생태독성시험을 위한 국내 자생생물종 선별 연구

남선화(Sun-Hwa Nam),안윤주(Youn-Joo An) 대한환경공학회 2018 대한환경공학회지 Vol.40 No.1

생태위해성평가를 도입 및 적용시키기 위해 국제적으로 공신력 있는 표준시험법에 따른 정량적인 생태독성자료가 생산되고 있다. 독성물질의 영향으로부터 자국 환경을 보호하기 위한 생태위해성평가 시, 자국 환경에 적합한 생물종을 활용할 필요가 있다. 국제 표준시험법에서 제시하고 있는 시험종은 국외종이 다수 포함되어 있어, 광범위한 분포성 및 경제성 측면에서 국내 환경에의 적합성이 낮으므로, 토양생태독성시험종으로서 국내 자생생물종 연구가 필요하다. 본 연구에서는 토양 생태독성시험종 개발을 위한 국내 자생생물 선별 연구를 위해 국내․외 토양생태독성 표준시험법에서 제시하고 있는 토양생태독성시험종 사례를 수집하였으며, 이 중 국내 자생생물종 비율을 분석하였다. 또한 국내 토양생태독성평가연구에서 사용한 시험종을 포함한 후, 선별된 국내 자생생물종을 활용하여 토양생태계 보호를 위한 예측무영향농도 산출 가능성을 분석하였다. 7개 국․내외 표준시험법에서 제시하고 있는 토양생태독성시험종은 106개로, 6개 문 또는 계 및 8개 강에 속하는 것으로 나타났다. 이 중 국내 자생생물종은 총 62개로, 전체의 58.5%를 차지하는 것으로 나타났다. 또한 국내 토양생태독성 평가연구에서 제시하고 있는 토양생태독성시험종은 5개로, 4개 문 또는 계 및 4개 강에 속하는 것으로 나타났다. 최종적으로 선별된 65개의 국내 자생 토양생태독성시험종을 대상으로 토양생태계 보호를 위한 예측무영향농도의 산출 가능성을 분석한 결과, 캐나다 및 호주 방법의 고신뢰성 생물분류학적 기준에 부합되어 생태독성 시험생물로 사용되고 있는 외국도입종을 대체 가능한 것으로 분석되었다. 본 연구는 국내 토양의 특성을 고려하여 잠재적인 토양 생태독성시험종을 제안함으로써, 국내 토양 생태독성평가의 기반을 마련하였다. Ecological risk assessment has been introduced and applied based on quantitative ecotoxicity data produced using international standard methods. When conducting ecological risk assessment for soil pollutants in specific countries, it is necessary to use organisms that are native to the countries in question. However, due to their widespread distribution and economic value, it is necessary to perform studies on native test species. In this study, we collected test species used in international and domestic standard methods and selected domestic organisms used. In addition, we surveyed studies on Korean domestic organisms used for ecotoxicity tests. Furthermore, we assessed the possibility of deducing predicted no effect concentrations, as suggested by international methods. Sixty-two out of 106 test species used in four international and three domestic standard methods were determined as domestic organisms in Korea. Five domestic organisms were used as test species in the studies on domestic organism for ecotoxicity tests. Finally, 65 domestic organisms were evaluated as test species for soil toxicity assessment. On the basis of the 65 domestic organisms, we verified the possibility of deducing predicted no effect concentrations suggested by three international methods. This study identified potential soil test species for assessing the characteristics of Korean soil systems.

