중금속(Pb, Cr, As)이 넙치(Paralichthys olivaceus) 수정란 부화율에 미치는 독성 영향 Toxic Effects of Heavy Metal (Pb, Cr, As) on the Hatching Rates of Fertilized Eggs in the Olive Flounder (Paralichthys olivaceus)원문보기
넙치, Paralichthys olivaceus 수정란의 부화율을 이용하여 중금속(Pb, Cr, As)의 독성 영향을 조사하였다. Pb, Cr, 및 As (0, 10, 100, 500, 1,000, 2,500, 5,000 ppb)에 수정란을 48 h 노출시킨 후, 정상 부화율을 백분율로 나타내었다. 중금속을 포함하지 않는 대조구에서는 정상 부화율이 80% 이상을 나타냈으나, 중금속 농도가 증가할수록 정상 부화율은 급격히 감소하였다. 정상 부화율은 Pb, Cr, 및 As에 대해 농도 의존적으로 감소하였으며, 각각 100, 100, 500 ppb 이상의 농도에서 유의한 차이를 나타내었다. P. olivaceus의 정상 부화율에 대한 Pb, Cr 및 As의 반수 영향농도($EC_{50}$)를 이용한 독성은 Cr>As>Pb 순으로 나타났다. Pb와 As의 NOEC와 LOEC 각각 100 ppb와 500 ppb로 유사한 값을 나타냈으며, Cr에 대한 NOEC는 10 ppb, LOEC는 100 ppb를 나타내었다. 이들 결과로부터 자연생태계 내에서 Pb과 As의 농도는 100 ppb, Cr 농도는 10 ppb를 초과할 경우 P. olivaceus 수정란의 정상 부화율은 독성 영향이 나타날 것으로 판단된다. 본 연구 결과를 바탕으로, P. olivaceus의 정상 부화율을 이용한 생물학적 평가방법은 중금속과 같은 유해물질에 대한 해양생태계의 영향을 판단하기 위한 시험방법으로 유용하게 이용될 수 있을 것으로 판단된다.
넙치, Paralichthys olivaceus 수정란의 부화율을 이용하여 중금속(Pb, Cr, As)의 독성 영향을 조사하였다. Pb, Cr, 및 As (0, 10, 100, 500, 1,000, 2,500, 5,000 ppb)에 수정란을 48 h 노출시킨 후, 정상 부화율을 백분율로 나타내었다. 중금속을 포함하지 않는 대조구에서는 정상 부화율이 80% 이상을 나타냈으나, 중금속 농도가 증가할수록 정상 부화율은 급격히 감소하였다. 정상 부화율은 Pb, Cr, 및 As에 대해 농도 의존적으로 감소하였으며, 각각 100, 100, 500 ppb 이상의 농도에서 유의한 차이를 나타내었다. P. olivaceus의 정상 부화율에 대한 Pb, Cr 및 As의 반수 영향농도($EC_{50}$)를 이용한 독성은 Cr>As>Pb 순으로 나타났다. Pb와 As의 NOEC와 LOEC 각각 100 ppb와 500 ppb로 유사한 값을 나타냈으며, Cr에 대한 NOEC는 10 ppb, LOEC는 100 ppb를 나타내었다. 이들 결과로부터 자연생태계 내에서 Pb과 As의 농도는 100 ppb, Cr 농도는 10 ppb를 초과할 경우 P. olivaceus 수정란의 정상 부화율은 독성 영향이 나타날 것으로 판단된다. 본 연구 결과를 바탕으로, P. olivaceus의 정상 부화율을 이용한 생물학적 평가방법은 중금속과 같은 유해물질에 대한 해양생태계의 영향을 판단하기 위한 시험방법으로 유용하게 이용될 수 있을 것으로 판단된다.
Toxic effects of heavy metal (Pb, Cr, As) were examined by the hatching rates of fertilized eggs in the oliver flounder, Paralichthys olivaceus. Eggs were exposed to Pb, Cr, As (0, 10, 100, 500, 1,000, 2,500, 5,000 ppb) and then normal hatching rates were investigated after 48 h. The normal hatching...
