• 한국환경과학회지
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• 제20권4호
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• pp.457-463
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• 2011

This study was carried out to compare the toxicity of nano and micrometer particles with Cu and Zn on soil microbial community and metal uptake of buck wheat. In microcosm system, soil was incubated for 14 days after soil aliquots were artificially contaminated with 1,000 mg/kg Cu, Zn nano and micro particles, respectively. After then, buck wheat was planted in incubating soils and non incubating soils. After 14 days, we compared bioaccumulation of metal, and microbial carbon substrate utilization patterns between incubating soils and non-incubating soils. The enrichment factor (EF) values of incubating samples were greater than non-incubating soils. Dehydrogenase activity had been inhibited by Cu and Zn nanoparticles in non-incubating soil, as well as it had been inhibited by Zn micro particles in incubating soils. Results of biolog test, it was not significant different between nano particles and micro particles. It cannot be generalized that nanoparticles of metal are always more toxic to soil microbial activity and diversity than micrometer-sized particles and the toxicity needs to be assessed on a case-by-case basis.

• Toxicological Research
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• 제33권2호
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• pp.119-124
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• 2017

Hexavalent chromium is a bio accumulative toxic metal in water and fish. It enters aquaculture ponds mainly through anthropogenic sources. Hexavalent chromium concentrations and its effects on the morphology and behavior of Clarias gariepinus were investigated from four aquaculture ponds for 12 weeks. Chromium was measured using diphenyl carbohdrazide method; alkalinity and hardness were measured using colometric method and analyzed with Bench Photometer. Temperature and pH were measured using pH/EC/TDS/Temp combined tester. Temporal and spatial replications of samples were done with triplicates morphological and behavioural effects of the metal on fish were observed visually. Chromium ranged from no detection to 0.05 mg/L, alkalinity 105 to 245 mg/L, hardness 80 to 165 mg/L, pH 6.35 to 8.03 and temperature 29.1 to $35.9^{\circ}C$. Trend in the chromium concentrations in the ponds is natural > earthen > concrete > collapsible. There was a significant difference (P < 0.05) in chromium, alkalinity, water hardness, pH and temperature among the four ponds. Significant positive correlation also existed between alkalinity, water hardness, pH, with chromium. Morphological and behavioural changes observed in the fish include irregular swimming, frequent coming to the surface, dark body colouration, mucous secretion on the body, erosion of gill epithelium, fin disintegration, abdominal distension and lethargy. High chromium concentration in natural pond was due to anthropogenic run-off of materials in to the pond. Acidic pH, low alkalinity, low water hardness also contributed to the high chromium concentration. Morphological and behavioural changes observed were attributed to the high concentrations, toxicity and bio accumulative effect of the metal. Toxicity of chromium to fish in aquaculture could threaten food security. Watershed best management practices and remediation could be adopted to reduce the effects of toxicity of chromium on pond water quality, fish flesh quality and fish welfare.

• Advances in environmental research
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• 제5권1호
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• pp.19-35
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• 2016

The phytoextraction of some toxic heavy metals from municipal waste dump soil by castor plant (Ricinus communis) was tested under natural and single or mixed chelant-assisted scenarios in pot microcosms. A sandy loam with total metal contents (mg/kg): Cd (84.5), Cu (114.5), Ni (70.3), Pb (57.8), and Zn (117.5), was sampled from an active dumpsite in Calabar, Nigeria and used for the study. Castor (small seed variety) was grown under natural phytoextraction or single/binary chelant (citric acid, oxalic acid, and EDTA) applications (5-20 mmol/kg soil) for 63 days. Castor exhibited no visual phytotoxic symptoms with typically sigmoid growth profiles at the applied chelant doses. Growth rates, however, decelerated with increase in chelant dose. Post-harvest biomass yields were higher under chelant application than for natural phytoextraction. Both root and shoot metal concentrations (mg/kg) increased quasilinearly and significantly ($p{\leq}0.05$) with increase in chelant dose, furnishing maximum levels as: Cd (55.6 and 20.9), Cu (89.5 and 58.4), Ni (49.8 and 19.6), Pb (32.1 and 12.1), and Zn (99.5 and 46.6). Ranges of translocation factors, root and shoot bioaccumulation factors were 0.21-3.49, 0.01-0.89 and 0.01-0.51, respectively. Overall, the binary chelant treatments were less toxic for R. communis growth and enhanced metal accumulation in shoots to a greater extent than the single chelant scenarios, but more so when EDTA was present in the binary combination. This suggests that the mixed chelants could be considered as alternative treatments for enhanced phytoextraction and revegetation of degraded waste dump soils.

