[논문]안동호 및 상류수계 내 어류 중 수은 농도 특성연구

변명섭; 이재윤; 박진주; 신선경; 한진석; 김영희

doi:10.5806/ast.2010.23.5.492

안동호 및 상류수계 내 어류 중 수은 농도 특성연구
Study on mercury concentrations of freshwater fish from Lake An-dong and its upper stream 원문보기

분석과학 = Analytical science & technology, v.23 no.5, 2010년, pp.492 - 497

변명섭 (국립환경과학원 유역생태연구팀) , 이재윤 (국립환경과학원 유역생태연구팀) , 박진주 (국립환경과학원 화학물질연구과) , 신선경 (국립환경과학원 화학물질연구과) , 한진석 (국립환경과학원 화학물질연구과) , 김영희 (국립환경과학원 화학물질연구과)

초록
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본 연구에서는 안동호 유역의 수은오염 특성을 살펴보기 위하여 안동호 및 상류 수계 내 담수 어류 중 수은 농도를 조사하고, 국내 연구결과와 비교하였다. 안동호 내에서 채집된 어류는 잡식성 및 포식성 어종으로 수은 농도는 37~611 ng/g이었으며, 대표적인 포식성 어종인 끄리에서 $198{\pm}97\;ng/g$으로 가장 높게 나타났다. 안동호 상류수계인 낙동강 본류 구간에서 채집된 어종은 대부분 초식성 및 잡식성 어종으로 모래무지, 피라미 등에서 $21{\pm}16\;ng/g$ 및 $33{\pm}24\;ng/g$으로 낮게 나타났다. 특히 안동호 내 참마자 및 배스 등의 수은농도가 동일 어종의 국내 담수어류 평균에 비해 높게 조사되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, mercury concentrations in freshwater fish from Lake An-dong basin were investigated and were compared with the results of the national freshwater fish monitoring survey. The mercury concentrations of fish from Lake An-dong were in the range of 37~611 ng/g and Korean piscivorous chub, the top predator showed the highest average mercury concentrations, $198{\pm}97\;ng/g$. Most of fish caught from upstream of Lake An-dong were herbivorous and omnivorous, and goby minnow and pale chub showed relatively lower mercury concentrations of $21{\pm}16\;ng/g$ and $33{\pm}24\;ng/g$, respectively. Especially, mercury concentrations of long nosed barbel and largemouth bass caught from Lake An-dong were found to be higher than those of the average of the national survey monitoring data.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

어류 크기에 대한 수은 농도변화의 영향을 알아보기 위하여, 본 연구에서 20개 이상의 개체가 채집된 버들개, 참갈겨니, 참마자, 치리, 피라미, 끄리 등의 6개 어종에 대해 무게별 수은의 함량을 살펴보았다. Fig.

제안 방법

5 본 연구에서는 안동호 및 상류 수계의 어류 중의 수은농도 및 특성을 조사하고, 어종별 수은 농도를 기존의 국내 조사결과와 비교하였다.
207 g 취한 후, 이에 대한 원자흡광광도값을 구하여 작성하였다. 방법검출한계를 구하기 위하여 Ottawa sand를 시료와 동일한 방법으로 7 회 측정하였다. 방법검출한계는 측정값의 표준편차에 student's t 값(n=7, t=3.
본 연구에서는 안동호 상류 수계 및 안동호 내의 어류 중 수은 농도를 조사하고, 기존의 국내 연구결과와 어종별 수은 농도를 비교하였다. 일반적인 경향과 같이, 높은 먹이단계에 있는 포식성 어종인 끄리, 블루길 등의 수은 농도가 높았으며, 초식성 또는 잡식성 어종인 모래무지, 피라미 등에서 낮게 나타났다.
안동호 상류 수계의 서식환경을 비교하기 위하여, 채집지점별 어류 중 수은농도를 비교해보았다. 일반적으로 어류 중의 수은농도를 조사시기 또는 채집지점 별로 비교하기 위해서는 채집된 어종에 대한 길이 보정이 선행되어야 한다.
안동호 유역의 수은오염도 평가를 위하여 본 연구에서 조사된 안동호 유역의 어류 중 수은 농도를 환경부의 어패류 등 생체내 수은 축적조사의 국내 담수 어류 조사결과와 비교하였다. 어패류 등 생체내 수은 축적조사사업에서는 2006년부터 2008년까지 3년간 전국 4대강 유역의 총 57 중권역 92개 지점에서 담수어류를 채집하고, 수은 농도를 조사하였다.
하천 조사지점의 수심은 30~100 cm 수준이었으며, 일부 구간에서는 하중도 형태로 하상이 노출되기도 하였다. 종 분류는 채집 현장에서 1차 동정하였으며, 채집된 시료는 드라이아이스가 들어있는 아이스박스에 넣어 냉동시켜 실험실로 운반하고, 분석 시까지 냉동보관 하였다.
⁶어류시료 무게를 정확히 잰 후 분석용기에 담아 분해로(Decomposition furnace)에 넣고 시료 중의 수분을 제거하기 위해 200 ℃에서1분간 가열, 산소와 함께 650 ℃에서 3 분간 가열하여 시료를 분해하였다. 촉매환원로(Catalytic furnace)에서 정량에 방해가 될 수 있는 시료 중의 할로겐 화합물, 질산화물 및 황산화물들이 제거되고, 아말감 생성기(Amalgamator)에 선택적으로 결합된 Hg(0) 형태의 수은을 750 ℃에서 12 초간 가열하여 탈착시킨 후 253.7 nm 파장에서 원자흡광광도 값을 측정하여 수은의 농도를 구하였다.