Toxic effects of heavy metal (Pb, Cr, As) were examined by the hatching rates of fertilized eggs in the oliver flounder, Paralichthys olivaceus. Eggs were exposed to Pb, Cr, As (0, 10, 100, 500, 1,000, 2,500, 5,000 ppb) and then normal hatching rates were investigated after 48 h. The normal hatching rates in the control condition (not including heavy metal) were greater than 80%, but suddenly decreased with increasing of heavy metal concentrations. Pb, Cr and As reduced the normal hatching rates in concentration-dependent way and a significant reduction occurred at concentration grater than 100, 100, 500 ppb, respectively. The ranking of heavy metal toxicity was Cr>As>Pb, with $EC_{50}$ values of 415, 518 and 1,029 ppb, respectively. The no-observed-effect-concentration (NOEC) and lowest-observed-effect-concentration (LOEC) show each 100 bbp and 500 ppb of normal hatching rates in exposed to Pb and As. The NOEC and LOEC of normal hatching rates in Cr were 10 ppb and 100 ppb, respectively. From these results, the normal hatching rates of P. olivaceus have toxic effect at greater than the 100 ppb concentrations in Pb, As and the 10 ppb concentrations in Cr in natural ecosystems. These results suggest that biological assay using the normal hatching rates of P. olivaceus are very useful test method for the toxicity assessment of a toxic substance as heavy metal in marine ecosystems.
Toxic effects of heavy metal (Pb, Cr, As) were examined by the hatching rates of fertilized eggs in the oliver flounder, Paralichthys olivaceus. Eggs were exposed to Pb, Cr, As (0, 10, 100, 500, 1,000, 2,500, 5,000 ppb) and then normal hatching rates were investigated after 48 h. The normal hatching rates in the control condition (not including heavy metal) were greater than 80%, but suddenly decreased with increasing of heavy metal concentrations. Pb, Cr and As reduced the normal hatching rates in concentration-dependent way and a significant reduction occurred at concentration grater than 100, 100, 500 ppb, respectively. The ranking of heavy metal toxicity was Cr>As>Pb, with $EC_{50}$ values of 415, 518 and 1,029 ppb, respectively. The no-observed-effect-concentration (NOEC) and lowest-observed-effect-concentration (LOEC) show each 100 bbp and 500 ppb of normal hatching rates in exposed to Pb and As. The NOEC and LOEC of normal hatching rates in Cr were 10 ppb and 100 ppb, respectively. From these results, the normal hatching rates of P. olivaceus have toxic effect at greater than the 100 ppb concentrations in Pb, As and the 10 ppb concentrations in Cr in natural ecosystems. These results suggest that biological assay using the normal hatching rates of P. olivaceus are very useful test method for the toxicity assessment of a toxic substance as heavy metal in marine ecosystems.
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문제 정의
olivaceus의 수정란 부화율을 이용해 Pb, Cr 및 As의 독성 영향을 파악함과 동시에 해양유입 유해물질에 대한 생물영향 판단을 위한 유용한 시험방법으로써의 타당성도 평가하고자 하였다. 또한, 본 연구결과를 바탕으로 자연생태계 내에서 이들 중금속의 독성 영향에 대한 P. olivaceus의 정상 부화율의 무영향농도(No Observed Effective Concentration, NOEC) 및 최소영향농도(Lowest Observed Effective Concentration, LOEC)를 제시하고자 하였다.
넙치, Paralichthys olivaceus는 우리나라 전 연안에 분포하는 종으로 다른 어종에 비해 이동범위가 좁아서 육상으로부터 유입되는 중금속과 같은 유해물질에 많은 영향을 받을 것으로 판단된다. 본 연구는 P. olivaceus의 수정란 부화율을 이용해 Pb, Cr 및 As의 독성 영향을 파악함과 동시에 해양유입 유해물질에 대한 생물영향 판단을 위한 유용한 시험방법으로써의 타당성도 평가하고자 하였다. 또한, 본 연구결과를 바탕으로 자연생태계 내에서 이들 중금속의 독성 영향에 대한 P.
