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문제 정의
- 본 연구에서는 다양한 화합물의 독성을 상이한 독성법을 이용하여 조사한 결과를 평가하였다. 사용한 방법은 (1) 유전자 재조합 발광 균주인 RB1436의 발광 활성, (2) 상이한 4종류(genera)의 씨앗 발아, (3) 단기간 유전자 생물검정법인 Salmonella typhimurium변이 균주 유전자 복귀 돌연변이원성에 근거한 Ames test이다.
제안 방법
- 지역의 주요 농작물 재배종이면서 US. EPA 및 OECD의 공정법에서 권장하는 식물 씨앗에 해당하는 오이(Cucumis), 알타리무(Raphanus), 춘채(Cardamine), 상추(Lactuca)를 사용하여 씨앗 발아에 근거한 비소의 독성을 결정하였다(Table 2). 동일한 오염물에 대해서 각 씨앗종의 내성 정도와 민감도는 상이하였으며, 대조군의 경우에 3일 배양 시점에서 평균 92.
- Lactuca와 Raphanus의 씨앗 발아 활성에 대한 CuO, ZnO, NiO 나노입자의 영향 차이 여부를 EC50간 통계적 유의치(probability value)에 근거하여 평가하였다. Lactuca에 대한 CuO, NiO, ZnO의 EC50값들은 나노입자 간 차이가 통계적으로 매우 유의(상이한 영향) 것으로 조사되었다 (p < 0.
- 각 나노입자 별 조사 농도 범위는 다음과 같다: CuO (0~15 mg/L), NiO (0~30 mg/L), ZnO (0~30 mg/L), Fe2O3, Co3O4, TiO2 (1,000 mg/L). 기초 조사에서 Fe2O3, Co3O4, TiO2 나노입자에 의한 영향은 미미하였기에 1,000 mg/L에 대해서만 조사하였다. Lactuca, Raphanus 씨앗 모두 공통적으로 나노 입자 CuO, ZnO, NiO에 대해서는 뚜렷한 발아 억제 영향을 나타내었다.
- 나노입자에 대한 독성 영향을 씨앗발아 활성에 근거하며 평가하였다. 실험은 중금속에 대한 방법과 동일하게 수행하였다.
- 환경 오염물이 미치는 위해성을 다양한 생물 검정법을 이용하여 비교 분석하였다. 다양한 생물 및 측정 종말점(생물발광, 효소활성, 씨앗발아, 복귀 돌연변이) 을 이용하였으며, 방법과 화학종에 따라 상이한 민감도 및 영향이 관찰되었다. 연구 결과를 통하여 다음과 같은 결론을 도출하였다.
- 다양한 중금속에 대해 생물발광과 씨앗 발아 활성에 근거하여 민감도를 조사하였다. 선행 조사에 근거하여 특정 농도 범위를 결정하였으며 오염물에 따라 매우 다양한 범위의 독성을 나타내었다(Table 1).
- 6이 될 때까지 재배양하였다. 독성 측정은 발광 활성영향에 근거하여 측정하였으며, 균주(1 mL)에 시료(9 mL)를 노출 시킨 후 배양 1시간과 1시간 30분의 발광강도를 측정한 평균값을 이용하였다. 발광은 시료 400 µL을 채취한 후 Luminometer (TD 20/20, Turner Designs, USA)를 이용하여 측정하였으며, 발광 강도 단위는 relative light unit (RLU)이며 최대 측정 한계치는 9,999 RLU이다.
- 독성이 높게 나타난 비소 화합물(As(III)와 As(IV))에 대해서 다른 생물검정법을 이용하여 영향을 비교하였다(Table 2). As(III)와 As(V)의 1 mg/L 노출 조건에서 균주의 발광활성은 각 대조군의 49.
- 중금속에 대한 복귀돌연변이원성 시험은 Ames test (Mortelmans and Zeiger, 2000)에 준하여 수행하였고, 시험물질의 농도범위는 1~500 mg/L이다. 모든 실험마다 양성대조물질을 대상으로 복귀돌연변이 집락수를 측정하고, 각 균주에 해당하는 양성대조물질의 참고치와 비교, 확인하여 균주의 유전 특성이 정상적으로 발현되는지를 확인하였다(공인철 외 2인, 2010).
