안동호와 임하호에 서식하는 끄리(O. bidens), 잉어(C. carpio), 치리(H. eigenmanni), 백조어(C. brevicauda)의 부위에 따른 중금속 축적량을 비교하여 수환경 내 중금속이 어류에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 안동호와 임하호에 서식하는 어류의 중금속 함량은 안동호에 서식하는 어류에서 높은 함량을 보였으며, 중금속에 따라 함량의 차이도 컸다. 안동호와 임하호에 서식하는 어류에서 Cr, Cu, Zn 및 Pb은 뼈 조직에서 높은 함량을 보였고, Cd는 신장 조직에서 높은 함량을 보였다. 부위별 중금속함량은 Pb와 Zn을 제외한 전 중금속에서 높은 차이를 보였으며, 중금속별로는 Zn이 가장 많았고 Cd가 가장 낮았다. 또한 Cr은 안동호의 어류에서 임하호 보다 2배의 높은 함량의 차이를 보였다. 본 연구의 결과 안동호에 서식하는 어류가 임하호에 서식하는 어류 보다 중금속 함량이 높았으며, 이는 안동호의 수질과 저니에서 중금속 함량이 높은 것으로 보아 수환경의 수질과 저니에 포함된 유기물을 어류가 먹이로 섭취함으로써 어류에서도 높은 함량을 보인 것으로 생각된다.
안동호와 임하호에 서식하는 끄리(O. bidens), 잉어(C. carpio), 치리(H. eigenmanni), 백조어(C. brevicauda)의 부위에 따른 중금속 축적량을 비교하여 수환경 내 중금속이 어류에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 안동호와 임하호에 서식하는 어류의 중금속 함량은 안동호에 서식하는 어류에서 높은 함량을 보였으며, 중금속에 따라 함량의 차이도 컸다. 안동호와 임하호에 서식하는 어류에서 Cr, Cu, Zn 및 Pb은 뼈 조직에서 높은 함량을 보였고, Cd는 신장 조직에서 높은 함량을 보였다. 부위별 중금속함량은 Pb와 Zn을 제외한 전 중금속에서 높은 차이를 보였으며, 중금속별로는 Zn이 가장 많았고 Cd가 가장 낮았다. 또한 Cr은 안동호의 어류에서 임하호 보다 2배의 높은 함량의 차이를 보였다. 본 연구의 결과 안동호에 서식하는 어류가 임하호에 서식하는 어류 보다 중금속 함량이 높았으며, 이는 안동호의 수질과 저니에서 중금속 함량이 높은 것으로 보아 수환경의 수질과 저니에 포함된 유기물을 어류가 먹이로 섭취함으로써 어류에서도 높은 함량을 보인 것으로 생각된다.
The present study aimed to investigate the effect of heavy metal contamination in the aquatic environment on the fishes (Opsariichthys bidens, Cyprinus carpio, Hemiculter eigenmanni and Culter brevicauda) inhabiting Andong and Imha reservoirs by comparing and analyzing the heavy metal contents accum...
The present study aimed to investigate the effect of heavy metal contamination in the aquatic environment on the fishes (Opsariichthys bidens, Cyprinus carpio, Hemiculter eigenmanni and Culter brevicauda) inhabiting Andong and Imha reservoirs by comparing and analyzing the heavy metal contents accumulated in their tissues. Heavy metal contents were shown to be higher in the Andong reservoir than in the Imha reservoir. Accumulated heavy metals, Cr, Cu and Pb, were detected in tissues and bone tissues, but Cd was also found in the kidneys. Zn content was the highest among accumulated metals, whereas Cu content was the lowest in all tissues from the fishes in the Andong and Imha reservoirs. However, the amount of Cr in the tissues showed a twofold higher level in the Andong reservoir than that in Imha reservoir. The heavy metal contents of fish inhabiting the Andong reservoir were detected to be higher than those in the Imha reservoir. We also proposed that heavy metal contamination in water and its inhabiting fish is attributed to various heavy metals derived from water and sediments in the water environment of the Andong reservoir.
