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문제 정의
- 본 연구는 신규로 합성된 살조제 TD49의 해양생태계에 대한 위해성 평가를 위해 급성생물노출평가의 다음 단계로서 생물농축실험을 통해 살조물질이 실제 해양에서 사용되었을 경우 해양생물의 먹이사슬을 통해 체내에 축적될 가능성을 평가하였다. TD49를 포함한 해수만을 이용한 10일 동안의 농축실험결과 내장 2.
- 본 연구에서는 신규 살조물질의 위해성평가의 최종단계로써 먹이사슬에 의한 생물농축 정도를 실험실 노출시스템에서 파악하고자 한다. 노출실험은 축적경로를 해수에 의한 농축 (BCF)과 먹이사슬에 의한 축적 (BAF) 두 가지로 구성하였다.
제안 방법
- 해수염과 증류수를 혼합하여 해수를 제조한 후 수조에 TD49의 농도가 34 nM이 되도록 용해시켰으며 동일한 TD49의 농도로 제조한 해수를 1일 마다 전량 교체하였다. 0, 1, 2, 4, 7일째에 수조에서 새우 (F. chinensis)를 채집하였다. 증류수로 세척한 후, 길이 및 중량을 측정한 후, 분석하기 전까지 -80℃에서 냉동보관하였다.
- 먹이를 주지 않고 해수를 통한 흡수를 유도하였다. 10일이 지난 후, 수조에서 넙치 (P. olivaceus)를 채집하여 증류수로 세척한 후, 길이 및 중량을 측정하였다. 넙치의 내장 (viscera), 아가미 (gill), 근육 (muscle)을 해부하여 분리한 후, 분석하기 전까지 -80℃에서 냉동 보관하였다.
- 배출 단계에서는 TD49를 포함하지 않은 순수한 해수에 TD49를 축적시킨 넙치를 넣고 매일 물을 전량 교체해 주었다. 7일째 넙치 (P. olivaceus)를 채집하여 증류수로 세척한 후, 길이 및 중량을 측정하였다. 넙치의 내장 (viscera), 아가미 (gill), 근육 (muscle)을 해부하여 분리한 후, 분석하기 전까지 -80℃에서 냉동 보관하였다.
- 즉, 전자는 아가미를 통한 호흡이나 피부를 통한 흡수로 체내에 축적되는 것이고, 다른 하나는 이런 화합물에 오염된 먹이를 섭취함으로써 체내에 축적되는 것이다. 그래서 본 연구에서는 먹이를 공급하지 않은 수조에서 물을 통해 생물농축계수 (BCF)값을 구하고, 먹이를 공급한 수조에서 물과 먹이를 통해 흡수된 생물축적계수 (BAF)값을 구하여 분석함으로써 물에 의한 경로와 먹이에 의한 경로의 상대적인 중요성을 비교 분석하였다.
- 넙치를 이용한 농축실험 (흡수) 후 청수 중에서 TD49의 배출실험 실시한 결과, 배출 잔류량을 알아보기 위하여 내장, 아가미, 근육 세 부분으로 나누어 분석하였다. TD49에 노출된 먹이와 해수를 공급하여 7일간 노출시킨 넙치를 TD49를 투여하지 않은 해수만을 넣어 7일 동안 사육한 후 분석한 결과 (Fig.
- 넙치에 농축된 TD49 함량 정도를 측정하기 위해 내장, 아가미, 근육 세 부분으로 나누어 분석하였다. TD49에 10일 동안 노출시킨 후 측정된 값은 Fig.
- 본 연구에서는 신규 살조물질의 위해성평가의 최종단계로써 먹이사슬에 의한 생물농축 정도를 실험실 노출시스템에서 파악하고자 한다. 노출실험은 축적경로를 해수에 의한 농축 (BCF)과 먹이사슬에 의한 축적 (BAF) 두 가지로 구성하였다. 즉, 전자는 아가미를 통한 호흡이나 피부를 통한 흡수로 체내에 축적되는 것이고, 다른 하나는 이런 화합물에 오염된 먹이를 섭취함으로써 체내에 축적되는 것이다.
- 농축시킨 시료는 원심분리하여 상등액만 취한 후 0.2 μm syringe filter로 여과시킨 후 HPLC로 분석하였다.
