KCI등재
발광박테리아를 이용한 생물감시장치의 중금속에 대한 독성반응
저자
이길수(Kil-Soo Lee) ; 이승주(Seung-Joo Lee) ; 왕창근(Chang-Keun Wang) ; 최영균(Young-Gyun Choi) ; 홍금용(Keum-Yong Hong) 연구자관계분석
발행기관
학술지명
대한환경공학회지(Journal of Korean Society of Environmental Engineers)
권호사항
발행연도
2020
작성언어
Korean
주제어
등재정보
KCI등재
자료형태
학술저널
발행기관 URL
수록면
66-74(9쪽)
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0
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제공처
목적 : 본 연구에서는 발광박테리아(Vibrio fischeri)가 방출한 빛의 강도가 약화되는 것을 측정하는 실시간 생물감시장치에서의 중금속(Zn<SUP>2+</SUP>, Pb<SUP>2+</SUP>, Hg<SUP>2+</SUP>, Cd<SUP>2+</SUP>)에 대한 독성반응을 평가하였다.
방법 : 발광저해도 시험은 4가지 중금속과 중금속이 첨가된 폐수 방류수를 포함하고 있다. 시험 시료에 대한 독성도는 동결 건조된 박테리아(Vibrio fischeri NRRL-B-11177)를 이용하여 생물검정을 수행하였다. 시료의 pH가 나타낼 수 있는 잠재적인 영향을 제거하기 위하여 시험 전에 pH를 7±0.2로 조절하였다. 생물감시장치는 발광된 빛으로부터 2분의 단시간 내에 시료의 독성도를 측정하여 결과를 산출한다. 그 후에 발광저해도 곡선으로부터 EC20과 EC50을 추정하였다.
결과 및 토의 : 중금속 희석액을 대상으로 한 발광저해도 시험의 경우, 각 중금속의 EC20은 Zn(II) < 0.2 mg/L, Hg(II) 0.45 mg/L, Cd(II) 0.58 mg/L 및 Pb(II) 1.95 mg/L로 추정되었고, EC50은 Zn(II) 0.25 mg/L, Hg(II) 0.5~1.0mg/L, Cd(II) 1.38 mg/L 및 Pb(II) 3.76 mg/L로 추정되었다. 중금속의 민감도는 Zn(II) > Hg(II), > Cd(II) > Pb(II) 순서로 나타났다. 중금속이 첨가한 폐수 방류수를 대상으로 한 발광저해도 시험의 경우, 각 중금속을 첨가한 시료의 EC20은 Hg(II) 0.38 mg/L, Zn(II) 0.58 mg/L, Pb(II) 1.45 mg/L 및 Cd(II) 1.95 mg/L로 추정되었고, EC50은 Hg(II) 0.53 mg/L, Zn(II) 1.13 mg/L, Pb(II) 6.44 mg/L 및 Cd(II) 7.82 mg/L로 추정되었다. 중금속이 첨가한 폐수에 대한 민감도는 Hg(II) > Zn(II) > Pb(II) > Cd(II) 순서로 나타났다. 우리나라의 수질오염물질 배출허용기준과 비교해서 Zn(II)의 EC20은 낮은 농도이기 때문에 방류수의 배출허용기준을 만족하는지를 감시하는 것은 적합하다고 판단된다. 그러나 그 외의 중금속의 EC20 수준으로는 단위공정의 제어나 사고로 인한 방류를 감시하는 목적으로 적용하는 것이 바람직하다.
결론 : 본 연구에서는 발광박테리아를 이용한 실시간 생물감시장치로 4가지 중금속과 중금속을 첨가한 시료에 대하여 독성도를 평가하였다. Zn(II)가 첨가된 폐수의 EC20은 0.58 mg/L로 배출허용기준보다 낮은 것으로 나타나 배출허용기준 초과 유무를 판별하는데 적절하다고 판단된다. 실시간 생물감시장치의 운영과 더불어 산업폐수처리시설에 대한 통합적 감시를 위해 물리화학적 분석을 병행할 필요가 있다.