- 발광은 시료 400 µL을 채취한 후 Luminometer (TD 20/20, Turner Designs, USA)를 이용하여 측정하였으며, 발광 강도 단위는 relative light unit (RLU)이며 최대 측정 한계치는 9,999 RLU이다.
- 본 연구에서는 금속산화물인 나노입자 6종에 대한 독성평가를 실시하였다: CuO (30~50 nm), NiO (30 nm), Fe2O3(20~40nm), Co 3O4(30 nm), TiO2(30~50 nm) (Nanostructured & Amorphous Materials Inc., USA), ZnO (40~100 nm) (Alfa Aesar, USA).
- 비소 화합물이 Salmonella 균주 복귀 돌연변이원성에 미치는 영향을 As(III)와 As(V) 농도 0~500 mg/L 조건에서 조사하였다. 음성대조군에서 21~36 (TA98), 107~133 (TA100)의 집락이 생성되었기 때문에, 보고된 연구 결과와 비교하여 양성이라 판단할 수 있어 시험은 적절하다고 판단되었다(Mortelmans and Zeiger, 2000).
- 4로 돌연변이원성 물질로서의 가능성이 매우 높은 것으로 나타났다. 비소에 노출된 TA100 균주는 오염원의 증가에 따른 복귀 집락수의 증가를 확인할 수 없었기 때문에 비소에 대한 염기쌍 치환형인 TA100 균주의 변이원성 확인 결과는 음성으로 판정하였다. 오히려 As(III)에 노출된 TA100은 화합물의 농도가 증가함에도 불구하고 형성되는 집락의 수는 감소하였다.
- 혼합 2종 중금속에 의해 이론적으로 예상되는 영향(P(E))과 실제 관찰 영향(P(O))을 비교, 분석 하였다. 언급한 바와 같이 단일 금속 a1과 a2의 각각의 영향 정도가 P1과 P2라고 할 때 이론적으로 예상 영향 정도는 P(E) = P1 + P2 - (P1 P2)/100 방정식으로 정의된 이론에 근거하여 해석하였다(Kungolos et al., 2009).
- , USA), ZnO (40~100 nm) (Alfa Aesar, USA). 제조한 나노시료 용액내의 나노입자 분산(disperson) 향상을 위해 제조 후 초음파 세척기 (Daihan, Korea)를 이용하여 30분간 초음파(sonication) 후 실험에 사용하였다.
- 중금속 오염 특성에 근거하여 그룹 별(높은 비소 오염과 낮은 비소 오염 그룹) 영향을 평가하였다(Fig. 4). 높은 비소농도 그룹(#1~#6)과 낮은 비소농도 그룹(#7~#11)의 씨앗발아는 각 68±44.
- 토양 시료는 대용량 지하수 확보 가능 예정지 주변의 지하수계에 영향을 줄 수 있는 11 지역의 표층토를 채취하여 씨앗발아에 미치는 영향에 근거하여 독성을 조사하였다. 지역별로 10 m 반경의 구간에서 채취의 편리성과 토양 상태 등을 고려하여 토양오염공정시험법에 따라서 5~6개의 토양시료 채취지점을 결정하였다. 낙엽이나 뿌리와 같은 이물질이 있을 경우 이들을 제거하고 표층토양을 체걸음 한 후 2 mm미만의 토양 입자를 현장에서 채취하였다.
- 토양 시료는 대용량 지하수 확보 가능 예정지 주변의 지하수계에 영향을 줄 수 있는 11 지역의 표층토를 채취하여 씨앗발아에 미치는 영향에 근거하여 독성을 조사하였다. 지역별로 10 m 반경의 구간에서 채취의 편리성과 토양 상태 등을 고려하여 토양오염공정시험법에 따라서 5~6개의 토양시료 채취지점을 결정하였다.
- 모든 토양은 공기건조 후 사용할 때까지 저온실에 밀봉 보관하였다. 토양평가를 위해 토양과 증류수를 1:3의 비율로 혼합 후 250 rpm 조건에서 6시간 추출 후 원심분리 슬러리의 상등액에 대한 영향을 관찰, 비교하였다. 실험 방법은 단일 중금속 독성평가와 동일한 방법으로 수행하였다.
