한국산 물벼룩 표준생태독성시험법 확립을 위한 10종 용매대조물질에 대한 독성반응 비교 Comparison of Toxic Response of Cladocerans to Organic Solvents to Establish the Standard Test Guidelines Using Korean Native Species원문보기
국내서식 물벼룩종을 이용한 표준생태독성시험법 개발을 위한 기초연구로서 4종의 한국산 물벼룩 Daphnia sp., Daphnia obtusa, Moina macrocopa, Simocephalus vetulus과 국제표준종 Daphnia magna대한 10종 유기용매에 대한 급성독성을 조사하여 독성이 낮으면서도 농약의 용해도가 좋은 유기용매를 시험에 사용하도록 제안하고자 하였다. 한국산 물벼룩에 대해 급성독성이 가장 강한 유기용매는 ethyl acetate로 조사되었으며 DMF, dioxane, isopropanol 3종은 무영향 농도가 EPA에서 급성독성시험에 추천하는 최고 사용농도인 0.5 ml/L 이하로 조사되어 다른 유기용매에 비해 독성이 강하였다. 따라서 독성이 낮으면서 수용해도가 높고 농약원제의 용해성이 좋은 acetone, methanol, ethanol, acetonitrile을 권장 시험용매로 제안한다.
국내서식 물벼룩종을 이용한 표준생태독성시험법 개발을 위한 기초연구로서 4종의 한국산 물벼룩 Daphnia sp., Daphnia obtusa, Moina macrocopa, Simocephalus vetulus과 국제표준종 Daphnia magna대한 10종 유기용매에 대한 급성독성을 조사하여 독성이 낮으면서도 농약의 용해도가 좋은 유기용매를 시험에 사용하도록 제안하고자 하였다. 한국산 물벼룩에 대해 급성독성이 가장 강한 유기용매는 ethyl acetate로 조사되었으며 DMF, dioxane, isopropanol 3종은 무영향 농도가 EPA에서 급성독성시험에 추천하는 최고 사용농도인 0.5 ml/L 이하로 조사되어 다른 유기용매에 비해 독성이 강하였다. 따라서 독성이 낮으면서 수용해도가 높고 농약원제의 용해성이 좋은 acetone, methanol, ethanol, acetonitrile을 권장 시험용매로 제안한다.
Most pesticides are poorly soluble in water and must be dissolved in a solvent carrier before being added to the test medium on aquatic toxicity test. The concentration of solvent is critical to the success of a test. This study were conducted to recommend possible organic solvents which have good s...
Most pesticides are poorly soluble in water and must be dissolved in a solvent carrier before being added to the test medium on aquatic toxicity test. The concentration of solvent is critical to the success of a test. This study were conducted to recommend possible organic solvents which have good solubility for pesticides and low toxicity to Korean native water flea to establish new standard toxicity test methods using Korean native water flea for ecological risk assessment of pesticide. Four Korean freshwater cladocerans, Daphnia obtusa, Daphnia sp., Moina macrocopa and Simocephalus vetulus were exposed to 10 different organic solvents during 48 hours to evaluate their toxic response to solvents. Ethyl acetate was the most toxic to cladocerans tested. Although ethyl ether was the least toxic to cladocerans tested, it may not adequate as possible solvent in aquatic toxicity test due to high volatility and low water solubility. In conclusion, acetone, methanol, ethanol and acetonitrile which has low toxicity as well as good water solubility are recommended as optimal organic solvent to use in aquatic toxicity tests with Korean native cladocerans tested.
Most pesticides are poorly soluble in water and must be dissolved in a solvent carrier before being added to the test medium on aquatic toxicity test. The concentration of solvent is critical to the success of a test. This study were conducted to recommend possible organic solvents which have good solubility for pesticides and low toxicity to Korean native water flea to establish new standard toxicity test methods using Korean native water flea for ecological risk assessment of pesticide. Four Korean freshwater cladocerans, Daphnia obtusa, Daphnia sp., Moina macrocopa and Simocephalus vetulus were exposed to 10 different organic solvents during 48 hours to evaluate their toxic response to solvents. Ethyl acetate was the most toxic to cladocerans tested. Although ethyl ether was the least toxic to cladocerans tested, it may not adequate as possible solvent in aquatic toxicity test due to high volatility and low water solubility. In conclusion, acetone, methanol, ethanol and acetonitrile which has low toxicity as well as good water solubility are recommended as optimal organic solvent to use in aquatic toxicity tests with Korean native cladocerans tested.
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문제 정의
., Daphnia obtusa, Moina macrocopa, Simocephalus vetuluse D. magm 에대한 10종 용매의 급성독성시험을 수행하여 국내종을 이용한 물벼룩 독성시험에 알맞은 유기용매를 제안하고자 하였다.
가설 설정
a) No observed effect concentration: The highest concentration of tested chemical that do not cause adverse eHects.
b) Dimethyl formamide.