- 해수를 제조한 후 TD49의 농도가 34 nM이 되도록 용해시켜 제조하였으며 해수는 1일 마다 전량 교체하였다. 먹이를 주지 않고 해수를 통한 흡수를 유도하였다. 10일이 지난 후, 수조에서 넙치 (P.
- 배출 단계에서는 TD49를 포함하지 않은 순수한 해수에 TD49를 축적시킨 넙치를 넣고 매일 물을 전량 교체해 주었다. 7일째 넙치 (P.
- 넙치 (Paralichthys olivaceus)는 고흥군 소재 육상 수조식 사육장 (H 수산)으로부터 분양받아 사용하였다. 사료는 어류용 사료 (Aller aqua, Christiansfeld, Denmark)를 사용하였고, 사료공급량은 어체중 (습중량)의 2%로 1일 1회에 걸쳐서 공급하였다. 실험에 사용된 해수는 증류수 1 L당 해수염 (TetraMarine salt pro, United Pet Group.
- 새우 (F. chinensis)는 이전 급성 독성 농도 실험에서 살조물질을 처리한 후 구해진 PNEC 값의 10배 농도 (34 nM)에서 TD49의 생물 농축 실험을 진행하였다. 해수염과 증류수를 혼합하여 해수를 제조한 후 수조에 TD49의 농도가 34 nM이 되도록 용해시켰으며 동일한 TD49의 농도로 제조한 해수를 1일 마다 전량 교체하였다.
- olivaceus)의 노출 방법 및 실험 조건은 OECD guideline 305 [13]와 Munger와 Hare [14]의 방법을 참고로 하였다. 새우 (F. chinensis)와 마찬가지로 PNEC 값의 10배 농도 (34 nM)에서 TD49의 생물 농축 실험을 진행하였다. 해수를 제조한 후 TD49의 농도가 34 nM이 되도록 용해시켜 제조하였으며 해수는 1일 마다 전량 교체하였다.
- 생물농축실험 후 새우에 농축된 TD49의 함량을 측정하였다. TD49에 7일 동안 노출 시킨 새우에서 TD49가 검출되지 않았다.
- 생물축적실험에서 넙치의 부위에 따른 TD49 축적 정도를 알아보기 위하여 내장, 아가미, 근육 세 부분으로 나누어 분석하였다. TD49에 7일 동안 노출시킨 후 측정된 값은 Fig.
- 해부하여 -80℃에서 분리 보관된 모든 샘플은 동결건조기를 이용하여 건조시킨 후 건조중량을 측정하고, DMSO를 넣고 homogenizer로 파쇄한 후, 고속으로 1분 이상 교반 시킨 후 20분 동안 초음파 처리를 추가로 실시하였다. 원심분리관에 옮겨 담은 후 4℃, 12000 rpm, 10분 동안 원심분리하여 상등액을 취하였다.
- chinensis)와 마찬가지로 PNEC 값의 10배 농도 (34 nM)에서 TD49의 생물 농축 실험을 진행하였다. 해수를 제조한 후 TD49의 농도가 34 nM이 되도록 용해시켜 제조하였으며 해수는 1일 마다 전량 교체하였다. 먹이를 주지 않고 해수를 통한 흡수를 유도하였다.
- chinensis)는 이전 급성 독성 농도 실험에서 살조물질을 처리한 후 구해진 PNEC 값의 10배 농도 (34 nM)에서 TD49의 생물 농축 실험을 진행하였다. 해수염과 증류수를 혼합하여 해수를 제조한 후 수조에 TD49의 농도가 34 nM이 되도록 용해시켰으며 동일한 TD49의 농도로 제조한 해수를 1일 마다 전량 교체하였다. 0, 1, 2, 4, 7일째에 수조에서 새우 (F.
대상 데이터
- TD49 (MW：337.8)는 친수성이 낮아 유기용매인 DMSO (dimethyl sulfoxide) 100 mL당 TD49 3.3 mg (100 μM)를 용해시켜 사용하였다.
- 3, 유속 1 mL/min로 수행하였다. UV 흡광도는 TD49의 최대흡수파장인 350 nm에서 측정하였다.