대상 데이터

본 연구의 조사지점인 안동호 유역은 태백시, 안동시, 봉화군, 영양군 및 울진군에 걸쳐 있으며, 유역면적은 1,584 km²으로 낙동강 전체 유역면적의 6.7%를 차지하고 있다. 또한 유역 내에는 200 여개 이상의 폐광이 위치하고 있으며, 평균 경사도는 40.
안동호 및 그 상류 수계의 어류 중 수은 농도를 조사하기 위하여 9개 지점에서 어류 시료를 채취하였다. 채취지점은 Fig.
안동호 및 그 상류 수계의 어류 중 수은 농도를 조사하기 위하여 9개 지점에서 어류 시료를 채취하였다. 채취지점은 Fig. 1에서와 같이 수질측정망 황지1 지점부터 안동호 유입지점인 도산지점 내의 8개 지점 (St.1~St.8), 안동호 유입지천 중 태곡교(St.10) 및 안동호 지점(St.9)으로 5월과 8월에 각각 시료를 채집하였다. 하천 조사지점의 수심은 30~100 cm 수준이었으며, 일부 구간에서는 하중도 형태로 하상이 노출되기도 하였다.

데이터처리

7 본 연구에서는 공분산분석(ANCOVA)을 통해 채집된 어종별 평균체장을 도출하고 채집지점별 농도를 비교하였다.

이론/모형

총수은 분석은 EPA method 7473의 아말감 가열기화 방식의 수은자동분석기(DMA-80, Milestone Srl, Italy)를 이용하여 분석하였다.⁶어류시료 무게를 정확히 잰 후 분석용기에 담아 분해로(Decomposition furnace)에 넣고 시료 중의 수분을 제거하기 위해 200 ℃에서1분간 가열, 산소와 함께 650 ℃에서 3 분간 가열하여 시료를 분해하였다.

