Effects of Nonylphenol on the Population Growth of Algae, Heterotrophic Nanoflagellate and Zooplankton

Nonylphenol (NP) has been well known as a major substance of surfactant and/or estrogenic environmental hormone. We tested toxic effects of nonylphenol on the population growth and development of aquatic organism such as algae (Microcystis aeruginosa), heterotrophic nanoflagellate (Diphylleia rotans), micro- (Brachionus calyciflorus) and macro-zooplankton (Daphnia magna) among eutrophic water food-web constituents. Dosage of NP treatment were 4 to 5 grades, according to each organism's tolerance based on pre-experiments; algae (0.01, 0.05, 0.10, 1.00 mg $L^{-1}$) Diphylleia rotans (0.5, 1,2. 5,6, 10 ${\mu}g\;L^{-1})$, Brachionus calyciflorus (0.1, 0.5, 1, 2.5, 5 ${\mu}g\;L^{-1}$), and Daphnia magna (0.5, 1, 5, 10, 50 ${\mu}g\;L^{-1}$), respectively. Toxic effects were measured by the changes of biomass of each organism after NP treatment. All experiments were triplication. As suggested, the higher concentration of NP treatment, the stronger inhibited the population growth of all organisms tested. In view of toxicity, a variety of concentration of NP showed a significant growth inhibition to organism; algae to 0.05 $mg\;L^{-1}$, D. rotans and B. calyciflorus to 1.0 ${\mu}g\;L^{-1}$, and D. magna to 5.0 ${\mu}g\;L^{-1}$, respectively. The $EC_{50}$ of each organism to the nonylphenol are as follows; 3. calyciflorus (2.49 ${\mu}g\;L^{-1}$), D. rotans (3.49 ${\mu}g\;L^{-1}$), D. magna (7.61 ${\mu}g\;L^{-1})$, and M. aeruginosa (47 ${\mu}g\;L^{-1})$. NP toxic effects on the development of zooplankton like egg production showed some differences in treatment concentration between Brachionus calyciflorus ${0.1{\sim}1NP{\mu}g\;L^{-1})$ and Daphnia magna $(0.5{\sim}5NP\;{\mu}g\;L^{-1})$. These results suggest that a strong growth inhibition of predator or grazer by the nonylphenol can stimulate the algal growth, or can play important role in evoking the nuisance algal bloom in eutrophic water with enough nutrients.

내분비장애물질 Nonylphenol이 미세조류, 종속영양편모충, 동물플랑크톤의 개체군 성장에 미치는 영향

계면활성제의 주된 원료이며 Estrogenic hormone으로 알려진 nonylphenol이 수중생태계 먹이망의 하등생물군 성장에 미치는 독성영향을 파악하고자, 배양중인 조류(Microcytis aeruginosa), 편모충(Diphylleia rotans), 소형 (Brachionus calyciflorus) 및 대형동물플랑크톤(Daphnia magna)에 다양한 농도로 제작된 NP을 처리하고 각 개체군의 성장 및 동물플랑크톤 B. calyciflorus, D. magna의 발생특성을 각각 조사하였다. 예비실험을 통하여, 투여농도는 개체군에 따라 조류(0.01, 0.05, 0.10, 1.00mg $L^{-1}$), Diphylleia rotans (0.5, 1, 2.5, 5, 10 ${\mu}g\;L^{-1}$), Brachionus calyciflorus (0.1, 0.5, 1, 2.5, 5 ${\mu}g\;L^{-1}$), Daphnia magna (0.5, 1, 5, 10, 50 ${\mu}g\;L^{-1}$) 등으로 $4{\sim}5$단계 농도를 처리하였으며, 독성효과는 각 개체군의 현존량 변화로 산정 하였으며 실험은 각각 3회씩 반복 실행하였다. 분석결과, 예상했던 것처럼 모든 개체군은 NP농도가 증가할수록 강한 성장 억제를 보였다. 조류실험에서는 0.05 mg $L^{-1}$, D. rotans와 B. calyciflorus는 공히 10 ${\mu}g\;L^{-1}$, 대형동물플랑크톤 D. magna는 5.0 ${\mu}g\;L^{-1}$부터 각각 유의한 성장억제를 보였다. Nonylphenol에 대한 각 개체군의 $EC_{50}$은 B. calyciflorus (2.49 ${\mu}g\;L^{-1}$) < D. rotans (3.49 ${\mu}g\;L^{-1}$) < D. magna (7.61 ${\mu}g\;L^{-1}$) < M. aeruginosa (47 ${\mu}g\;L^{-1}$) 의 순으로 나타나 NP에 대해 조류세포가 가장 강한 내성을 보인 반면 B. calyciflorus가 가장 약한 것으로 나타났다. 또한 동물플랑크톤의 발생에 있어서 B. calyciflorus는 NP농도$(0.1{\sim}1{\mu}g\;L^{-1})$, D. magna는 이보다 약간 높은 NP농도 $(0.5{\sim}5{\mu}g\;L^{-1})$에서 공히 내구란이 형성되지 않았다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때, 조류섭식자인 편모충이나 동물플랑크톤은 모두 nonylphenol에 대하여 조류보다 내성이 극히 약하며 특히 발생계에 치명적인 영향을 받기 때문에 NP가 유입되는 수계에 있어서 섭식자 소멸로 인한 식물플랑크톤 대발생의 인자로 작용할 수 있음을 시사해 주고 있다.