The present study aimed to investigate the effect of heavy metal contamination in the aquatic environment on the fishes (Opsariichthys bidens, Cyprinus carpio, Hemiculter eigenmanni and Culter brevicauda) inhabiting Andong and Imha reservoirs by comparing and analyzing the heavy metal contents accumulated in their tissues. Heavy metal contents were shown to be higher in the Andong reservoir than in the Imha reservoir. Accumulated heavy metals, Cr, Cu and Pb, were detected in tissues and bone tissues, but Cd was also found in the kidneys. Zn content was the highest among accumulated metals, whereas Cu content was the lowest in all tissues from the fishes in the Andong and Imha reservoirs. However, the amount of Cr in the tissues showed a twofold higher level in the Andong reservoir than that in Imha reservoir. The heavy metal contents of fish inhabiting the Andong reservoir were detected to be higher than those in the Imha reservoir. We also proposed that heavy metal contamination in water and its inhabiting fish is attributed to various heavy metals derived from water and sediments in the water environment of the Andong reservoir.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 Kim [10]등의 보고에서 수환경 내수질과 저니에서 중금속 함량이 높은 안동호와 이에 비해 중금속 함량이 낮았던 임하호를 대상으로 수환경의 중금속 농도가 어류에 미치는 영향을 알아보고자 양호에 주로 서식하는 잉어과 어류로써 개체수 구성비가 높으며, 생태적 서식 특성 및 식성이 서로 다른 끄리(Opsariichthys bidens), 잉어(Cyprinus carpio), 치리(Hemiculter eigenmanni) 및 백조어(Culter brevicauda)를 이용하여 부위별(아가미, 신장, 뼈, 비늘, 근육) 중금속(Cd, Cr, Cu, Pb, Zn) 함량을 측정하여 비교 분석하였다.
그러므로 이에 대한 연구자들의 관심은 지속적으로 증가하는 추세에 있고 오염물질의 생물학적 영향을 정량하는 다양한 생물 검정 기술이 개발되어 수생 환경오염의 생물학적 모니터링과 환경 위해도 평가에 활용되고 있다[12]. 따라서 본 연구에서는 안동호와 임하호의 서식어종으로 개체수 구성비가 높은 잉어과 어류로써 끄리(O. bidens), 잉어(C. carpio), 치리(H. eigenmanni), 백조어(C. brevicauda)의 부위에 따른 중금속 함량을 측정하여 서식 어종간의 중금속 축적량을 비교 분석하고자 하였다.
제안 방법
분해 된 시료는 50 ml 정량병에 희석하여 구리(Cu), 카드뮴(Cd), 크롬(Cr6+) 및 아연(Zn)을 유도결합 플라즈마 방출분광기(Flame Modula S, Spectro, Germany)에서 분석하였다. 또한 납(Pb)의 분석은 원자흡수분광계(SpectrAA-220FS, Varian, Australia)를 이용하여 측정하였다.
부위별 조직과 혼합산이 혼합된 용기는 초음파용해장치(Microwave digestion system, Prolabo Microdigestion 3, France)을 이용하여 200℃에서 30분간 분해하였다. 분해 된 시료는 50 ml 정량병에 희석하여 구리(Cu), 카드뮴(Cd), 크롬(Cr6+) 및 아연(Zn)을 유도결합 플라즈마 방출분광기(Flame Modula S, Spectro, Germany)에서 분석하였다. 또한 납(Pb)의 분석은 원자흡수분광계(SpectrAA-220FS, Varian, Australia)를 이용하여 측정하였다.
채집된 어류의 각 조직 내 중금속 함량을 분석하기 위해 채집한 어류는 개체별로 해부를 통하여 비늘, 아가미, 근육, 뼈, 신장 조직을 적출하여 증류수로 세척한 후 초음파 세척기(5210, Branson, USA)로 최대한 조직에 붙어 있는 이물질을 제거하였다. 이물질이 제거된 시료는 -80℃에서 동결시킨 후 냉동건조하여 수분을 제거한 후 0.
채집은 3중자망(망목 10×10 mm, 25×25 mm)을 사용하여 설치 48시간 정치 후 수거하였다.
대상 데이터
동정 후, 즉시 실험실로 운반하여 약 2년생의 끄리(전장 131.51±11.57 mm, 체중 68.31±17.94 g)와 잉어(전장 169.59±9.65 mm, 체중 103.05±9.83 g), 약 3년생의 치리(전장 141.27±10.12 mm, 체중 37.84±4.63 g)와 백조어(전장 227.28±24.09 mm, 체중 89.39±23.38 g) 각각 개체를 10마리씩을 실험에 사용하였다.
