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문제 정의
- 또한 작물체 잎의 외형적인 특성에 따른 엽상 잔류특성과 독성을 파악하고자 시험작물로 알팔파와 사과나무를 선정하여 시험에 사용하였다. 각각의 시험작물에 시험농약을 살포한 후 시간 경과에 따른 꿀벌 엽상잔류독성을 조사하고 작물체 잎에 부착된 잔류농약을 분석하여 작물 잎에서의 농약 잔류량과 꿀벌 독성 간의 관계를 파악하고자 하였다.
- 본 연구에서는 꿀벌에 대한 급성독성이 강한 살충제인 bifenthrin과 imidacloprid가 포함된 농약을 대상으로 꿀벌 엽상 잔류 독성 시험을 실시하였다. 시험농약의 꿀벌 급성독성은 농약 원제를 실험실 조건에서 직접 접촉시켜 48시간 내에 나타나는 급성독성이다.
제안 방법
- 각 시험농약의 살포농도(희석배수)는 농약사용지침서에 수록된 사용농도 중 최대농도로 하였으며(Table 2), 단위 면적당 살포 물량은 미국 EPA 의 standard spray volume의 사과에 대한 살포 물량인 4500 L・ha-1를 기준으로 알팔파 10 m2 당 4.5 L, 사과나무 1주(10m2)당 4.5 L를 약액이 흐를 정도로 골고루 1회 살포하였다.
- 대한 엽상잔류독성시험을 실시하였다. 그 결과, 꿀벌 노출 후 꿀벌에 대한 치사율이 25% 이하로 나타나는 시간인 RT25를 구하였다(Table 5). bifenthrin WP에서는 알팔파 30일, 사과 41일로 사과 잎과 알팔파 잎에서의 엽상잔류에 의해 30일 이상 꿀벌에 영향을 주고 있음을 알 수 있었다.
- 실제 환경에서 꿀벌이 영향을 받는 경우는 농약의 살포에 의한 직접적인 접촉에 의한 영향보다 작물에 살포된 후 작물체 잎에 잔류하면서 중장기적으로 꿀벌에 미치는 간접적인 영향이 중요하다. 그러므로 시험 농약을 실제 작물에 살포하여 작물의 생장환경에서의 농약 잔류량과 꿀벌에 대한 영향을 조사하였다.
- 꿀벌 엽상잔류독성을 진행하는 동안 작물체 잎에 부착되어있는 농약의 잔류량을 알아보기 위해 엽상잔류독성시험과 동일한 시기에 잎을 채취하여 잔류농약을 분석하였다.
- 꿀벌에 노출된 알팔팔 잎과 사과 잎을 각각 15g 씩 채취하여 길이와 넓이를 측정하고, 평균 표면적을 비교하여 보았다. 각 시험작물의 무게 당 표면적이 사과 잎에 비해 알팔파잎에서 평균 1.
- 준비하였다. 꿀벌은 잎 채취 1시간 전 벌통의 소비에서 채집하여 투명한 아크릴로 제작한 채취 통에서 CO2가스를 이용하여 마취한 후 생후 1~7일의 건강한 일벌만을 선별하여 시험에 사용하였으며, 선별된 꿀벌은 암실에서 순화시켰고 시험 시작 전 CO2가스로 마취시킨 후 준비된 원통형 시험케이지에 25마리씩 6반복으로 노출시켰으며, 꿀벌 노출 24시간 후 꿀벌의 치사 및 중독증상을 조사하였다. 한편 시험 기간은 24시간 뒤 치사율 조사에서 무처리구에 비해 25% 이상 치사율이 지속되면 계속 시험을 진행하였으며, 25% 미만으로 치사율이 관찰된 시점을 꿀벌에 대한 엽상잔류기간인 RT25로 정하고 시험을 종료 하였다.
- 농축잔사를 ethyl acetate:n-hexane(50:50, v/v) 5 mL에 재용해하여 미리 n-hexane 5 mL로 활성화시킨 silica gel sep-pak cartridge에 전개시키고 ethyl acetate:n-hexane(50:50, v/v) 15 mL를 흘려버렸으며, ethyl acetate:n-hexane(50:50, v/v) 20 mL로 용출하여 35℃에서 감압 농축하고 acetonitrile: water(25:75, v/v) 2 mL로 정용하여 UPLC/TUV로 분석하였으며, 기기분석조건은 다음과 같다(Table 4).