- 혼합 2종 중금속에 의해 이론적으로 예상되는 영향(P(E))과 실제 관찰 영향(P(O))을 비교, 분석 하였다. 언급한 바와 같이 단일 금속 a1과 a2의 각각의 영향 정도가 P1과 P2라고 할 때 이론적으로 예상 영향 정도는 P(E) = P1 + P2 - (P1 P2)/100 방정식으로 정의된 이론에 근거하여 해석하였다(Kungolos et al.
- 환경 오염물이 미치는 위해성을 다양한 생물 검정법을 이용하여 비교 분석하였다. 다양한 생물 및 측정 종말점(생물발광, 효소활성, 씨앗발아, 복귀 돌연변이) 을 이용하였으며, 방법과 화학종에 따라 상이한 민감도 및 영향이 관찰되었다.
대상 데이터
- 지역별로 10 m 반경의 구간에서 채취의 편리성과 토양 상태 등을 고려하여 토양오염공정시험법에 따라서 5~6개의 토양시료 채취지점을 결정하였다. 낙엽이나 뿌리와 같은 이물질이 있을 경우 이들을 제거하고 표층토양을 체걸음 한 후 2 mm미만의 토양 입자를 현장에서 채취하였다. 모든 토양은 공기건조 후 사용할 때까지 저온실에 밀봉 보관하였다.
- Salmonella typhimurium 야생형 균주(wild type)는 아미노산 히스티딘이 없는 조건에서도 생장할 수 있는 히스티딘 비요구성(his+)이다. 본 연구에서 사용한 Salmonella 변종들은 인위적 변이(pre-existing mutations)에 의해 히스티딘을 합성할 수 없어 생장을 위해서는 히스티딘을 요구하는 히스티딘 요구성(his-) 균주로 ampicillin 저항 유전자를 보유하고 있는 TA98을 사용하였다. 중금속에 대한 복귀돌연변이원성 시험은 Ames test (Mortelmans and Zeiger, 2000)에 준하여 수행하였고, 시험물질의 농도범위는 1~500 mg/L이다.
데이터처리
- 값으로 나타내었으며, 노출평가모델링(CEAM: Exposure Assessment Modeling)을 수행하기 위해 미국 EPA에서 제공하는 프로그램(Trimmed SpearmanKarber method)을 이용하였다(An 2004). 실험 결과값들에 대해 graphpad software의 t-test 프로그램을 이용하여 통계 유의치(p-value)를 평가하였다 (http:// www.graphpad.com/quickcalcs/ttest1.cfm).
이론/모형
- 본 연구에서는 돌연변이원성 시험의 스크리닝 시험으로 가장 많이 이용되고 있는 단시간 변이 측정법 Ames test를 이용하였다. Salmonella typhimurium 야생형 균주(wild type)는 아미노산 히스티딘이 없는 조건에서도 생장할 수 있는 히스티딘 비요구성(his+)이다.
- 본 연구에서는 다양한 화합물의 독성을 상이한 독성법을 이용하여 조사한 결과를 평가하였다. 사용한 방법은 (1) 유전자 재조합 발광 균주인 RB1436의 발광 활성, (2) 상이한 4종류(genera)의 씨앗 발아, (3) 단기간 유전자 생물검정법인 Salmonella typhimurium변이 균주 유전자 복귀 돌연변이원성에 근거한 Ames test이다.
- 생물 검정법의 결과는 일반적으로 대조군에 대비한 EC50 값으로 나타내었으며, 노출평가모델링(CEAM: Exposure Assessment Modeling)을 수행하기 위해 미국 EPA에서 제공하는 프로그램(Trimmed SpearmanKarber method)을 이용하였다(An 2004). 실험 결과값들에 대해 graphpad software의 t-test 프로그램을 이용하여 통계 유의치(p-value)를 평가하였다 (http:// www.