• 한국패류학회지
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• 제25권3호
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• pp.213-222
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• 2009

해수 및 양식 참굴의 중금속 농도를 분석한 결과 일부 지역에서 간헐적으로 기준치를 초과하였지만 아직까지 뚜렷한 오염 현상은 확인되지 않았다. 그러나 기존 조사한 결과와 비교하면 미량이지만 증가 추세를 보이고 있어 지속적인 감시 및 관리체계 구축이 필요하다고 생각된다. 참굴의 중금속 생물농축계수를 조사한 결과 경남 연안에 서식하는 참굴의 생물농축계수는 청정해역과 오염해역의 중간이행 단계에 해당하였다. 특히 카드뮴의 생물농축계수가 다른 금속에 비해 월등히 높으므로, 이러한 특성을 활용하면 참굴을 Cd 등 중금속 오염 모니터링에 활용할 수 있을 것이다. 특히 카드뮴은 다른 원소들의 생물농축과 가장 밀접한 상관관계가 있는 것으로 조사되었다. 특히 카드뮴과 납이 가장 일정한 상관관계를 나타내는 것은 경남 연안의 해역의 주요 중금속 유입원은 화석연료유의 연소에 의해 유래된 것으로 추정된다. 다차원척도분석법에 의한 수질자료와 중금속 농축경향을 분석한 결과 경남 연안의 양식 참굴의 중금속 유입원은 강우에 의한 일시적 유입보다는 클로로필 a 및 투영도 등과 밀접한 유사성을 지니는 것으로 보아 통영연안에 서식하는 참굴의 중금속 축적은 대부분 먹이연쇄를 통해 이루어지는 것으로 본다.

• Toxicological Research
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• 제24권4호
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• pp.297-305
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• 2008

This study was carried out to measure the concentration of heavy metals (Pb, Mn, Cr, Cd, Ni, Zn, and Cu) in water and Bolti fish (Tilapia nilotica) samples collected from Rasheed branch of River Nile, north of El-Giza Governorate, Egypt by atomic absorption spectrophotometry. The investigated districts through which the branch passes include El-Manashi, Gezzaya, El Katta, Abo Ghaleb and Wardan. Based on WHO and FAO safety reference standards, the results of the current study showed that water and fish tissues were found to contain heavy metals at significantly variable concentration levels among the investigated districts. They were polluted with respect to all the metals tested at Gezzaya district. However, the levels of analyzed metals in water and fish tissues were found lower than legal limits in other districts. The heavy metals showed differential bioaccumulation in fish tissues of the different districts as the accumulation pattern (as total heavy metal residues) was district dependant as follow: Gezzaya > Wardan > El Katta > Abo Ghaleb > El Manashi.

• Environmental Analysis Health and Toxicology
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• 제31권
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• pp.21.1-21.7
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• 2016

Objectives The present study analyzes metal contamination in sediment of the East Kolkata Wetlands, a Ramsar site, which is receiving a huge amount of domestic and industrial wastewater from surrounding areas. The subsequent uptake and accumulation of metals in different macrophytes are also examined in regard to their phytoremediation potential. Methods Metals like cadmium (Cd), copper (Cu), manganese (Mn), and lead (Pb) were estimated in sediment, water and different parts of the macrophytes Colocasia esculenta and Scirpus articulatus. Results The concentration of metals in sediment were, from highest to lowest, Mn ($205.0{\pm}65.5mg/kg$)>Cu ($29.9{\pm}10.2mg/kg$)>Pb ($22.7{\pm}10.3mg/kg$)>Cd ($3.7{\pm}2.2mg/kg$). The phytoaccumulation tendency of these metals showed similar trends in both native aquatic macrophyte species. The rate of accumulation of metals in roots was higher than in shoots. There were strong positive correlations (p <0.001) between soil organic carbon (OC) percentage and Mn (r =0.771), and sediment OC percentage and Pb (r=0.832). Cation exchange capacity (CEC) also showed a positive correlation (p <0.001) with Cu (r=0.721), Mn (r=0.713), and Pb (r=0.788), while correlations between sediment OC percentage and Cu (r=0.628), sediment OC percentage and Cd (r=0.559), and CEC and Cd (r=0.625) were significant at the p <0.05 level. Conclusions Bioaccumulation factor and translocation factors of these two plants revealed that S. articulatus was comparatively more efficient for phytoremediation, whereas phytostabilization potential was higher in C. esculenta.