생태독성시험을 위한 국내 자생생물 후보 목록 도출: (1) 수서시험종

남선화,김민진,안윤주 대한환경공학회 2019 대한환경공학회지 Vol.41 No.1

Ecotoxicity data for ecological risk assessment were obtained according to test conditions presented in international standard test methods. However, only 25.8% of native organisms in Korea were included in international standard test methods. It is needed to consider native organisms in Korea as test species, in terms of toxicity sensitivity, domestic environment media, and economic costs. In this study, we collected taxonomic classification system (Kingdom animalia, plantae, protista), based on Phylum or Division and Class. We investigated the habitat and analyzed the presence or absence of international standard test methods and Korean native organisms. As for animalia, 26 of Class was derived from the fresh water as habitat. Eight and three of Class were derived from the each criteria ’not included in standard test methods and identifiable Korean native organisms’ and ’not included in Korean native organisms in standard test methods and identifiable Korean native organisms’. With Korean native species list, taxonomic and ecological status, distribution, toxicity data, we verified the possibility of list for potential Korean native organisms (eleven of Class). This study proposes the candidate list of Korean native organisms to further develope ecotoxicity testing. 생태위해성평가 시 활용하는 정량적인 생태독성자료는 국제적으로 신뢰성 있는 표준시험법에 제시된 세부 실험조건에 따라 수행되어야하나, 국제 생태독성 표준시험법 중 국내 서식종 비율은 단지 25.8%에 불과하다. 국외종 사용 시 생태계 교란 및 경제적 비용이 발생할 수 있으며, 국내종의 독성민감도 및 환경특성을 고려하여 국내 서식종을 활용할 필요가 있으나, 현재까지 국내 서식종에 대한 기초적인 생태독성실험방법 개발이 진행되고 있는 수준으로, 생태독성시험종으로서 국내 서식종을 고려한 심도있는 연구가 필요하다. 본 연구에서는 수서 생태독성을 위한 국내 자생생물 후보 목록을도출하기 위해, 생물분류체계 내 담수 서식성, 국제적인 수서생태독성 표준시험법의 해당 여부, 국내 서식성을 중심으로국내 자생 생태독성 후보종을 선별하였으며, 국내 생물종 목록, 분류학적·생태학적 위치, 분포성, 독성연구사례 여부를 바탕으로 국내 자생 생태독성 후보종의 특성 현황을 분석하여 최종적으로 수서 생태독성시험을 위한 잠재적인 국내 자생 생태독성 후보종 목록을 도출하였다. 이동성을 가진 동물계에 한해 담수 서식 생물분류군 26개 강을 추출하였으며, 동물계, 식물계, 원생생물계를 대상으로 국제적인 표준시험법의 수서 생태독성시험종으로서의 해당 여부를 확인하였고, 국제 수서생태독성 표준시험법에 제시되지 않은 생물분류군 8개 강을 우선 선별하였다. 또한 국제 수서 생태독성 표준시험법에 제시되었으나 국내 자생생물이 포함되지 않은 생물분류군 3개 강을 차선 선별하였다. 그리고 국내 생물종 목록, 분류학적·생태학적 위치, 분포성, 독성사례 여부를 통해 11개 강 모두 잠재적인 수서 생태독성시험종으로서 가능성이 있는 것으로 파악되어, 최종적으로 동물계 6개 강(연갑강, 소악강, 환대강, 이매패강, 와충강, 히드라충강), 식물계 4개 강(윤조강, 물이끼강, 우산이끼강, 양치식물강), 원생생물계 1개 강(유글레나강)의 총 11개 강을 수서 생태독성시험을 위한 국내 자생생물 후보 목록으로 제안하였다.

