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목적 : 본 연구는 황산화미생물의 활성 변화를 기반으로 한 반연속식 반응조를 이용하여 중금속(Hg<SUP>2+</SUP>, Cr<SUP>6+</SUP>, Cd<SUP>2+</SUP>)의 개별독성평가를 수행하고 이를 바탕으로 복합독성평가 및 독성 예측 모델링을 통해 중금속의 독성 상호작용을 평가하는 것을 목적으로 한다.
방법 : 황산화미생물이 도포된 황입자를 반응조에 분취 후 최적화된 조건으로 배양액과 중금속 함유 배양액을 한시간 간격으로 자동 주입시켰다. 전기전도도 변화를 바탕으로 도출된 각 중금속의 개별 EC<SUB>50</SUB> 값을 기준으로 복합독성평가용 중금속 혼합 배양액을 제조하여 시험하였다. 복합독성평가의 결과를 기반으로 하여 복합독성 예측모델인 CA, IA 그리고 CI모델을 구현하여 실제 실험 값과 대조 후, MDR 지표를 통해서 모델과의 유사성을 검증하고 CI value로 상호작용의 종류(상승작용, 길항작용)를 평가하였다.
결과 및 토의 : 개별독성평가 실험결과, 각 중금속의 개별 EC<SUB>50</SUB>은 강한 독성 순서로 Hg<SUP>2+</SUP> 0.71 ㎎/L, Cr<SUP>6+</SUP> 1.02 ㎎/L, Cd<SUP>2+</SUP> 8.82 ㎎/L로 도출되었다. 개별 EC<SUB>50</SUB>를 바탕으로 복합독성평가 수행결과, Hg<SUP>2+</SUP> + Cd<SUP>2+</SUP>의 조합에서 IA모델과 강한 유사관계를 보여 독성 상호작용이 발현되지 않았다고 판단하였지만 나머지 모든 조합에서는 CI모델과 유사관계를 보여 독성 상호작용의 존재를 판단할 수 있었다. CI value를 분석한 결과 상호작용이 존재하는 모든 조합에서 상승작용이 나타났고 이 결과를 바탕으로 Cr<SUP>6+</SUP>가 독성의 상호작용을 유발하는 인자로 판단할 수 있었다.
결론 : 본 연구를 통해 황산화미생물의 실시간 독성 모니터링 시스템으로써의 기능과 non-essential metals에 대한 민감한 독성 탐지를 검증할 수 있었다. 또한 대부분의 중금속 조합에서 독성 상호작용 중 상승작용이 발생하여 본 연구에서 사용한 중금속 이외의 중금속류 또는 유기오염물질에 대해서 추가적인 연구를 수행한다면 더욱 체계적인 생태독성 모니터링 시스템을 구축할 수 있을 것이라고 기대된다.
방법 : 황산화미생물이 도포된 황입자를 반응조에 분취 후 최적화된 조건으로 배양액과 중금속 함유 배양액을 한시간 간격으로 자동 주입시켰다. 전기전도도 변화를 바탕으로 도출된 각 중금속의 개별 EC<SUB>50</SUB> 값을 기준으로 복합독성평가용 중금속 혼합 배양액을 제조하여 시험하였다. 복합독성평가의 결과를 기반으로 하여 복합독성 예측모델인 CA, IA 그리고 CI모델을 구현하여 실제 실험 값과 대조 후, MDR 지표를 통해서 모델과의 유사성을 검증하고 CI value로 상호작용의 종류(상승작용, 길항작용)를 평가하였다.
