Identification of multi-level toxicity of liquid crystal display wastewater toward Daphnia magna and Moina macrocopa

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Toxicity-based regulations of industrial effluent have been adopted to complement the conventional discharge limits based on chemical analyses. In this study, multi-level toxicity including acute toxicity, feeding rate inhibition and oxidative stress of effluent from a liquid crystal display (LCD) wastewater treatment plant (WWTP) to Daphnia magna (reference species) and Moina macrocopa (native species) were periodically monitored from April 2010 to April 2011. Raw wastewater was acutely toxic to both D. magna and M. macrocopa, but the toxicity reached less than 1 TU in the final effluent (FE) as treatment proceeded. Although acute toxicity was not observed in the FE, the feeding rate of daphnids was significantly inhibited. Additionally, the antioxidant enzyme activity of catalase, superoxide dismutase and glutathione peroxidase (GPx) in D. magna increased significantly when compared to the control, while only GPx activity was increased significantly in M. macrocopa (p < 0.05). A toxicity identification evaluation using D. magna showed that Cu was the key toxicant in the FE, which was not effectively removed by the coagulation/flocculation process in the LCD WWTP. In addition, Al originating from the coagulant seemed to increase toxicity of the FE.

국문 초록 (Abstract)

독성에 근거한 산업폐수의 관리는 기존 개별 화학물질 배출허용기준의 문제점을 보완하기 위하여 도입되었다. 본 연구에서는 LCD 생산공장 폐수종말처리시설 방류수의 급성독성, 섭식률 저해, 산화스트레스와 같은 다양한 수준에서의 독성을 국제 표준종인 Daphnia magna와 국내 토착종인 Moina macrocopa를 이용하여 2010년 4월부터 2011년 4월까지 모니터링 하였다.
폐수종말처리장 원수는 D. magna 와 M. macrocopa 두 종 모두에서 급성독성을 유발하였으나, 처리공정을 거친 최종방류수의 독성은 1이하로 나타났다. 그리고 최종방류수에서 급성독성이 관찰되지 않은 경우에도 물벼룩에 대한 섭식률 저해는 유의하게 나타났다. 또한, D. magna에서는 catalase, superoxide dismutase, gludtathione peroxidase와 같은 항산화 효소의 활성이 대조구와 비교하여 유의하게 증가한 반면, M. macrocopa에서는 gludtathione peroxidase의 효소 활성만 유의하게 증가하였다 (p < 0.05). 한편, D. magna를 이용한 독성동정평가를 통해 구리가 최종방류수의 주된 독성원인물질로 확인되었으며, 이것은 폐수종말처리시설의 응집처리 과정에서 효과적으로 제거되지 않음을 알 수 있었다. 그리고 응집제에 포함되어있는 알루미늄이 최종방류수의 독성을 증가시키는 것으로 판단된다.

목차 (Table of Contents)

• I. Introduction 1
• II. Background 4
• 2.1. Whole effluent toxicity 4
• 2.2. Toxicity testing 6
• 2.3. Toxicity identification evaluation 9
• II. Materials and Methods 10
• 2.1. Sampling 10
• 2.2. Chemical analysis 12
• 2.3. Acute toxicity testing 13
• 2.4. Feeding rate inhibition testing 15
• 2.5. Antioxidant enzyme activity testing 17
• 2.6. Jar testing 19
• 2.7. Toxicity identification 20
• 2.8. Statistical analysis 21
• III. Results and Discussion 22
• 3.1. Multi-level toxicity assessments 22
• 3.2. Toxicity identification 29
• IV. Conclusion 37
• V. References 38