[논문]동자개 치어의 암모니아 급성 독성

손상규; 이주용; 이영식; 김광석; 김봉래; 이정호; 최혜승

doi:10.13000/jfmse.2015.27.5.1229

[국내논문] 동자개 치어의 암모니아 급성 독성
Acute Toxicity of Ammonia on Juvenile banded Catfish(Pseudobagurus fulvidraco) 원문보기

水産海洋敎育硏究 = Journal of fisheries and marine sciences education, v.27 no.5 = no.77, 2015년, pp.1229 - 1235

손상규 (국립수산과학원 내수면양식연구센터) , 이주용 (국립수산과학원 내수면양식연구센터) , 이영식 (국립수산과학원 내수면양식연구센터) , 김광석 (국립수산과학원 내수면양식연구센터) , 김봉래 (국립수산과학원 내수면양식연구센터) , 이정호 (국립수산과학원 내수면양식연구센터) , 최혜승 (국립수산과학원 내수면양식연구센터)

Abstract ▼ AI-Helper

Juvenile banded catfish(Pseudobagurus fulvidraco, mean length $10.7{\pm}0.42cm$ and mean weight $15.0{\pm}0.23g$) were exposed to varies TAN(total ammonia) concentrations at pH levels of $6.12{\pm}0.51$, $7.00{\pm}0.26$ and $8.04{\pm}0.07$ for 96hrs to check the level of acute toxicity on biofloc technology aquaculture system(BFT). The result showed that cumulative mortalities for juvenile banded catfish at TAN levels 48.95, 55.96, 66.47, and 78.88 mg/L at pH $6.12{\pm}0.51$ were 0, 30, 30, and 50%, respectively. At pH $7.00{\pm}0.26$, its mortalities to TAN 5.20, 11.68, 15.31, and 18.31 mg/L were 0, 10, 20, and 70%, respectively and at pH $8.04{\pm}0.07$, the mortalities to TAN 0.96, 1.49, 2.13, and 3.62 mg/L were 10, 20, 40, and 100%, respectively. Its $96h-LC_{50}$ (median lethal concentration, $LC_{50}$) at pH $6.12{\pm}0.51$, $7.00{\pm}0.26$, and $8.04{\pm}0.07$ were 78.12, 15.87, and 2.21 mg/L for TAN, and 0.05, 0.10, and 0.14 mg/L for $NH_3$, respectively, and the acute toxicity for ammonia to juvenile banded catfish increased exponentially with increase of pH.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

일반적으로 pH가 상승하면 유리 암모니아 양이 증가하여 독성이 증가하는 것으로 알려져 있다. 그래서 본 연구에서는 동자개 치어를 대상으로 pH 농도별 TAN의 급성독성 시험을 실시하였다. TAN에 대한 96시간 후의 pH 농도별 LC₁₀, LC₅₀및 LC₉₀는 pH 6.
그래서 본 연구에서는 동자개를 BFT(biofloc technology)로 고밀도 양식하기 위해 아질산 급성 독성 및 암모니아 급성독성 연구가 필요하여, 미생물총을 이용한 BFT 양식 시스템에서 pH를 적절히 관리해야 할 pH 6~8 변동 범위 내에서 암모니아 급성 독성 실험을 수행하고 96시간 치사 농도인 LC₁₀, LC₅₀ 및 LC₉₀(lethal concentration, LC)를 계산해서 그 결과를 보고하고자 한다.

제안 방법

0으로 조정하였다. 0.1 M NH₄Cl 시약을 첨가해서 총암모니아(TAN) 농도를 pH 6 실험구에서는 50, 60, 70, 80 mg/L, pH 7.0에서는 5, 10, 15, 20 mg/L, pH 8에서는 1, 1.5, 2, 2.5 mg/L로 조절해서 동자개 치어를 실험구별로 수조 당 20 마리씩 수용하였고, 대조구는 NH₄Cl 시약과 HCl 및 NaOH를 첨가하지 않고 지하수를 사육수로 사용하였다.
총암모니아(TAN)는 NH₄⁺와 NH₃합으로 산출하였다. NH₄⁺는 같은 시간 간격으로 사육수를 채취해서 0.2 ㎛ 여과지로 여과해서 Spectroquant Photometer NOVA 60으로 분석하여 구하였고, NH₃는 YSI 600 XL를 이용하여 사육수의 pH와 수온을 측정해서 총암모니아 중 이온화되지 않은 NH₃의 해리비율을 계산하여 산출하였으며, TAN 농도 유지를 위해 NH₄Cl 시약을 6시간 간격으로 첨가해서 농도를 조절하였다.
따라서 동자개 치어에 대한 암모니아의 급성독성은 pH가 높을수록 높게 나타났다.
21 mg/L를 유지시켰으며, 실험 시작 후 6, 12, 24, 48, 72, 96시간 간격으로 폐사체를 확인하여 LC₅₀을 구하였다. 수온, 용존산소 및 pH는 YSI 600 XL(YSI Nanotech, Yellow Springs, Ohio, USA)로 같은 시간 간격으로 측정하였다. 총암모니아(TAN)는 NH₄⁺와 NH₃합으로 산출하였다.
시험 수조는 히터를 이용하여 수온을 조절한 항온 수조 내에 설치하고 수온을 27.0 ± 0.41 ℃로 유지하였고, 실험기간 동안 사료는 공급하지 않고 폭기하여 용존산소를 6.8 ± 0.21 mg/L를 유지시켰으며, 실험 시작 후 6, 12, 24, 48, 72, 96시간 간격으로 폐사체를 확인하여 LC50을 구하였다.
아크릴 원형 수조(∅ 35 cm × H 35 cm) 12개에 지하수를 20 L씩 채우고 0.1 M KH2PO4와 0.1 M NaNCO3로 pH를 6.0, 7.0, 8.0으로 조정하였다.