- 배양에 사용한 먹이는 열대어 사료인 TetraBits와 TetraMin (Tetra-Werke, Melle, Germany)을 이용하였다. 넙치 (Paralichthys olivaceus)는 고흥군 소재 육상 수조식 사육장 (H 수산)으로부터 분양받아 사용하였다. 사료는 어류용 사료 (Aller aqua, Christiansfeld, Denmark)를 사용하였고, 사료공급량은 어체중 (습중량)의 2%로 1일 1회에 걸쳐서 공급하였다.
- 실험에 이용된 새우 (Fenneropenaeus chinensis)는, G 광역시의 N 시장에서 구매한 양식새우를 실험실에서 순치시켰다. 배양에 사용한 먹이는 열대어 사료인 TetraBits와 TetraMin (Tetra-Werke, Melle, Germany)을 이용하였다. 넙치 (Paralichthys olivaceus)는 고흥군 소재 육상 수조식 사육장 (H 수산)으로부터 분양받아 사용하였다.
- 본 실험에 사용된 HPLC분석 장치는 Pump (Young-lin M930), Autosampler (Young-lin YL9150 Autosampler), Absorbance Detector (Young-lin M720)이며, 컬럼은 octadecylsilane column (Waters PAH C18, 5 μm, 4.6 × 250 mm)이 사용되었다.
- 신규의 후보 살조제 TD49의 구조를 Fig. 1에 나타내었으며, 조선대학교 조훈교수로부터 TD49를 제공받았다 [12]. TD49 (MW：337.
- 사료는 어류용 사료 (Aller aqua, Christiansfeld, Denmark)를 사용하였고, 사료공급량은 어체중 (습중량)의 2%로 1일 1회에 걸쳐서 공급하였다. 실험에 사용된 해수는 증류수 1 L당 해수염 (TetraMarine salt pro, United Pet Group. Inc) 33 g을 넣어 제조하여 사용하였다. 두 생물종의 광주기와 암주기는 광조건 16시, 암조건 8시간을 유지하였다.
- 실험에 이용된 새우 (Fenneropenaeus chinensis)는, G 광역시의 N 시장에서 구매한 양식새우를 실험실에서 순치시켰다. 배양에 사용한 먹이는 열대어 사료인 TetraBits와 TetraMin (Tetra-Werke, Melle, Germany)을 이용하였다.
이론/모형
- 넙치 (P. olivaceus)의 노출 방법 및 실험 조건은 OECD guideline 305 [13]와 Munger와 Hare [14]의 방법을 참고로 하였다. 새우 (F.
- 옥탄올/물 분배계수 측정은 OECD guideline 123 [15]과 Aaron 등 [16]에 의해 소개된 slow-stirring method를 참고하여 진행하였다. 용매의 전처리 단계로서, 포화용액 제조를 위하여 충분한 양의 순수한 1-octanol (Merck, 99%)과 물 (증류수)를 플라스크에서 교반시켜 포화가 이루어지게 하였다.
성능/효과
- 7)에 비하여 전체적으로 높게 나타났다. BCF 값을 비교하였을 때 기존 연구 중에서 가장 근접한 SAR관계식은 Neely et al의 식 (log BCF = 0.54Kow + 0.12)으로 판단되었으며 [20], 본 연구의 Kow 값을 적용하였을 때 124.85라는 BCF 값이 얻어졌다.
- BCF와 BAF를 비교하였을 때 5일째는 큰 차이를 보이지 않았지만 7일째 분석결과 (Fig. 6)를 토대로 살펴보면 TD49를 해수로만 노출시킨 그룹에 비교하여 먹이를 통하여 상당량의 축적이 일어났음을 알 수 있었다. 하지만 실제 생태계에는 수많은 종들이 함께 분포하며 다양한 섭취대상이 존재하는바 실험실 내의 제한된 측정값보다 더 높은 양의 축적이 일어날 가능성이 존재한다 [14].
- 따라서 이들의 상관관계에 대해서는 지속적인 연구가 필요하다고 사료된다. TD49는 수중에서 용해도가 낮아 생물농축계수가 높을 것으로 예상되었지만 어류를 이용한 실험결과 생물농축계수가 예상보다는 낮게 검출되었으며, 청수에서의 배출속도도 빨랐다. 개방 구조의 실제 연안해역에서는 희석효과가 높고 청수역으로의 유영능력 때문에 실제 환경에서는 생물농축계수가 실험 결과보다는 낮을 것으로 예상된다.