성능/효과

Fig. 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 버들개, 참갈겨니, 피라미 등의 경우에는 어류의 체장이 증가할수록 수은의 농도가 증가하며 이에 대한 상관계수(correlation coefficient) r 값은 0.63~0.75 (p<0.05)으로 어류의 크기와 수은 농도 사이에 통계적으로 유의한 상관관계가 있음이 나타났다.
5에서 보여지는 바와 같이 안동호 상류 수계에서 채집된 먹이단계가 낮은 피라미, 모래무지, 수수미꾸리, 쉬리, 돌고기의 경우, 평균 체장이 작은 안동호 상류 수계어류의 수은농도가 환경부의 조사결과에 비해 모두 낮게 나타났다. 그러나 Fig. 6에서와 같이 안동호 내에서 주로 채집된 먹이단계가 높은 끄리, 치리, 참마자, 배스, 블루길, 참몰개의 경우, 모든 어종의 수은 농도가 환경부 조사결과에 비해 높게 나타났으며, 참마자, 배스의 경우는 평균체장이 작음에도 불구하고 높은 수은 농도를 보였다.
안동호 상류 수계에서 채집된 어종별 평균 수은농도는 지점별로 큰 차이를 보이지 않았으며, 수심이 깊어지는 하류로 갈수록 어류의 체장이 길어지고 수은농도가 증가하는 경향을 보였다. 또한 안동호 상류 수계에서 채집된 초식성 어류의 수은 농도는 전국 4대강 유역의 담수어류 평균 농도와 낮거나 유사한 수준인 반면에, 안동호 내에서 주로 채집된 끄리, 배스 등의 포식성 어종의 수은 농도는 국내 평균 농도에 비해 높게 나타났다. 이러한 결과는 환경부의 조사결과와 유사한 결과로서, 안동호 유역의 수은 오염특성을 정확히 파악하기 위해서는 물, 퇴적물 중의 메틸수은 농도 조사 및 메틸수은의 생성인자들에 대한 추가적인 연구가 필요한 것으로 판단된다.
7에서 채집된 피라미의 체장과 수은농도간의 기울기가 다른 지점에 비해 크게 나타났으나, 통계적으로 유의미한 차이를 확인하지 못하였다. 또한 평균 체장의 피라미에 대한 채집지점별 수은 농도를 비교한 결과, 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. 이는 채집지점별 거리가 10 km 이내로서 비교적 가까워 어류의 경우, 서식환경의 차이를 나타내지 않은 것으로 추정된다.
참마자, 치리, 끄리의 경우, 어류의 체장과 수은 농도와의 상관성이 나타나지 않아 이에 대한 원인 조사가 필요한 것으로 판단된다. 안동호 상류 수계에서 채집된 어종별 평균 수은농도는 지점별로 큰 차이를 보이지 않았으며, 수심이 깊어지는 하류로 갈수록 어류의 체장이 길어지고 수은농도가 증가하는 경향을 보였다. 또한 안동호 상류 수계에서 채집된 초식성 어류의 수은 농도는 전국 4대강 유역의 담수어류 평균 농도와 낮거나 유사한 수준인 반면에, 안동호 내에서 주로 채집된 끄리, 배스 등의 포식성 어종의 수은 농도는 국내 평균 농도에 비해 높게 나타났다.
3에 제시된 바와 같이, 참마자, 치리, 끄리의 경우, 일반적인 경향과는 달리 어류의 체장과 수은 농도와의 상관성이 나타나지 않았다. 육식성 어종인 끄리는 안동호 내에서 채집되었으며, 잡식성 어종인 치리는 안동호 유입지점인 도산지점과 안동호 내에서, 참마자는 도산지점에서만 채집되어, 채집지점에 따른 영향이 아닌 것으로 판단된다. 특히 참마자의 경우, 2006~2008년 환경부의 ‘어패류 등 생체내 수은축적조사’ 결과에서 어류의 체장과 수은농도간의 상관성이 높게 나타난 바 있다(r²=0.
본 연구에서는 안동호 상류 수계 및 안동호 내의 어류 중 수은 농도를 조사하고, 기존의 국내 연구결과와 어종별 수은 농도를 비교하였다. 일반적인 경향과 같이, 높은 먹이단계에 있는 포식성 어종인 끄리, 블루길 등의 수은 농도가 높았으며, 초식성 또는 잡식성 어종인 모래무지, 피라미 등에서 낮게 나타났다. 참마자, 치리, 끄리의 경우, 어류의 체장과 수은 농도와의 상관성이 나타나지 않아 이에 대한 원인 조사가 필요한 것으로 판단된다.
정도관리를 위하여 MESS-3를 시료와 동일한 과정으로 분석하고, 인증값과 비교하여 검증한 결과, 평균값이 93.8±1.7 ng/g (n=26)로서 인증값의 확장불확도 범위(91.0±9.0 ng/g) 내에서 잘 일치하였으며, 평균회수율 103% 및 상대표준오차 1.84%로서 분석절차에 이상이 없음을 검증하였다.
채집된 어류 중 수은 농도는 먹이단계가 높은 육식성 어종인 끄리에서 198±97 ng/g으로 가장 높게 나타났으며, 모래무지, 피라미 등 초식성 또는 잡식성 어종에서는 21±16 ng/g 및 33±24 ng/g으로 낮게 나타났다.
⁷본 연구에서는 공분산분석(ANCOVA)을 통해 채집된 어종별 평균체장을 도출하고 채집지점별 농도를 비교하였다. 채집된 어종별 평균 수은농도는 지점별로 큰 차이를 보이지 않았으며, 수심이 깊어지는 하류로 갈수록 어류의 체장이 길어지고 수은농도가 증가하는 경향을 보였다. 여러 지점에서 충분한 개체가 채집된 피라미의 수은농도와 체장간의 상관관계를 Fig.

