[논문]Euglena 운동성 측정장치를 이용한 생태독성평가

이정아; 김경남; 박다경

doi:10.11626/kjeb.2016.34.2.124

Euglena 운동성 측정장치를 이용한 생태독성평가
Ecotoxicity Test Using E. agilis Biomonitoring System 원문보기

환경생물 = Korean journal of environmental biology, v.34 no.2, 2016년, pp.124 - 131

이정아 (경기대학교 환경에너지공학과) , 김경남 ((주)마이크로디지탈) , 박다경 (경기대학교 환경에너지공학과)

초록
AI-Helper

Euglena agilis의 운동성 반응을 자동으로 측정하는 장치인 E. agilis 시스템 (E-Tox)을 이용하여 8종의 중금속 (Ag, Cd, Cr(VI), Cu, Hg, Ni, Pb, Zn)에 대한 독성시험을 실시하였다. E. agilis 운동성 시험 (biomonitoring test)으로부터 도출된 $EC_{50}$과 문헌상의 자료 조사로 얻은 기존 생태독성 시험 생물 종들(D. magna, V. fischeri, 그리고 E. gracilis)의 $EC_{50}$을 비교하여 시험물질에 대한 E. agilis의 독성 민감도를 평가하였다. 또한 축산폐수 방류수, 도금폐수 방류수, 도금폐수 1차 처리 시료에 대해 D. magna 급성 독성시험과 E. agilis 운동성 반응 시험을 수행 후 TU를 비교하여 E. agilis 운동성 시험의 현장 적용 가능성을 평가하였다. E. agilis는 시험 중금속에 대해 D. magna보다 독성민감도가 전반적으로 낮았으나 V. fischeri 또는 E. gracilis와 유사하거나 좀 더 민감하였다. E. agilis는 D. magna test로 유독성으로 판명된 도금폐수 1차 처리수에 대해 신속한 독성반응을 나타내었다. E-Tox 시스템은 기존의 생태독성시험장비에 비해 빠르고 작동이 간편한 자동화 기기라는 장점이 있다. 본 연구의 결과 E-Tox 시스템을 이용한 E. agilis 운동성 시험은 향후 독성폐수에 대한 조기경보를 위한 생태독성시험법으로 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The toxic responses of flagellate Euglena agilis Carter to 8 heavy metals (Ag, Cd, Cr (VI), Cu, Hg, Ni, Pb, Zn) were measured using E. agilis system (E-Tox), an automated biomonitoring system. The E-Tox measures cell movement parameters, such as velocity, motility, and forms of the cells, as biological endpoints. $EC_{50}$ values from the E. agilis biomonitoring test were compared with the literature data from the tests with Daphnia magna, Vibrio fischeri and Euglena gracilis. Measurement of the E. agilis movement behavior and D. magna acute toxicity test were also conducted for the wastewater samples. E. agilis is less sensitive than D. magna but is comparable to or more sensitive than V. fischeri and E. gracilis for the heavy metals tested in this study. E. agilis shows prompt changes of these parameters for the toxic metal plating wastewater. Major advantages of the E-tox are automatic, easy to handle and fast ecotoxicity monitoring system compared to other biological test systems. These results imply that E. agilis biomonitoring test using E-Tox can be a putative ecotoxicity test as a good early warning tool for the monitoring of toxic wastewater.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

2015). 따라서 E. agilis의 운동성 변수(velocity, motility, alignment, r-value, upward, compactness)를 자동으로 측정하여 정량화하는 장비인 E. agilis 모니터링 시스템(E-Tox)을 이용하여 생태독성 평가의 도구로서 E. agilis 운동성 시험 (E. agilis biomonitoring test)의 적용 가능성을 평가하였다.

제안 방법

단일독성 원에 대한 E. agilis의 영향을 분석하기 위해 총 8종의 중금속, 은(Ag), 카드뮴(Cd), 구리(Cu), 크롬(Cr), 수은(Hg), 니켈(Ni), 납(Pb), 아연(Zn)에 대한 E. agilis의 반응을 측정한 후 각 물질의 농도별 평균 반응 값을 이용하여 E. agilis 운동성 변수에 대한 EC₅₀을 산출하였다. 중금속 시료 노출에 의해 1개 이상의 E.
현장시료에 대한 E-Tox시스템의 적용 가능성을 평가하기 위해 축산폐수 방류수, 도금폐수 방류수, 그리고 도금폐수 1차 처리수에 대하여 D. magna 유영저해 시험과 E. agilis 운동성 시험을 수행하여 비교하였다. 물벼룩 24시간 급성독성시험 결과 축산폐수 방류수, 도금폐수 방류수, 그리고 도금폐수 1차 처리수의 TU는 각각 0.

대상 데이터

본 실험에 이용된 E. agilis는 인천대학교 수서독성 생리생태학 실험실에서 분양받아 사용하였다. E.
축산폐수 시료는 전라북도 B 분뇨처리장에서 도금폐수 시료는 경기도 A 도금시설 폐수처리 공정에서 각각 2015년 7월과 8월에 취수하였다. 채취한 시료는 4 L 갈색 유리병에 담아 4℃ 차광상태에서 보관하였다.

