Here, upon acute (96 h) and chronic (14 days) exposure, ingestion of polystyrene NPs (100 nm) and physiological, biochemical, and cholinergic modulations were analyzed in the water flea Moina macrocopa exposed to different concentrations (0.001, 0.01, 0.1, 1, 5, 10, 50, 100, and 500 μg l-1). Exposed NPs were observed in the internal organs (e.g., digestive tract and foregut) of the water flea. Chronic exposure to the relatively high concentrations resulted in significant decreases in survival, body length, and the total number of molts, whereas reproduction parameter was not affected. Significant increase in oxidative stress biomarker (malondialdehyde) and decrease in the intracellular content of endogenous antioxidant (glutathione) and enzymatic activity of antioxidant enzymes (glutathione peroxidase, glutathione reductase, catalase, superoxide dismutase, and glutathione S-transferase) were detected in response to relatively high concentrations of NPs. Transcriptional expression of the hsp70 gene was increased in response to relatively high concentrations of NPs, whereas acetylcholinesterase activity was lowered by the same concentrations of NPs. Taken together, NPs exposure would be a significant modulator on physiological and biochemical metabolism of water flea.

토양과 지하수에서 미세플라스틱과 나노플라스틱이 검출되면서 자연환경에서의 플라스틱 입자에 대 한 거동 연구 필요성이 강조되고 있다. 자연환경에서 풍화과정을 통해 생성되는 2차 나노플라스틱은 그 양이 많을 것으로 예상되지만, 토양과 지하수 내 나노플라스틱에 대한 연구는 분석 기술의 제약으로 인해 플라스틱 거 동 연구가 부족한 상태이다. 이번 연구에서는 수 ng/cm2 수준의 흡착량을 측정할 수 있는 수정진동자미세저울 (quartz crystal microbalance, QCM)의 광물표면-나노플라스틱 상호작용 규명연구 활용 가능성을 확인하였다. 일반 컬럼실험에서는 SiO2 표면과 폴리스티렌(polystyrene) 나노플라스틱의 흡착을 관찰하기 위해 담수나 지 하수의 이온세기 수준을 넘거나 높은 농도의 나노플라스틱을 주입하는데, 이번 QCM 실험에서는 컬럼실험에 서 측정이 불가능한 낮은 이온세기와 플라스틱 농도에서 나노플라스틱의 흡착량을 측정할 수 있었다. 광물표 면과 나노플라스틱의 상호작용 나아가 토양과 지하수 자연환경에서 나노플라스틱 거동을 이해하는 데 QCM 연구가 크게 기여할 것으로 기대된다.