실험에 사용된 어류는 안동호 2개의 지점과 임하호 2개의 지점을 선정하여 2005년 3회(5월, 7월, 9월)와 2006년 3회(8월, 9월, 10월)에 걸쳐 2년간 채집하였다(Fig. 1). 채집은 3중자망(망목 10×10 mm, 25×25 mm)을 사용하여 설치 48시간 정치 후 수거하였다.
데이터처리
각 실험에서 얻어진 자료에 대하여 통계 프로그램 패키지 (SPSS Inc., ver 12.0K, USA)를 이용하여 Levene의 등분산 검정과 평균의 동일성에 대한 T-검정을 통하여 각 실험 사이에 p<0.05를 유의차가 있는 것으로 간주하고 유의적인 차이를 조사하였다.
이론/모형
채집은 3중자망(망목 10×10 mm, 25×25 mm)을 사용하여 설치 48시간 정치 후 수거하였다. 채집된 어류 중 끄리(O. bidens), 잉어(C. carpio), 치리(H. eigenmanni), 백조어(C. brevicauda)는 현장에서 Kim [7], Kim과 Park [8]을 참고하여 동정하였다. 동정 후, 즉시 실험실로 운반하여 약 2년생의 끄리(전장 131.
성능/효과
그러나 어류 조직 중 가장 높은 함량은 임하호 치리 아가미 조직으로 0.485±0.105 μg/g이며, 가장 낮은 함량은 임하호 끄리 근육 조직이 0.005±0.001 μg/g으로 임하호에 서식하는 어류 조직 내 함량의 편차가 큰 것으로 나타났다.
또한 중금속은 모든 조직에 대해 일정한 분포를 보이지 않고 간, 신장, 아가미, 소화선 등에 선택적으로 축적되므로 많은 양의 중금속을 축적하는 능력이 있는 조직을 중금속 오염 감시에 선별적으로 이용하면 더욱 효과적인 오염조사를 할 수 있다[14]. 더불어 광산배수가 생물에 미치는 영향을 알아보기 위해 안동호와 임하호의 수질과 저니 내 중금속 함량을 조사한 결과 수질의 경우 Cr, Cd, As와 저니에서는 Cu, Zn, Pb 및 As가 안동호에서 높은 함량을 보였다. 또한 안동호와 임하호에 서식하는 붕어의 중금속 함량은 임하호에 서식하는 붕어 보다 안동호에 서식하는 붕어에서 Cr, Cu, Cd 및 As가 높은 함량을 보임으로써 수환경 내 유기물을 붕어가 먹이로 섭취함으로써 붕어 체내의 중금속 함량에 영향을 준 것이라 하였다[10].
018 μg/g으로 나타났다. 따라서 안동호와 임하호에 서식하는 어류와 조직 간의 함량 차이가 컸으며, 안동호에 서식하는 어류의 조직 내 함량이 모두 높았다(Fig. 6). 본 연구의 결과 Cu와 Zn의 함량은 뼈와 아가미 조직에서 높은 함량을 보이고 근육과 비늘 조직에서 낮은 함량을 나타냈다.
006 μg/g로 나타나 어류와 조직 간에 함량 차이가 큰 것으로 나타났다. 또한 신장 조직을 제외하고는 안동호에 서식하는 어류의 조직에서 높은 함량을 보였다(Fig. 4). 특히 수중에 함유된 Pb은 동물의 소화기, 호흡기, 피부를 통해 주로 흡수하게 되며, 흡입 및 섭취에 의해 동물의 체내에 흡수된 Pb은 혈액을 통해 배설되나 나머지는 간, 신장, 근육, 뼈 등에 저류되어 축적을 일으키게 된다[1,11].
003 μg/g으로 가장 낮은 함량을 나타내어 어류 조직 내 함량 차이가 큰것으로 나타났다. 또한 아가미 조직을 제외하고는 안동호에 서식하는 어류의 조직에서 높은 함량을 나타냈다(Fig. 3). Yayoi 등[18]은 환경 수중에 Cd이 존재할 경우에 어류 체내에서 축적되는 중금속의 양은 신장에 가장 많고, 다음은 아가미와 간, 췌장이라고 하였는데, 본 연구에서도 Cd의 함량은 어류의 조직 중 신장과 아가미 조직에서 높은 함량을 나타내어 Yayoi 등[18]의 보고와 유사한 결과를 나타냈다.