- 농축잔사를 n-hexane 5 mL에 재용해하여 미리 n-hexane 5 mL로 활성화 시킨 florisil sep-pak cartridge에 전개시키고 n-hexane 5 mL와 ethyl acetate:n-hexane(5:95, v/v) 2 mL 흘려버렸으며, ethyl acetate:n-hexane(5:95, v/v) 5 mL로 용출하여 35℃에서 감압 농축하고 acetone 2 mL로 정용하여 GLC로 분석하였으며, 기기분석조건은 다음과 같다(Table 3).
- 시험농약인 bifenthrin과 imidacloprid를 대상으로 각각 다른 제형의 농약제품에 대해 꿀벌의 영향을 조사하기 위해 꿀벌에 대한 엽상잔류독성시험을 실시하였다. 그 결과, 꿀벌 노출 후 꿀벌에 대한 치사율이 25% 이하로 나타나는 시간인 RT25를 구하였다(Table 5).
- 알팔파와 사과잎의 시료채취는 시험약제 살포 직후 4시간과 1일 이후부터는 1일 간격으로 가위로 잘게 잘라서 채취하였으며, 곧바로 실험실로 이동 후 건전한 잎만 분리하여 스텐레스 철망으로 제작된 원통형 케이지(∅15x5 cm)에 15g 씩 담아서 준비하였다. 꿀벌은 잎 채취 1시간 전 벌통의 소비에서 채집하여 투명한 아크릴로 제작한 채취 통에서 CO2가스를 이용하여 마취한 후 생후 1~7일의 건강한 일벌만을 선별하여 시험에 사용하였으며, 선별된 꿀벌은 암실에서 순화시켰고 시험 시작 전 CO2가스로 마취시킨 후 준비된 원통형 시험케이지에 25마리씩 6반복으로 노출시켰으며, 꿀벌 노출 24시간 후 꿀벌의 치사 및 중독증상을 조사하였다.
- 비교 시험하였다. 일반적으로 물에 희석 살포하는 농약 중 수화제와 유제, 그리고 특성이 유사한 액제를 사용하여 제형 간의 엽상 잔류량과 꿀벌 독성을 조사하였디. 또한 작물체 잎의 외형적인 특성에 따른 엽상 잔류특성과 독성을 파악하고자 시험작물로 알팔파와 사과나무를 선정하여 시험에 사용하였다.
- 꿀벌은 잎 채취 1시간 전 벌통의 소비에서 채집하여 투명한 아크릴로 제작한 채취 통에서 CO2가스를 이용하여 마취한 후 생후 1~7일의 건강한 일벌만을 선별하여 시험에 사용하였으며, 선별된 꿀벌은 암실에서 순화시켰고 시험 시작 전 CO2가스로 마취시킨 후 준비된 원통형 시험케이지에 25마리씩 6반복으로 노출시켰으며, 꿀벌 노출 24시간 후 꿀벌의 치사 및 중독증상을 조사하였다. 한편 시험 기간은 24시간 뒤 치사율 조사에서 무처리구에 비해 25% 이상 치사율이 지속되면 계속 시험을 진행하였으며, 25% 미만으로 치사율이 관찰된 시점을 꿀벌에 대한 엽상잔류기간인 RT25로 정하고 시험을 종료 하였다.
대상 데이터
- )로 시험 전 건강한 일벌을 선택하여 사용하였다. 꿀벌은 양봉업자로부터 구입한 후 한국삼공(주) 농업연구소 내의 사육 관리하는 봉군에서 채집하였다. 꿀벌을 벌통의 소비에서 채집하여 마취통에서 CO2 가스로 마취한 후 생후 1~7일의 건강한 일벌만을 선별하여 시험에 사용하였다.
- 꿀벌은 양봉업자로부터 구입한 후 한국삼공(주) 농업연구소 내의 사육 관리하는 봉군에서 채집하였다. 꿀벌을 벌통의 소비에서 채집하여 마취통에서 CO2 가스로 마취한 후 생후 1~7일의 건강한 일벌만을 선별하여 시험에 사용하였다.