생태독성시험을 위한 국내 자생생물 후보 목록 도출: (2) 토양시험종

남선화,김민진,안윤주 대한환경공학회 2019 대한환경공학회지 Vol.41 No.4

Ecotoxicity data that are used in ecological risk assessments are acquired based on the test conditions presented in international standard test methods. However, 58.5% of native organisms in Korea were assessed using international standard test methods. It is important to consider native organisms in Korea as test species, in terms of toxicity sensitivity, character of domestic environment, cost reductions, and ecological disturbance. In this study, we used the international taxonomic classification system (Kingdom Animalia, Plantae, Protista). We investigated the habitat (especially, soil) and analyzed the presence or absence of international standard test methods and Korean native organisms. In Animalia, 19 classes were derived from the soil environment. In total, 17 and 2 classes were derived from each criterion: ‘not included in standard test methods and identifiable Korean native organisms’ and ‘not included in Korean native organisms in standard test methods and identifiable Korean native organisms’, respectively. At this time, Class Chilopoda and Pauropoda were excluded. We verified the possible list for Korean native organisms (17 classes), based on Korean native species list, toxicity data, distribution, taxonomic, and ecological status. Therefore, we propose 4 Kingdom Animalia (Malacostraca, Diplura, Insecta, and Gastropoda), 9 Kingdom Plantae (Chlorophyceae, Trebouxiophyceae, Andreaeopsida, Bryopsida, Polytrichopsida, Sphagnopsida, Tetraphidopsida, Jungermanniopsida, Marchantiopsida), and 1 Protista (Euglenophyceae), as candidate list of Korean native organisms for soil ecotoxicity testing. 생태위해성평가의 생태독성자료는 국제 표준시험법에 따른 결과를 활용해야하나, 생태독성 국제 표준시험법의 시험종 중 국내 서식종은 58.5%에 해당된다. 독성민감도, 국내 환경특성, 비용 절감, 생태계 교란 방지 등의 측면에서 국내 서식종을 고려할 필요가 있으나, 현재까지 국내 서식종을 이용한 생태독성실험방법 개발 및 표준화 작업은 기초 단계로, 국내 서식종에 대한 심화연구가 필요하다. 본 연구에서는 토양생태독성평가를 위한 국내 자생생물 후보 목록을 도출하기 위해, 국제생물분류체계 중 토양 서식 여부, 국제 토양생태독성 표준시험법의 해당 여부, 국내 서식 여부를 중심으로 국내 자생생물 후보를 선별하였으며, 국내 생물종 목록, 독성연구사례 여부, 분포성, 분류학적.생태학적 위치를 바탕으로 국내 자생생물 후보의 특성 현황을 분석하여 최종적으로 토양생태독성평가를 위한 국내 자생생물 후보 목록을 도출하였다. 이동성 동물계에 한해 토양 서식 생물분류군 19개 강을 추출하였으며, 동물계, 식물계, 원생생물계를 대상으로 국제 토양생태독성 표준시험법의 해당 여부를 확인하였고, 표준시험법에 제시되지 않은 생물분류군 17개 강을 우선 선별하였다. 또한 표준시험법에 제시되었으나 국내 자생생물이 포함되지 않은 생물분류군 2개 강을 차선 선별하였다. 단, 해독 기능이 있는 순각강 및 국내 자생생물이 1종 뿐인 소각강, 총 2개 강을 제외하였다. 그리고 국내 생물종 목록, 독성연구사례 여부, 분포성, 분류학적.생태학적 위치를 통해 17개 강 모두 잠재적인 토양생태독성시험종으로서 가능성이 있는 것으로 파악되어, 최종적으로 동물계 7개 강(연갑강, 좀붙이강, 곤충강, 원미강, 배각강, 결합강, 복족강), 식물계 9개 강(녹조강, 트레보욱시아강, 검정이끼강, 선태식물강, 솔이끼강, 물이끼강, 네삭치이끼강, 망울이끼강, 우산이끼강), 원생생물계 1개 강(유글레나강)의 총 17개 강을 토양 생태독성시험을 위한 국내 자생생물 후보 목록으로 제안하였다.