제안 방법
넙치, Paralichthys olivaceus 수정란의 부화율을 이용하여 중금속(Pb, Cr, As)의 독성 영향을 조사하였다. Pb, Cr, 및 As (0, 10, 100, 500, 1,000, 2,500, 5,000 ppb)에 수정란을 48 h 노출시킨 후, 정상 부화율을 백분율로 나타내었다.
시험생물에 노출시킬 중금속은 Pb (Lead Nitrate, Sigma), Cr (Chromium Oxide, Sigma) 및 As (Arsenic Oxide, Sigma)을 이용하였으며, Cr의 경우는 해수에 녹일 경우 Cr 산으로 전형적인 6가 Cr 형태를 나타냈다. 넙치수정란에 노출시킬 독성물질 시료는 여과된 자연해수를 이용하였으며, 사전 예비실험을 통하여 0, 10, 100, 500, 1,000, 2,500및 5,000 ppb 농도구로 설정하였다.
실험은 농도별로 3회 반복 실시하였으며 수정란의 부화율은 배양 48 h 후, 광학현미경(×50) 아래에서 20개체 이상 관찰 및 계수하여 척추형성부전 및 척추만곡이 나타나지 않는 정상개체를 백분율(%)로 나타내었다(Figs. 1 and 2).
대상 데이터
시험생물에 노출시킬 중금속은 Pb (Lead Nitrate, Sigma), Cr (Chromium Oxide, Sigma) 및 As (Arsenic Oxide, Sigma)을 이용하였으며, Cr의 경우는 해수에 녹일 경우 Cr 산으로 전형적인 6가 Cr 형태를 나타냈다. 넙치수정란에 노출시킬 독성물질 시료는 여과된 자연해수를 이용하였으며, 사전 예비실험을 통하여 0, 10, 100, 500, 1,000, 2,500및 5,000 ppb 농도구로 설정하였다.
실험에 사용된 넙치(Paralichthys olivaceus) 수정란은 제주시 북제주군 소재의 종묘생산업체로부터 수정란을 분양받아 실험에 이용하였다.
데이터처리
대조군과 실험군과의 유의성 검정은 Student’s t-test로 비교하였으며, P가 0.05 이하인 것을 유의한 것으로 나타내었다.
또한, probit 통계법을 이용해 EC50과 95% CI를 산출하였고, Dunnett’s test를 이용하여 NOEC와 LOEC 값을 나타내었다.
중금속(Pb, Cr, As)이 P. olivaceus 수정란의 정상 부화율에 미치는 영향에 대한 결과를 바탕으로 probit 통계법을 이용하여 EC50과 95% CI을 산출하였고, Dunnett’s를 이용하여 NOEC 및 LOEC 값을 Table 2에 나타내었다.
성능/효과
1,000 ppb에서는 35% (P<0.01), 2,500 ppb에서는 17% (P<0.01)로 급격히 감소하였으며, 최대 농도인 5,000 ppb에서는 정상 부화된 개체가 거의 관찰되지 않았다(Fig. 3).
500 ppb의 농도에서는 38%로 급격히 감소하였으며(P<0.01), 1,000 ppb에서는 13%를 나타냈으며 그 이상의 농도에서는 정상 부화된 개체를 거의 관찰할 수가 없었다(Fig. 4).
P. olivaceus의 정상 부화율에 대한 Pb, Cr 및 As의 반수 영향농도(EC50)를 이용한 독성은 Cr>As>Pb 순으로 나타났다.
불가사리의 초기 발생에 미치는 중금속 영향을 조사한 Yu (1998)의 결과에서는 아므로 불가사리(Asterias amurensis)는 Hg>Cu>Zn>Cd>Ni의 순서로 영향을 미치며, 별 불가사리(Asterias pectinifera)는 Cu>Hg>Zn>Cd>Ni 순서로 독성이 큰 것으로 보고하다. Zn과 Cu는 생물에게 있어 생명유지를 위한 필수 미량원소로 잘 알려져 있어 상대적으로 독성이 낮게 나타날 것으로 판단했으나, 상대적으로 큰 것으로 나타났다. 본 연구결과에서 P.
