본 연구는 해양산업시설에서 배출되는 위험·유해물질(Hazardous and Noxious Substances) 중 아연을 대상으로 국내 서식종을 기반 으로 한 독성시험을 수행하고, 그 결과를 활용하여 국내 실정에 맞는 아연의 해양 수질 준거치(Marine Water Quality Criteria)를 제안하였다. 시험생물은 국내 연근해에 분포하고 산업적으로 유용하며, 표준 시험방법이 존재하는 종을 우선으로 5개의 분류군(Algae, Rotifer, Crustacean, Mollusc, Fish)의 총 10종을 선정하여 독성시험을 수행하였으며, 급·만성비(Acute-Chronic Ratio) 산출을 위하여 무척추동물, 어류 분류군에 대한 만성독성시험을 수행하였다. 국내종 독성시험에서 산출된 독성값을 활용한 수질준거치는 US EPA의 CCC (Criterion Continuous Concentration) 산출 기준으로 9.56 ㎍/L, 호주/뉴질랜드의 산출 기준으로 15.50 ㎍/L 로 나타나 호주/뉴질랜드에서 권고하는 기준인 14.40 ㎍/L 와 유사하였다. US EPA 및 호주/뉴질랜드는 자국의 생태독성 데이터베이스(US EPA Ecotox Database, Australasian Ecotoxicology Database)를 보유하고, 신뢰도 높은 독성값들을 생성하여 수질 기준 및 산출 기준을 갱신하고 있다. 한편, 국내에서는 국내종 기반 급성 독 성값을 적용하고 있지만, 중요한 산출 지표인 급·만성비는 US EPA 또는 유럽의 결과값을 활용하여 해양 수질 준거치를 산출하고 있으며, 국내의 생태독성 자료 또한 제한적인 실정이다. 따라서, 국내 해양 서식종을 기반으로 한 지속적인 독성시험과 준거치 설정 체계를 확보하 여 국내 해양생물과 생태계를 보호할 수 있는 해양 수질 준거치 도출이 필요할 것으로 판단된다.

어류 치어기의 주요 먹이로 생물로 사용되는 해산 로티퍼 (Brachionus plicatilis)의 생존율 및 개체군 성장률을 이용하여, 국내 연안에 잔류하고 있는 것으로 알려진 신방 오물질인 chlorothalonil의 독성을 평가하고자 하였다. B. plicatilis의 생존율은 0.039 mg L-1에서 유의하게 감소하기 시작하여, chlorothalonil의 농도가 증가할수록 감소하는 농도의존성을 나타냈다. 생존율의 무영향농도는 0.020 mg L-1, 최소영향농도는 0.039 mg L-1, 반수영향농도는 0.057 mg L-1로 나타났다. 개체군 성장률 또한 생존율과 마찬가지로 0.313 mg L-1에서부터 농도의존적으로 감소하는 경향을 나타냈다. 개체군 성장률의 무영향농도는 0.156 mg L-1, 최소영향농도는 0.313 mg L-1, 반수영향농도는 0.506 mg L-1 로 나타났다. 본 연구 결과, 해양 생태계 내에서 신방오물질인 chlorothalonil의 잔류 농도가 0.039 mg L-1 이상일 경우 B. plicatilis에게 독성영향을 줄 것으로 예상되며, 본 연구의 생태독성 시험결과를 바탕으로 해양환경 내 chlorothalonil 의 독성을 평가하기 위한 기초연구자료 및 다른 방오물질과의 독성영향을 비교평가할 수 있는 자료로 활용될 수 있을 것이다.