001 μg/g으로 임하호에 서식하는 어류 조직 내 함량의 편차가 큰 것으로 나타났다. 또한 안동호에 서식하는 어류 조직 내 함량은 편차가 크지 않았으며, 아가미와 신장 조직을 제외하고 안동호의 어류 조직에서 높은 함량을 나타냈다(Fig. 5). 안동호 어류 조직 내 Zn의 평균함량은 36.
또한 어류 조직 중 가장 높은 함량은 안동호 치리뼈 조직으로 1.138±0.048 μg/g이며, 임하호 잉어 아가미 조직이 0.012±0.005 μg/g으로 가장 낮은 함량을 나타내어 어류와 조직에 따라 함량 차이가 큰 것으로 나타났다(Fig. 2).
또한 안동호에 서식하는 어류에서 임하호에 서식하는 어류보다 중금속 함량이 높았으나 이는 미국의 식품에 대한 허용기준치 보다 낮은 함량을 보였다[17]. 또한 우리나라에서 서식하고 있는 어패류에 함유된 중금속 함량과 비교해 보면 유해수준이하로 나타나 안동호와 임하호에 서식하고 있는 어류의 중금속 오염은 유해수준 이하일 것으로 사료된다. 그러나 어류 중의 각 중금속 함량의 차이는 시료의 채취시기 및 오염원에서 방출되는 중금속량의 변화 또는 수중 생태계 내에서의 생물학적 활성도 변화 등의 차이에 기인함으로 정확한 판단을 위해서는 같은 시기, 같은 장소의 중금속 함량 조사가 계속적으로 연구가 이루어져야 할 것으로 생각된다.
6). 본 연구의 결과 Cu와 Zn의 함량은 뼈와 아가미 조직에서 높은 함량을 보이고 근육과 비늘 조직에서 낮은 함량을 나타냈다. 이는 Moore와 Ramlamoorthy [15]의 보고에서 Cu와 Zn는 근육보다 간장, 비장 및 아가미에서 높은 축적량을 나타내는 것과 유사한 결과를 나타냈다.
특히 수중에 함유된 Pb은 동물의 소화기, 호흡기, 피부를 통해 주로 흡수하게 되며, 흡입 및 섭취에 의해 동물의 체내에 흡수된 Pb은 혈액을 통해 배설되나 나머지는 간, 신장, 근육, 뼈 등에 저류되어 축적을 일으키게 된다[1,11]. 본 연구의 결과 Pb의 함량은 양호의 뼈와 아가미 조직에서 높은 함량을 나타내어 호흡기인 아가미를 통해 주로 흡수된 것으로 생각되며, 흡수된 Pb는 뼈에 저류되어 축적된 것으로 사료된다.
본 연구의 결과 안동호에 서식하는 어류가 임하호에 서식하는 어류보다 중금속의 함량이 높았으며, 뼈와 아가미 조직에서 중금속 함량이 높고 근육 조직에서 낮았다. 또한 Zn은 아가미 조직에서 가장 높은 함량을 보이고 근육 조직에서 가장 낮은 함량을 나타내어 Hwang 등[4]의 어류의 부위별 중금속 함량이 Pb, Cd 및 Cu의 경우 내장에서 가장 높고 아가미, 골격, 근육의 순으로 감소하며 Zn은 아가미에서 최고함량을 보이고 골격, 내장, 근육의 순으로 감소한다는 것과 유사한 결과를 나타냈다.
안동호 어류 조직 내 Cr의 평균 함량은 0.495±0.120 μg/g로 임하호 어류 조직 내 평균 함량인 0.266±0.066 μg/g 보다 높았으며, 안동호에 서식하는 어류의 모든 조직에서 높은 함량을나타냈다.
어류 조직 중 가장 높은 함량은 안동호 백조어 뼈 조직으로 0.961±0.179 μg/g이며, 가장 낮은 함량은 임하호 끄리 신장 조직으로 0.018±0.006 μg/g로 나타나 어류와 조직 간에 함량 차이가 큰 것으로 나타났다.
어류 조직 중 가장 높은 함량은 안동호 잉어 아가미 조직으로 146.625±8.375 μg/g이며, 가장 낮은 함량은 임하호 잉어 근육 조직으로 8.403±0.018 μg/g으로 나타났다.