국내 자생종 유글레나 분포현황 및 생태독성 연구사례 분석

이지은,남선화,안윤주 대한환경공학회 2019 대한환경공학회지 Vol.41 No.7

To improve the limitation of physicochemical analysis for water pollutants, there were attempts for ecotoxicity assessment and ecotoxicological risk assessment using various ecotoxicity test species. Especially, study on ecotoxicity using Korean native species as well as Korean non-native species was performed. Class Euglena was presented as a candidate list of Korean native organisms for aquatic ecotoxicity testing. Euglena is a protozoa lived in freshwater, and play a important ecological role as food source for upper trophic level and morphological specificity. It is needed to analyze the previous ecotoxicity study using Euglena and grasp the list of Korean native Euglena, because there were no international standard methods for ecotoxicity using Euglena. In this study, we investigated the biological property, distribution, and ecotoxicity literatures for Euglena. Forty five literatures were collected and most of test species was E. gracilis. Some of literatures presented E. agilis and E. viridis as test species. Toxicity effects of Euglena were assessed by growth, photosynthesis, morphology, composition, motility, oxidative stress, or accumulation of test chemicals. Korean native Euglena was 54 species, and included E. gracilis, E. agilis, and E. viridis used as test species in previous ecotoxicity literatures. There were only three species for assessing Euglena aquatic toxicity. Therefore, it is needed to establish ecotoxicity test methods using various Korean native Euglena. 물환경 내 오염물질에 대한 물리・화학적 평가의 한계를 개선하기 위해, 다양한 생태독성시험종을 활용한 생태독성평가 및 생태위해성평가가 시도된 바 있다. 특히 국외종 뿐 아니라 국내 자생생물종을 이용한 생태독성연구가 진행되었으며, 수서생태독성시험을 위한 국내 자생생물 후보 목록 중 유글레나강이 제시된 바 있다. 유글레나는 담수 환경에서 관찰되는 원생생물로, 상위 영양단계의 주요 영양공급원이자 형태학적 특이성으로 생태학적으로 중요한 위치를 차지하고 있다. 현재까지 유글레나에 관한 국제 생태독성 표준시험법은 제시된 바 없으므로, 기존 생태독성 연구사례를 분석할 필요가 있으며, 생태독성시험종으로서 국내 자생생물종인 유글레나종을 파악할 필요가 있다. 본 연구에서는 유글레나의 생태독성 연구동향을 분석하기 위해, 유글레나의 생물학적 특성, 국내 분포, 생태독성 연구사례를 분석하였다. 현재까지 유글레나 생태독성 연구는 국내외적으로 41건으로, 대부분의 독성시험종은 E. gracilis로 확인되었으며, E. agilis, E. viridis도 일부 사용된 것으로 확인되었다. 유글레나의 독성종말점은 성장, 광합성, 세포형태(예. 세포 크기, 세포막, 핵, 엽록체, 피레노이드 등) 및 구성성분(예. 단백질, 총지질, DNA 등), 운동성, 산화스트레스, 생체 내 시험물질 축적 등 다양하게 평가되었다. 국외 유글레나는 총 52종, 국내 자생생물 유글레나는 총 38종으로, 그 중 E. gracilis, E. agilis, E. viridis도 포함되었다. 따라서 국내외 학술 논문을 통해 유글레나 3종의 생태독성평가가 제한적으로 수행되었으므로, 다양한 국내 자생 유글레나를 활용하여 체계적인 유글레나 생태독성 평가기법이 마련될 필요가 있다.

내분비계장애물질의 생태독성평가를 위한 표준시험법 비교연구

곽진일(Jin Il Kwak),최영설(Rongxue Cui),문종민(Jongmin Moon),김도경(Dokyung Kim),안윤주(Youn-Joo An) 大韓環境工學會 2017 대한환경공학회지 Vol.39 No.3

내분비계 장애물질 (EDCs)은 생물체내에 유입되면 내분비계의 정상적 기능을 방해하는 특징이 있으며, 일반화학물질과는 다른 독성기전을 보이기 때문에 기존의 생태독성기법과 달리 EDCs만의 독성을 평가하기 위한 생태독성기법 및 독성 종말점의 개발을 위한 연구가 필요하다. OECD, ASTM 및 USEPA와 같은 신뢰성 있는 국제기관에서는 EDCs의 생태독성기법들을 제안하고 있는 상황이다. EDCs가 유해성이 알려진 만큼 국내에서도 EDCs관련 정부지원 사업이 일부 EDCs에 대해 사업장에의 배출량, 환경매체에서 검출농도를 지속적으로 모니터링하고 있으며, EDCs관련 연구들이 보고되고 있다. 그러나 국내에는 EDCs를 대상으로 하는 생태독성기법이 부재한 상황이다. 본 연구에서는 국외 EDCs의 생태독성기법을 조사 및 분석하여 제안된 생물종과 독성종말점의 종류 및 시험조건 파악하고자 하였다. 그 결과, ISO에서는 아직 EDCs 생태독성기법을 따로 제안하고 있지 않은 상태이며, OECD, ASTM, USEPA에서만 수서생물종인 어류 양서류, 물벼룩 및 요각류, 토양생물종인 지렁이, 애지렁이, 톡토기, 진드기, 토양선충, 그리고 퇴적물서식종인 지렁이와 깔따구에 대한 EDCs 평가기법이 제시되어 있고, 생식, 호르몬, 성장, 비탈로제닌, 성비 및 발달 등과 관련된 독성종말점으로 제안되어 있었다. 결론적으로 EDCs 대상의 생태독성 평가방법은 매우 제한적이며, 생태독성 기법 개발 및 독성종말점을 개발하기 위한 연구가 필요한 것으로 판단된다. Endocrine disrupting chemicals (EDCs) interfere with endocrine system in organisms, and have different mode of actions compared to conventional chemicals. Therefore, EDCs specific ecotoxicity tests and assessments have been globally developed by some organizations such as OECD, ASTM, and USEPA. In Korea, researches on EDCs and monitoring of EDCs in domestic environments were also continued. However, Korean ecotoxicity test guidelines for EDCs are not suggested till date. The purpose of this study is to review and analyze international ecotoxicity test guidelines for EDCs and the compare ecotoxicity methods and toxicity endpoints among standard test guidelines. We found that there are very limited EDCs specific soil ecotoxicity test guidelines (only in ASTM) compared to aquatic ecotoxicity test guidelines. Currently, fish, amphibian, waterflea, copepoda, earthworm, white worm, springtail, nematode, mite, and midge are suggested as standard ecotoxicity test species for EDCs. Reproduction, hormones, growth, vitellogenin, sex retio and development were proposed as endpoints for EDCs ecotoxicity. This study provided the comparison of EDCs specific ecotoxicity methods and endpoints between standard test guidelines, and suggested the further research to develop the method for assesseing ecotoxicity of EDCs.

