The genetic toxicity of environmental pollutants, namely, nonylphenol (NP), bisphenol A (BPA) and chloropyriphos (CP) was investigated in aquatic sentinel species, freshwater crustacean, Daphnia magna, and larva of aquatic midge, Chironomus tentans, using Comet assay. Physiological effect of such pollutants was also investigated by studying the specimens' rates of reproduction, growth and survival. Acute toxicity results showed that, as expected, Daphnia was more sensitive than Chironomus to chemical exposure. The order of acute toxicity was CP > NP > BPA in D. magna and NP > CP > BPA in C. tentans. BPA may exert a genotoxic effect on D. magna and C. tentans, given that DNA strand breaks increased in both species exposed to this compound, whereas NP- and CP-induced DNA damage occurred only in C. tentans. In vivo genotoxic data obtained in aquatic sentinel species could provide valuable information for freshwater quality monitoring. The experiments with NP-exposed D. magna showed that the pollutant has long-term effects on reproduction, whereas no short-term effect on DNA integrity was found, being an example of a false-negative result from the biomarkers perspective. This result could be interpreted that other mechanism than genetic alteration might be involved in NP-induced reproduction failure in D. magna. False-positive results from the genotoxic biomarker obtained in BPA-exposed D. magna and in NP-exposed C. tentans make it difficult to use DNA integrity as an early warning biomarker. However, as the mere presence of genotoxic compounds, which are potentially carcinogenic, is of high concern to human and ecosystem health, it could also be important to rapidly and effectively detect genotoxic compounds in the aquatic system in ways that do not necessarily accompany a higher level of alteration. Considering the potential of D. magna and C. tentans as bioindicator species, and the importance of genotoxic biomarkers in ecotoxicity monitoring, DNA damage in these species could provide useful information for environmental risk assessment.
In this study, quantitative environmental impact assessments of the VSL anchor and RB(Reaming and Bearing) anchor systems were conducted after a life-cycle assessment (LCA). In addition, improvements which reduce the adverse environmental effects of the RB anchor system were confirmed through comparisons with results with a VSL anchor system. Both results showed that water ecotoxicity and global warming are the most important in environmental influences. To determine the effect of reducing the RB anchor system environment, the result was normalized for the environmental impact category. Most items appeared to have been improved with regard to the RB anchor system. The most significant improvement was a 77% decrease in POC levels(photochemical oxidant creation). Greenhouse gas emissions, related to global warming, were decreased by 44%. It is expected that these quantitative environmental impact assessment results will serve as the basis of an anchor system for civil engineering and environmental impact assessments.
The oxicity assesment of Phenanthrene (PHE) has been investigated by using the rate (r) of survival and population growth in rotifer Brachionus plicatilis. The survival rate was determined after 24 h of exposure to PHE. The survival rate of PHE had no effect at a maximum of $300mg\;L^{-1}$. The r was determined after 72 h of exposure to PHE. It was observed that r in the controls (absence PHE) was greater than 0.5, but that it suddenly decreased with an increased concentration of PHE. PHE reduced r in a dose-dependent manner and a significant reduction occurred at a concentration of greater than $37.5mg\;L^{-1}$. The $EC_{50}$ value of r in PHE exposure was $63.7mg\;L^{-1}$. The no-observed-effect-concentration (NOEC) of r in PHE exposure was $18.8mg\;L^{-1}$. The lowest-observed-effect-concentration (LOEC) of r in the PHE exposure was $37.5mg\;L^{-1}$. From the results, the concentration of PHE (greater than $37.5mg\;L^{-1}$) has a toxic effect on the r of B. plicatilis in natural ecosystems. These results(including NOEC, LOEC and $EC_{50}$) might be useful for the Polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs) toxicity assessment in marine ecosystems.