후속연구

또한 안동호 상류 수계에서 채집된 초식성 어류의 수은 농도는 전국 4대강 유역의 담수어류 평균 농도와 낮거나 유사한 수준인 반면에, 안동호 내에서 주로 채집된 끄리, 배스 등의 포식성 어종의 수은 농도는 국내 평균 농도에 비해 높게 나타났다. 이러한 결과는 환경부의 조사결과와 유사한 결과로서, 안동호 유역의 수은 오염특성을 정확히 파악하기 위해서는 물, 퇴적물 중의 메틸수은 농도 조사 및 메틸수은의 생성인자들에 대한 추가적인 연구가 필요한 것으로 판단된다.
일반적인 경향과 같이, 높은 먹이단계에 있는 포식성 어종인 끄리, 블루길 등의 수은 농도가 높았으며, 초식성 또는 잡식성 어종인 모래무지, 피라미 등에서 낮게 나타났다. 참마자, 치리, 끄리의 경우, 어류의 체장과 수은 농도와의 상관성이 나타나지 않아 이에 대한 원인 조사가 필요한 것으로 판단된다. 안동호 상류 수계에서 채집된 어종별 평균 수은농도는 지점별로 큰 차이를 보이지 않았으며, 수심이 깊어지는 하류로 갈수록 어류의 체장이 길어지고 수은농도가 증가하는 경향을 보였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	미국에서는 수은의 배출에 대해 어떻게 관리하고 어떤 기준을 가지고 있는가?	1수은은 호흡, 소화기관, 피부의 3가지 경로를 통해 인체에 축적되고 90% 이상이 어패류의 섭취로부터 축적되는 것으로 알려져 있다.2 미국의 경우, 배출원에서의 수은 배출기준 관리와 함께 어패류 섭취 권고기준을 설정하여 수은의 인체노출 저감을 위한 위해성 관리를 실시하고 있다. 2004년을 기준으로, 설정된 어패류 섭취 권고기준의 76%가 수은 오염에 기인한 것으로, 44개 주 및 1개 준주(territory)가 수은오염에 의한 어패류 섭취권고기준을 가지고 있다. 캐나다는 1997년 어패류 섭취권고 기준의 97%가 수은오염에 기인한 것으로 조사된 바 있다.
	전 지구적으로 6600톤의 수은이 대기로 배출되는데 이러한 수은의 배출량은 어떤 요인에 의한 것으로 추정되는가?	수은의 배출량은 인간의 산업 활동 이후, 급속히 증가되어 전 지구적으로 연간 6600톤의 수은이 대기로 배출되며, 이 중 33~36%가 직접적인 인위적 배출에 기인한 것이고, 나머지 배출량은 화산활동, 토양 및 해수 중의 수은 방출에 의한 것으로 추정된다.1수은은 호흡, 소화기관, 피부의 3가지 경로를 통해 인체에 축적되고 90% 이상이 어패류의 섭취로부터 축적되는 것으로 알려져 있다.
	수은이 인체에 축적되는 3가지 경로는 무엇인가?	수은의 배출량은 인간의 산업 활동 이후, 급속히 증가되어 전 지구적으로 연간 6600톤의 수은이 대기로 배출되며, 이 중 33~36%가 직접적인 인위적 배출에 기인한 것이고, 나머지 배출량은 화산활동, 토양 및 해수 중의 수은 방출에 의한 것으로 추정된다.1수은은 호흡, 소화기관, 피부의 3가지 경로를 통해 인체에 축적되고 90% 이상이 어패류의 섭취로부터 축적되는 것으로 알려져 있다.2 미국의 경우, 배출원에서의 수은 배출기준 관리와 함께 어패류 섭취 권고기준을 설정하여 수은의 인체노출 저감을 위한 위해성 관리를 실시하고 있다.

참고문헌 (8)

R. P. Mason and G-R. Sheu, Role of the ocean in the global mercury cycle, Global Biogeochemical Cycles 16, 1093(2002).

상세보기
USEPA, Health effects of mercury and mercury compounds, Mercury study report to Congress. Vol. V, December, 1997.
USEPA, Draft Guidance for Implementing the January 2001 Methylmercury Water Quality Criterion, Appendix E., EPA-823-B-04-001, 2006.
R. Harris, D. P. Krabbenhoft, R. Mason, M. W. Murray, R. Reash and T. Saltman, Ecosystem responses to mercury contamination, SETAC, CRC Press, NY, U.S.A., 2006.
경북환경기술센터, "낙동강유역 상류지역 휴.폐공산의 하류환경영향조사 및 적정관리방안-낙동강 상류지역 하상의 광미혼합퇴적물 환경영향조사", 2005.
USEPA, SW-846 Method 7473: "Mercury in Solids and Solutions by Thermal Decomposition Amalgamation and Atomic Absorption Spectrophotometry", 2005.
USUG, A static model and national data set for partitioning fish-tissue mercury concentration variation between spatiotemporal and sample characteristic effects., Scientific investigation report, 2004-5199(2004).
환경부, "어패류 등 생체 내 수은축적 조사"(3차년도), 2008.

저자의 다른 논문 :

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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