어류 조직 중 가장 높은 함량은 안동호에 서식하는 백조어 신장 조직으로 1.445±0.168μg/g이며, 임하호의 백조어 근육 조직이 0.013±0.003 μg/g으로 가장 낮은 함량을 나타내어 어류 조직 내 함량 차이가 큰것으로 나타났다.
2). 이러한 결과로 보아 Cr의 함량은 뼈와 비늘 조직에서 높았고, 아가미 조직에서 낮은 것으로 나타나 어류가 수환경 내의 먹이 섭취 과정에서 Cr이 체내에 축적되어 뼈와 비늘 조직에서 높은 함량을 나타낸 것으로 생각된다. 또한 Kim 등[10]은 안동호와 임하호에 서식하는 붕어의 조직 내 Cr의 함량도 뼈 조직에서 높은 함량을 보이며 아가미 조직에서 낮은 함량을 나타내어 유사한 결과를 나타냈다.
후속연구
또한 우리나라에서 서식하고 있는 어패류에 함유된 중금속 함량과 비교해 보면 유해수준이하로 나타나 안동호와 임하호에 서식하고 있는 어류의 중금속 오염은 유해수준 이하일 것으로 사료된다. 그러나 어류 중의 각 중금속 함량의 차이는 시료의 채취시기 및 오염원에서 방출되는 중금속량의 변화 또는 수중 생태계 내에서의 생물학적 활성도 변화 등의 차이에 기인함으로 정확한 판단을 위해서는 같은 시기, 같은 장소의 중금속 함량 조사가 계속적으로 연구가 이루어져야 할 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
광산 주변 지역에 미치는 오염의 주원인은 무엇인가?
이러한 여러 종류의 오염물질이 지하수, 강, 토양을 포함한 자연 생태계에 유입되어 유해물질의 양이 자정능력의 범위를 넘으면서 발생되어 환경 문제를 일으키고 있다[16]. 결국 주변 지역에 미치는 오염의 주원인은 광산을 개발 활용 시 발생되는 오염물질이 부하량을 초과하는 것이 주된 원인이다. 또한 이들이 휴·폐광된 후 광미적치장, 폐갱도, 폐석 등에서 침출수를 발생시켜 토양 및 수계를 통하여 이동하면서 하천, 토양 및 농작물을 오염시키고 있 으며, 식물의 생육장해는 물론 먹이연쇄를 통하여 직·간접적으로 사람과 가축에 피해를 줄 수 있다[6,9].
생물체 내의 총 중금속 함량은 무엇인가?
생물체 내의 중금속은 주변 환경의 중금속 농도를 반영하고 생물체 내의 총 중금속 함량은 각 조직에 분포하고 있는 중금속의 합이라고 볼 수 있다. 또한 중금속은 모든 조직에 대해 일정한 분포를 보이지 않고 간, 신장, 아가미, 소화선 등에 선택적으로 축적되므로 많은 양의 중금속을 축적하는 능력이 있는 조직을 중금속 오염 감시에 선별적으로 이용하면 더욱 효과적인 오염조사를 할 수 있다[14].
본 연구에서 안동호와 임하호에 서식하는 어류의 부위에 따른 중금속 축적량을 비교하였을 때, 수환경 내 중금속이 어류에 미치는 영향은 어떠한가?
brevicauda)의 부위에 따른 중금속 축적량을 비교하여 수환경 내 중금속이 어류에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 안동호와 임하호에 서식하는 어류의 중금속 함량은 안동호에 서식하는 어류에서 높은 함량을 보였으며, 중금속에 따라 함량의 차이도 컸다. 안동호와 임하호에 서식하는 어류에서 Cr, Cu, Zn 및 Pb은 뼈 조직에서 높은 함량을 보였고, Cd는 신장 조직에서 높은 함량을 보였다. 부위별 중금속함량은 Pb와 Zn을 제외한 전 중금속에서 높은 차이를 보였으며, 중금속별로는 Zn이 가장 많았고 Cd가 가장 낮았다. 또한 Cr은 안동호의 어류에서 임하호 보다 2배의 높은 함량의 차이를 보였다. 본 연구의 결과 안동호에 서식하는 어류가 임하호에 서식하는 어류 보다 중금속 함량이 높았으며, 이는 안동호의 수질과 저니에서 중금속 함량이 높은 것으로 보아 수환경의 수질과 저니에 포함된 유기물을 어류가 먹이로 섭취함으로써 어류에서도 높은 함량을 보인 것으로 생각된다.
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