매체접촉형 재활용을 위한 생태독성 적용성 연구

김민정,윤철우,정다위,강영렬,홍수연,이희성,김기헌,이영기 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2018 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2018 No.-

폐기물관리법 개정(시행 ’16.7.21)으로 폐기물의 재활용방식이 포지티브(허용행위 열거방식)에서 네거티브(제한행위 열거방식)로 전환됨에 따라 재활용대상 폐기물의 재활용 가능여부를 판단하기 위해 재활용환경성평가 제도를 도입하였다. 이에따라, 2018년 1월 1일부터 재활용환경성평가 제도 중 매체접촉형으로 사용되는 폐기물은 새로운 재활용 유형인 경우이거나 기존 재활용유형 12만 톤 이상 또는 3만 제곱미터 이상의 규모의 경우 유해특성항목의 생태독성항목을 적용하도록 되어있다. 생태독성시험의 시행은 화학시험의 평가와는 달리 환경영향에 대한 부분을 종합적으로 평가할 수 있을 것이다. 현재 재활용환경성평가에서의 물벼룩을 이용한 급성독성(생태독성) 기준은 「폐기물 유해특성의 성질 및 해당 기준」에 TU 2.0을 초과하지 않도록 설정되어 있다. 그러나, 현재 재활용환경성평가의 생태독성의 경우 상향류 투수방식의 유출시험(컬럼시험)을 통하여, 고상시료를 액상시료로 변환시키는 시험방법을 사용하고 있다. 폐기물의 종류에 따라 생태독성시험 적용을 위해 pH 조정이 필요한 경우가 발생하여, 전처리 과정을 통하여 중화시킨 후 독성 분석을 실시하였다. 이에 본 연구는 매체접촉형 재활용에 이용되었던 석탄재, 폐석재, 폐토사 등을 대상으로 컬럼시험을 통해 얻은 유출액을 생태독성시험에 적용하여 재활용환경성평가의 생태독성항목에 대한 시험방법을 마련하고, 독성기준의 만족여부를 조사하였다.

매체접촉형 재활용을 위한 생태독성 적용성 연구

김민정,윤철우,정다위,강영렬,홍수연,이희성,김기헌,이영기 한국폐기물자원순환학회 2018 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2018 No.05

폐기물관리법 개정(시행 ’16.7.21)으로 폐기물의 재활용방식이 포지티브(허용행위 열거방식)에서 네거티브(제한행위 열거방식)로 전환됨에 따라 재활용대상 폐기물의 재활용 가능여부를 판단하기 위해 재활용환경성평가 제도를 도입하였다. 이에따라, 2018년 1월 1일부터 재활용환경성평가 제도 중 매체접촉형으로 사용되는 폐기물은 새로운 재활용 유형인 경우이거나 기존 재활용유형 12만 톤 이상 또는 3만 제곱미터 이상의 규모의 경우 유해특성항목의 생태독성항목을 적용하도록 되어있다. 생태독성시험의 시행은 화학시험의 평가와는 달리 환경영향에 대한 부분을 종합적으로 평가할 수 있을 것이다. 현재 재활용환경성평가에서의 물벼룩을 이용한 급성독성(생태독성) 기준은 「폐기물 유해특성의 성질 및 해당 기준」에 TU 2.0을 초과하지 않도록 설정되어 있다. 그러나, 현재 재활용환경성평가의 생태독성의 경우 상향류 투수방식의 유출시험(컬럼시험)을 통하여, 고상시료를 액상시료로 변환시키는 시험방법을 사용하고 있다. 폐기물의 종류에 따라 생태독성시험 적용을 위해 pH 조정이 필요한 경우가 발생하여, 전처리 과정을 통하여 중화시킨 후 독성 분석을 실시하였다. 이에 본 연구는 매체접촉형 재활용에 이용되었던 석탄재, 폐석재, 폐토사 등을 대상으로 컬럼시험을 통해 얻은 유출액을 생태독성시험에 적용하여 재활용환경성평가의 생태독성항목에 대한 시험방법을 마련하고, 독성기준의 만족여부를 조사하였다.

