Development of Marine Toxicity Standard Method for Marine Luminescent Bacteria: Introduction of N-Tox test

해양성 발광박테리아를 이용한 해양환경 독성평가 시험법 개발: N-Tox test

  • 이규태 ((주) 네오엔비즈) ;
  • 박경수 (안양대학교 해양생명공학과) ;
  • 김평중 (국립수산과학원 서해수산연구소)
  • Published : 2008.05.31

Abstract

Luminescent bacterial toxicity test was first introduced in the early 1980s, registered as international standard method in 1998 and now widely used as a common toxicity test method. This toxicity test uses luminescent bacterium, Vibrio fischeri, originated from marine environment as a test organism. The degree of toxicity can be evaluated from the comparison of luminescent emission intensity between control and treatment groups to toxicants and materials from various environmental matrix for 30 min. This test can be carried out by using commercial products and its results are sensitive and precise. This research is on the feasibility of adopting luminescent bacterial test as a domestic standard test protocol. Using commercial products, a series of experiments were conducted to identify the precision and accuracy of injection volume and light emission, and to evaluate concentration-response relationship between chemical concentrations and light emissions. Also, the feasibility of the application to environmental media and quality assurance/quality control were checked. The results of serial toxicity tests revealed that the preliminary luminescent bacterial toxicity test was robust and suitable as a standard method.

해양 기원의 발광박테리아 Vibrio fischeri를 이용한 발광박테리아 독성시험법은 1980년대 초반에 소개된 이후 많은 연구자들에 의해 이용되어오다 1998년 국제공인시험법으로 등재되어 지금은 전 세계적으로 이용되고 있다. 이 시험법은 테스트하고자하는 화학물질이나 환경시료에 발광박테리아를 30분간 노출시킨 후 나타나는 발광량 감소의 정도로서 독성 유무나 강도를 평가하는 방법으로서 신속성, 정밀성, 민감성, 경제성이 뛰어나다는 평가를 받고 있으며, 시험생물의 유지/배양없이 상용화된 키트 제품을 이용하여 독성 시험을 수행할 수 있다. 본 연구에서는 해양성 발광 박테리아 독성평가 키트로 판매되는 상용화제품(N-Tox)을 이용하여 수행된 결과를 제시하였다. 시험법 개발 및 표준화를 위한 시험항목으로는 시료 주입량, 발광량과 같은 기본 항목 테스트와 표준독성물질을 이용한 정도관리 테스트, 화학물질 및 현장시료에 대한 테스트가 포함되었다. 이 시험법은 자동화되어 누구나 쉽게 수행이 가능하면서도, 시험 결과 독성물질에 대한 용량-반응 관계가 확실하게 평가되고, 정밀도가 뛰어나며, 현장시료 독성평가에 이용할 수 있을 정도의 민감성을 지닌 것으로 입증되었다. 따라서 아직 생물검정이 보편화되지 않은 국내에서 편리하게 이용할 수 있는 표준독성시험방법의 하나로서 활용 가능하다고 사료된다.