• 자원환경지질
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• 제54권3호
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• pp.399-408
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• 2021

배경토양에 카드뮴(Cd), 납(Pb), 아연(Zn) 등의 중금속 오염물질을 인위적으로 오염시킨 후 진동센서 등으로 구성된 시스템(ViSSET)을 이용하여 지렁이 움직임 특성을 실시간으로 모니터링하였다. 이로부터 얻어진 지렁이 움직임의 누적 횟수와 전통적인 지렁이 행태지표(실험 전후의 체중 변화, 생체축적농도) 등을 이용하여 중금속 오염물질의 토양 내 생태독성 발현 기작을 규명하였다. 중금속별 농도 증가에 따른 지렁이 움직임을 살펴보면, Cd는 농도가 증가함에 따라 지렁이 움직임은 감소하다가 증가하는 경향을 보였고, Pb는 농도 증가에 따라 지렁이 움직임이 급증하였으며, Zn의 경우는 농도가 증가함에 따라 지렁이 움직임은 지속적으로 감소하는 것으로 나타났다. 지렁이의 체중은 Zn 오염 토양에서 가장 크게 감소하였으며, Cd와 Pb에서는 지렁이 체중 변화가 유사한 것으로 조사되었다. 생물축적농도는 Cd, Zn, Pb의 순으로 높게 조사되었고, 특히 Pb의 경우에는 토양 내 농도에 따른 생체축적농도의 변화가 뚜렷하게 나타나지 않았다. Cd는 metallothionein-bound 형태로 결합되어 지렁이 생체 내에 장기간 축적되며, 특히 고농도에서는 임계효과(critical effect)에 의해 지렁이 움직임에 악영향을 주는 것으로 판단된다. Pb는 섭취에 의하여 생태독성이 발현되는 것이 아니고 피부를 자극시키거나 감각기관을 손상시킴으로서 독성을 발현시키는 것으로 생각된다. Zn은 소화기관의 세포막을 손상시키거나 물질대사를 과도하게 증가시킴으로써 지렁이 움직임과 체중이 감소하는 것과 같은 생태독성을 발현시킨다. 지렁이 움직임에 대한 실시간 모니터링 결과를 분석하여 도출한 Pb의 50% 최대 영향농도(half maximal effective concentration, EC50)는 751.2 mg/kg로 기존 연구와 유사한 것으로 나타났다. 본 연구를 통하여 기존에 이용되어온 지렁이 행태 지표와 새롭게 제시한 지렁이의 움직임을 실시간으로 모니터링하여 얻어진 결과를 통합적으로 해석함으로써 중금속 오염물질의 생태독성 발현 기작을 규명하는 것이 효과적임을 확인할 수 있었다.

• 한국어류학회지
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• 제29권1호
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• pp.41-51
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• 2017

어류양식용 가두리로서 동합금가두리망의 현장활용 가능성을 파악하기 위해 양식어류인 2년산 참돔을 동합금망과 합성섬유망에서 9개월 동안 각각 사육관리하면서 참돔에 미치는 양식생물학적 및 병리학적 영향을 조사하여 생물학적 안전성을 평가하였다. 동합금가두리망은 지름 25 m, 깊이 10 m의 규모로 제작하여 경남 통영시 욕지면 주변해역 연구교습어장에 설치하였다. 동합금가두리망과 합성섬유망에서 사육한 참돔의 생존율은 각각 99.75%와 99.70%로 유의한 차이는 나타나지 않았다. 일일체중성장률은 동합금가두리망과 합성섬유망에서 각각 2.13 g/day와 1.65 g/day로 동합금가두리망에서 사육한 참돔의 성장률이 빠른 것으로 나타났다. 혈액성분 분석에 따른 건강도 평가는 합성섬유망에 비해 동합금가두리망에서 양호한 것으로 나타났다. 가두리망 종류별 사육중인 참돔의 구리와 아연의 축적은 다른 기관에 비해 생식소에서 축적이 높게 나타났으며, 가용부분인 근육내 중금속 축적은 허용기준치에 비해 매우 낮았다. 또한 병원체 감염조사결과 동합금가두리망과 합성섬유망에서 기생충은 Microcotyle tai, 세균은 Vibrio alginolyticus 외 5종 등이 공통적으로 관찰되었으나, 동합금가두리망에서 Vibrio속의 세균 감염률에는 다소 차이를 보여 항균작용이 있을 것으로 예상된다. 따라서 동합금가두리망의 시스템안정성, 재활용가능성, 항균성 및 식품안전성 등을 고려할 때 어류양식용 가두리로 현장에서 활용이 가능할 것으로 여겨진다.