6). 농도 반응에 따른 편차가 As에서 가장 큰 것으로 나타났으며, Cr의 경우는 거의 없는 것으로 나타났다.
본 연구 결과를 이용하여 Dunnett’s test를 실시한 통계분석에 의하면 해양생태계 내에서 Pb과 As의 농도는 100 ppb, Cr의 경우는 10 ppb를 초과할 경우, P. olivaceus의 정상 부화율은 독성 영향을 받을 것으로 판단된다.
본 연구결과에서 독성물질에 대한 상대적 독성을 평가하기 위하여 사용되는 EC50을 이용하여 중금속 3종이 P. olivaceus 수정란 부화율에 미치는 영향을 살펴보면 Cr>As>Pb의 순으로 나타났다.
넙치, Paralichthys olivaceus는 연중 시험생물인 수정란을 얻을 수 있다는 장점으로 인해 생물영향을 평가하기 위한 시험생물로 활용가능성이 클 것으로 판단된다. 본 연구결과에서도 P. olivaceus의 초기생활사에 속하는 수정란의 부화율은 중금속 농도가 증가할수록 급격히 감소하여 농도의존성을 강하게 나타내었으며, 농도반응 관계식이 표준 독성반응으로 잘 알려진 Sigmoid 형태를 나타내 중금속에 대한 생물영향 평가를 위한 시험생물로 적합한 것으로 판단된다.
Pb와 As의 NOEC와 LOEC 각각 100 ppb와 500 ppb로 유사한 값을 나타냈으며, Cr에 대한 NOEC는 10 ppb, LOEC는 100 ppb를 나타내었다. 이들 결과로부터 자연생태계 내에서 Pb과 As의 농도는 100 ppb, Cr 농도는 10 ppb를 초과할 경우 P. olivaceus 수정란의 정상 부화율은 독성 영향이 나타날 것으로 판단된다. 본 연구 결과를 바탕으로, P.
이들 결과를 이용하여 정상 부화율에 대한 반수영향 농도(50% Effective Concentration, EC50)와 95% 신뢰구간 (95% Confidence Limit, 95% CI)을 나타냈다. 또한, NOEC 와 LOEC를 나타내었다.
중금속을 포함하지 않는 대조구에서는 정상 부화율이 80% 이상을 나타냈으나, 중금속 농도가 증가할수록 정상 부화율은 급격히 감소하였다. 정상 부화율은 Pb, Cr, 및 As에 대해 농도 의존적으로 감소하였으며, 각각 100, 100, 500 ppb 이상의 농도에서 유의한 차이를 나타내었다. P.
중금속 농도가 증가할수록 P. olivaceus의 정상 부화율은 급격히 감소하는 농도의존성을 나타냈으며, 농도반응 관계식이 표준 독성반응으로 잘 알려진 Sigmoid 형태를 나타냈다(Fig. 6). 농도 반응에 따른 편차가 As에서 가장 큰 것으로 나타났으며, Cr의 경우는 거의 없는 것으로 나타났다.
olivaceus 수정란의 정상 부화율은 82%를 나타냈다. 최소 농도인 10 ppb에 노출된 수정란의 정상 부화율은 대조구와 큰 차이를 나타내지 않았으나, Pb 농도가 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었다(Fig. 3). 100 ppb의 농도에서는 정상 부화율은 70%로 감소하여 대조구와 유의한 차이를 나타냈으며(P<0.
후속연구
넙치, Paralichthys olivaceus는 연중 시험생물인 수정란을 얻을 수 있다는 장점으로 인해 생물영향을 평가하기 위한 시험생물로 활용가능성이 클 것으로 판단된다. 본 연구결과에서도 P.
