험은 본 연구와 같은 방법으로 실시되었으며 이에 설정된 농도범위는 수은이 5~30 ㎍/ℓ이었고, 납은 250- 4,000 ㎍/ℓ이었다. 구리는 붕어의 경우 5 0-250㎍/ℓ이고 돌고기의 경우는 5-200 ㎍/ℓ이었으며, 각 중금속 농도는 설정범위를 6 농도구로 나누어 실시하였다.
- 차이를 나타낼 수 있다(Crompton, 1997). 또한, 연구 방법에 따라서 감수성 차이를 나타낼 수 있는데 본 연구에서는 붕어와 돌고기의 산란장이 유속이 완만하고 수초가 많은 곳에 위치해 있음을 감안하고(Choi et al., 2002), US EPAQ002)에서 어류 초기생활사 연구 방법으로 추천하고 있는 반지수식 방법으로 실시하였다.
- 실험은 22±rc로 유지되는 항온실에서 96시간동안 실시하였으며 24시간마다 LCso (50% Lethal Concentration)을 구하였다. 실험용수의 수질분석 결과는 Table 1과 같다.
대상 데이터
- 붕어 (CarasszWs aurcWs)와 돌고기(Rsghmgia herzi)는 충청북도 내수면연구소에서 분양 받아 실험실내의 300 ℓ 순환 여과식 수조에서 잉어용 부상사료를 공급하면서 10일간 순치시킨 후 외관상 질병의 증세가 나타나지 않고 먹이 붙임이 좋은 어류(붕어, 185±18 g; 돌고기, 21+3 g)를 선발하여 각각 친어로 사용하였다. 이 친어는 산란을 위해 광주기 L12 : D12(조도 2000 Lux 이상), 수온 25-260 및 용존산소 7.
이론/모형
- 실험용수의 수질분석 결과는 Table 1과 같다. 그 외의 실시한 실험방법은 US EPA (2002)에서 추천한 'Short-term Method for Estimating the Chronic Toxicity of Effluent and Receiving Waters to Freshwater Organism'의 조건을 따랐다. 급성독성의 결과로서 LCsoe 24시간마다 치사한 개체를 관찰하여 US EPA 에서 제공한 Probit Program(version 1.
- 그 외의 실시한 실험방법은 US EPA (2002)에서 추천한 'Short-term Method for Estimating the Chronic Toxicity of Effluent and Receiving Waters to Freshwater Organism'의 조건을 따랐다. 급성독성의 결과로서 LCsoe 24시간마다 치사한 개체를 관찰하여 US EPA 에서 제공한 Probit Program(version 1.5)에 의해 산출되었다.
성능/효과
- 1) 96시간 LCso 값을 기주으로 각 어종의 자어기가 수은 이 노출되었을 때 붕어는 10.1 ㎍/ℓ, 돌고기는 8.3 ㎍/ℓ 이상일 때, 납의 경우 붕어는 572.4 ㎍/ℓ, 돌고기는 603.9 ㎍/ℓ 이상일 때, 구리의 경우 붕어는 84.3 ㎍/ℓ, 돌고기는 33.1 ㎍/ℓ 이상일 때 생존 가능성이 낮다고 볼 수 있다.
- 2) 두 어종의 중금속에 대한 민감도는 수은>구리>납으로 조사되어 동일한 독성양상을 보였다.
- 3) 자연수계의 구리 농도(0.11 ~200 ㎍/ℓ)이며 본 연구 결과 도출된 LCw과 비교해 볼 때 높은 오염지역에서는 붕어와 돌고기의 자어에 대해 독성적 영향을 줄 수 있으나 수은과 납에 대해서는 자연수계의 농도와 자어의 LCso 사이에 농도 차가 큰 것으로 나타났다.