본 연구에서는 신방오도료 Diuron과 Irgarol이 해양 무척추동물인 말똥성게 (Hemicentrotus pulcherrimus)에게 미치는 독성영향을 10 min-수정률과 64 h-정상 유생발생률의 EC50, NOEC, LOEC 값을 통하여 확인하였으며, 해당 오염 물질이 H. pulcherrimus의 초기발생단계에 미치는 지연효과를 확인하고자 하였다. 실험결과, Diuron과 Irgarol은 시험농도 (40 mg L-1)에서 H. pulcherrimus의 수정률에 영향을 미치지 않았으며, 정상 유생발생률에 대한 EC50값은 각각 7.12 mg L-1, 2.31 mg L-1로 나타났다. 또한, 수정란이 pluteus 유생으로 발달하는 과정에서 반수영향농도의 Diuron과 Irgarol의 노출 경과시간이 18 h에 도달하면, early gastrular stage로의 발달이 지연되기 시작하여, 24 h에서부터 유의미한 발달지연이 확인되었다. 이후 지속적인 발달지연이 관찰되어, Early gastrular-gastrular-early pluteus-pluteus로 이어지는 과정에서 발달지연이 나타났다. Diuron과 Irgarol은 잔류성이 높으며, 본 연구결과와 같이 무척추동물을 포함한 다양한 해양생물 군에 독성영향이 있는 것으로 알려져 있다. 이에, 해양 환경의 오염을 방지하고 보전하기 위하여, 관련된 규정의 마련을 통하여 환경보호 전략이 필요하다.

Ptaquiloside는 고사리에 들어 있는 발암성 물질이다. 본 연구는 다양한 조리법에 따라 고사리에 함유된 ptaquiloside 을 측정해 보고자 하였다. 조리법은 가열, 물에 침지, 물 교환 횟수 등이었다. 알칼리 가수분해와 용매분획은 ptaquiloside를 화학적으로 안정한 물질인 pterosin B로 전환시켜 주었다. Pterosin B 함량은 이동상용매로 3 mM ammonium과 메탄올 용매를 사용하여 UPLC-MS/MS로 분 석하였다. 조리과정이 없는 생고사리의 H2O추출물에 함유 된 pterosin B함량은 81 mg/kg으로 검출되어 독성물질 ptaquiloside는 46.4 mg/kg이었다. 5분의 가열 시간 후 고사리의 pterosin B 함량은 약 60%정도 제거시켜주며, 이 중 2/3는 ptaquiloside에서 전환된 pterosin B가 아닌 고사리 고유의 ptersoin B 함량이었다. 12시간 침지를 추가한 고사리는 처리하지 않은 고사리에 비해 약 88%, 또한 매 시간 물교환 작업을 추가시 99.5%까지 제거됨을 알 수 있 었다. 따라서 독성물질 ptaquiloside의 제거는 가열시간과 더불어 침지와 물 교환 횟수도 동시에 이루어져야 함을 알 수 있었다.

To determine their acute toxicities on the earthworm (Eisenia fetida), six toxic chemicals were evaluated, according to the OECD guideline 207: sulfuric acid, methanol, methylethylketone, nitric acid, formic acid, and toluene. Sulfuric acid exhibited the maximum toxicity. The LC50 values of sulfuric acid, nitric acid, formic acid, and toluene were 20.5, 49.1, 55.5, and 534.5 μg cm-2, respectively. Toluene showed 26-fold lower toxicity than sulfuric acid. In this study, methanol and methylethylketone did not exhibit any toxicity to the earthworm. Further evaluation revealed that nitric acid, formic acid, and toluene exerted a change in the body weight of the chemically treated earthworms, whereas the other chemicals were ineffective. These results can be used for environmental risk assessment, when the chemicals are accidently discharged into the environment.

다양한 무기나노물질은 기존의 물질과는 다른 특성을 보유하고 있어, 식품첨가물, 식품포장재 및 보충제 등으로 식품산업에서 널리 사용되고 있다. 이와 같이 나노물질의 사용이 증가함에 따라 독성 및 안전성 평가가 함께 요구되는데, 상대적으로 이와 관련된 연구는 부족한 실정이다. 특히 나노물질은 작은 입자크기로 인해 기존의 물질과는 다른 특성을 보유하고 있어, 나노물질의 잠재적 독성 평가를 위한 독성동태 및 생체 내 거동 연구가 필수적인데 이 같은 연구를 위해서는 우선적으로 나노물질의 생체 내 정량기법 확립되어야 한다. 이에 따라 본 연구에서는 식품분야에서 널리 응용되고 있는 이산화티타늄(TiO2) 및 산화아연(ZnO) 나노물질의 생체 내 정량분석법 확립 및 정량결과에 있어서 크기 및 입자형태에 의한 영향을 확인하고자 하였다. 정량분석을 위한 전처리 방법은 질산, 황산 및 과산화수소의 첨가량, 반응시간과 온도 등을 조절하여 확립하였으며, 이후 각 나노물질의 Zn와 Ti의 원자방출 특성을 활용하여 ICP-AES (inductively coupled plasma-atomic emission spectroscopy)로 분석하였다. 최종적으로 각 정량결과의 회수율, CV (coefficient of variation), RE (relative error)값을 산출하여 확립된 정량분석법의 정확성 및 정밀도를 검증하였다. 그 결과, 본 연구에서 확립한 정량방법을 통해서 물질의 형태(이온 및 크기)에 의한 정량결과에 영향은 없음이 확인되었으며, 생체 매트릭스에 의한 효과 또한 없는 것으로 확인되었다. 또한 최종적으로 분석된 정량결과가 정량분석의 기준치인 회수율 90%이상, CV 15% 이내, RE ±10% 이내에 들어오는 것이 확인되어 정량분석법의 정밀성 및 정확도를 검증하였다. 본 연구결과는 식품용 무기나노물질의 생체 내 정량분석법을 제시함으로써, 생체 내 거동 및 독성동태 연구를 통하여 향후 잠재적 독성 예측을 위한 기반 자료로 활용될 것으로 기대된다.

