[논문]해양생물 체내 잔류 미세플라스틱 조사

김영일; 김돈; 심현관; 김학준

doi:10.5657/kfas.2020.0244

해양생물 체내 잔류 미세플라스틱 조사
Investigation of Microplastics from Three Marine Organisms 원문보기

한국수산과학회지 = Korean journal of fisheries and aquatic sciences, v.53 no.2, 2020년, pp.244 - 250

(부경대학교 화학과) , (부경대학교 마린융합과정) , 김영일 (부경대학교 화학과) , 김돈 (부경대학교 화학과) , 심현관 (부경대학교 화학과) , 김학준 (부경대학교 화학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Microplastic pollution in the marine ecosystem has been emerged as a global issue. In this study, we investigated the abundance of microplastics from clam Meretrix lusoria, blood arkshell Scapharca broughtonii, and warty sea squirt Styela clava obtained from a local market in Busan, Korea. The marine organisms were digested in 10% KOH, and were incubated at 40℃ and 150 rpm, for 7 days. The digest was filtered through standard sieve (5 mm, 1 mm, 300 ㎛, and 100 ㎛), and mciroplastics were identified using a light microscope and microFT-IR. The abundance of microplastics of clam, blood arkshell, warty sea squirt was 0.08 items/g, 0.05 items/g, and 0.12 items/g, respectively. The predominant microplastic size was in the range of 100-300 ㎛, occupying 48%, and the predominant type was fiber. The composition of microplastics was mostly rayon, semi-synthetic cellulosic material and polyester, which are main component of fabric and textile. We strongly believe that this preliminary work may provide useful information for the establishment of the standardized analysis method of microplastics ingested by marine organisms.

주제어

표/그림 (3)

그림 Fig. 1. (A) Schematic drawing of analytical protocol used in this study and (B) photographs of marine organisms used in this study.
그림 Fig. 2. Microplastics identified in the three marine organisms.
표 Table 1. Biometric data of clam, blood arkshell, sea squirt used in this study

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 연체동물인 대합(Meretrix lusoria)과 피조개(Scapharca broughtonii), 피낭동물인 미더덕(Styela clava)을 대상으로 유기물 분해후 표준체 (망목 5 mm-100 µm)로 잔류 미세플라스틱을 분획하여 조사함으로써 향후 정성·정량적 분석방법 의 확립, 해양 생물의 미세플라스틱 오염 및 위해성 등의 연구에 기초자료를 제공 하고자 하였다.

제안 방법

미세플라스틱의 풍도는 개/g 습중량으로 표현하였다. 각 미세플라스틱의 구성 성분 분석은 FT-IR 분광기 (Thermo Fisher Nicolet iN10 MX FT-IR Microscope, Thermo FisherScientific, Waltham, MA, USA)를 사용하여 실시하였 다. 해당 미세플라스틱의 스펙트럼을 확보하고 이를 플라스틱 표준물질의 라이브러리와 비교하여 구성 성분을 추적하였다.
분해 산물을 망목이 5 mm, 1 mm, 300 µm, 100 µm의 표준체로 걸러주었다. 각 분획을 GF/F 여 과지에 여과한 후, 60℃에서 시간 건조하여 분석을 실시하였다. 미세플라스틱은 시료 전처리 과정에 오염될 가능성이 상당히 높기 때문에 분해용액을 대조구로 하여 상기와 같은 방법으로 동일한 실험을 최소 3반복하였다.
이때 내장부를 육질부에서 따로 분리하지 않고 전체를 습중량 대비 10배 부피비의 10% KOH 분해 용액에 투입하고 40℃에서 150 rpm으로 교반하면서7일간 유기물 분해를 실시하였다. 미더덕은 윗부분을 제외하고 외피를 제거하여 세척한 다음 크기 정보를 측정하였으며 별도의 해부없이 상기와 같은 조건으로 10% KOH 분해 용액에서 반응시켰다. 분해 산물을 망목이 5 mm, 1 mm, 300 µm, 100 µm의 표준체로 걸러주었다.
미세플라스틱은 시료 전처리 과정에 오염될 가능성이 상당히 높기 때문에 분해용액을 대조구로 하여 상기와 같은 방법으로 동일한 실험을 최소 3반복하였다. 미세플라스틱의 정성 및 정량 분석은 실체현미경을 사용하여 1차적으로 실시하였다. 미세플라스틱은 형태에 따라 먼저 파편, 섬유, 펠렛, 필름 등으 로 구분할 수 있다.
이처럼 중요한 식품인 패류에 대한 미세플라스틱 조사는 시급하나 매우 미미한 실정이다. 세척 후, 각 개체의 길이와 높이, 생체량을 측정하였다(Table 1). 대합은 각고가 최소 54 mm에서 최대 64 mm, 각장은 최소 67 mm에서 최대 76 mm, 피조개는 최소 각고가 최소 38 mm에서 최대 48 mm, 각장은 최소 50 mm에서 최대 61 mm이었다.
미더덕의 경우 머리부 분에 남겨둔 외피가 상기 조건에서 분해되지 않았기 때문에 다른 두 종에 비해 상대적으로 분해율이 낮았다. 여과한 각 분획에 대해 현미경과 FT-IR microscopy로 미세플라스틱의 정성 및 정량 분석을 수행하였다. 총 3회 수행한 대조구에서는 미세플라스틱이 관찰되지 않아 실험중 미세플라스틱 오염은 없는 것으로 판단된다.
45 µm 여과지로 여과한 3차 증류수로 두 차례 추가 세척하였다. 이후 시료 전처리 작업은 생물안전작업대(CHC biolus, CHCLAB, Daejeon, Korea) 내에서 실시하였다. 전체적 분석 절차는 Fig.
각 미세플라스틱의 구성 성분 분석은 FT-IR 분광기 (Thermo Fisher Nicolet iN10 MX FT-IR Microscope, Thermo FisherScientific, Waltham, MA, USA)를 사용하여 실시하였 다. 해당 미세플라스틱의 스펙트럼을 확보하고 이를 플라스틱 표준물질의 라이브러리와 비교하여 구성 성분을 추적하였다.