- 본 연구에서 사용한 Salmonella 변종들은 인위적 변이(pre-existing mutations)에 의해 히스티딘을 합성할 수 없어 생장을 위해서는 히스티딘을 요구하는 히스티딘 요구성(his-) 균주로 ampicillin 저항 유전자를 보유하고 있는 TA98을 사용하였다. 중금속에 대한 복귀돌연변이원성 시험은 Ames test (Mortelmans and Zeiger, 2000)에 준하여 수행하였고, 시험물질의 농도범위는 1~500 mg/L이다. 모든 실험마다 양성대조물질을 대상으로 복귀돌연변이 집락수를 측정하고, 각 균주에 해당하는 양성대조물질의 참고치와 비교, 확인하여 균주의 유전 특성이 정상적으로 발현되는지를 확인하였다(공인철 외 2인, 2010).
성능/효과
- (2) 씨앗발아는 중금속에 따라 상이한 민감도를 나타내었다. 조사 씨앗 중에서 Lactucus와 Raphanus 종이 대체적으로 높은 민감도를 보였으며, 민감도 관점에서 중금속 오염에 대한 적절한 독성 평가 결과를 나타내었다.
- (3) 혼합 금속에 대한 영향은 뚜렷한 경향을 나타내지 않았지만, 일부 혼합 중금속은 상승 혹은 길항작용에 대한 선호 현상이 나타났다. 또한 높은 영향(> 50%)에서는 상승작용에 대한 경향이 뚜렷하였다.
- (4) 개별 토양 시료의 총중금속 농도와 독성 간에 상관성을 찾기는 어려웠지만, 뚜렷한 오염 특성을 보인 비소 농도에 근거한 두 그룹 간의 평균 독성에는 뚜렷한 차이(32% 독성과 무독성)를 관찰하였다. 하지만 소수 시료의 높은 독성으로 두 그룹은 통계적으로 유의성(p = 0.
- (5) 나노입자 CuO, ZnO, NiO에 대해 씨앗은 뚜렷한 활성 억제 영향을 나타내었으나, Fe2O3, Co3O4, TiO2 는 최대 시험 농도(1,000 mg/L)에서도 씨앗 활성에 거의 영향을 나타내지 않았다.
- As(III)와 As(V)의 1 mg/L 노출 조건에서 균주의 발광활성은 각 대조군의 49.8±6.66%(높은 독성)와 62.4±14.06%(낮은 독성)을 나타내었고, 최대 농도인 10 mg/L 노출 조건에서는 활성이 억제되어 각 대조군의 6.5±0.87%와 15.9±0.63% 발광 활성이 각각 관찰되었다.
- Lactuca (상추)씨앗을 이용하여 토양 추출용액에 대한 영향을 평가한 결과, 대조군(100%)에 대한 전체 시료의 발아율의 범위는 6~106% (평균 83±36.5%)로서 시료별 매우 상이한 영향을 나타내었다(Fig. 4).
- 기초 조사에서 Fe2O3, Co3O4, TiO2 나노입자에 의한 영향은 미미하였기에 1,000 mg/L에 대해서만 조사하였다. Lactuca, Raphanus 씨앗 모두 공통적으로 나노 입자 CuO, ZnO, NiO에 대해서는 뚜렷한 발아 억제 영향을 나타내었다. 대조적으로 Fe2O3 와 TiO2 는 씨앗 두 종 모두에 대해 조사 최대 농도 1,000 mg/L 조건에서 발아에 대한 영향을 관찰할 수 없었다(Fig.
- Lactuca에 대한 CuO, NiO, ZnO의 EC50값들은 나노입자 간 차이가 통계적으로 매우 유의(상이한 영향) 것으로 조사되었다 (p < 0.009).
- 4~20 mg/L였으며 Raphanus 씨앗의 경우 EC50 이 25~115 mg/L 범위 영향을 나타내었다. Lactuca에 비해 Raphanus의 나노입자에 대한 EC50값은 CuO 58배, ZnO 4배, 그리고 NiO 7배 높은 값, 즉 낮은 씨앗 발아 영향이 관찰되었다. 따라서 나노입자 오염에 대해 Lactuca 씨앗이 Raphanus 씨앗보다 매우 높은 민감도(영향)와 오염물에 상이한 민감도 차이를 나타냄을 알 수 있었다.
