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다양한 독성법을 이용한 중금속, 나노입자 및 금속오염 토양 평가
공인철,석우도,이민경,강일모,Kong, In Chul,Shi, Yu Tal,Lee, Min Kyung,Kang, Il Mo 대한자원환경지질학회 2015 자원환경지질 Vol.48 No.3
본 총설 논문에서는 다양한 급성독성법을 이용하여 중금속, 나노입자, 중금속 오염 토양에 의한 영향 평가 결과를 소개하였다. 평가는 씨앗발아, 생물발광, 효소활성 및 유전자 변이 평가법을 이용하였으며, 오염물 종류 및 방법에 따라 상이한 민감도를 보였다. 씨앗의 경우에는 상추(Lactucus)와 알타리무(Raphanus)가 대체적으로 높은 민감도를 보였다. 단일 금속 노출에서는 일반적으로 As(III)가 높은 독성을 나타내었다. As(III) 1 mg/L 조건에서 높은 유전자변이(MR=5.1)가 관찰되었다. 혼합 중금속에 대한 영향은 명확한 경향을 찾기 어려웠지만, 씨앗 발아의 경우에는 상승 효과가 보편적으로 관찰되었다. 중금속 오염 토양에 대한 평가에서는 시료별 총중금속 농도와 독성 영향 간의 상관성을 예측하기는 어려웠다. 일반적으로 나노입자의 씨앗발아에 근거한 영향은 다음의 순서로 조사되었다: CuO > ZnO > NiO > $TiO_2$, $Fe_2O_3$, $Co_3O_4$. 특히 $TiO_2$, $Fe_2O_3$와 $Co_3O_4$는 최대 노출 농도 1,000 mg/L 농도에서도 뚜렷한 영향을 나타내지 않았다. 다양한 독성 생물검정법에 대한 통합 자료는 향후 다양한 오염물 기초 독성평가에 유용하게 사용할 수 있을 것이다. Toxicity results of metals, nanoparticles (NPs), and soils contaminated with metals were introduced on this review. Following methods were used: seed germination, bioluminescence, enzyme activity, and mutation. In general, different sensitivities were observed, depending on types of bioassays and pollutants. Among tested seeds, sensitivities of Lactucus and Raphanus were greater than others. Of single metal exposure, effect by As(III) was greater than others, and high revertant mutation ratio (5.1) was observed at 1 mg/L arsenite, indicating high mutagenicity. No general pattern was observed on the effect of metal mixture, but synergistic effect was observed with seeds. In case of soils, no correlation was observed between total metal contents and toxicity. Toxicity of NPs was observed as follows: CuO > ZnO > NiO > $TiO_2$, $Fe_2O_3$, $Co_3O_4$. Especially, no considerable effects were observed by $TiO_2$, $Fe_2O_3$, and $Co_3O_4$ under tested concentration (max. 1,000 mg/L). The evaluation results of interactive toxic effects using various bioassays may comprise a useful tool for the bioassessment of various environmental pollutants.
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다양한 씨앗의 발아 및 발아지수에 근거한 나노입자 생물학적 독성평가
구본우,이민경,석우도,공인철 한국청정기술학회 2015 청정기술 Vol.21 No.1
This study investigated the effects of six metal oxide nanoparticles (NPs: CuO, NiO, TiO2, Fe2O3, Co3O4, ZnO) onseed germination and germination index (G.I) for five types of seeds: Brassica napus L., Malva verticillata L., Brassica olerceaL., Brassica campestris L., Daucus carota L. NPs of CuO, ZnO, NiO show significant toxicity impacts on seed activities [CuO(6-27 mg/L), ZnO (16-86 mg/L), NiO (48-112 mg/L)], while no significant effects were observed at > 1000 mg/L of TiO2, Fe2O3,Co3O4. Tested five types of seed showed different sensitivities on seed germination and root activity, especially on NPs of CuO,ZnO, NiO. Malva verticillata L. seed was highly sensitive to toxic metal oxide NPs and showed following EC50s : CuO 5.5 mg/L,ZnO 16.4 mg/L, NiO 53.4 mg/L. Mostly following order of toxicity was observed, CuO > ZnO > NiO > Fe2O3 ≈ Co3O4 ≈ TiO2,where slightly different toxicity order was observed for carrot, showing CuO > NiO ≈ ZnO > Fe2O3 ≈ Co3O4 ≈ TiO2. 본 연구에서는 다섯 종의 씨앗(춘채, 아욱, 양배추, 배추, 당근)을 이용하여 금속산화물 나노입자(CuO, NiO, Fe2O3, Co3O4,TiO2, ZnO)들이 씨앗발아와 발아지수에 미치는 영향을 조사하였다. CuO, ZnO, NiO 나노입자는 씨앗 활성에 뚜렷한 독성 영향을 나타내었으며, 나노입자종류에 따라 상이한 민감도를 나타내었다. 각 나노입자에 대한 독성순서(EC50 범위)는 다음과같다: CuO 6~27 mg/L > ZnO 16~86 mg/L > NiO 48~112 mg/L. 나머지 조사 대상 나노입자인 Co3O4, TiO2, Fe2O3은 최대1,000 mg/L 높은 농도 노출에도 뚜렷한 영향을 나타내지 않았다. 씨앗별 상이한 민감도를 나타내었으며, 가장 민감한 종인아욱의 씨앗발아 EC50은 CuO 5.5 mg/L ZnO 16.4 mg/L, NiO 53.4 mg/L로 조사되었다. 씨앗별 나노입자에 대한 독성 영향은CuO > ZnO > NiO > Fe2O3 ≈ Co3O4 ≈ TiO2 나타났으나, 당근씨앗은 NiO [EC50 80.4(71.41~90.54) mg/L]와 ZnO [EC5085.8(69.31~106.29) mg/L]가 유사한 독성을 나타내었다.
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