Choi, Jae Bang;Bae, Sung Min;Shin, Tae Young;Ahn, Ki Yong;Woo, Soo Dong
International Journal of Industrial Entomology and Biomaterials
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v.26
no.1
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pp.41-46
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2013
The cladoceran Daphniamagna has been used as an aquatic test species in aquatic toxicology. To evaluate the aquatic toxicity of leachate from concrete, the immobilization of D. magna was observed after treatment of various concentrations of leachate specimens. Reliabilities of the culture condition and the experimental protocol for acute toxicity test were successfully achieved from the standard toxicity test. The leachates were prepared from the mixture of Ordinary Portland Cement (OPC) and pozzolanic admixtures, Pulverised fuel ash (PFA), Ground granulated blast furnace slag (GGBS) and GGBS containing loess. Acute toxicity test showed 100% immobilization of D. magna for OPC or PFA. The leachates from OPC or PFA had high pH 10 to 12. However, GGBS and GGBS containing loess showed less toxicity according to the concentrations. Especially, immobilization was not observed at the concentrations below 12.5% of GGBS containing loess. Also the range of pH for these specimens was 8 to 9. This suggested that the use of loess as the admixture in concrete may be useful to reduce eco-toxicity of leachates from concrete. This our study provided the harmfulness of the alkali leaching from concrete in aquatic environment and the usefulness of D. magna to evaluate the toxicity of leachates from concrete.
Microalgae are sensitive indicators of environmental changes, and hence they are widely used in environmental risk assessments and for the development of discharge guidelines. Here we evaluated the toxicity of metals and endocrine-disrupting chemicals (EDCs) to the marine green microalga, Tetraselmis suecica. The toxicants investigated included the metals, Cu, Ni, and Pb; and the EDCs, bisphenol A (BPA), endosulfan (ES), and polychlorinated biphenyl (PCB). The endpoints were variations in cell counts and chlorophyll a levels. T. suecica displayed a varied pattern of sensitivity to the toxicants. Based on the 72-h median effective concentration ($EC_{50}$), ES (0.045 mg/L) was most toxic to T. suecica, followed by PCB (3.96 mg/L) and Pb (9.62 mg/L). Interestingly, T. suecica was relatively tolerant to Cu (43.03 mg/L). The 72-h $EC_{50}$ values of Ni and BPA were approximately 16 mg/L. Our data suggest that this species may be relatively tolerant to most of the chemicals within their permissible limits in the environment.
Objectives: This study intends to evaluate the ecological risk of lead (Pb), arsenic (As), and their compounds according to the 2010 action plan on inventory and management for national priority chemicals and provide calculations of risks to the environment. By doing so, we aim to inform risk management measures for the target chemicals. Methods: We conducted species sensitivity distribution (SSD) analysis using the collected ecotoxicity data and obtained predicted no effect concentrations (PNECs) for the in-water environment using a hazardous concentration of 5% (HC5) protective of most species (95%) in the environment. Based on the calculated PNECs for aquatic organisms, PNEC values for soil and sediment were calculated using the partition coefficient. We also calculated predicted exposure concentration (PEC) from nation-wide environmental monitoring data and then the hazard quotient (HQ) was calculated using PNEC for environmental media. Results: Ecological toxicity data was categorized into five groups and five species for Pb and four groups and four species for As. Based on the HC5 values from SSD analysis, the PNEC value for aquatic organisms was calculated as 0.40 ㎍/L for Pb and 0.13 ㎍/L for As. PNEC values for soil and sediment calculated using a partition coefficient were 77.36 and 350.50 mg/kg for Pb and 24.20 and 112.75 mg/kg for As. The analysis of national environmental monitoring data showed that PEC values in water were 0.284 ㎍/L for Pb and 0.024 ㎍/L for As, while those in soil and sediment were respectively 45.9 and 44 mg/kg for Pb, and 11.40 and 19.80 mg/kg for As. Conclusions: HQs of Pb and As were 0.70 and 0.18 in water, while those in soil and sediment were 0.59 and 0.13 for Pb and 0.47 and 0.18 for As. With HQs <1 of lead and arsenic in the environment, their ecological risk levels are found to be low.
