[논문]물벼룩을 이용한 bisphenol A의 급성독성 평가

황갑수

doi:10.5668/jehs.2007.33.5.392

문제 정의

Bisphenol A의 급성독성을 평가하기 위해 본 연구에서는 EPA시험 법 *에 따라 Daphnia neonate(<24 h old)에 대한 급성독성시험을 수행하고 48h EC₅₀ 값을 산출하였다. 아울러 본 연구에서는 Daphnia neonate에 대해서 뿐만 아니라 생후 7일 사이의 일령별 daphnia 에 대한 급성독성실험을 아울러 수행하여 Daphnia magnaS] age에 따른 급성 독성수준의 차이/변화와 함께 규명하였다.
따라서 본 연구에서는 대표적인 내분비교란물질로 알려져 있는 bisphenol A의 생태독성과 관련하여 실험동물로서 물벼룩(Dap/wzia magHa)을 사용하여 심도 있는 급성 독성평가를 수행함으로서 bisphenol A에 대한 보다 명확한 수계 생태위해성 평가를 도모하고자 하였다.
* 그럼에도 불구하고 bisphenol A의 척추동물에 대한 내분비교란작용등의 유해성을 반영하여 그것의 생태독성에 대한 연구가 그간 지속적으로 이루어져 왔으며 그러한 관련연구들에 있어서는 기본적으로 여러 수생생물종들과 영양수준들(trophic levels) 에대한 급성독성실험에 많은 비중이 두어져 왔다. 본 연구에서는 bisphenol A의 경우 Daphnia magm를 이용한 그간의 급성독성시험 연구결과들에 있어 상당한 수준 차이가 발견되는 바 이와 관련하여 bisphenol A의 급성독성 수준에 대해 명확히 규명하고 나아가 daphnia embryo에 대한 급성독성시험등을 수행하여 bisphenol A의 생태독성수준에 대해 면밀한 검토와 이해를 도모하고■자 하였다.
본 연구에서는 노출농도, 노출시간에 따른 bisphenol A의 급성독성차이를 파악하기 위해 각 군당 20-30마리의 6일령 성숙 daphnid를 사용하여 노출개시 48시간 후 노출농도에 따른 운동성소실과 치사율이 확인되었으며 또한 동일한 실험조건으로 20mg/Z의 bisphenol A에 daphne® 노출시켜 노출시간에 따른 운동성 소실과 치사율이 확인되었다.
본 연구에서는 상기의 daphnid 개체들을 사용한 급성독성 시험과 함께 물벼룩 embryo들에 대한 급성독성 시험이 수행되었다. 실험에 사용될 물벼룩 embiy。들은 실험의 안정성과 감수성이 충족되도록 brood chamber내 embryo 출현확인 후 6-35시간 사이에서 8개 연령대를 대상으로 채취되었는데 이때 embiyo들은 동일세대의 daphnid들로 부터 가급적 동일 brood들이 사용되도록 하였다.

제안 방법

Bisphenol A의 폭로농도는 예비실험을 통해 EC% 값을 포함하도록 선정되었으며 각 실험농도 군에 대해 실험용액(test medium) 40mZ가 채워진 50 mZ beaker 2개씩이 준비되었고 각 beaker 당 10마리의 daphnids가 사용되었다. 각 실험용액은 적당량의 시료 물질을 순 ethanol 용액에 용해하여 해당 목표농도에 맞도록 배지용액에 첨가, 제조하였으며 실험을 위 한모든 시료용액들과 대조용액들에는 동일농도(M0.01%) 의 ethanol이 함유되도록 하였다. 조작이 완료된 실험 용기들은 사육시와 동일한 조건으로 배양기에서 유지되었으며 48시간 후 운동성소실(inmlobilization)이 확인되어졌고 그 결과로부터 EC₅₀ 값과 95% 신뢰구간을 Origin software(MicroCal Software, Northhampton, US A) 를 사용하여 산출하였다.
물벼룩의 사육을 위하여 항상 20±2。(2의 온도, 16L/8D의 광주기가 유지되었고 매일 오전중 정기적으로 먹이공급여부, sieving여부, 사육수 교체여부, Daphnia의 건강 상태 등이 점검 되어졌다. 사육수로서 는 KC₁, MgSQ, NaHCQ, CaSQ가 첨가되는 Hard constituted water medium 이 조제되었으며 여기에 selenium oxide와 vitamin Bd가 규정량 첨가되어 사용되었다. 물벼룩의 먹이로는 Tetrafin fish food(Pet International, Chesterfill, Australia) 와 green algae(Selenastmm capricomutum) 의 현탁액들이 배합된 적당량이 매일 2차례 공급되어졌으며 이같은 실험실적 배양조건하에서 물벼룩은 단성생식을 통해 female들이 배양되었다.
아울러 본 연구에서는 Daphnia neonate에 대해서 뿐만 아니라 생후 7일 사이의 일령별 daphnia 에 대한 급성독성실험을 아울러 수행하여 Daphnia magnaS] age에 따른 급성 독성수준의 차이/변화와 함께 규명하였다. Bisphenol A의 폭로농도는 예비실험을 통해 EC% 값을 포함하도록 선정되었으며 각 실험농도 군에 대해 실험용액(test medium) 40mZ가 채워진 50 mZ beaker 2개씩이 준비되었고 각 beaker 당 10마리의 daphnids가 사용되었다.
01%) 의 ethanol이 함유되도록 하였다. 조작이 완료된 실험 용기들은 사육시와 동일한 조건으로 배양기에서 유지되었으며 48시간 후 운동성소실(inmlobilization)이 확인되어졌고 그 결과로부터 EC₅₀ 값과 95% 신뢰구간을 Origin software(MicroCal Software, Northhampton, US A) 를 사용하여 산출하였다. 종말점으로서의 운동성 소실은 실험용기를 가볍게 흔든 후 15초 이상 움직임이 없는 것으로 정의하였다.

