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pp.68-83
선박운항의 효율성을 감소시키는 생물부착(biofouling)을 방지하기 위해 사용되는 방오시스템(antifouling system)은 연안의 선체 수리, 해상 부착생물 제거 및 재 페인팅과정에서 해양으로 유출될 수 있다. 이에 대한 법적규제는 마련되어 있지 않아, 해양 생태계에 부정적인 영향을 초래할 할 수 있을 것으로 우려되고 있다. 선체청소배출수에 포함된 오염화학 물질과 관련된 잠재적인 독성 위험이 우려됨에도 불구하고, 이에 대한 생물의 독성영향을 보고한 사례는 매우 제한적이다. 본 연구에서는 선체청소배출수에 노출된 넙치 수정란에 대한 발생독성영향을 분석하였다. 현장에서 실제 선체를 청소한 배출수를 채집하여 원수(wastewater)와 페인트 입자를 제거한 여과한 폐수(0.45 μm Lab filter wastewater)로 나누어, 희석 배율(10배, 100배, 1000배)에 따른 치사 및 아치사 수준의 생태독성영향을 평가하였다. 선체청소배출수의 화학조성은 결과, 구리(Cu), 철(Fe), 아연(Zn)이 높은 농도로 확인되었다. 선체청소배출수에 노출된 모든 실험구의 사망률은 유의한 차이가 없었으나, 심장 부종, 척추만곡, 꼬리지느러미 기형, 발달 지연의 아치사 수준의 형태발생기형 영향이 나타난 것을 확인할 수 있었다. 노출 6시간 후 전사체분석을 통해 독성기작을 분석한 결과, 선체청소배출수에 노출된 넙치 배아에서는 Nervous system development, Cell development, Muscle development, Animal organ development pathway와 관련된 유전자들이 유의하게 차등 발현되었다. 본 연구 결과는 선체청소배출수가 연안에 서식하는 넙치의 발생에 미치는 급성독성영향을 규명하여, 연안 해양환경을 보호하기위한 선체청소배출수의 관리기준 마련에 유용한 정보로 활용될 수 있을 것으로 생각된다.
Antifouling paints, which contain biocidal compounds, are applied to boat and ship hulls to prevent or minimize the attachment of fouling organisms. Despite the potential toxicity risk associated with these pollutants, there is a limited number of studies investigating and monitoring the toxic effects on embryonic fish using hull in-water cleaning (IWC) wastewater collected from ship. In this study, hull IWC wastewater from ship was collected from a ship in 2022 and toxic effect assessments were conducted on fertilized embryonic Olive flounder (Paralichtys olivaceus). After dividing the IWC wastewater into untreated wastewater and filtered wastewater, fertilized embryos were exposed to various dilution factors (10-, 100-, and 1000-fold dilutions). Chemical analysis of the IWC wastewater revealed high proportions of Cu, Fe, and Zn. There was no significant difference in the mortality of embryonic flounder exposed to untreated wastewater compared to filtered wastewater. However, malformations in morphogenesis, including pericardial edema, dorsal curvature, tail fin fold defects, and developmental delays, were observed in fertilized embryos following exposure to IWC from ship. To understand the molecular biology of malformation, eight genes related to (heart formation (nkx2.5, NK2 NK2 homeobox 5; SOX6, SRY-box–containing gene 6; robo1, roundabout receptor1), bone malformation (bmp4, bone morphogenetic protein 4), fin malformation (plod2, procollagen-lysine 2-oxo-glutarate 5-dioxygenase 2, furin, furin, paired basic amino acid cleaving enzyme; wnt3a, Wnt family member 3a), and tumors (TP73, tumor protein p73) were evaluated using qRT-PCR. To clarify the potential toxic effects of IWC wastewater, we also conducted RNA-seq (high-throughput sequencing) on embryonic flounder exposed to hull IWC wastewater. In embryonic flounder exposed to IWC wastewater, genes related to nervous system development, cell development, muscle development, and animal organ development pathways were significantly differentially expressed. This study provided crucial evidence of the risks associated with IWC wastewater when exposed to marine organisms. Taken together, these results may inform strategies to improve hull-cleaning wastewater pollution management to better protect coastal ecosystems.
재료 및 방법
1. 선체청소배출수 채집
2. 선체청소배출수 화학성분분석
3. 선체청소배출수 scanning electronmicroscope (SEM) 관찰
4. 실험생물 및 독성시험
5. 형태발생 관련 유전자 발현 분석
6. 전사체 분석
7. 통계 분석
결과 및 고찰
1. 선체청소배출수 화학농도 및 SEM 이미지
2. 선체청소배출수에 노출된 넙치 배아의형태발생기형영향
3. 선체청소배출수에 노출된 넙치 배아의전사체 발현 변화
사 사
참고문헌