제안 방법
우선 용매 10종의 시험농도 범위설정을 위해 예비시험을 실시한 후 본시험에서의 농도 범위를 설정하였으며 농도간격의 공비는 2로 하였다. 각 농도 당 125 mL 유리비이커에 100 mL의 배양액을 채우고 시험용매를 농도별로 일정량 투여한 뒤 물벼룩을 10 마리씩을 투입하고 항온수조에서 48시간 동안 관찰하였다. 시험조건은 물벼룩 사육조건과 동일하게 하였으며 시험기간중에는 먹이를 투여하지 않았다.
또한 급성독성의 시험결과를 바탕으로 Table 1에서 제시한 용매의 물리적 특성과 물벼룩의 급성독성과의 상관관계를 조사하였다.
물벼룩의 사육온도를 일정하게 유지하기 위해 항온water bath 안에 사육 용기를 놓았으며 이때 수온은 20±l℃, 조도 500-800 Lux, 명암주기 16 : 8 시간으로 유지하였다. 먹이로는 Chlorella vul- garis를 실험실에서 대량배양한 후 농축하여 냉장 보관 하면서 매일 2.5 X 105 -5 X 105 cells/mL의 농도로 투여하였는데 어린 개체사육에는 먹이의 농도를 낮게 하고 자랄수록 그 양을 증가시켜 최대성장을 유지하도록 하였다.
물벼룩에 대한 용매의 독성을 평가하여 시험생물에 영향을 미치지 않는 최적 용매를 선정하기 위해 용매 10종에 대하여 48시간 급성유영저해시험을 수행하였다. 우선 용매 10종의 시험농도 범위설정을 위해 예비시험을 실시한 후 본시험에서의 농도 범위를 설정하였으며 농도간격의 공비는 2로 하였다.
실험에 사용할 어린 물벼룩을 얻기 위해 실험시작 하루 전에 어미 사육용기에 있는 새끼 물벼룩을 완전히 제거하고 다음날 새로 태어난 어린 물벼룩을 수집하여 사용하였다. 물벼룩의 사육온도를 일정하게 유지하기 위해 항온water bath 안에 사육 용기를 놓았으며 이때 수온은 20±l℃, 조도 500-800 Lux, 명암주기 16 : 8 시간으로 유지하였다. 먹이로는 Chlorella vul- garis를 실험실에서 대량배양한 후 농축하여 냉장 보관 하면서 매일 2.
시험 시작 48시간 후 물벼룩의 유영저해개체수를 조사하고 반수 유영 저해농도(EC*))와 무영향농도(No observed effect concentration, NOEC)를 산출하였다. 반수 유영 저해농도는 미국 EPA의 probit 분석 프로그램(Ver.
미치지 않는 최적 용매를 선정하기 위해 용매 10종에 대하여 48시간 급성유영저해시험을 수행하였다. 우선 용매 10종의 시험농도 범위설정을 위해 예비시험을 실시한 후 본시험에서의 농도 범위를 설정하였으며 농도간격의 공비는 2로 하였다. 각 농도 당 125 mL 유리비이커에 100 mL의 배양액을 채우고 시험용매를 농도별로 일정량 투여한 뒤 물벼룩을 10 마리씩을 투입하고 항온수조에서 48시간 동안 관찰하였다.
L5)과 moving average angle method 프로그램을 이용하여 산출하였다. 유영 저해(독성영향)의 판정은 유리막대로 저어주고 15초간 관찰하여 바닥에 가라않아 정상적인 유영을 하지 못하거나 물의 흐름에 묶여 정상적인 움직임 없이 떠다니는 것을 영향받은 개체로 간주하였으며 물 표면에 잡힌 물벼룩은 물 속으로 넣어준 뒤 같은 방법으로 판정하였다. 48시간 후의 무영향농도 (NOEC)는 처리된 유기용매 농도 중에 시험물벼룩이 유영 저해를 나타내지 않는 최고 처리농도를 무영향농도로 산출하였다.
대상 데이터
시험에 사용한 물벼룩은 /)# sp, D. obtusa, M. mac- rocopa, S. vetulus D. magna 5종으로 급성독성시험 에는 출생한 지 24시간이 되지 않은 건강한 어린개체를 사용하였다. 실험에 사용할 어린 물벼룩을 얻기 위해 실험시작 하루 전에 어미 사육용기에 있는 새끼 물벼룩을 완전히 제거하고 다음날 새로 태어난 어린 물벼룩을 수집하여 사용하였다.
magna 5종으로 급성독성시험 에는 출생한 지 24시간이 되지 않은 건강한 어린개체를 사용하였다. 실험에 사용할 어린 물벼룩을 얻기 위해 실험시작 하루 전에 어미 사육용기에 있는 새끼 물벼룩을 완전히 제거하고 다음날 새로 태어난 어린 물벼룩을 수집하여 사용하였다. 물벼룩의 사육온도를 일정하게 유지하기 위해 항온water bath 안에 사육 용기를 놓았으며 이때 수온은 20±l℃, 조도 500-800 Lux, 명암주기 16 : 8 시간으로 유지하였다.