- TA98 균주는 비소 농도 증가에 따라 복귀 돌연변이에 의한 집락수도 증가하였고, 모두 용량 의존적으로 양성 반응을 보였다. MR (대조군에 대한 실험군의 복귀 집락수의 비) 값이 2를 초과하기 시작하는 농도는 As(III) 1 mg/L (MR=5.1)와 As(V) 500 mg/L (MR=2.0)로 나타났다(Table 2). 따라서 As(III)는 1 mg/L 이하, As(V)는 500 mg/L 이상의 농도에서 양성, 즉 유전자 변이 영향 농도로 판정할 수 있었다.
- 음성대조군에서 21~36 (TA98), 107~133 (TA100)의 집락이 생성되었기 때문에, 보고된 연구 결과와 비교하여 양성이라 판단할 수 있어 시험은 적절하다고 판단되었다(Mortelmans and Zeiger, 2000). TA98 균주는 비소 농도 증가에 따라 복귀 돌연변이에 의한 집락수도 증가하였고, 모두 용량 의존적으로 양성 반응을 보였다. MR (대조군에 대한 실험군의 복귀 집락수의 비) 값이 2를 초과하기 시작하는 농도는 As(III) 1 mg/L (MR=5.
- TA98과 TA100 균주에 대한 MR값을 비교했을 때 TA98 균주에 대한 복귀 돌연변이원성이 뚜렷하게 나타나므로 구조 이동형(frame shift type)의 변이원성 물질에 의한 돌연변이원성 효과가 더 크게 발현되었음을 예상할 수 있었다. 본 연구 결과는 침출수 처리공정수 및 폐수슬러지에 의한 돌연변이원성 평가에서도 구조이동형 돌연변이가 더욱 크게 발현된다는 보고들과 일치하였다(이종삼 외 2인, 2007; Mathur et al.
- 환경오염 평가과정에서 각 지역의 총중금속 농도에 근거하여 주변 생태계에 미칠 수 있는 영향에 대한 상관성을 평가하는 것은 매우 복합적인 해석을 요구함을 알 수 있었다. 그러나 독성이 높은 특정 오염물의 오염 정도 차이가 뚜렷한 지역, 혹은 시료들을 그룹화하여 영향을 평가하는 것도 하나의 접근 방향임을 확인하였다. 또한 단일 검정법에 근거한 평가가 내포하고 있는 제약점들은 다양한 검정법들의 통합 결과로 일부 해결할 수 있을 것이다.
- 3). 그러나 씨앗 Raphanus와는 달리 Lactuca는 1,000 mg/L Co3O4 농도 노출에 약 63% (37% 억제)의 발아율을 나타내었고, CuO, ZnO, NiO에 대해서도 상대적으로 높은 발아 억제 영향을 나타내었다. 따라서 씨앗 종류에 따라 상이한 영향이 관찰될 수 있음을 확인하였다.
- 금속 오염물 종류에 대해 상이한 민감도를 나타내었지만, As(III)에 대한 씨앗의 민감도(EC50 mg/L)는 Lactuca (0.63) > Raphanus (1.73) > Cardamine (3.74), Cucumis (3.95), 그리고 As(V)에 대한 민감도는 Lactuca (3.01), Cucumis (3.70), Raphanus (3.94) >> Cardamine (10.96)으로 조사되었다(Table 2).
- 따라서 씨앗 종류에 따라 상이한 영향이 관찰될 수 있음을 확인하였다. 나노입자 종류에 따라 다양한 범위의 영향을 나타내었지만, CuO, ZnO, NiO 입자의 씨앗 Lactuca에 대한 EC50 의 범위는 0.4~20 mg/L였으며 Raphanus 씨앗의 경우 EC50 이 25~115 mg/L 범위 영향을 나타내었다. Lactuca에 비해 Raphanus의 나노입자에 대한 EC50값은 CuO 58배, ZnO 4배, 그리고 NiO 7배 높은 값, 즉 낮은 씨앗 발아 영향이 관찰되었다.
- 높은 비소농도 그룹(#1~#6)과 낮은 비소농도 그룹(#7~#11)의 씨앗발아는 각 68±44.9% (평균 32% 독성)와 102±4.7% (무독성)였으며 독성도 차이가 큰 것으로 조사되었다.