이들 연구결과를 통해서 생물종에 따라 중금속 독성에 대한 민감도와 중금속에 대한 상대적 독성 영향은 차이가 있는 것으로 판단된다. 또한, 시험생물 종에 따라 다른 노출기간 등과 같은 시험방법에 의한 차이도 고려해야 할 것이다.
olivaceus 수정란의 정상 부화율은 독성 영향이 나타날 것으로 판단된다. 본 연구 결과를 바탕으로, P. olivaceus의 정상 부화율을 이용한 생물학적 평가방법은 중금속과 같은 유해물질에 대한 해양생태계의 영향을 판단하기 위한 시험방법으로 유용하게 이용될 수 있을 것으로 판단된다.
olivaceus의 정상 부화율은 독성 영향을 받을 것으로 판단된다. 본 연구는 사육 및 관리가 편리한 동, 식물 플랑크톤을 대상으로 이루어지던 생태독성 시험연구에서 탈피하여 유용수산생물자원인 P. olivaceus를 이용한 것으로, 향후 해양유입 유해물질에 대한 수산생물 위해성 평가 시에 유용하게 활용될 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
해양에 유입된 중금속이 미치는 부정적인 영향은?
해양에 유입된 중금속은 퇴적물과의 결합에 의해 축적률이 높아 다른 오염물질보다도 상대적으로 긴 반감기를 가지고 있다. 미량일지라도 농축 및 축적이 가능하여 생물의 생리적 장애를 유발하며, 먹이연쇄를 통해 인체에까지 영향을 미칠 수 있다(Martin and Whitfield 1983; Phillips and Segar 1986).
납이 포함된 물질에 노출됐을 시 문제점은?
이들 중금속 중 납(Lead, Pb)은 인체 대사에 불필요한 유해금속물질(Toxic and non-essential metal)로 잘 알려져 있다. 페인트의 계면활성제, 자동차 윤활유 및 낚시재료 등에 포함되어 있으며, 미량일지라도 장시간 노출 시에는 체내에 축적되어 다양한 종류의 급∙만성 독성을 유발한다(Mahaffey et al. 1981; Mahaffey 1983; Park et al. 2006; Lee et al. 2009). 먹이 연쇄를 통해 체내에 흡수된 Pb의 90% 이상은 뼈에 축적되어 잘 유리되지 않으며, 발암물질의 작용을 촉진할 뿐만 아니라 인체의 모든 부분에 치명적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있다(Suh et al. 1999).
먹이 연쇄를 통해 체내에 흡수된 Pb가 인체에 미치는 영향은?
2009). 먹이 연쇄를 통해 체내에 흡수된 Pb의 90% 이상은 뼈에 축적되어 잘 유리되지 않으며, 발암물질의 작용을 촉진할 뿐만 아니라 인체의 모든 부분에 치명적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있다(Suh et al. 1999).
참고문헌 (28)
Ahlf W, H Holler, H Neumann-Hense and M Ricking. 2002. A guidance for the assessment and evaluation of sediment quality: A german approach based on ecotoxicological and chemical measurements. J. Soils Sediments 2:37-42.
Atici T, S Ahiska, A Altindag and D Aydin. 2008. Ecological effects of some heavy metals (Cd, Pb, Hg, Cr) pollution of phytoplanktonic algae and zooplanktonic organisms in Sariyar Dam Reservoir in Turkey. Afr. J. Biotechnol. 7:1972- 1977.
Ayotte JD, DL Montgomery, SM Flanagan and KW Robinson. 2003. Arsenic in groundwater in eastern New England, controls, and human health implications. Environ. Sci. Technol. 37:2075-2083.
Bidwell JR, KW Wheeler and TR Burridge. 1998. Toxicant effects on the zoospore stage of the marine macroalga Ecklonia radiata. Mar. Ecol. Prog. Ser. 163:259-265.
Choi HG, JS Park and PY Lee. 1992. Study on the heavy metal concentration in mussel and oyster from the Korean coastal water. Bull. Korean Fish. Soc. 25:485-494.
Chu KW and KL Chow. 2002. Synergistic toxicity of multiple heavy metals is revealed by a biological assay using a nematode and its transgenic derivative. Aquat. Toxicol. 61: 53-64.