대상 데이터

아울러 본 연구에서는 Daphnia neonate에 대해서 뿐만 아니라 생후 7일 사이의 일령별 daphnia 에 대한 급성독성실험을 아울러 수행하여 Daphnia magnaS] age에 따른 급성 독성수준의 차이/변화와 함께 규명하였다. Bisphenol A의 폭로농도는 예비실험을 통해 EC% 값을 포함하도록 선정되었으며 각 실험농도 군에 대해 실험용액(test medium) 40mZ가 채워진 50 mZ beaker 2개씩이 준비되었고 각 beaker 당 10마리의 daphnids가 사용되었다. 각 실험용액은 적당량의 시료 물질을 순 ethanol 용액에 용해하여 해당 목표농도에 맞도록 배지용액에 첨가, 제조하였으며 실험을 위 한모든 시료용액들과 대조용액들에는 동일농도(M0.
수행되었다. 실험에 사용될 물벼룩 embiy。들은 실험의 안정성과 감수성이 충족되도록 brood chamber내 embryo 출현확인 후 6-35시간 사이에서 8개 연령대를 대상으로 채취되었는데 이때 embiyo들은 동일세대의 daphnid들로 부터 가급적 동일 brood들이 사용되도록 하였다. 실험에 사용된 embryo개체들은 Kast-Hutcheson 등项에 의해 구분된 물벼룩 embryo의 전성숙과정 6단계 중 1-3단계 초기에 해당하는 것으로 파악되었다.
실험에 사용될 물벼룩 embiy。들은 실험의 안정성과 감수성이 충족되도록 brood chamber내 embryo 출현확인 후 6-35시간 사이에서 8개 연령대를 대상으로 채취되었는데 이때 embiyo들은 동일세대의 daphnid들로 부터 가급적 동일 brood들이 사용되도록 하였다. 실험에 사용된 embryo개체들은 Kast-Hutcheson 등项에 의해 구분된 물벼룩 embryo의 전성숙과정 6단계 중 1-3단계 초기에 해당하는 것으로 파악되었다. 급성 독성실험 방법의 세부 수행과정은 상기 daphneS 사용한 시험법과 동일하며 embryo에 대해서는 72 h LC₅₀ 또는 110h LG。이 산출되었다.

