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문제 정의
- 본 연구는 해양생태계 내에서 생산자를 대표하며, 우리나라 전 연안역에서 우점하는 식물플랑크톤인 Skeletonemacostatum의 개체군성장률(r)을 이용하여, 해양환경공정시험법 해양생물공정시험기준(MOF 2018)에 따라 PHE와 ZU의 독성평가를 실시하였다. 또한, 무영향농도(No Observed Effective Concentration; NOEC), 최소영향농도(Lowest Observed Effective Concentration; LOEC) 및 반수 영향농도(50% Effective Concentration; EC50)를 제시해, 이들 유기오염물질에 대한 해양환경기준을 설정하기 위한 기초자료로 활용하고자 하였다.
제안 방법
- 해산규조류(Skeletonema cosatatum)의 개체군성장률(r)을 사용하여 연안 유기오염물질인 phenanthrene (PHE) 과 zinc undecylenate (ZU)의 독성평가를 실시하였다.
- 50 mL test tube에 농도별로 조성한 시험용액을 각각 30mL씩 분주하였고 시험은 대조구를 포함한 6구간, 각 농도당 3반복으로 실시하였다. S.
- 96시간 배양 후 S. costatum의 r을 계산하기 위해 fluorometer (Tuner Designs Model 10-AU, USA)를 이용하여 각각의 test tube의 형광량을 측정하였다. 식물플랑크톤의 r(specific population growth rate)은 형광량으로 계산된 엽록소 농도를 회귀방정식(형광량=세포밀도)을 이용하여 세포밀도로 환산한 후 아래와 같은 계산식으로 도출하였고,대조구의 r이 0.
- 2001). S. costatum 개체군성장률에 미치는 유기오염물질의 영향을 살펴보기 위하여, PHE와 ZU의 stock solution을 멸균된 자연해수로 희석하여 사용하였다. 유기오염물질의 노출 농도는 예비실험을 통하여 PHE은 0, 25, 50, 100, 200 및 300mg L-1, ZU 는 0, 5, 10, 15, 20 및 25mg L-1로 조성하였다.
- costatum 개체군성장률에 미치는 유기오염물질의 영향을 살펴보기 위하여, PHE와 ZU의 stock solution을 멸균된 자연해수로 희석하여 사용하였다. 유기오염물질의 노출 농도는 예비실험을 통하여 PHE은 0, 25, 50, 100, 200 및 300mg L-1, ZU 는 0, 5, 10, 15, 20 및 25mg L-1로 조성하였다.
대상 데이터
- 본 연구는 2019년도 국립수산과학원 경상과제(R2019025) 연구비 지원으로 국립수산과학원 서해수산연구소 해양생태위해평가센터에서 수행하였다.
- 시험생물은 해산규조류 S. costatum (Greville) Cleve이며,한국해양미세조류은행(Korean Marine Microalgae CultureCenter; KMMCC)에서 분양받아 항온실에서 6개월 이상계대배양하였다. 배양온도는 20.
- 시험에 사용한 PHE (phenanthrene 98%, Sigma-aldrich,USA)과 ZU (zinc undecylenate 98%, Sigma-aldrich, USA)는 DMSO (Demethylsulfoxide, Sigma-aldrich, USA)에 녹여 100,000mg L-1의 stock solution으로 제조하였다. 시험용액 제조에 사용된 DMSO의 최대농도는 0.
데이터처리
- S. costatum의 개체군성장률에 대한 EC50과 95% 신뢰구간(95% confidence limit; 95% CI)은 ToxCalc software(ToxCalc 5.0, Tidepool scientific software, USA)의 probit 통계법을 이용하여 분석하였고, NOEC와 LOEC는 동일 software의 Dunnett’s test를 사용하여 분석하였다.
- 대조구와 시험구의 유의성 검정은 SigmaPlot software(SigmaPlot 2001, SPSS Inc., USA)의 Student’s t-test로 비교하였으며 p가 0.05 이하일 때 유의한 시험결과로 판단하였다.