- 7% (무독성)였으며 독성도 차이가 큰 것으로 조사되었다. 독성이 높은 비소의 뚜렷한 오염차이를 보인 두 그룹의 평균 독성은 큰 차이를 보였지만 특정 두 시료 토양 #4와 #6의 독성이 매우 높아 그룹의 평균 발아율을 현저하게 떨어뜨렸으며 통계적으로도 유의성(p값 0.13)이 크지 않았다. 비소 농도 외에 시료 토양 #4에는 구리, 아연 #6에는 크롬, 납의 농도가 높긴 하지만 다른 토양 시료와 비슷한 수준이여서 주요 영향인자를 예측하기는 어려웠다.
- EPA 및 OECD의 공정법에서 권장하는 식물 씨앗에 해당하는 오이(Cucumis), 알타리무(Raphanus), 춘채(Cardamine), 상추(Lactuca)를 사용하여 씨앗 발아에 근거한 비소의 독성을 결정하였다(Table 2). 동일한 오염물에 대해서 각 씨앗종의 내성 정도와 민감도는 상이하였으며, 대조군의 경우에 3일 배양 시점에서 평균 92.5% 발아(2 cm 기준)하였다. 비소 노출 씨앗들 대부분은 초기 일정 농도까지는 발아 영향에 내성을 나타내다가, 일정 농도 노출 이후 부터 급격히 영향을 받는 형태로 관찰되었다.
- Lactuca에 비해 Raphanus의 나노입자에 대한 EC50값은 CuO 58배, ZnO 4배, 그리고 NiO 7배 높은 값, 즉 낮은 씨앗 발아 영향이 관찰되었다. 따라서 나노입자 오염에 대해 Lactuca 씨앗이 Raphanus 씨앗보다 매우 높은 민감도(영향)와 오염물에 상이한 민감도 차이를 나타냄을 알 수 있었다. 씨앗 종류별 동일 오염물에 대한 민감도 차이는 다양한 요인들이 관여할 수 있지만, 특히 씨앗 크기(표면적 차이)도 주요 원인 중의 하나일 것이다.
- 그러나 씨앗 Raphanus와는 달리 Lactuca는 1,000 mg/L Co3O4 농도 노출에 약 63% (37% 억제)의 발아율을 나타내었고, CuO, ZnO, NiO에 대해서도 상대적으로 높은 발아 억제 영향을 나타내었다. 따라서 씨앗 종류에 따라 상이한 영향이 관찰될 수 있음을 확인하였다. 나노입자 종류에 따라 다양한 범위의 영향을 나타내었지만, CuO, ZnO, NiO 입자의 씨앗 Lactuca에 대한 EC50 의 범위는 0.
- 03)를 나타내었다. 따라서 영향이 크지 않는 Ti, Co, Fe 금속산화물을 제외한 나노입자들은 두 씨앗 종 모두에 대해 나노입자 간 씨앗 발아에 뚜렷한 차이의 영향을 나타냄을 알 수 있었다. Lin and Xing (2007)의 연구 결과에 의하면 ZnO 나노입자의 씨앗 발아 EC50은 radish 50 mg/L, 그리고 rape과 ryegrass는 20 mg/L로 조사되었다.
- 그러나 낮은 발아율을 보인 #4와 비슷한 농도의 중금속으로 오염된 #1(921 mg/kg), #2(921 mg/kg) 시료가 각각 102%(무독성), 94%(6% 독성)로 높은 발아율을 나타내기도 하였다. 따라서 토양 시료의 복합적 특성 때문에 각 시료별 오염원 총 농도와 영향 간의 상관성으로 생태계에 미칠 수 있는 영향을 평가하기는 용이하지 않음을 확인하였으며 총 중금속 농도와 각 시료 용출액에 대한 씨앗의 발아 간에는 매우 낮은 상관관계(R2 = 0.239)가 나타났다.