- 일반적으로 물에 희석 살포하는 농약 중 수화제와 유제, 그리고 특성이 유사한 액제를 사용하여 제형 간의 엽상 잔류량과 꿀벌 독성을 조사하였디. 또한 작물체 잎의 외형적인 특성에 따른 엽상 잔류특성과 독성을 파악하고자 시험작물로 알팔파와 사과나무를 선정하여 시험에 사용하였다. 각각의 시험작물에 시험농약을 살포한 후 시간 경과에 따른 꿀벌 엽상잔류독성을 조사하고 작물체 잎에 부착된 잔류농약을 분석하여 작물 잎에서의 농약 잔류량과 꿀벌 독성 간의 관계를 파악하고자 하였다.
- 본 시험에 사용된 시험농약은 bifenthrin과 Imidacloprid로서 모두 화분매개 역할을 수행하는 꿀벌과 밀접한 작물에 사용하는 약제로서 시험농약의 제형별 특성 및 그에 따른 잎의 부착 잔류량과 독성 간의 영향을 파악하기 위해 동일한 성분 농약의 각각 다른 제형의 농약을 선택하여 실험을 실시하였다. Bifenthrin은 비침투성 살충제로서 꿀벌에 대한 급성 접촉 독성이 0.
- 시험에 사용된 꿀벌은 서양종 황색꿀벌(Alpis mellifera L.)로 시험 전 건강한 일벌을 선택하여 사용하였다. 꿀벌은 양봉업자로부터 구입한 후 한국삼공(주) 농업연구소 내의 사육 관리하는 봉군에서 채집하였다.
- 시험에 사용된 농약은 다른 특성을 가진 농약과 제형을 선정하여 비교 시험하였다. 일반적으로 물에 희석 살포하는 농약 중 수화제와 유제, 그리고 특성이 유사한 액제를 사용하여 제형 간의 엽상 잔류량과 꿀벌 독성을 조사하였디.
- 시험작물의 포장은 경기도 오산시 갈곶동 소재의 한국삼공 (주)시험포장에서 실시하였으며, 시험작물은 잎의 부착잔류량과 독성의 차이점을 비교하기 위해 미국 EPA의 엽상 잔류 독성시험 공시 작물인 알팔파와 사과로 정하여 비 가림 조건을 하여 시험기간 동안 강우에 의한 영향이 없도록 실시하였다.
이론/모형
- 꿀벌에 대한 엽상잔류독성시험방법은 미국 EPA의 엽상 잔류 독성시험법(Honeybee Toxicity of Residues on Foliage, OPPTS 850.3030)과 농촌진흥청 고시 2006-18호 꿀벌 엽상 잔류 독성시험법에 따라 수행하였다.
성능/효과
- Bifenthrin WP를 살포한 후 경과시간에 따라 알팔파 잎과 사과 잎에서 분석된 농약 잔류량 결과는 시험농약 살포 후 높은 잔류량은 보이다가 점차적으로 감소하고 있었다. 전체적으로 알팔파 잎에서의 잔류량이 사과 잎보다 많은 것을 알 수 있었다(Fig.
- Biffenthrin의 제제 형태 간의 꿀벌독성을 검토해보면, bifenthrin WP(2%)와 bifenthrin EC(1%)을 동일한 농도로 처리하였으나, 약제처리 후 시간경과에 따른 꿀벌의 치사율(RT25)은 bifenthrin WP(2%)는 30~41 일, bifenthrin EC(1%)는 8~9일로 처리농도에 비해서 bifenthrin WP가 4.5배 가량 더 길은 잔류 독성을 나타내었다. 이러한 결과는 비 침투이행성 특성을 갖고있는 bifenthrin과 같은 약제의 경우 약제살포 후 대부분의 약제가 작물체 표면에 잔류하지만, 그 중 제제의 형태가 대부분 표면적에 잔류하는 수화제의 형태의 제제가 작물 체내의 왁스 층으로 쉽게 침투시켜주는 유제 형태에 비해서 꿀벌의 잔류 독성을 강하게 영힝을 주는 것으로 볼 수 있다
- 0%로 치사율이 감소하였다. Imidacloprid SL에서는 시험농약 처리 후 4시간에는 알팔파잎과 사과 잎에서 꿀벌 치사율이 89.0% 이상으로 높았고 그 후 급격히 감소되었다(Table 7).