Objectives : The purpose of this study is to evaluate the effects of heavy metals (Zn<SUP>2+</SUP>, Pb<SUP>2+</SUP>, Hg<SUP>2+</SUP>, Cd<SUP>2+</SUP>) toxicity in a real-time biosensor which is based on measuring the attenuation of light intensity emitted by Vibrio fischeri.
Methods : The inhibition test included four heavy metals and the spiked effluent wastewater. The toxicity of the test samples was assessed by freeze-dried bacteria (Vibrio fischeri NRRL-B-11177). The pH of the samples was adjusted to 7±0.2 before conducting the toxicity tests in oder to eliminate potential pH effects. The results obtained from the real-time biosensor that can be measuring the toxicity of the samples as a function of the emitted light. within a short period time (2 min). And then EC20 and EC50 values was estimated from inhibition curves.
Results and Discussion : In case of the inhibition test for dilluents of heavy metals, EC20 values were estimated as < 0.2 mg/L for Zn(II), 0.45 mg/L for Hg(II), 0.58 mg/L for Cd(II) and 1.95 mg/L for Pb(II) and EC50 values were estimated as 0.25 mg/L for Zn(II), 0.5~1.0 mg/L for Hg(II), 1.38 mg/L for Cd(II) and 3.76 mg/L for Pb(II). The sensitivity ranking of heavy metals was in order as Zn(II) > Hg(II), > Cd(II) > Pb(II). In case of the inhibition test for the spiked effluent wastewater, EC20 values were estimated as 0.38 mg/L for Hg(II), 0.58 mg/L for Zn(II), 1.45 mg/L for Pb(II) and 1.95 mg/L for Cd(II) and EC50 values were estimated as 0.53 mg/L for Hg(II), 1.13 mg/L for Zn(II), 6.44 mg/L for Pb(II) and 7.82 mg/L for Cd(II). The sensitivity ranking of the spiked effluent wastewater was in order as Hg(II) > Zn(II) > Pb(II) > Cd(II). Compared to the Emssion Limit Value (ELV) in Korea, the EC20 value of Zn(II) was found to be lower than ELV so that it was suitable for screening of Zn(II) as to meet the criteria of effluent wastewater. However, the other EC20 value of heavy metals can be used to control the unit processes and avoid accidental discharge.
Conclusions : The assessment of the toxicity of four heavy metals and spiked samples with them was performed in this study, by real-time biosensor using bioluminescent bacteria. The EC20 value of the spiked sample with Zn(II) has been found to be 0.58 mg/L lower than its ELV so that it was considered as a suitable screening for determining whether or not to exceed the permissible limit value. The use of real-time biosensor is required in combination with physicochemical analyses for an integrated screening of the industrial effluent properties.
분석정보
연월일 | 이력구분 | 이력상세 | 등재구분 |
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2027 | 평가예정 | 재인증평가 신청대상 (재인증) | |
2021-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (재인증) | KCI등재 |
2018-01-01 | 평가 | 등재학술지 선정 (계속평가) | KCI등재 |
2017-12-01 | 평가 | 등재후보로 하락 (계속평가) | KCI후보 |
2013-01-01 | 평가 | 등재 1차 FAIL (등재유지) | KCI등재 |
2010-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2008-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2006-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2004-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2001-01-01 | 평가 | 등재학술지 선정 (등재후보2차) | KCI등재 |
1998-07-01 | 평가 | 등재후보학술지 선정 (신규평가) | KCI후보 |
기준연도 | WOS-KCI 통합IF(2년) | KCIF(2년) | KCIF(3년) |
---|---|---|---|
2016 | 0.52 | 0.52 | 0.45 |
KCIF(4년) | KCIF(5년) | 중심성지수(3년) | 즉시성지수 |
0.43 | 0.42 | 0.604 | 0.13 |
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