결과 및 토의 : 개별독성평가 실험결과, 각 중금속의 개별 EC<SUB>50</SUB>은 강한 독성 순서로 Hg<SUP>2+</SUP> 0.71 ㎎/L, Cr<SUP>6+</SUP> 1.02 ㎎/L, Cd<SUP>2+</SUP> 8.82 ㎎/L로 도출되었다. 개별 EC<SUB>50</SUB>를 바탕으로 복합독성평가 수행결과, Hg<SUP>2+</SUP> + Cd<SUP>2+</SUP>의 조합에서 IA모델과 강한 유사관계를 보여 독성 상호작용이 발현되지 않았다고 판단하였지만 나머지 모든 조합에서는 CI모델과 유사관계를 보여 독성 상호작용의 존재를 판단할 수 있었다. CI value를 분석한 결과 상호작용이 존재하는 모든 조합에서 상승작용이 나타났고 이 결과를 바탕으로 Cr<SUP>6+</SUP>가 독성의 상호작용을 유발하는 인자로 판단할 수 있었다.
결론 : 본 연구를 통해 황산화미생물의 실시간 독성 모니터링 시스템으로써의 기능과 non-essential metals에 대한 민감한 독성 탐지를 검증할 수 있었다. 또한 대부분의 중금속 조합에서 독성 상호작용 중 상승작용이 발생하여 본 연구에서 사용한 중금속 이외의 중금속류 또는 유기오염물질에 대해서 추가적인 연구를 수행한다면 더욱 체계적인 생태독성 모니터링 시스템을 구축할 수 있을 것이라고 기대된다.
목차
1. 서론
2. 재료 및 방법
3. 결과 및 고찰
4. 결론
References
참고문헌 (25)
참고문헌 신청
H. Ali, E. Khan, I. Ilahi, Environmental Chemistry and Ecotoxicology of Hazardous Heavy Metals: Environmental Persistence, Toxicity, and Bioaccumulaion, J. Chem., 2019, 1-14(2019).
P. K. Maurya, D. S. Malik, K. K. Yadav, A. Kumar, S. Kumar, H. Kamyab, Bioaccumulation and potential sources of heavy metal contamination in fish species in river ganga basin: Possible human health risks evaluation, Toxicol. Rep., 6, 472-481(2019).
S. J. Cobbina, Y. Chen, Z. Zhou, X. Wu, T. Zhao, Z. Zhang, W. Feng, W. Wang, Q. Li, X. Wu, L. Yang, Toxicity assessment due to sub-chronic exposure to individual and mixtures of four toxic heavy metals, J. Hazard. Mater., 294, 109-120(2015).
A. A. Otitoloju, Evaluation of the joint-action toxicity of binary mixtures of heavy metals against the mangrove periwinkle Tympanotonus fuscatus var radula (L.), Ecotoxicol. Environ. Saf., 53(3), 404-415(2002).
B. Zhu, Z. F. Wu, J. Li, G. X. Wang, Single and joint action toxicity of heavy metals on early developmental stages of Chinese rare minnow(Gobiocypris rarus), Ecotoxicol. Environ. Saf., 74(8), 2193-2202(2011).
P. K. Maurya, D. S. Malik, K. K. Yadav, A. Kumar, S. Kumar, H. Kamyab, Bioaccumulation and potential sources of heavy metal contamination in fish species in river ganga basin: Possible human health risks evaluation, Toxicol. Rep., 6, 472-481(2019).
S. J. Cobbina, Y. Chen, Z. Zhou, X. Wu, T. Zhao, Z. Zhang, W. Feng, W. Wang, Q. Li, X. Wu, L. Yang, Toxicity assessment due to sub-chronic exposure to individual and mixtures of four toxic heavy metals, J. Hazard. Mater., 294, 109-120(2015).
A. A. Otitoloju, Evaluation of the joint-action toxicity of binary mixtures of heavy metals against the mangrove periwinkle Tympanotonus fuscatus var radula (L.), Ecotoxicol. Environ. Saf., 53(3), 404-415(2002).
B. Zhu, Z. F. Wu, J. Li, G. X. Wang, Single and joint action toxicity of heavy metals on early developmental stages of Chinese rare minnow(Gobiocypris rarus), Ecotoxicol. Environ. Saf., 74(8), 2193-2202(2011).
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