DeForest DK, KV Brix and WJ Adams. 2007. Assessing metal bioaccumulation in aquatic environments: the inverse relationship between bioaccumulation factors, trophic transfer factors and exposure concentration. Aquat. Toxicol. 84:236- 246.
Eisler R. 1988. Arsenic hazards to fish, wild life and inverterates: a synoptic review. U.S. Fish. Wild Serv. Biol. 85:1-12.
Han TJ, YS Han, GS Park and SM Lee. 2008. Development marine ecotoxicological standard methods for Ulva sporulation test. Kor. J. Soc. Ocean. 13:121-128.
Hawkins WE, LG Tate and TG Sarphie. 1980. Acute effects of cadmium on the spot Leiostomus xanthurus (Teleostei): tissue distribution of renal ultrastructure. J. Toxicol. Environ. Health. 6:283-295.
Hwang UK, CW Rhee, KS Kim, KH An and SY Park. 2009. Effects of salinity and standard toxic metal (Cu, Cd) on fertilization and embryo development rates in the sea urchin (Hemicentrotus pulcherrimus). J. Environ. Toxicol. 24:9- 16.
Hwang UK, HM Ryu, SG Kim, SY Park and HS Kang. 2012. Acute toxicity of heavy metal (Cd, Cu, Zn) on the hatching rates of fertilization eggs in the oliver flounder (Paralichthys olivaceus). Korean J. Environ. Biol. 30:136-142.
Hwang UK, HM Ryu, YH Choi, SM Lee and HS Kang. 2011. Effect of cobalt (II) on the fertilization and embryo development of the sea urchin (Hemicentrotus pulcherrimus). Korean J. Environ. Biol. 29:251-257.
Hwang UK, S Heo, JS Park and HS Kang. 2012. Effects of lead and zinc on the fertilization and embryo development of the sea urchin (Hemicentrotus pulcherrimus). Korean J. Environ. Biol. 30:128-135.
Karagas MR, TA Stukel and TD Tosteson. 2002. Assessment of cancer risk and environmental levels of arsenic in New Hampshire. Environ. Health. 205:85-94.
Kobayashi N. 1995. Bioassay data for marine pollution using echinoderms. Encyclpedia of Environ. Control Technol. 9:539-609.
Lee HH, MJ Cheong, J Huh, SY Song and HO Boo. 2009. Effects of Momordica charantia L. water extracts on the rat liver and kidney with acute toxicated by lead. Korea J. Microscopy 39:355-363.
Lee SH and KW Lee. 1984. Heavy metals in mussels in the Korean coastal waters. J. Oceanol. Soc. Korea. 19:111-1117.
Mahaffey KR. 1983. Biotoxicity of lead: influence of various factors. Fed. Proc. 42:1730-1734.
Martin JM and M Whitfield. 1983. The significance of river imput of chemical elements to the ocean. pp.265-296. In Trace Metals in Sea Water. Plenum Press. New York.
Michael M, EO Kenneth, B Patricia and G Neil. 1981. Toxicities of ten metals to Crassostrea gigas and Mytilus edulis embryos and Cancer magister larvae. Mar. Pollut. Bull. 12:308-308.
Mukgerjee A, MK Sengupta, MA Hossain, S Ahamed, B Das, B Nayak, D Lodh, MM Rahman and D Chakraborti. 2006. Arsenic contamination in groud water: a global perspective with emphasis on the Asian scenario. Health. Popul. Nutr. 24:142-163.
Park SW, KY Kim, DW Kim, SJ Choi, HS Kim, BS Choi, MK Choi and JD Park. 2006. The relation between blood lead concentration, epidemiologic factors and body iron status. J. Environ. Toxicol. 21:153-163.
Pereira SA, A Nascimento, H Smith, H Leite, NL DeAra jo and A Silva. 1998. The combined effects of temperature and metals copper, zinc and mercury on the embryological development of the mangrove oyster (Crassostrea rhizophorae). Ecotoxicol. Environ. Restoration. 1:21-32.
Phillips DJH and DA Segar. 1986. Use of bioindicators in monitoring conservative contaminants. Mar. Pollut. Bull. 17:10-15.
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