대상 데이터

경남 창원시 진해구에 위치한 내수면 양식연구센터에서 사육중인 평균 체중 15.0 ± 0.23 g(평균 전장 10.7 ± 0.42 cm) 동자개 치어를 250 L PVC 원형수조에 수용하고 실험 4일 전부터 절식하여 실험어로 사용하였다.

데이터처리

그리고 반수치사 농도(LC₅₀)는 Microsoft Excel 2010을 사용하여 다중공선성(multicollinearity)을 검토하였고, 최종적으로 선택된 독립변수들에 대하여 회귀분석을 수행해서 얻어진 회귀식에 대해 통계적으로 의미가 있는지의 여부를 판단하기 위해 분산분석(ANOVA)을 실시하였으며 결정계수(coefficient of determination; R²)는 0.95로 산출하여 계산하였다.

성능/효과

TAN에 대한 96시간 후의 pH 농도별 LC10, LC50 및 LC90는 pH 6.12 ± 0.51은 50.40, 78.12 및 105.84 mg/L였고, pH 7.00 ± 0.26에서는 7.33, 15.87 및 24.40 mg/L였으며, pH 8.04 ± 0.07은 1.09, 2.21 및 3.33 mg/L로 나타나, LC10, LC50 및 LC90 모두 pH가 상승함에 따라 LC값이 낮아져 암모니아 독성이 증가하였다.
그리고 TAN 노출시간에 따른 LC를 비교해 보면 pH 농도별 실험구 모두 노출 시간이 길어지면 LC₁₀, LC₅₀및 LC₉₀ 값도 낮아져 독성이 강해지는 것을 알 수 있다. 따라서 이런 결과를 유추해 보면 동자개도 타어종과 같이 아주 낮은 농도의 암모니아에 장기간 노출시키면 만성독성을 일으킬 수 있으므로 추후 이에 대한 연구도 있어야 할 것으로 생각된다.
따라서 동자개 치어에 대한 암모니아의 급성독성은 pH가 높을수록 높게 나타났다.
실험 시작 시 pH는 6.0, 7.0, 8.0로 조정하였으나 시간이 경과함에 따라 사육수에 녹아 있는 HCO3- , CO3- 이온 등의 완충 작용으로 인해 실험구 모두 pH가 약간 상승하는 경향을 나타내었고, TAN 농도는 실험 시작 시 조정한 농도 보다 다소 차이가 있었다([Table. 2]).
실험에 사용한 지하수의 수질은 [Table. 1]에서와 같이 TAN(총암모니아)는 0.1 mg/L, NO₂^-(아질산염)은 0.1 mg/L, Cl^- (염소이온)은 52.4 mg/L, Alkalinity(알카리도)는 85.4 mg/L(as CaCo₃)를 나타내어 동자개 암모니아 급성독성 시험에 적합한 수질 상태를 나타내었다.

후속연구

그리고 Zhang et al.,(2012)이 보고한 동자개와 유사한 종인 yellow catfish(체중 32.96 ± 5.75g)의 실험 결과를 본 실험 조건으로 96-hr LC50 값을 환산해 보면 NH4+ 82.72 mg/L와 NH3 2.13 mg/L로 나타나 yellow catfish가 동자개 보다 암모니아에 내성이 있다고 할 수는 있지만, 일반적으로 어체 크기가 커지면 암모니아에 대한 내성이 증가한다고 하므로(Kim et al., 1997; Kido et al., 1991; Cho et al., 1998), 어종 간에 암모니아 독성 내성 비교를 할 때는 이점을 간과해서는 안 될 것이다.
값도 낮아져 독성이 강해지는 것을 알 수 있다. 따라서 이런 결과를 유추해 보면 동자개도 타어종과 같이 아주 낮은 농도의 암모니아에 장기간 노출시키면 만성독성을 일으킬 수 있으므로 추후 이에 대한 연구도 있어야 할 것으로 생각된다.

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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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