- Imidacloprid WP는 처리 후 4시간에 알팔파 잎에서 25.37 mg.kg-1, 사과 잎에서 16.5 mg.kg-1으로 많은 양이 검출되었다. 시간 경과에 따라 점차적으로 감소하여 치사율이 25% 이하로 나타나는 알팔파 잎 4일차 시료에서는 7.
- Imidacloprid의 제제 형태간의 꿀벌독성을 검토해보면, Imidacloprid WP(10%)가 Imidacloprid SL(4%)에 비해 처리된 약제의 표준 농도는 1.25배 정도 많았고, 약제처리 후 시간 경과에 따른 꿀벌의 치사율(RT25)은 Imidacloprid WP(10%) 는 3~4일, Imidacloprid SL(4%)는 1~2일로 처리 제제 간 특별한 차이는 없었지만 Imidacloprid WP가 2배 이상 높은 잔류 독성을 나타내었다. 이러한 수화제 타입의 제제가 액제 타입에 비해서 작물체 표면에 더 잔류하면서 꿀벌의 잔류 독성을 지속시키는 것으로 보고된 바 있다(Johansen 등, 1990).
- 그 결과, 꿀벌 노출 후 꿀벌에 대한 치사율이 25% 이하로 나타나는 시간인 RT25를 구하였다(Table 5). bifenthrin WP에서는 알팔파 30일, 사과 41일로 사과 잎과 알팔파 잎에서의 엽상잔류에 의해 30일 이상 꿀벌에 영향을 주고 있음을 알 수 있었다. bifenthrin EC는 알팔파에서 4일, 사과에서 3일로 나타났으며, imidacloprid WP는 알팔파 4일, 사과 3일, imidacloprid SL에서는 알팔파 2일, 사과 1일로 사과 잎보다 알팔파 잎에서 1일 정도 길었다.
- 각 시험작물의 무게 당 표면적이 사과 잎에 비해 알팔파잎에서 평균 1.4배 더 넓은 결과를 나타냈으며, 이러한 표면적의 차이는 시험농약의 살포시 잎에 부착되는 잔류량에도 차이가 나서 결국은 꿀벌에 대한 영향에도 차이가 날 수 있음을 예상할 수 있었다(Table 8).
- 수준으로 되었다. 그 이후 꿀벌 독성 경향과 유사하게 사과 잎에서의 잔류량이 약간 높은 수준으로 더 길게 잔류 되었고 꿀벌 치사율이 25% 이하가 되는 41일차에는 잔류량이 1.06으로 나타났고 1일차에 비해 8.14 mg.kg-1 감소하였다. 알팔파 잎에서도 RT25인 30일의 잔류량이 1.
- kg-1으로 많은 양이 감소하였다. 그러나, 꿀벌 치사율과 비교해보면 알팔파 잎의 경우 치사율이 88.7%인 21일차 엽상 잔류량은 2.62 mg.kg-1이고 꿀벌 치사율이 28%로 감소된 28일 차 잔류량은 1.36 mg.kg-1으로 꿀벌 치사율이 61% 정도 감소함에도 불구하고 엽상 잔류량 감소는 1.26 mg.kg-1으로 적은 양이 감소됨을 알 수 있었다. 또한 사과 잎에서의 잔류량 변화도 알팔파 잎과 거의 유사한 경향이었다.
- 4). 그리고 imidacloprid SL은 처리 후 4시간에 11.7-17.93 mg/kg으로 잔류량이 많았으나 처리 후 2일 만에 5.31-7.81 mg/kg으로 급격히 감소하는 양상을 보였다(Fig. 5).
- 6% 이상의 높은 치사율이 관찰되었는데, 그 이후 5일 동안 급격히 감소하였다. 그에 비해 bifenthrin EC(1%)는 시험농약 처리 후 알팔파에서는 6일까지 68% 이상의 높은 치사율을 보였고 점차 감소하여 9일차에 12%로 감소하였다. 사과 잎에서도 거의 유사한 경향으로 감소하여 8일차에 치사율이 11%로 줄어들었다(Table 6).
- 7% 이상의 높은 치사율을 보이다가 그 후 9일 동안 급격히 감소하는 경향이 나타났다. 사과잎에서의 꿀벌 치사율은 알팔파 잎보다 더 길게 나타났으며, 농약 살포 후 36일까지도 92.6% 이상의 높은 치사율이 관찰되었는데, 그 이후 5일 동안 급격히 감소하였다. 그에 비해 bifenthrin EC(1%)는 시험농약 처리 후 알팔파에서는 6일까지 68% 이상의 높은 치사율을 보였고 점차 감소하여 9일차에 12%로 감소하였다.