Microalgae are the potential bioindicators of environmental changes, for the environmental risk assessment as well as to set limits for toxic chemical release in the aquatic environment. Here, we evaluated the effects of two endocrine disrupting chemicals (EDCs), namely bisphenol A (BPA) and Aroclor 1016, on the green algae Tetraselmis suecica, diatom Ditylum brightwellii, and dinoflagellate Prorocentrum minimum. Each species showed wide different sensitivity ranges when exposed to these two EDCs; the 72 h effective concentration ($EC_{50}$) for these test species showed that Aroclor 1016 was more toxic than BPA. $EC_{50}$ values for the diatom D. birghtwellii were calculated at 0.037 mg/L for BPA and 0.002 mg/L for Aroclor 1016, representing it was the most sensitive when compared to the other species. In addition, these results suggest that these EDC discharge beyond these concentrations into the aquatic environments may cause harmful effect to these marine species.
1,4-dioxane and dichloromethane are classified as carcinogenic groups in the International Agency for Research on Cancer (IARC). They are frequently released at high concentrations in an industrial wastewater effluent. The acute toxicity (24 h) of Daphnia magna for 7.53 mg/L of 1,4-dioxane in the industrial effluent was evaluated as 1.1 TU (toxic unit) and showed TU close to the effluent quality standard. Mixed substances of 1,4-dioxane and dichloromethane in the industrial effluent showed relatively high TU as compared to that of a single substance. Half maximal effective concentration (24 h $EC_{50}$) values of 1,4-dioxane and dichloromethane for the synthetic wastewater prepared in laboratory were 1,744 (0.06 TU) and 170 mg/L (0.6 TU), respectively and the toxicity was low. Nevertheless the toxicological evaluation of the mixture showed that TU values increased to 0.02, 0.04 and 0.10, respectively as 1, 5 and 10 ppm of dichloromethane was added to 100 ppm of 1,4-dioxane. And the synergistic effect was observed between two substances. But the TU value of synthetic wastewater was below 5%, lower than that of industrial effluent at the similar concentration.
The ecotoxicity test method using Undaria pinnatifida spore is challenging to use throughout the year. Since U. pinnatifida female gametophytes can be cultured in the laboratory, they can be used for ecotoxicity testing at any time. Changes in female gametophyte survival rate and relative growth rate in U. pinnatifida exposed to various environmental conditions were analyzed. The female gametophyte of U. pinnatifida was exposed to salinity (5~40 psu), temperature (5~30℃), pH (4~10), and light intensity (0~120 μmol photon m-2 s-1). Based on the highest average value, the survival rate of female gametophyte was highest at a temperature of 20℃, salinity 27.5 psu, pH 8, and light intensity 30 μmol photon m-2 s-1. And the relative growth rate was highest at a temperature of 15℃, salinity 35 psu, pH 9, and light intensity of 60 μmol photon m-2 s-1. As a result of this study, the method using the optimal conditions for the survival rate and relative growth rate is expected to be a practical test method that can complement the current method.
Jo, Hyun Jung;Hwang, Yong Woo;Park, Kwang Ho;Jo, Byoung Muk;Kim, Hyoung Jin
Applied Chemistry for Engineering
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v.16
no.5
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pp.620-627
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2005
In this study, life cycle assessment (LCA) on one of corrugated cardboard box as functional unit was carried out. System boundary of this study divided according to raw material acquisition, corrugated cardboard manufacture and corrugated cardboard box manufacture stage. And environmental impacts are evaluated on each stage and sub-process. The impact categories are classified into eight categories of abiotic resource depletion, global warming stratospheric ozone depletion, photochemical oxidant creation, air acidification, eutrophication, ecotoxicity and human toxicity. From the results, it is found that environment impacts at raw material acquisition stage is the highest as about 92% of whole stage due to liner board manufacture stage. The highest environmental impacts at sub-process of corrugated cardboard and box manufacture stage is a single facer and D/W backer process that included as main process in corrugated cardboard manufacture, and is caused by used energies like electricity, B-C oil, and etc. And then diagnosis for clean production process system of package is carried out. Through diagnosis, on loss rate is reduced and inner pressure intensity of box is improved. After improvement, environmental impact was decreased about 3.8% compared with before improvement.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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