- 본 연구는 신규로 합성된 살조제 TD49의 해양생태계에 대한 위해성 평가를 위해 급성생물노출평가의 다음 단계로서 생물농축실험을 통해 살조물질이 실제 해양에서 사용되었을 경우 해양생물의 먹이사슬을 통해 체내에 축적될 가능성을 평가하였다. TD49를 포함한 해수만을 이용한 10일 동안의 농축실험결과 내장 2.30, 아가미 2.15, 근육 0.69 nmoles/g로 검출되었으며, 근육이 가장 낮고, 내장이 가장 높았다. 각 BCF는 내장 67.
- TD49에 노출된 먹이와 해수를 공급하여 7일간 노출시킨 넙치를 TD49를 투여하지 않은 해수만을 넣어 7일 동안 사육한 후 분석한 결과 (Fig. 7), 내장에서는 2.81 ± 0.76 nmole/g이 검출되어 약 53%가 감소한 것을 알 수 있었고, 아가미와 근육에서는 검출되지 않았다.
- 물로만 노출시킨 그룹 (BCF)에 비교하여 상당히 높은 양이 축적된 것을 알 수 있다. TD49에 노출된 먹이와 해수를 공급하여 7일간 노출시킨 이후 순수한 해수만을 넣어 배출 실험한 결과, 내장에서 약 53%가 감소하였고, 아가미와 근육에서는 검출되지 않았다. 그리고 TD49의 옥탄올/물 분배계수 (Log Kow) 실험 결과 값은 3.
- 25로 계산되었다. TD49에 노출된 새우를 먹이로 공급하는 BAF 농축실험은 내장 5.98, 아가미 9.93, 근육 1.11 nmoles/g가 검출되었고, 각각의 BAF는 내장 175.89, 아가미 114.88, 근육 32.59로 계산되었다. 물로만 노출시킨 그룹 (BCF)에 비교하여 상당히 높은 양이 축적된 것을 알 수 있다.
- 옥탄올/물 분배계수를 이용하여 BCF를 도출하는 SAR (structure activity relationship) 관계식들이 많이 알려져 있다 [20-23]. 기 보고된 SAR관계식들에 적용하여 구한 BCF 값들은 본 연구의 실험을 통하여 구해진 값 (67.7)에 비하여 전체적으로 높게 나타났다. BCF 값을 비교하였을 때 기존 연구 중에서 가장 근접한 SAR관계식은 Neely et al의 식 (log BCF = 0.
- 내장에서 가장 높은 농도를 보였으며, 아가미-근육 순으로 높은 농도를 보였다. 이는 내장이 저장과 분해에 중요한 역할을 하는 조직으로 TD49의 축적이 더 크게 일어났기 때문으로 사료된다.
- Inc) 33 g을 넣어 제조하여 사용하였다. 두 생물종의 광주기와 암주기는 광조건 16시, 암조건 8시간을 유지하였다.
- 실험 결과 TD49의 수중에서 용해도가 낮아 [9] 생물농축계수가 높을 것으로 예상되었지만 어류를 이용한 실험결과 생물농축계수가 예상보다 낮게 검출되었다.
- 76 nmole/g이 검출되어 약 53%가 감소한 것을 알 수 있었고, 아가미와 근육에서는 검출되지 않았다. 이 결과로 보아 TD49는 해양에 사용되었을 경우 생물체내에 농축될 가능성은 있지만, TD49의 사용이 중단되면 7일 후에는 50% 이상이 배출되고 시간이 흐름에 따라 모두 체내에서 배출되어 제거 될 것으로 생각된다.
후속연구
- 그러나 먹이사슬을 통하여 넙치에게 먹이로 주었을 때 대조군에 비하여 높은 농축이 일어난 것을 보아 새우의 체내에도 TD49가 농축 되었을 것으로 예상된다. 그러므로 TD49에 대한 추출과정 및 정제방법 등에 대하여 추가적으로 연구되어야 할 것으로 사료된다.
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