On-Site 토양생태 독성평가 기법 연구동향

김도경,김신웅,안윤주 대한환경공학회 2019 대한환경공학회지 Vol.41 No.3

Soil ecosystems are highly vulnerable to contamination by pollutants generated by various human activities. However, soil is the medium on which the majority of agricultural activities are based, and consequently it is necessary to conduct soil ecotoxicity and risk assessments for field soils. Nevertheless, in the case of ecotoxicity assessment for on-site soil, it is difficult to directly evaluate the ecotoxicity of field soil, and thus such assessments are generally conducted under controlled conditions after pre-treatment in the laboratory. Accordingly, it would be highly desirable to evaluate the ecotoxicity of field soil. The purpose of this study was to classify soil ecotoxicity evaluation methods for on-site soil assessments; to survey foreign reports, domestic patents, international standards, and academic research; and to propose future directions for on-site ecological toxicity assessments for field soil. On the basis of our survey, we found the following relevant sources: seven foreign reports, two domestic patents, six international standards, and seven academic researchers. However, no single method has been used consistently in other studies and the ecotoxicity of soil in the field has not been actively evaluated. Therefore, in this study, we propose suitable directions for on-site soil ecotoxicity evaluation methods by considering the speed, efficiency, sensitivity and applicability of the methods. 토양생태계는 인간의 다양한 활동으로 인하여 오염물질에 의한 오염 가능성이 높으며, 농업활동 등의 토지이용이 실질적으로 이루어지는 매체이므로 현장 토양에 대한 생태 독성 및 위해성 평가가 필요하다. 현재 진행되는 현장 토양에 대한생태 독성 평가의 경우 현장 토양을 채취하여 실험실 내에서 전처리 과정 등을 거친 뒤 실험실에서 제어되는 조건에서 진행되기 때문에 실질적인 현장 토양의 생태독성평가가 이루어진다고 보기는 어렵다. 따라서 현장 내에서 즉시 이루어질 수 있는 현장용 토양생태독성평가가 필요하다. 본 연구는 현장용 토양생태독성평가 기법에 대하여 국외 보고서, 국내 특허, 국제표준안, 그리고 학술연구를 조사하고 조사된 문헌을 대상으로 분석을 통하여 추후에 이루어질 현장용 토양생태독성평가 기법 연구에 대하여 방향성을 제시하는 것을 목적으로 하였다. 조사결과 국내 보고서 1건, 국외 보고서 7건, 국내 특허 2건, 국제 표준안 6건, 그리고 학술연구 7건이 확인되었다. 그러나 개발된 기법의 경우 이외 연구에서 지속적으로 사용되지 못하고있고 현장 내 토양생태독성평가 또한 활발히 이루어지고 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 기존 개발된 기법에 대한 분석을통하여 앞으로 진행될 현장용 토양생태독성평가 기법에 대한 연구에 있어 신속성, 효율성, 민감성 그리고 적용가능성 등을고려한 연구의 방향성을 제시하였다.

