해양미생물검정법을 이용한 황해연안 오염퇴적물의 생태위해도 평가

Abstract

생물검정법을 이용한 퇴적물 생태 위해도 평가는 육상기원 오염 물질이 해양환경으로 유입되었을 때 생물에게 미치는 영향을 진단하는 데 필수적이다. 그중에서도 해양미생물의 발광저해도를 이용한 생태 위해도 평가는 상위 영양 단계 생물을 이용한 검정 결과와 상관성이 높고, 더욱 신속하고 간편하면서도 정밀하게 평가할 수 있다는 장점이 있다. 따라서 본 연구에서는 해양미생물 Vibrio fischeri 검정법을 이용하여 황해연안 퇴적물 내 잔류성유해물질의 잠재적 생태 위해도를 평가하였다. 퇴적물은 강, 하구와 조간대를 포함하는 황해연안 125개 정점(한국 및 중국)에서 채취하였다. 채취한 퇴적물은 수용성추출 및 유기추출한 후 생물검정과 기기분석에 사용하였다. 생태 위해도를 평가하기 위한 단위로서 발광저해의 반수영향농도(EC50)를 기준으로 하는 독성단위(toxic unit, TU) 값을 이용하였다. 수용성추출액에 대한 발광저해도는 0–2.5 TU (평균 0.38)로 측정되었으며, 가장 높은 발광저해도를 보인 정점은 중국 칭다오에 위치하였고 "marginally toxic"으로 평가되었다. 한편, 발광저해도는 8종의 중금속의 농도와는 유의한 상관관계를 보이지 않았다(p>0.05). 퇴적물 내 중금속의 농도가 관리기준을 초과하지만, 수용성 중금속의 농도는 낮기 때문에 퇴적물 내 중금속이 물에 용해되는 형태로 해양미생물에 미치는 영향이 미미함을 확인하였다. 유기추출액에 대한 발광저해도는 0–1600 TU (평균 56)으로 측정되었으며, 가장 높은 발광저해도는 중국 난퉁의 정점에서moderately toxic으로 평가되었다. 전반적으로, 발광저해도는 기수 정점에서 담수 및 해수 정점과 비교해 상대적으로 높았고, 산업단지 정점에서 다른 토지이용 유형에 비해 높은 경향을 보였다. 발광저해도는 퇴적물 내의 잔류성유해물질 중 다환방향족탄화수소, 스티렌올리고머 및 알킬페놀의 농도와 유의한 상관관계를 보였다(r=0.28, p<0.05; r=0.41, p<0.01; r=0.28, p<0.05). 개별물질별로는, 2종의 다환방향족탄화수소 (Fluoranthrene, pyrene), 1종의 스티렌올리고머(2,4-diphenyl-1-butene), 3종의 알킬페놀(Octylphenol monoethoxylate, nonylphenol monoethoxylate, nonylphenol diethoxylate)과 유의한 양의 상관관계를 보였다(r=0.29, p<0.05; r=0.36, p<0.01; r=0.51, p<0.05; r=0.28, p<0.05; r=0.30, p<0.05; r=0.31, p<0.05). 본 결과는 퇴적물 내 다환방향족탄화수소, 스티렌올리고머, 알킬페놀이 생물에게 영향을 미칠 수 있는 잠재적 생물 영향 유해물질임을 시사한다. 종합적으로, 황해연안 퇴적물의 생태 위해도는 수용성물질보다 유기화합물이 큰 것으로 나타났다. 본 연구는 해양미생물 발광저해도를 이용하여 황해연안 퇴적물의 생태 위해도에 대한 기초 자료를 제공하였으며, 광역해양생태계 규모에서 퇴적물 환경을 평가하는데 유용한 접근법을 제안하였다는 점에 의의가 있다.

Bioluminescence inhibition assay using Vibrio fischeri was conducted to assess the potential ecotoxicity in sediments by persistent toxic substances. A total of 125 sediment samples were collected in the Yellow Sea encompassing various rivers, estuaries and intertidal areas during 3 weeks (Jun–July 2018). TU for aqueous extracts (TUaqu.) were ranged from 0 to 2.5 TU (av. 0.38). The greatest TUaqu. was detected in Qinhuangdao in Bohai Sea evaluated as marginally toxic. There were no significant correlation between TUaqu. and concentrations of metals (p>0.05). Toxic unit (TU) given in EC50 of V. fischeri for sediment organic extracts, were ranged from 0 to 1600 TU (av. 56). The greatest toxicity was detected in Nantong evaluated as moderately toxic. Sediment samples in brackish water areas showed relatively high toxicity compared to that of fresh- and sea water areas. Also, sediments in industrial areas showed the higher toxicity than that in other land use types. On the other hand, TU for organic extracts (TUorg.) significantly correlated with concentrations of PAHs, SOs and APs in sediments (r=0.28, p<0.05; r=0.41, p<0.05 and r=0.28, p<0.05, respectively). Specifically, eight of individual compounds (Fluoranthrene and pyrene in 16 PAHs; 2,4-diphenyl-1-butene in 10 SOs; and octylphenol monoethoxylate, nonylphenol monoethoxylate, and nonylphenol diethoxylate in 6 APs) were significantly correltated with TUorg.. In general, the potential ecological risk of sediments in the Yellow Sea was low excepts for two sites in China; Nantong (NT10, n = 1) and Yancheng (YC2, n = 1). Of note, PAHs, SOs, and APs were evaluated as potential significant compounds to sediment toxicity. Overall, the present study provided baseline information for potential ecological risk of sediment in the Yellow Sea, allowing to suggest a useful approach for evaluation of sediment condition in a large marine ecosystem scale.