대상 데이터

본 연구에 사용한 수산물은 연체동물인 대합과 피조개, 피낭 동물인 미더덕으로 시장에서 생체로 구매하여 사용하였다(Fig. 1B). 패류는 단백질 공급원으로서 뿐아니라 각종 비타민과 무기질이 풍부한 중요한 식품으로 연간 우리나라 국민 1인당 15 kg을 소비하며(MOF, 2019), 통계에 의하면 2019년 국내 백합류, 피조개, 미더덕 생산량은 각각 18톤, 3188톤, 1179톤이었다(KOSIS, 2020).
본 연구에서 사용한 3종의 해산물은 대합(Meretrix lusoria), 피조개(Scapharca broughtonii), 미더덕(Styela clava)으로 부산 지역의 한 시장에서 2019년 9월에 생체로 구매하였다. 시료 전처리에 사용한 모든 초자류는 알코올과 증류수를 이용하여 세척하였고, 용액은 0.
미더덕은 길이가 최소 25 mm에서 최대 41 mm이었다. 유기물 분해는 개체별로 하지않고, Table 1에 명시된 대로 내장부를 분리하지 않은 육질 전체를 사용하였다. 전처리 과정 중의 미세플라스틱 오염을 최대한 방지하기 위하여 내장 분리를 실시하지 않았다.