곤충병원균인 Pseudomonas entomophila를 Riptortus pedestris의 체내에 주사하였을 때, 곤충을 사멸시키는 효과를 나타내는 물질을 찾기 위하여, P. entomophila를 배양한 배양액을 이온교환 크로마토그래피 및 크기배제 크로마토그래 피를 통해 살충 효과를 나타내는 물질을 정제 하였다. 그 결과 R. pedestris에 대해 살충효과를 보이는 독성 물질은 metalloproteinase의 일종인 AprA 단백질인 것으로 나타났다. 정제 된 AprA를 R. pedestris에 주사하였을 때, 곤충이 매우 빠른 속도로 사멸하는 양상을 보였다. AprA 단백질이 어떠한 작용 기전으로 R. pedestris에 독성 효과를 보이는지 알기 위하여, 정제 된 AprA를 R. pedestris의 체내로 주사한 후 hemocyte (혈구)의 숫자를 조사한 결과, AprA를 주사 한 직후에는 혈구의 숫자가 증가하였으나, 1시간 이후부터는 혈구의 수가 급격히 감소하기 시작하였고, 결국은 모든 곤충이 사멸하였다. 본 연구진은 AprA가 R. pedestris의 면역반응을 어떻게 억제하는지 알기 위해, AprA가 R. pedestris의 혈구를 제거하는 기작을 보고하고자 한다.

장님마디톡토기는 토양생태계에서 오염물질의 독성영향을 평가하기 위한 국제 공인 표준시험종으로 제안되고 있다. 토양생태계 먹이사슬에서 중요한 역할을 수행하는 톡토기의 특성에 따라 다양한 연구가 시도되고 있으며, 더 민감한 독성영향 종말점이 제시되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 대표적인 토양오염물질인 중금속의 생태독성영 향을 평가하기 위하여 장님마다톡토기의 도약능을 이용하였다. 장님마디톡토기는 표준시험법에 따라 중금속 오염토 양에 만성노출되었으며, 이후 생존개체를 수집하여 도약능 평가를 수행하였다. 톡토기의 도약은 일시적인 화학스트레 스를 이용하여 유도되었으며, 이를 회피하기 위한 운동능을 컴퓨터 프로그램을 통해 기록하여 평가하였다. 중금속 오염토양에 노출된 개체는 도약을 통한 회피 경로가 단순화되었으며, 도약 횟수와 길이가 중금속 농도에 따라 통계적으로 유의하게 감소하였다. 이는 중금속 오염토양에서 톡토기의 회피능력이 감소할 수 있음을 의미하며, 생태독성을 평가하기 위한 종말점이 될 수 있을 것이라 판단된다.

Aquatic ecosystems are receiving various harmful effects due to anthropogenic chemical pollutions. To protect wildlife, risk assessments of the chemicals are conducted using reference indexes of toxicity estimated by species-level laboratory tests and/or micro-/mesocosm community-level studies. However, the existing micro-/mesocosm communities are structurally too complicated, and it is also difficult to compare the experimental results directly with those from species-level tests. Here, we developed a procedure of a simple bi-trophic microcosm experiment which contains the common species (a green algae, Pseudokirchneriella subcapitata and a cladoceran, Daphnia magna) for testing chemical toxicities. For the proper operation of bitrophic microcosm experiment, the minimum required concentration of primary producer (P. subcapitata) is 5×105 cells mL-1. The microcosm system showed higher stability when the initially introduced D. magna population was composed of neonates (<24-h old) than adults and those mixture. This simple microcosm system would be an applicable tool to estimate the disturbing impacts of pollutants on plant-herbivore interactions, and linking the species- and population-/community level risk assessments in the future studies.