- 시간경과에 따른 시험농약의 꿀벌 치사율 RT25를 보면 bifenthrin WP(2%)의 경우 알팔파에 시험농약을 살포한 후 21일까지도 82.7% 이상의 높은 치사율을 보이다가 그 후 9일 동안 급격히 감소하는 경향이 나타났다. 사과잎에서의 꿀벌 치사율은 알팔파 잎보다 더 길게 나타났으며, 농약 살포 후 36일까지도 92.
- 시간경과에 따른 시험농약의 꿀벌 치사율 RT25은 imidacloprid wP의 경우 알팔파에 시험농약을 살포한 후 4시간부터 2일 후까지 66.0~68.9%로 비교적 낮은 치사율이지만 꿀벌에 대한 영향이 지속되었고 3일과 4일까지 점차적으로 감소되고 있었다. 사과 잎에서도 알팔파 잎과 유사하게 낮은 치사율로 나타났으면 3일 후에 12.
- 잔류량의 큰 감소는 보이지 않았다. 시험농약 처리 후 4시간에 비해 9일차의 감소량이 알팔파 잎에서 2,67 mg.kg-1, 사과 잎에서 2.2 mg.kg-1으로 bifenthrin WP에 비해 감소 폭이 작았다. 엽상 잔류량은 전체적으로 알팔파 잎에서 사과잎보다 2.
- kg-1으로 bifenthrin WP에 비해 감소 폭이 작았다. 엽상 잔류량은 전체적으로 알팔파 잎에서 사과잎보다 2.0~4.9배 많은 양이 검출되었다(Fig. 3).
- 엽상잔류독성 시험법과 동시에 엽상 잔류량을 분석한 결과 imidacloprid 수화제를 살포한 후 경시적으로 채취한 알팔파 잎과 사과잎의 imidacloprid의 엽상 잔류량의 반감기는 각각 3일과 2일로 조사되었으며, 3일과 2일의 꿀벌의 치사율은 알팔파 잎 42%와 사과 잎 50%를 보여 약제의 침투이행 특성과 관련되어 엽상 반감기도 짧게 나타났으며 꿀벌에 대한 독성 또한 낮아지는 것을 알 수 있었다(Table 10).
- 엽상잔류독성 시험법과 동시에 엽상 잔류량을 분석한 졀과 bifenthrin 수화제를 살포한 후 경시적으로 채취한 알팔파 잎과 사과 잎의 bifenthrin의 엽상 잔류량 반감기가 각각 13 일 15일로 조사되었지만 13일과 15일의 꿀벌의 치사율은 알팔파 잎에서는 82.7%와 사과잎에서는 100%를 보여 낮은 잔류 농도에서도 독성이 나타남을 알 수 있었다(Table 9).
- 5배 가량 더 길은 잔류 독성을 나타내었다. 이러한 결과는 비 침투이행성 특성을 갖고있는 bifenthrin과 같은 약제의 경우 약제살포 후 대부분의 약제가 작물체 표면에 잔류하지만, 그 중 제제의 형태가 대부분 표면적에 잔류하는 수화제의 형태의 제제가 작물 체내의 왁스 층으로 쉽게 침투시켜주는 유제 형태에 비해서 꿀벌의 잔류 독성을 강하게 영힝을 주는 것으로 볼 수 있다
- 이러한 수화제 타입의 제제가 액제 타입에 비해서 작물체 표면에 더 잔류하면서 꿀벌의 잔류 독성을 지속시키는 것으로 보고된 바 있다(Johansen 등, 1990). 이러한 결과는 침투이행성 특성을 갖고 있는 Imidacloprid와 같은 약제의 경우 약제 살포 후 대부분의 약제가 작물체 내로 쉽게 침투 이행되어 꿀벌의 잔류독성을 지속시키지는 않지만, 일반적으로 침투형태가 적은 수화제 타입의 제제가 액제 타입에 비해서 작물체 표면에 더 잔류하면서 꿀벌의 잔류독성을 지속시키는 것으로 나타났다.
- 전체적으로 알팔파 잎에서의 잔류량이 사과 잎보다 많은 것을 알 수 있었다(Fig. 2).
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