성능/효과

페인트 레진 입자를 포함한 총 미세플라스틱 평균 풍도는 표면 해수층의 경우 210,722/m³ 으로, 해수층의 경우 1,339/m³ 로 조사되었다. FT-IR을 이용하여 미세플라스틱 성분을 분석한 결과, 알키드(alkyd)와 poly (acrylate/styrene)가 각각 35%와 16%로 우점하였다. 이는 페인트와 섬유강화플라스틱 수지에서 기인한 것으로 확인되었다.
, 2020). 각 생물종에서 추 출된 미세플라스틱의 형태 중 섬유가 96%로 가장 우점하였다(Fig. 2B). 이 결과는 기존의 결과에 상당히 부합된다(Boucher and Friot, 2017; Wu et al.
세척 후, 각 개체의 길이와 높이, 생체량을 측정하였다(Table 1). 대합은 각고가 최소 54 mm에서 최대 64 mm, 각장은 최소 67 mm에서 최대 76 mm, 피조개는 최소 각고가 최소 38 mm에서 최대 48 mm, 각장은 최소 50 mm에서 최대 61 mm이었다. 미더덕은 길이가 최소 25 mm에서 최대 41 mm이었다.
총 3회 수행한 대조구에서는 미세플라스틱이 관찰되지 않아 실험중 미세플라스틱 오염은 없는 것으로 판단된다. 모든 생물종에서 미세플라스틱이 검출되었는 데 대합 8개체(222 g)에서 19개, 피조개 10개체(185 g)에서 10개, 미더덕 10개체(151 g)에서 18개가 확인되었다(Fig. 2A). 이는 미세플라스틱 풍도가 대합 0.
본 연구를 통해 국내 수산물 3종에 대한 미세플라스틱 오염을 조사한 결과 대합 0.08개/g, 피조개 0.05개/g, 미더덕 0.12개/g 의 미세플라스틱 풍도를 확인할 수 있었다. 단 본 연구 결과는 망목 100 µm 범위까지 분석 하였기 때문에 100 µm이하인 미세플라스틱에 대한 오염도 있을 것으로 생각된다.
이매패류인 대합, 피조개와 다른 성장 조건이 미더덕의 풍도에 영향을 주는지는 추가적 연구가 필요할 것으로 판단된다. 본 연구에서 3종의 미세플라스틱 풍도는 국내 바지락 0.34개/g 보다는 낮고, 담치 0.12개/g, 가리비, 0.08개/g, 굴 0.07 개/g과 상당히 유사하였으며(Shim et al., 2017), 중국의 굴 0.31 개/g, 가리맛조개 0.21개/g, 긴뿔민새우 0.25개/g에 비해 상대적으로 낮은 것으로 나타났다(Wu et al., 2020). 각 생물종에서 추 출된 미세플라스틱의 형태 중 섬유가 96%로 가장 우점하였다(Fig.
, 2020). 이 조사 결과에 의하면 건조 퇴적물 1 kg 당 평균 74개의 미세플라스틱이 관찰되었는데 이는 중국의 다른 연안 퇴적물에서 보고된 것과 비슷하거나 낮은 수치였으며 분포량이 내만 쪽에서 만 입구 쪽으로 갈수록 줄어드는 경향을 보였다. 미세플라스틱의 형태는 섬유(평균1830 µm)가 94.
플라스틱 성분은 레이온과 천연 섬유에 포함된 셀룰로오스가 60-88%를 차지하였으며, PP, PA, 아크릴로니트릴, PET 등이 검출되었다. 조사한 양식 생물 모든 종에서 미세플라스틱이 관찰되었다. 특히 전어가 가장 높은 미세플라스틱 오염을 보였는데 조사 개체의 90%에서 미세플라스틱이 검출되었다.
여과한 각 분획에 대해 현미경과 FT-IR microscopy로 미세플라스틱의 정성 및 정량 분석을 수행하였다. 총 3회 수행한 대조구에서는 미세플라스틱이 관찰되지 않아 실험중 미세플라스틱 오염은 없는 것으로 판단된다. 모든 생물종에서 미세플라스틱이 검출되었는 데 대합 8개체(222 g)에서 19개, 피조개 10개체(185 g)에서 10개, 미더덕 10개체(151 g)에서 18개가 확인되었다(Fig.
최종 100 µm 기준으로 생물종별 분해율은 대합 96%, 피조개 97%, 미더덕 87%이었다(자료 미제시).
조사한 양식 생물 모든 종에서 미세플라스틱이 관찰되었다. 특히 전어가 가장 높은 미세플라스틱 오염을 보였는데 조사 개체의 90%에서 미세플라스틱이 검출되었다. 반면 새우의 경우 45%로 가장 낮은 미세플라스틱 오염을 보였다.
(2014)은 2012년과 2013년 거제 동부 연안과 진해만을 대상으로 해수 부유 미세플라스틱의 풍도를 조사였다. 페인트 레진 입자를 포함한 총 미세플라스틱 평균 풍도는 표면 해수층의 경우 210,722/m³ 으로, 해수층의 경우 1,339/m³ 로 조사되었다. FT-IR을 이용하여 미세플라스틱 성분을 분석한 결과, 알키드(alkyd)와 poly (acrylate/styrene)가 각각 35%와 16%로 우점하였다.
5%가 500-2500 µm로 측정되었다. 플라스틱 성분은 레이온과 천연 섬유에 포함된 셀룰로오스가 60-88%를 차지하였으며, PP, PA, 아크릴로니트릴, PET 등이 검출되었다. 조사한 양식 생물 모든 종에서 미세플라스틱이 관찰되었다.

후속연구

이러한 기초 연구를 바탕으로 표준화된 해양 생물의 미세플라스틱 오염 분석 방법의 확립과 나노플라스틱(<1 µm)에 대한 연구 (Boucher and Friot, 2014), 미세플라스틱의 건강 위해성 연구 등이 보다 더 체계적으로 추진되어야 우리나라 수산업 발전의 중요한 토대가 될 것으로 생각한다.
풍도가 가장 높은 미더덕은 다른 2종에 비해 근육 부분이 적기 때문이라 생각된다. 이매패류인 대합, 피조개와 다른 성장 조건이 미더덕의 풍도에 영향을 주는지는 추가적 연구가 필요할 것으로 판단된다. 본 연구에서 3종의 미세플라스틱 풍도는 국내 바지락 0.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

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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