이론/모형
반수 유영 저해농도는 미국 EPA의 probit 분석 프로그램(Ver. L5)과 moving average angle method 프로그램을 이용하여 산출하였다. 유영 저해(독성영향)의 판정은 유리막대로 저어주고 15초간 관찰하여 바닥에 가라않아 정상적인 유영을 하지 못하거나 물의 흐름에 묶여 정상적인 움직임 없이 떠다니는 것을 영향받은 개체로 간주하였으며 물 표면에 잡힌 물벼룩은 물 속으로 넣어준 뒤 같은 방법으로 판정하였다.
성능/효과
하지만 48시간의 NOEC를 비교하면 acetone, methanol, ethanol 등의 순으로 독성이 낮아 EC50과 약간 차이가 있었다. D. obtusae\ 경우 methan이이 가장 독성이 낮은 것으로 나타났고 그 다음으로는 acetone, ethyl ether 순으로 독성이 낮았다. 반면에 ethyl acetate는 48시간 EC50이 1.
21 m#/L로 가장 독성이 강한 것으로 조사되었다. M. mac- #opa의 경우는 ethyl ether에 가장 독성이 낮은 것으로 나타났고 그 다음으로는 acetone, methanol순으로 독성이 낮았다. 반면에 ethyl acetate는 48시간 EC"〕0.
결론적으로 시험용매 중 가장 독성이 낮게 나타난 ethyl ether는 휘발성이 강하고 수용해도가 25℃에서 6.5%로 매우 낮아(Wiixiholz, 1983) 물과 잘 섞이지 않으므로 시험용 매로 사용하기에는 부적절할 것으로 판단되며 독성이 낮으면 서도 수용 해도가 높고 농약원제의 용해도가 좋은(Tomlin, 1994) acetone, methanol, ethanol, acetonitrile을 추천하며 사용농도는 미국 EPA에서 제안한 바와 같이 지수식 시험에는 0.5 ml/L 이하, 유수식시험에는 0.1 mVL 이하의 양을 사용하도록 제안한다. 만약 시험농약의 특성상 추천용매 이외 다른 용매가 필요한 경우에는 용매대조군을 두고 용매에 의한 독성이 나타나지 않는 무영향농도(NOEC) 이하 수준으로 사용해야 한다.
급성독성의 시험결과를 바탕으로 Table 1에서 제시한 용매의 물리적 특성(안과 조, 1992)과 물벼룩의 급성 독성과 의상관 관계를 분석한 결과 Table 4과 같이 증기압이 높은 용매일수록 쉽게 휘발되어 물벼룩에 대한 독성이 낮아짐을 알 수 있었다. 특이하게도 S.
10종 용매의 Daphnia sp.에 대한 급성독성을 보면 ethyl ether가 가장 독성이 낮은 것으로 나타났고 그 다음으로는 methanol, acetone 순으로 독성이 낮았다. 반면에 ethyl ace- tate는 48시간 EC”이 0.
#에 대한 독성에 차이가 없는 것으로 발표흐}였다. 하지만 본 시험의 결과에서는 D. magna를 비롯한 모든 시험 물벼룩에서 ethanol이 acetone에 비해 독성이 높은 것으로 조사되었다. Barera와 Adams(1984)는 D.
한국산 물벼룩에 대해 급성독성이 가장 강한 유기용매는 ethyl acetate로 조사되었으며 DMF, dioxane, isopropanol 3종은 무영향농도가 EPA에서 급성독성시험에 추천하는 최고 사용농도인 0.5 ml/L 이하로 조사되어 다른 유기용매에 비해 독성이 강하였고, ethyl ether, acetone, methanol, ethanol, acetonitrile 등은 물벼룩에 대한 독성이 상대적으로 낮았다. Cowgill과 Milazzo(1991)의 연구에 의하면 D.
후속연구
표준시 험종으로 사용될 후보종의 안정적인 실내사육기술이 확립되고 나면 이들 후보종에 대한 농약 등 화학물질에 대한 용량반응 비교를 통해 감수성이 높고 용량반응이 안정적인 시험생물을 선발하는 연구를 수행해야 한다. 이런 목적으로 국내산 물벼룩의 급성독성반응 비교연구(김 등 200為와번식독성연구(김 등 2007b)를 수행하여 국제표준시험종인 D.
참고문헌 (18)
Cowgill, U. M. and D. P. Milazzo (1991) The sensitivity of Ceriodaphnia dubia and Daphnia magna to seven chemicals utilizing the three-brood test. Arch. Environ. Contam. Toxicol.19:513∼517.
Barera, Y. and W. J. Adams (1984) Resolving some practical questions about Daphnia acute toxicity tests, Aquatic Toxicology and Hazard Assessment, Sixth Symposium. pp.509-518. ASTM. Philadelphia.
OECD (1984) Daphnia sp., acute immobilization test and reproduction test. OECD guideline for testing of chemicals No.202.
Tomlin, C (1994) The pesticide manual, 10th ed. Crop Protection Publication.
USEPA (1986) Ecological risk assessment, Standard Evaluation Procedure. EPA 540/9-85-001.
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