이론/모형
- 본 연구는 해양생태계 내에서 생산자를 대표하며, 우리나라 전 연안역에서 우점하는 식물플랑크톤인 Skeletonemacostatum의 개체군성장률(r)을 이용하여, 해양환경공정시험법 해양생물공정시험기준(MOF 2018)에 따라 PHE와 ZU의 독성평가를 실시하였다. 또한, 무영향농도(No Observed Effective Concentration; NOEC), 최소영향농도(Lowest Observed Effective Concentration; LOEC) 및 반수 영향농도(50% Effective Concentration; EC50)를 제시해, 이들 유기오염물질에 대한 해양환경기준을 설정하기 위한 기초자료로 활용하고자 하였다.
성능/효과
- 50mg L-1 농도에서 r이 유의적(p<0.01)으로 감소하기 시작하여, 100mg L-1 농도에서는 r이 0.028±0.002로대조구 대비 34%, 200mg L-1에서 r이 0.017±0.005로 61% 감소하였으며, 실험 최고농도 300 mg L-1에서는 r을 관찰할 수 없었다(Fig. 2).
- 04보다 높아 시험기준에 적합하였다. S. costatum의 r은 PHE 50, ZU 10mg L-1 이상의 농도에서 대조구 대비 유의하게 감소하기 시작해 PHE와 ZU의 농도가 증가할수록 감소되는 농도의존성을 나타냈으며, 최고농도인 300과 25mg L-1 농도에서는 r이 나타나지 않았다. PHE와 ZU에 노출된 S.
- S. costatum의 r은 ZU 농도가 증가할수록 농도의존적으로 감소하는 경향을 보였고, 10 mg L-1 농도에서 r이 0.040±0.001로 대조구 대비 유의적(p<0.05)으로 감소하기 시작하여, 15mg L-1 농도에서 r이 0.033±0.001로 대조구 대비 21%, 20mg L-1에서 r이 0.006±0.001로 87%로 급격하게 감소하였으며 최고농도 25mg L-1에서는 r을 산출할 수 없었다(Fig. 4).
- 해산규조류(Skeletonema cosatatum)의 개체군성장률(r)을 사용하여 연안 유기오염물질인 phenanthrene (PHE) 과 zinc undecylenate (ZU)의 독성평가를 실시하였다. S.costatum을 PHE(0, 25, 50, 100, 200, 300mg L-1)와 ZU(0, 5,10, 15, 20, 25mg L-1)에 각각 96시간 노출한 이후에 r을 산출하였고, 대조구의 r은 0.04보다 높아 시험기준에 적합하였다. S.
- S.costatum의 r은 최소농도인 25 mg L-1에서는 0.041±0.002로 대조구와 유의한 차이가 없었으나, 그 이상의 농도에서는 PHE가 증가할수록 농도의존적으로 감소하는 경향을 보였다.
- 28mg L-1으로 나타났다. ZU에 대한 S. costatumr의 NOEC와 LOEC는 각각 5, 10mg L-1, EC50은 16.95mgL-1, EC50의 95% Fiducial limits는 15.73~18.47 mg L-1로 나타났다(Table 2).
- 본 연구결과 S. costatum의 r은 PHE와 ZU의 농도가 증가할수록 농도의존적 감소하는 경향을 보였으나, PHE에 노출된 S. costatum r의 EC50은 136.13 mg L-1로 녹조류(Pseudokirchneriella subcapitata)와 클로렐라(Chlorellafusca)보다 PHE의 독성영향을 적게 받았다(Altenburgeret al. 2004; Baun et al. 2008; Turcotte et al. 2011; Zindler et al. 2016). ZU에 노출된 S.
후속연구
- 본 연구결과, 해양생태계 내에서 S. costatum의 r은 PHE 50mg –1, ZU 10mg L-1 이상의 농도에서 독성영향으로 감소할 것으로 판단되며, PHE와 ZU의 기준농도 설정을 위한 기초자료로 유용하게 사용될 것이다.
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