- 24시간째 붕어에 대한 구리의 LCsoe 통계 프로그램 상의 에러로 인해 산출되지 않았다. 48시간 LC50이 100.8 ㎍/ℓ로 나타나 96시간 LCso인 84.3 ㎍/ℓ 와 시간에 따른 상대적인 감수성 차이는 크지 않게 나타났다. 그러나 구리에 대한 돌고기의 24시간 LCsoe 123.
- 2~4에 제시하였다. 그 결과 수은에 대한 독성은 두어 종이 상대적으로 비슷한 경향을 보였으며, 납독성에 대해서는 붕어가 돌고기보다 더 민감한 것으로 조사되었고 구리 독성에 대해서는 돌고기가 붕어에 비해 더 민감한 것으로 나타넛:다. 또한, 수은과 납에 대한 두 어종간의 감수성은 상대척으로 비슷한 경향을 보였으나 구리에 대해서는 붕어가 돌고기에 비해 약 2.
- 그러나 납의 경우, 무지개송어의 치어를 만성독성농도인 201 ㎍/ℓ 에 29일간 노출시켰을 때 성장감소가 유발되었다고 보고되어 본 연구결과의 96시간 LCso값과 비교해 볼 때 약 3배정도 더 낮은 경향을 보였다.
- 반면에 본 연구에서 두 어종의 자어기에 구리를 노출시킨 결과, 시간에 정비례하여 독성 영향이 강하게 미치는 것으로 조사되어 수정란에 대한 실험결과와는 다른 양상을 보였다. 또한 실험조건에 따라 상대적이긴 하지만 본 연구에서 붕어 자어기의 48-96 시간에 따른 LCso 범위는 84.3-100.8 ㎍/ℓ로 나타나 송사리의 수정난보다 민감하지 않은 것으로 보이며, 돌고기의 경우 LCso 범위가 33.1-123.2 ㎍/ℓ로 72시간 이후에는 송사리의 수정난보다 더 민감한 경향을 보였다.
- Crompton(1997)에 따르면 수은의 경우 10 ㎍/ℓ를 가물치punctatus) 성어에 120일 정도 노출시킨 결과 생식선(gonad)의 성장 장애가 유발되어 본 연구 결과에서 도출된 자어의 급성독성 결과와 유사한 경향을 보였다. 또한, 구리 100 를 30일 동안 연어과 어류의 치어에 노출시킨 결과 성장 감소가 발생되었고, 성어의 경우 140 ㎍/ℓ에서 40일간 노출시킨 결과 생식기관의 손상이 유발되었다. 따라서 붕어와 돌고기의 자어에 대한 급성독성 결과는 어류의 치어와 성어에 영향을 미치는 만성 독성 농도를 예측할 수 있는 유용한 방안으로 활용될 수 있다고 제안되었다.
- 그 결과 수은에 대한 독성은 두어 종이 상대적으로 비슷한 경향을 보였으며, 납독성에 대해서는 붕어가 돌고기보다 더 민감한 것으로 조사되었고 구리 독성에 대해서는 돌고기가 붕어에 비해 더 민감한 것으로 나타넛:다. 또한, 수은과 납에 대한 두 어종간의 감수성은 상대척으로 비슷한 경향을 보였으나 구리에 대해서는 붕어가 돌고기에 비해 약 2.5배정도 더 강한 것으로 나타나 감수성 차이가 큰 것으로 나타났다. 그러나 이들 두어 종의 중금속에 대한 민감도는 수은>구리>납으로 조사되어 동일한 독성양상을 보였다.
- 또한, 수은을 무지개송어의 미성어기에 노출시킨 결과 24 시간 LCso이 360 ㎍/ℓ,96시간 ㎍/ℓ이 16 ㎍/ℓ 로 조사되어 시간에 따라 값의 차이가 크게 나타났다. 본 연구에서 수은은 붕어와 돌고기 자어에 강한 독성을 보였으며 24시간과 96시간 사이의 LCm 차는 각각 5.