Keywords

References

  1. 박경수, 이상희, 이승민, 윤성진, 박승윤, 2005. 해양생태독성평가 를 위한 표준시험생물로서의 식물플랑크톤에 관한 연구. 한국 환경과학회지, 14: 1129−1139 https://doi.org/10.5322/JES.2005.14.12.1129
  2. 윤성진, 박경수, 오정환, 박승윤, 2006. 저서성 해산 요각류 harpacticoid Tigriopus japonicus 유생을 이용한 해양생태독성 평가. 한국해양환경공학회지, 9: 160−167
  3. 이규태, 2002. 마이크로톡스 생물검정법의 실험방법 개량과 현장 적용에 관한 연구. 서울대학교 대학원 이학박사 학위논문
  4. 이정석, 이규태, 김찬국, 김혜진, 이창훈, 이종현, 2007. 국내 개발 된 N-tox생물검정 시스템을 이용한 시안과 3, 5-이염화페놀의 발광박테리아(Vibrio fischeri)에 대한 혼합 독성 영향 연구. 환경독성학회지, 22: 27−36
  5. 이창훈, 2000. 한국산 둥근성게(Strongylocentrotus nudus)의 정자 와 수정란 생물검정법에 관한 연구. 서울대학교 대학원 이학박사 학위논문
  6. 해양수산부. 1998. 해양환경공정시험방법. 해양수산부. 317 pp
  7. 환경부, 2002. 수질유해물질의 통합독성 관리제도 도입방안 연구. 193 pp
  8. 환경부, 2006. 물환경관리 기본계획
  9. 환경부, 2007. 환경부 고시 제 2007-147호: 제 51항 물벼룩을 이용한 급성 독성 시험법
  10. ASTM, 1996. Standard Guide for Acute Toxicity Test with the Rotifer Brachionus. ASTM (American Society for Testing and Materials) 11.05, E1440-91. ASTM, W. Conshohocken, PA
  11. Bulich, A.A. and Isenberg, D.L., 1981. Use of the luminescent bacterial system for the rapid assessment of aquatic toxicity, ISA Trans. 20: 29−33
  12. Chen, C.Y., Huang, J.B., Chen, S.D., 1997. Assessment of the microbial toxicity test and its application for industrial wastewaters. Wat. Sci. Tech., 36: 375−382
  13. Dorn. P.N., Vipond, T.E., Salanitro, J.P., Wisniewski, H.L., 1998. Assessment of the acute toxicity of crude oils in soils using earthworms, microtox, and plants. Chemosphere, 37: 845−860
  14. Giesy, J.P. and Hoke, R.A., 1990. Freshwater sediment quality criteria: Toxicity bioassessment. In R. Baudo, J.P., Giesy, and H. Muntau, Eds. Sediments: Chemistry and toxicity of In-place pollutants., Lewis Pub., Inc., Chelsea, MI, 265−348
  15. ISO, 1995. Water quality- marine algal growth inhibition test with Skeletonema costatum and Phaeodactylum tricornutum. the International Organization for Standardization. ISO 10253. 7pp
  16. ISO, 1998a. Water quality-Determination of the inhibitory effect of water samples on the light emission of Vibrio fischeri (Luminescent bacteria test)- Part 1: Method using freshly prepared bacteria
  17. ISO, 1998b. Water quality-Determination of the inhibitory effect of water samples on the light emission of Vibrio fischeri (Luminescent bacteria test)- Part 3: Method using freeze-dried bacteria
  18. ISO, 1998c. Water quality-Determination of the inhibitory effect of water samples on the light emission of Vibrio fischeri (Luminescent bacteria test)- Part 2: Method using liquild-dried bacteria
  19. Kaiser, K.L.E., 1998. Correlations of Vibrio fischeri Bacteria Test Data with Bioassay Data for Other Organisms. Environ. Health Perspect., 106: 583−591
  20. McFall-Nagi, M.G., Ruby, E.G., 1991. Symbiont recognition and subsequent morphogenesis as early events in an animal-bacterial mutualism. Science, 254: 1491−1494
  21. Munawar, M., I.F. Munawar, D. Sergeant, C. Wenghofer, 2000. A preliminary bioassessment of Lake Baikal sediment toxicity in the vicinity of a pulp and paper mill. Aquat. Eco. Health & Manag. 3: 249−257
  22. Nealson, K.H., 1977. Autoinduction of bacterial luciferase: Occurence, mechanism and significance. Arch. Microbiol., 112: 73−79
  23. NIWA. 1998. Marine Algae (Dunaliella tertiolecta) Chronic Toxicity Test Protocol. National Institute of Water and Atmospheric Research, New Zealand. 30 pp
  24. Park. G.S., Chung, C.S., Lee, S.H., Hong, G.H., Kim, S.H., Park, S.Y., Yoon, S.J., Lee, S.M., 2005. Ecotoxicological evaluation of sewage sludge using bioluminescent marine bacteria and rotifer. Ocean Science Journal, 40: 91−100 https://doi.org/10.1007/BF03028589
  25. Ringwood, A.H., Delorenzo, M.E., Ross, P.E., Holland, A.F., 1997. Interpretation of microtox solid-phase toxicity tests: The effects of sediment composition
  26. USEPA, 1985. Terms of the environment: Glossary, abbreviations, and acronyms, 65 pp
  27. USEPA, 2002. "Methods for measuring the acute toxicity of effluents and receiving water to freshwater and marine organisms", United States Environmental Protection Agency, 1−122