Silver nanomaterials have been intensively applied in consumer products of diverse industrial sectors because of their strong biocidal properties and reported to be hazardous to aquatic organisms once released in the environment. Nanomaterials including sliver, are known to be different in toxicity according to their physicochemical characteristics such as size, shape, length etc. However studies comparing toxicity among silver nanomaterials with different physicochemical characteristics are very limited. Here, toxicities of silver nanomaterials with different size (50, 100, 150 nm), length (10, 20 μm), shape (wire, sphere), and coating material (polyvinylpyrrolidone, citrate) using OECD test guidelines were evaluated in aquatic species (zebrafish, daphnia, algae) and compared. On a size property, the smaller of silver nanomaterials, the more toxic to tested organisms. Sphered type of silver nanomaterials was less toxic to organisms than wired type, and shorter nanowires were less toxic than longer ones. Meanwhile the toxic effects of materials coated on silver nanomaterials were slightly different in each tested species, but not statistically significant. To the best of our knowledge, it is first investigation to evaluate and compare ecotoxicity of silver nanomaterials having different physicochemical characteristics using same test species and test guidelines. This study can provide valuable information for human and environmental risk assessment of silver nanomaterials and guide material manufacturers to synthesize silver nanomaterials more safely to human and environment.

국내에 서식하는 두꺼비의 배아를 이용하여 화학물질의 독성평가에 대한 가능성을 파악하기 위해 FETAX(Frog Embryo Teratogenesis Assay-Xenopus) 기법에 따라 두꺼비(Bufo gargarizans)의 배아를 배양하면서 Zn과 Benomyl의 효과를 probit 분석법으로 조사하였다. 그 결과, Zn과 Benomyl의 농도에 의존하여 유생의 체장 길이는 감소하고 치사율 과 기형율은 증가하였으며 Zn과 Benomyl의 teratogenic concentration(EC50)은 각각 2.3, 1.0㎎/ℓ을 나타내었고 embryo lethal concentrations(LC50)은 10.3, 6.9㎎/ℓ을 나타내었다. Teratogenic index(TI=LC50/EC50)는 Zn의 경우 4.4, Benomyl의 경우 6.7을 나타내어 Zn과 Benomyl은 두꺼비 배아 발달에 최기형성 물질로 작용함을 알 수 있었다. 이상의 결과들로 보아 Zn과 Benomyl 모두 낮은 농도에서 두꺼비 배아발달에 민감하게 반응하였다. 이는 다량의 배아 확보가 가능하며 배양이 용이하고 치사율, 기형율, 성장률, 기형양상 등을 기존의 연구들과 비교하였을 때 유사한 결과를 나타내어 두꺼비 배아를 활용한 시험기법은 화학물질 및 환경오염물질의 독성검정에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

양서류는 육상과 수상생태계를 연결하는 먹이사슬의 연결자로 진화적 생태적 지이를 갖는다. 양서류의 배아와 유생은 모체와 독립되어 수환경 내에서 초기발생 및 성장하기 때문에 수환경에 존재하는 다양한 화학물질에 직접적으로 노출될 수 있다. Azole계열 항곰팡이제는 농업 및 의료용으로 널리 사용되는 화학물질로서 농지, 하수처리장 등으로 부터 수계로 유입된다. 최근, 양서류에서 이러한 azole계 물질에 의한 기형유발, 내분비계장애 효과가 증가하고 있다. 본 소고에서는 azole계 물질의 양서류 독성을 파악하고 azole계 물질의 안전한 이용을 위한 가이드라인을 제공하고자 azole계열에 속하는 imidazole, triazole, thiazole, oxazole, pyrazole 항곰팡이 물질이 양서류의 발생, 분화, 생식 등에 미치는 영향에 대해 최근까지의 연구결과를 정리하였다.