성능/효과

또한 본연구결과로서 산출된 bisphenol A의 48 h EC₅₀ 값은 소형 어류인 Japanese medafaj에 대한 48h LCg 값으로 보고m된 15 mg〃와도 거의 동일한 수준임을 보여주었다. 한편 본 연구결과로서 산출된 bisphenol A 의 48 h EC₅₀ 값은 같은 갑각류인 Mysid shrimp, Mysidopsis Wtia에 대해 96 h LC₅₀로서 보고된 1.1 mg/㈣ 비해 10배 이상 큰 수준으로 EPA는 bisphenol A의 이러한 무척추동물들에 대한 급성독성수준에 대해 "slightly to moderately toxic"으로 분류"하고 있다.
위하여 항상 20±2。(2의 온도, 16L/8D의 광주기가 유지되었고 매일 오전중 정기적으로 먹이공급여부, sieving여부, 사육수 교체여부, Daphnia의 건강 상태 등이 점검 되어졌다. 사육수로서 는 KC₁, MgSQ, NaHCQ, CaSQ가 첨가되는 Hard constituted water medium 이 조제되었으며 여기에 selenium oxide와 vitamin Bd가 규정량 첨가되어 사용되었다.
Daphnia magncfie 있어 bisphenol A의 급성 독성실험 결과는 Table 1에서와 같이 그 간 EC₅₀ 값의 상당한 수준 차이로서 보고되어왔는데 본 연구에서 EPA 시험법에 따라 생후 24시간 이내의 neonate를 사용하여 급성독성 시험을 수행하고 산줄한 bisphenol A의 48 h EC₅₀ 값은 12.9 mg/Z(95% 신뢰구간: 12.76-13.04 mg//) 로서 그 간 보고된 Daphnia magnet 있어 bisphenol A의 48 h EC₅₀ 값들 중 일본 환경청에서 제시한 13 mg〃와 동일하게 일치하였다(Table 1). 본 연구 결과로부터 얻은 bisphenol A의 48 h EC₅₀ 값은 본 연구에서와 동일 조건으로 기보고된 주요 유기용매의 급성 독성실험 결과와 비교할 때 (Table 2) formaldehyde의 48 h EC₅₀ 값보다는 다소 낮고 benzene의 48 h EC₅₀ 값보다는 약간 높은 수준이었으며 toluene의 48 h EC₅₀ 값보다는 2배 정도 높은 수준인 것으로 나타났다.
Daphnia sgw의 age에 따른 급성 독성수준의 차이를 규명하고자 수행된 실험 결과 생후 7일 까지의 물벼룩 일령 증가에 따른 48 h EC® 값은 전체적으로 12.9mg〃~19.8mg/Z 사이에서 일령증가에 따라 증가하는 경향(p<0.01)E로 2일령과 3일령사이에서 특히 크게 증가하였고 3일령 이후에는 6일령의 경우를 제외하면 48 h EC₅₀ 값의 증가 폭은 크지 않았다(Fig. 1).
5시간 연령대의 embiyo의 경우에서는 동일한 72 h LC₅₀값과 110 h LGo 값을 산출할 수 있었으나 이후 연령대의 경우는 embryo의 내성증가로 인해 72 h LC₅₀은산출되지 못하고 110 h LG。만을 산출할 수 있었음으로서 물벼룩 embryo에 대한 급성독성의 관찰에는 전체연령대에 걸쳐 110시간 후가 적합함을 알 수 있었다. 본 실험에서 110 h LG。값은 1.55 mg//~8.91 mg/Z 사이에서 연령증가에 따라 의존적으로 증가(p<0.01)함을나타내었다.
1의 결과에 비해 다소 낮은 수준이었으나 큰 차이는 보여지지 않았다. 또한 6일령 daphnid는 20 mg〃의 bisphenol A에 노출시 노출시간에 의존적으로 운동성소실과 치사율이 증가함을 나타내었으며 본 실험에서 전체적으로 노출농도 및 노출 시간에 따른 운동성 소실과 치사율 변화에는 유의할 만한 차이가 보여지지 않았다. 이러한 실험결과들은 daphnid를사용한 급성독성실험이 bisphenol A와 같은 유해화학물질들의 생태독성평가에 실제적으로 매우 유용하게 활용될 수 있음을 시사하는 것으로 볼 수 있으며 산업폐수 및 각종 방류수 수질독성평가에의 응용을 위한 지속적인 관련 연구노력이 필요할 것으로 사료된다.
본 연구 결과로부터 얻은 bisphenol A의 48 h EC₅₀ 값은 본 연구에서와 동일 조건으로 기보고된 주요 유기용매의 급성 독성실험 결과와 비교할 때 (Table 2) formaldehyde의 48 h EC₅₀ 값보다는 다소 낮고 benzene의 48 h EC₅₀ 값보다는 약간 높은 수준이었으며 toluene의 48 h EC₅₀ 값보다는 2배 정도 높은 수준인 것으로 나타났다. 또한 본연구결과로서 산출된 bisphenol A의 48 h EC₅₀ 값은 소형 어류인 Japanese medafaj에 대한 48h LCg 값으로 보고m된 15 mg〃와도 거의 동일한 수준임을 보여주었다. 한편 본 연구결과로서 산출된 bisphenol A 의 48 h EC₅₀ 값은 같은 갑각류인 Mysid shrimp, Mysidopsis Wtia에 대해 96 h LC₅₀로서 보고된 1.