배출수 상시 생태독성 감시 장치 기초 설계

이경진(Kyungjin Lee),천세억(Seuk Cheon),조현정(Hyunjung Jo),이문진(Moonjin Lee),서동민(Dongmin Seo) 한국해양환경·에너지학회 2021 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.10

국내 해상유통 위험·유해물질(HNS, Hazardous and Noxious Substances)은 약 6천여 종으로 최근 국내 해상에서 HNS 유출사고가 빈번히 발생하고 있다. HNS 유출사고는 생태적, 경제적 및 인체건강상의 문제를 유발하는 하는 것으로 알려져 있다. 해역에서 HNS 사고와 관련한 현재 대응 시스템은 이화학적 모니터링, 사후영향평가 수준 정도로 행하여져 왔다. 본 연구의 목적은 “해양산업시설 HNS 배출 실시간 모니터링 기술개발” 연구 중 해양산업 시설로부터 배출되는 HNS를 직접적으로 모니터링 하기 위한 생물독성 감시 장치의 설계 및 개발에 있다. 생태독성 영향평가를 위하여 사용되는 생물 종은 물벼룩, 발광박테리아, 반달말, 황산화 박테리아 등이 있다. 이러한 종들 중 물벼룩(Daphnia magna)은 육상에서 배출시설에 대한 독성 평가방법으로 사용되고 있으나, 그 이외의 방법들은 독성물질의 영향 평가를 위하여 간헐적으로 사용되고 있는 실정이다. 각각의 생물 종은 독성 평가 시 한계점이 존재하는데, 물벼룩의 경우는 염 존재 하에서는 독성 평가에 적용하기가 어려운 단점이 있다. 그리고 다른 생물 종들의 경우 독성 평가 시 적용시간과 유지관리에 용이하지 않은 점이 있다. 발광 박테리아(Vibrio fischeri)의 경우 해양 동물의 공생세균으로 1980년대부터 유럽에서 생태독성평가에 적용되어왔고, ISO 11348, 환경부 수질오염공정시험법(2017, ES 04706.1) 및 해양수산부 해양환경공정시험기준(별표4, 제21항)에 적용되어져 있다. 발광박테리아는 지표수, 지하수, 폐수, 토양 및 침전물 등 다양한 환경의 독성 평가에 적용되고 있으며, 시험 시간이 빠르고, 감도가 높고, 비용 효율적인 시험법으로 알려져 있어 해양배출시설로부터 배출되는 HNS 감시를 위한 실시간 연속자동측정기에 적용하기에 적절한 것으로 판단된다. V. fischeri에 대한 독성평가를 위해 바나듐 등 중금속 11종, 부탄 등 유기화합물 12종, 기타 1종의 총 24종을 선정하여 MicroTox<SUP>®</SUP> LX(MODERWATER, UK)로 독성시험을 진행하였다. 그 결과 BaO, CuSO₄·5H₂O, Sn, KMnO₄, ZnSO₄, NiO, Xylene, Benzene 및 Toluene의 물질에 대한 독성 값 EC50은 15.58, 0.35, 15.58, 210.54, 4.60, 3.58, 55.54, 180.00 및 45.00 mg/L으로 나타났다. V. fischeri는 해수온도, 염도, pH 등에 민감성을 보이는 것으로 알려져 있어 이를 적용하기위한 장치의 개발에 우리나라 연안 혹은 해양의 염도 변화와 계절에 따른 해수의 수온 변화 등이 고려 사항으로 나타났다. V. fischeri를 대상으로 하여 HNS물질 중 선정된 24종에 대한 독성 평가를 수행하고, V. fischeri의 생리적 특성과 24종의 HNS의 독성 결과를 바탕으로 하여 해양배출 시설로부터 배출되는 HNS에 대한 실시간 모니터링 장치를 개발하고자 한다. There are about 6,000 kinds of HNS(Hazardous and Noxious Substances) in Korea, and HNS spill incidents have frequently occurred in Korea recently. HNS spill incidents are known to cause ecological, economic and human health problems. Current response systems related to HNS spill incidents on the sea have been conducted at the level of chemical monitoring and post-effect assessment. The purpose of this study is to design and develop a biotoxicity monitoring device to directly monitor HNS during the "development of HNS drainage real-time monitoring technology for marine industrial facilities". The species used to evaluate the effects of ecotoxicity include water fleas, bioluminescent marine bacteria, Closterium sp. and sulfur-oxidizing bacteria. Among these species, water fleas are used as toxicity assessment methods for discharge facilities on land, but other methods, except for using species, intermittently have been used to assess the effect of toxic substances. Biological species have limitations in toxicity evaluation, and in the case of water flea, it is difficult to apply to toxicity evaluation in the presence of salts. In addition, in the case of other species, it is not easy to apply time and maintain when toxicity assessment. Vibrio fischeri is a symbiotic bacterium of marine animals and has been applied to ecotoxicity evaluation in Europe since the 1980s, and is applied to ISO 11348 and the Official testing method with respect to the Water pollution standard method(2017, ES 04706.1) and the Processes of the Korean Standard Methods for Marine Environment(Attached Table 4, Paragraph 21). V. fischeri are applied to ecotoxicity evaluation in various environments such as surface water, groundwater, wastewater, soil, and sediment, and are known as fast, sensitive, and cost-effective testing methods, making them suitable for real-time continuous automatic measuring devices for HNS monitoring discharged from marine discharge facilities. To evaluate the ecotoxicity of V. fischeri, 11 heavy metals such as vanadium, 12 organic compounds such as butane, and a total of 24 other types were selected, and toxicity tests were conducted with MicroTox® LX(MODERWATER, UK). As a result, the toxicity values EC50 for materials of BaO, CuSO₄·5H₂O, Sn, KMnO₄, ZnSO₄, NiO, Xylene, Benzene and toluene were 15.58, 0.35, 15.58, 210.54, 4.60, 3.58, 55.54, 180.00 and 45.00 mg/L. V. fischeri is known to be sensitive to temperature, salinity, pH, etc. So, it have been considered changes of salinity in the coast or the sea and changes in water temperature according to the seasons of Korea in the development of instruments for application. We intend to conduct ecotoxicity evaluation for 24 selected HNS substances for V. fischeri and develop a real-time monitoring device for HNS discharged from marine emission facilities based on the physiological characteristics of V. fischeri and the toxicity results of 24 HNSs.