데이터처리

대조군과 실험군의 유의성 검정은 students t-test로 비교하였고 SAS 통계프로그램을 이용하여 95% 신뢰구간을 포함한 EC₅₀을 분석하였으며 모든 통계 값에서 유의 수준은 0.05 이하(p<0.05)로 하였다.

성능/효과

이와 같은 결과는 생물 종의 차이 또는 시료 노출 시간 그리고 사용된 운동성 반응 측정장비의 차이에서 기인된 것으로 판단된다. E. agilis 운동성 시험은 D. magna 급성독성 시험과 비교할 때 시험물질에 대한 독성 민감도가 전반적으로 낮았다. 그러나 수은(Hg)과 납(Pb)을 제외한 모든 시험물질에 대해 V.
3). 이와 같은 결과는 D. magna에 무 영향을 나타낸 축산폐수 방류수는 E. agilis의 운동성 변화를 유발하지 않았으나, D. magna에 급성독성을 유발한 도금폐수 1차 처리수는 E. agilis의 운동성 역시 저해하였음을 나타낸다.
fischeri보다는 민감한 것으로 나타났다. 특히 카드뮴(Cd)과 6가 크롬(Cr(IV))에 대해서는 E. agilis가 V. fischeri보다 약 6배, 아연(Zn)과 니켈(Ni)은 약 1.5~2배 정도 민감하게 반응하는 것으로 측정되었다.

후속연구

agilis 운동성 시험은 시료 노출 기간(2분) 및 독성영향 인지 시간(5분 이내), 자동화된 시스템을 이용하여 적은 시료(100 μL 이하)에 대해 다양한 종말점(movement parameters)을 신속하게 평가할 수 있다. 따라서 E-Tox 시스템을 이용한 E. agilis 운동성 반응시험은 자동으로 신속하게 독성분석이 가능하여 실시간으로 수질을 평가하고 생태독성을 모니터링 하는데 적용 가능성이 있을 것으로 판단된다. 향후 다양한 현장시료를 대상으로 분석한 자료를 축적하고 D.
agilis 운동성 반응시험은 자동으로 신속하게 독성분석이 가능하여 실시간으로 수질을 평가하고 생태독성을 모니터링 하는데 적용 가능성이 있을 것으로 판단된다. 향후 다양한 현장시료를 대상으로 분석한 자료를 축적하고 D. magna 생태시험과의 상관관계 분석 및 독성원인 물질탐색시험 분석법이 개발된다면 생태 위해성을 예측하는 시험법으로 활용 가능성이 있을 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	생태독성관리제도란?	생태독성관리제도는 산업폐수를 대상으로 생물감시를 통해 독성물질의 방류를 규제하기 위한 법으로 물벼룩에 미치는 급성 영향 정도를 파악하여 그에 따른 배출허용기준을 정하는 제도이다. 그러나 표준 시험생물 종인 Daphnia magna는 외래종으로 국내 서식 생물 종 발굴 및 국내 서식 종을 이용한 생태독성평가기법 개발이 요구되고 있다.
	산업폐수의 조성 특징은?	산업이 발달하고 생활 수준이 향상됨에 따라 화학물질의 사용 및 유통이 크게 증가하고 있다. 특히 산업활동과 더불어 발생되는 산업폐수는 화학물질의 종류와 농도가 제각각 다르며, 중금속을 비롯한 다양한 환경오염물질을 함유하고 있는 경우가 많다. 이와 같은 화학물질은 수중생물에 해로운 영향을 유발할 뿐만 아니라 궁극적으로 인체건강에도 영향을 미칠 수 있다, 그동안 산업폐수의 수질은 이화학적 분석에 근거한 개별물질에 대한 방류허용기준으로 관리되어 왔으나 화학물질의 종류별로 오염도를 분석하기에는 비용, 시간, 기술, 인력 등의 측면에서 현실적으로 많은 어려움이 수반된다.
	현재 수생태에 주로 사용하고 있는 생태독성평가기법의 문제점은?	그러나 표준 시험생물 종인 Daphnia magna는 외래종으로 국내 서식 생물 종 발굴 및 국내 서식 종을 이용한 생태독성평가기법 개발이 요구되고 있다. 현재 주로 사용하고 있는 수생태 독성평가는 현장관리자가 직접 시료를 채취하여 독성평가를 수행하고 있어 시험 분석 시 시험자의 숙련도에 따른 결과의 차이 등으로 정확한 분석 데이터를 얻는 데 어려움이 있다. 또한 시험 생물 종에 따라 상이하나 일반적으로 생리적 활성 변화 또는 생장영향 등의 측정은 수 시간 (D. magna, 24시간)에서 수일(Pseudokirchneriella subcapitata, 96시간) 후에나 독성 영향을 판단할 수 있어 실시간으로 수질을 관리하기에는 많은 단점이 있다. 따라서 국내 수계 관리에 적합하고 수질의 체계적 관리가 가능하며 실시간으로 모니터링이 용이한 자동화된 독성평가 시스템개발이 필요하다.

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