- 씨앗 종류별 동일 오염물에 대한 민감도 차이는 다양한 요인들이 관여할 수 있지만, 특히 씨앗 크기(표면적 차이)도 주요 원인 중의 하나일 것이다. 또한 CuO가 다른 나노입자에 비해 매우 높은 발아 억제 영향을 나타내었으며, 예를 들면 조사 나노입자 중에서 두번째로 높은 독성을 나타낸 ZnO에 비해 CuO 영향은 Lactuca 씨앗은 23배, Raphanus는 1.7배 낮은 EC50 (높은 발아 억제 영향)값을 나타내었다(Table 3). 그러나 나노입자에 대한 독성(mg/L EC50 )은 두 씨앗 종 모두 비슷한 순서로 관찰되었다.
- 0093)로 통계적 유의성 관찰과 함께 이론적 예상 독성보다 높은 독성, 즉 상승작용이 관찰되었다. 또한 통계적 유의성이 크지는 않지만 Cr(VI)과의 혼합 조건 외는 모두 상승 작용이 나타났다. 뚜렷한 경향은 관찰할 수 없었지만 중금속의 혼합에 의해 길항, 상승, 첨가의 3가지 작용들이 나타나기 때문에 혼합 오염원 영향에 의한 정확한 평가를 위해서는 좀 더 세부적인 연구와 관심이 필요하다.
- 86) mg/L로 각각 조사되었다. 많은 연구 결과들에 의하면 보편적으로 As(III)가 As(V)보다 높은 독성을 나타내는 것으로 알려져 있으며, 생물 발광활성 억제에 근거한 본 연구에서도 일치하는 결과가 조사되었다. As(III)의 독성은 glutathione과 lipoic산과 같은 생분자(biomolecules)와 많은 효소의 시스테인 성분의 -SH기에 대한 친화도 때문인 것으로 알려져 있다(Aposhian and Aposhian, 2006).
- 대체적으로 Cardamine 씨앗이 비소 화합물에 대해 민감도가 낮은 씨앗 종으로 조사되었었으므로, 환경독성평가에 부적절한 씨앗종으로 판단할 수 있다. 본 조사에서 높은 민감도를 나타내었고, 비소 화합물에 대해 상이한 영향을 나타내었으며, 또한 다른 검정법과 비슷한 경향을 보인 Lactuca와 Raphanus 2종의 씨앗이 생물 검정법을 위해 적절한 종류로 사료된다.
- 전체 평균 독성은 P(O) = 72±28.8%, P(E) = 63±21.5% (p 값 0.0093)로 통계적 유의성 관찰과 함께 이론적 예상 독성보다 높은 독성, 즉 상승작용이 관찰되었다.
- (2) 씨앗발아는 중금속에 따라 상이한 민감도를 나타내었다. 조사 씨앗 중에서 Lactucus와 Raphanus 종이 대체적으로 높은 민감도를 보였으며, 민감도 관점에서 중금속 오염에 대한 적절한 독성 평가 결과를 나타내었다.
- 토양이 씨앗발아에 미치는 영향과 토양 중금속 농도와의 관계를 분석하기 위해 시료 토양의 총중금속 농도 결과를 Table 4에 나타내었다. 조사 주변 토양은 대체적으로 심각한 중금속 오염은 관찰되지 않았지만, 일부 토양에서 수 백 mg/kg의 높은 비소 농도가 검출되었다. 총중금속 농도에 근거할 때 그룹 #1~6에서는 매우 높은 비소 농도(381~627 mg/kg)에 오염된 반면에, #7~11에서는 매우 낮은 농도(< 1 mg/kg)가 조사되었다.
- 비소 노출 씨앗들 대부분은 초기 일정 농도까지는 발아 영향에 내성을 나타내다가, 일정 농도 노출 이후 부터 급격히 영향을 받는 형태로 관찰되었다. 조사한 씨앗 중에서 Lactuca, Raphanu와 Cardamines는 As(III)가 As(V)보다 더욱 높은 독성 영향을 나타내었으며, Cucumis는 비슷한 민감도를 나타내었다. 금속 오염물 종류에 대해 상이한 민감도를 나타내었지만, As(III)에 대한 씨앗의 민감도(EC50 mg/L)는 Lactuca (0.