- , 1992). 반면에 본 연구에서 두 어종의 자어기에 구리를 노출시킨 결과, 시간에 정비례하여 독성 영향이 강하게 미치는 것으로 조사되어 수정란에 대한 실험결과와는 다른 양상을 보였다. 또한 실험조건에 따라 상대적이긴 하지만 본 연구에서 붕어 자어기의 48-96 시간에 따른 LCso 범위는 84.
- 보고하였다. 본 연구에서 붕어 자어기의 납독성은 96 시간 LCso 값이 572.4 ㎍/ℓ 로 나타났고, 돌고기에서는 603.9 ㎍/ℓ 로 나타나 위의 실험결과와 어느 정도 비슷한 결과를 보였으나, Bae(1998)가 수온 27㎍/ℓ에서 납을 메기치어asoZus)에 노출시킨 결과, 72시간과 96시간 LCso 값이 각각 24.3 및 13.2 ㎍/ℓ로 조사되어 메기가 잉어과 어류에 비해 납 독성에 상당히 강한 것으로 생각된다.
- 시간에 따라 값의 차이가 크게 나타났다. 본 연구에서 수은은 붕어와 돌고기 자어에 강한 독성을 보였으며 24시간과 96시간 사이의 LCm 차는 각각 5.769와 7.738 ㎍/ℓ 로 나타나 무지개송어 만큼 큰 차이는 보이지 않았다.
- 중금속 노출에 대한 시간과 독성의 상관관계를 조사한 결과, 수은의 경우 붕어의 24시간 LCsoe 15.8 ㎍/ℓ 인 반면에 돌고기에 대해서는 16.0 ㎍/ℓ 으로 나타나 감수성이 비슷한 것으로 조사되었으나, 48시간 이후에는 돌고기의 감수성이 조금 더 높게 나타났다. 납의 경우 실험기간 전반에 걸쳐 붕어가 돌고기에 비해 더 감수성이 강한 것으로 조사되었다.
후속연구
- 또한, 구리 100 를 30일 동안 연어과 어류의 치어에 노출시킨 결과 성장 감소가 발생되었고, 성어의 경우 140 ㎍/ℓ에서 40일간 노출시킨 결과 생식기관의 손상이 유발되었다. 따라서 붕어와 돌고기의 자어에 대한 급성독성 결과는 어류의 치어와 성어에 영향을 미치는 만성 독성 농도를 예측할 수 있는 유용한 방안으로 활용될 수 있다고 제안되었다.
- 따라서 자연수계의 수은과 납 농도는 본 연구에서 도출된 자어의 LCso값보다 낮은 경향을 보였지만 장기간 노출에 대한 자어의 영향에 관해서는 좀더 연구되어야 할 것으로 사료된다. 그러나 구리의 경우는 자연수계라고 할지라도 오염지역의 농도는 자어기에 독성적 영향을 줄 수 있으며 이는 수생생태계의 자연생산력에 상당한 영향을 끼칠 수 있을 것으로 예상된다.
- , 2002). 또한, 실험실에서 순화가 잘 될 뿐만 아니라 채집에도 용이한 점이 있기 때문에 생물검정시험에 적합한 재료로 활용될 가능성이 크다. 그러나 기존 실험어종에 대한 독성시험은 주로 성어기(adult stage), 미성어기(immature stage) 및 치어 7](juvenile stage)에서 실시되어 왔으며, 상대적으로 독성물질에 대한 내성이 상대적으로 민감한 것으로 알려진 자어기(larval stage)에 대한 연구는 미비한 실정이다(Choi et al.
- 특히 환경변화에 민감한 어류의 초기생활사(난기, 자 어기 및 치어기)에 대한 중금속의 독성연구는 수생생태계의 생산력에 직접적인 영향을 미칠 뿐만 아니라 향후 군집 전체에 대한 피해양상을 예측하는데 중요하게 활용될 수 있다. 그러나 이 중 오염물질에 대해 가장 민감한 생육단계라고 볼 수 있는 자어기에 대한 연구는 상대적으로 미비한 실정이다(Bae, 1998).
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