• 생명과학회지
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• 제25권2호
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• pp.164-173
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• 2015

유산 균주들을 신생아 및 성인의 분변으로부터 분리하여 그 중에서도 가장 중금속 흡착능이 크고 중금속에 내성이 있다고 사료되는 균주 KP-3를 선별하여 동정한 결과 Lactobacillus sp.으로 밝혀졌다. 동물 실험에서는 생후 4주령의 Sprague dawley male rat에게 선별한 균주 KP-3를 투여하여 혈액 및 장기 내의 중금속 축적 저해효과가 어느 정도인지 조사하였다. 실험군으로는 SD rat 한 마리당 Lactobacillus sp. KP-3와 중금속 10 ppm을 혼합하여 약 100 ml/day씩 7일간 투여하였다. 대조군으로 중금속과 멸균 생리 식염수를 혼합하여 투여한 군과 Lactobacillus sp. KP-3와 멸균 생리 식염수를 혼합하여 투여한 군, 멸균 생리 식염수 만을 투여한 군으로 분리하여 SD rat 한 마리당 약 100 ml/day씩 7일간 투여하였다. 혈액, 간장 및 신장의 시료를 채취하여 카드뮴(Cd), 크롬(Cr), 납(Pb) 등의 중금속 축적량을 측정하였다. 측정 결과 크롬(Cr)은 신장에 주로 축적되었고, 납(Pb)은 간장과 신장에 주로 많은 축적을 보였고, 실험군인 Lactobacillus sp. KP-3와 중금속을 혼합하여 투여한 군에서는 중금속만을 투여한 군보다 중금속 축적량이 낮은 것으로 나타났다. 카드뮴(Cd), 크롬(Cr), 납(Pb)의 평균 중금속 축적 저해율은 각각 41.8%, 33.4% 44.2%로 나타났다. 특히, 혈액에서의 중금속 축적 저해율은 약 70%로 매우 높게 나타났고 혈액에서의 카드뮴 축적 저해율은 100%로 나타났다. 본 실험에서 탐색하여 최적화된 유산균이라고 생각되는 Lactobacillus sp. KP-3균주는 실험 결과에 의하면 중금속 축적 저해에 효과가 있는 것으로 여겨지며, 또한 유산균이 함유된 식품을 지속적으로 섭취함으로써 체내의 중금속의 축적 억제에 도움이 크게 되리라 생각된다.

• 한국패류학회지
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• 제22권1호
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• pp.87-95
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• 2006

본 연구에서는 남극삿갓조개 (Nacella concinna) 의 장 (intestine)의 중금속 농축에 관하여 알아보고자 카드뮴 노출실험을 실시한 후 중금속에 노출 시 동물체내에서 유도되는 단백질 중의 하나인 metallothionein을 면역조직화학적 방법으로 추적하고 투과전자현미경 (transmission electron microscope) 을 이용하여 세포의 미세구조의 변화를 알아보았다. 더불어 SEM-EDS 장비를 이용한 원소분석을 통해 중금속의 분포를 알아보아 중금속의 축적 및 해독기작에 대한 기초자료를 얻고자 수행되었다. Metallothionein의 분포를 살펴보기 위하여 면역조직화학적 실험이 수행된 바, 중금속이 농축되고있는 삿갓조개의 장상피세포의 첨단부에 metallothionein이 많이 존재하고 있음을 알 수 있었으며, 미세구조 관찰결과 노출시간이 경과함에 따라 핵막의 팽창, whorl 구조의 출현, 핵 내 봉입체를 관찰할 수 있었다. SEM-EDS 관찰결과 카드뮴 노출결과, 황이 급격하게 줄어들었고, 칼슘과 아연이 상대적으로 증가하는 양상을 관찰 할 수 있었다. 이상에서와 같이 Cd 노출의 정도에 따라 비교적 빠른 세포반응을 보이는 남극삿갓조개의 특징은 자연 상태에서 Cd의 노출에 따른 효과적인 생물 지표종으로서 가치가 있는 것으로 사료된다.