매립지 가연성 폐기물 SRF화를 위한 생태독성시험 적용방안 연구

박재성 ( Jae Sung Park ),여운호 ( Woon Ho Yeo ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2020 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2020 No.-

유가 변동에 따라 가연성 폐기물의 연료화 경제성 악화로 폐기물 에너지화 시설에 대한 투자가 감소되고 있다. 정부에서는 저개발국과의 폐비닐 및 플라스틱 등 가연성 폐기물 자원의 불법 수출입 관련 문제로 여러 가지 어려움을 겪고 있다. 한편 주민과 지자체는 폐기물 에너지화 시설에 대해 필요성을 인정하면서도 환경영향을 우려하여 적극적인 추진을 못하고 있으며, 일부 주민들의 반대로 설치 인허가에도 어려움을 겪고 있다. 국내에서 추진된 가연성 폐기물의 연료화는 양적 성장과 더불어 질적으로 세심한 기준을 마련해오고 있다. 연료로서 기본적 특성인 수분, 열량, 회분 외에도 생분해성 물질함량 척도인 바이오매스 함량, 생화학적 안정성을 측정하는 생분해안정도 AT4 등이 검토되어 가연성 폐기물 고형연료 Solid Refuse Fuel(SRF) 기준으로 일부 설정되어 있다. 반면 제조된 SRF에 대하여 원료 및 완제품의 보관, 유통상에서 나타나는 악취, 생태 독성 등 환경영향에 대해서는 현재까지 기준설정을 위해 많은 실사례 검토자료가 필요한 실정이다. 본 고에서는 매립지 가연물의 SRF화에 있어 원료 물질에 대한 환경영향 파악을 위하여 생태독성시험을 적용 검토하고자 하였다. 이를 위하여 A 매립지 가연성 매립물의 삼성분 등 기본 특성을 살펴보고 동일 매립지 침출수와 함께 생태독성 시험을 실시하여 독성을 비교 검토하였다. 가연성 매립물의 생태독성은 매립구역별 시료 모두 미미한 반면(TU 0.0)침출수는 최대 독성시험한계를 넘는 것으로 나타났다(TU 24.0~32.0 이상). 생태독성 시험결과 가연성 매립물은 침출수와는 달리 SRF화에서 나타날 수 있는 생태독성이 미미할 것으로 판단된다. 본 논문결과는 가연성 매립물의 SRF 제조를 추진하기 위해 생태독성 등 환경영향을 사전에 검토하고 주민과 지자체에 안전성과 관련된 정보를 전달할 수 있는 지표로 기준설정 및 적용 가능성 타진하는데 참고할 수 있을 것이다.