- 4). 표준편차 값이 높은 것에 근거할 때 시료 집단 간의 흐트러짐 정도, 즉 시료 간에 뚜렷한 발아 영향 차이가 있다고 판단할 수 있었다. 일부에서는 높은 총중금속 함유 시료와 낮은 총중금속 함유 시료 간에 뚜렷한 발아율 차이를 관찰할 수 있었다.
후속연구
- , 2009). 다양한 종류 및 조건에서 나노입자가 생물계에 미칠 수 있는 영향에 대한 연구는 계속적으로 조사되어야 할 것이다.
- , 2008). 따라서 단일방법에 의한 평가보다는 다양한 방법에 근거한 오염물 독성 평가 접근법이 필요하며, 생물종에 따라 상이한 민감도에 의한 생물 검정법 결과의 통합은 오염물 혹은 오염 환경의 모니터링에 더욱 적절한 정보를 제공해 줄 것이다(Kungolos 2009).
- 2) > Co3O4 , Fe2O3, TiO2 으로 조사되었다. 따라서 두 씨앗종에 대한 결과에 근거할 때, 적절한 평가를 위해서는 씨앗 종에 따라 상이한 민감도 및 영향 정도 등에 대한 해석 및 분석이 필요함을 알 수 있었다.
- , 2008). 따라서 향후 적절한 영향 평가를 위해서는 단일 검정 법을 이용하기 보다는 다양한 검정법에 의한 통합 결과를 이용하는 것이 더욱 적절한 평가법이 될 것이다(Kungolos et al., 2009).
- 하지만 평가 결과를 해석하는 과정에서 씨앗별 상이한 민감도와 측정 종말점에 따른 영향 차이 등에 대한 이해 및 해석이 필요하다. 또한 단일 검정법에 근거한 평가가 내포하고 있는 제약점들이 있기 때문에, 실제적인 평가는 다양한 검정법과 측정 종말점의 통합 결과에 대한 해석을 통하여 접근해야 할 것이다. 본 검정법의 결과를 기초자료로 하여 향후 다양한 통합 검정법을 이용한 평가와 복합 오염물 같은 시료에 의한 영향 기작에 대한 더욱 상세한 연구가 필요할 것으로 사료되었다.
- 또한 통계적 유의성이 크지는 않지만 Cr(VI)과의 혼합 조건 외는 모두 상승 작용이 나타났다. 뚜렷한 경향은 관찰할 수 없었지만 중금속의 혼합에 의해 길항, 상승, 첨가의 3가지 작용들이 나타나기 때문에 혼합 오염원 영향에 의한 정확한 평가를 위해서는 좀 더 세부적인 연구와 관심이 필요하다.
- 또한 단일 검정법에 근거한 평가가 내포하고 있는 제약점들이 있기 때문에, 실제적인 평가는 다양한 검정법과 측정 종말점의 통합 결과에 대한 해석을 통하여 접근해야 할 것이다. 본 검정법의 결과를 기초자료로 하여 향후 다양한 통합 검정법을 이용한 평가와 복합 오염물 같은 시료에 의한 영향 기작에 대한 더욱 상세한 연구가 필요할 것으로 사료되었다.
- 생물을 이용한 오염물 영향 평가에서 오염물에 대한 독성 정도 및 민감도 순서는 식물종과 측정 종말점 등에 따라 매우 다양한 특성을 나타낼 수 있기 때문에 시료 특성에 적합한 방법이나 다양한 방법들의 결과를 통합한 해석을 통하여 더욱 적절한 평가가 이루어질 수 있을 것이다. 특히 나노입자에 의한 유전자 변이에 대한 영향 여부는 인간 건강 및 생태계 위해성 평가에 매우 중요한 과정이다(Singh et al.
- As(III)는 As(V)에 비해 독성이 상당히 높은 것으로 보편적으로 알려져 있으나 (Sharma and Sohn, 2009) 본 검정법에서는 EC50에 근거하여 약 2~3배 정도 높은 독성이 관찰되었다. 오염물에 대한 독성 민감도 및 민감도 순서는 생물종과 측정 종말점(end points) 등에 따라 매우 다양한 특성을 나타낼 수 있기 때문에 시료 특성에 적합한 방법이나 다양한 방법들의 결과를 통합한 해석을 통하여 더욱 적절한 평가가 이루어질 수 있을 것이다.
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