2) 물벼룩 embryo의 성숙과정 중 초기 1단계에 해당하는 6-7.5시간 연령대의 embiyo의 경우에서는 동일한 72 h LC₅₀값과 110 h LGo 값을 산출할 수 있었으나 이후 연령대의 경우는 embryo의 내성증가로 인해 72 h LC₅₀은산출되지 못하고 110 h LG。만을 산출할 수 있었음으로서 물벼룩 embryo에 대한 급성독성의 관찰에는 전체연령대에 걸쳐 110시간 후가 적합함을 알 수 있었다. 본 실험에서 110 h LG。값은 1.
물벼룩을 이용한 유해화학물질의 생태독성평가에 대한 실제적 유용성을 검증하고자 노출농도, 노출 시간에 따른 bisphenol A의 급성독성차이를 파악하기 위해 6일령 성숙 daphnid를 사용하여 노줄농도에 따른 48시간 후 운동성소실 및 치사율을 관찰, 산정한 결과, 실험에 적용한 bisphenol A의 농도범위 (10-25 mg〃) 내에서 전형적인 농도의존적 반응곡선(concentrationresponse curve)을 나타내었으며 또한 6일령 성숙 물벼룩을 20ppm의 bisphenol A에 노출시 노출시간에 의존적으로 운동성소실과 치사율이 증가함을 나타내었고 본 실험에서 전체적으로 노출농도, 노출시간 및 실험동물의 연령에 따른 운동성소실과 치사율 변화에는 유의할만한 차이가 보여지지 않았다. 이러한 실험결과들은 daphnid-B 사용한 급성독성실험들이 bisphenol A와 같은 유해화학물질들의 생태독성평가에 실제적으로 매우 유용하게 활용될 수 있음을 시사하는 것으로 볼 수 있으며 지속적인 관련 연구노력들이 필요할 것으로 사료된다.
04 mg//) 로서 그 간 보고된 Daphnia magnet 있어 bisphenol A의 48 h EC₅₀ 값들 중 일본 환경청에서 제시한 13 mg〃와 동일하게 일치하였다(Table 1). 본 연구 결과로부터 얻은 bisphenol A의 48 h EC₅₀ 값은 본 연구에서와 동일 조건으로 기보고된 주요 유기용매의 급성 독성실험 결과와 비교할 때 (Table 2) formaldehyde의 48 h EC₅₀ 값보다는 다소 낮고 benzene의 48 h EC₅₀ 값보다는 약간 높은 수준이었으며 toluene의 48 h EC₅₀ 값보다는 2배 정도 높은 수준인 것으로 나타났다. 또한 본연구결과로서 산출된 bisphenol A의 48 h EC₅₀ 값은 소형 어류인 Japanese medafaj에 대한 48h LCg 값으로 보고m된 15 mg〃와도 거의 동일한 수준임을 보여주었다.
실험동물로서 물벼룩magna)을 사용하여 대표적인 내분비교란물질로 알려져 있는 bisphenol A 에 대해 생태 급성독성시험을 수행한 본 연구결과 bisphenol A의 48 h EC₅₀ 값은 12.9mg〃(95% 신뢰구간: 12.76-13.04 mg〃)였으며 생후 7일 까지의 물벼룩일령 증가에 따른 48 h EC₅₀ 값은 전체적으로 12.9 mg//~19.8 mg// 사이에서 일령증가에 따라 증가하는 경향을 나타내었다.

후속연구

차이가 보여지지 않았다. 이러한 실험결과들은 daphnid-B 사용한 급성독성실험들이 bisphenol A와 같은 유해화학물질들의 생태독성평가에 실제적으로 매우 유용하게 활용될 수 있음을 시사하는 것으로 볼 수 있으며 지속적인 관련 연구노력들이 필요할 것으로 사료된다.
또한 6일령 daphnid는 20 mg〃의 bisphenol A에 노출시 노출시간에 의존적으로 운동성소실과 치사율이 증가함을 나타내었으며 본 실험에서 전체적으로 노출농도 및 노출 시간에 따른 운동성 소실과 치사율 변화에는 유의할 만한 차이가 보여지지 않았다. 이러한 실험결과들은 daphnid를사용한 급성독성실험이 bisphenol A와 같은 유해화학물질들의 생태독성평가에 실제적으로 매우 유용하게 활용될 수 있음을 시사하는 것으로 볼 수 있으며 산업폐수 및 각종 방류수 수질독성평가에의 응용을 위한 지속적인 관련 연구노력이 필요할 것으로 사료된다.

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