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팔당호 내 잔류 의약품이 주요 동물플랑크톤 군집에 미치는 영향

Effects of Several Pharmaceutical Residuals on Important Zooplankton Populations in Lake Paldang

초록/요약

Recently, pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) have been widely used and their residuals pour into freshwater ecosystems. However, safety issues of drinking water regarding PPCPs have not been raised so far in Korea. This study focused on occurrences of PPCPs in Lake Paldang, which supply drinking water to Seoul and its vicinity metropolitan area and impacts of PPCPs on zooplankton populations through a life table experiment. Using solid phase extraction, and LC/MS/MS, we detected 19 pharmaceuticals from Lake Paldang samples. Their concentrations ranged from 0.005 ng/L to 6.962 μg/L, between March and November, 2008. The top five pharmaceuticals residues in terms of concentrations were iopromide, caffeine, glimepiride, florfenicol, and hydroxy IBU. The life table experiment of three zooplankton species (Daphnia galeata, Cyclpos sp. and Ceriodaphnia dubia) was performed with iopromide, glimepiride, caffeine, florfenicol, hydroxy ibuprofen and one control. We could find acute toxicity of five pharmaceuticals. In the first three days we could find that effect of acute toxicity from five pharmaceuticals, after that mortality of zooplankton showed tendency to decrease. First, most D. galeata and C. dubia died in three or four days, except Cyclops sp.. Cyclops sp. did not die in ten days, thus we could expect that the species have much higher tolerance for these pharmaceuticals then two other species. Second, we could observed length growth of animals. D. galeata could not grow with florfeincol, Cyclops sp. could not grow with glimepiride, however C. dubia died so rapidly that we could not measure the length. Finally, D. galeata in control showed that the highest population growth rate (r = 0.102) from the life table experiment. Using ten times concentration of the highest concentration detected for each pharmaceuticals in Lake Paldang. For the further study, we need to study effects of various range of concentrations, and it is necessary for depth study to water ecosystems.

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초록/요약

최근 의약품 및 개인위생용품 (pharmaceuticals and personal care products, PPCPs)이 사람의 몸을 통해 배출되거나 집에서 그대로 버려져 강이나 호수로 흘러들어가고 있다. 하수처리장을 통하더라도 약물의 경우 매우 안정한 물질로 분해가 잘 되지 않아서 오염물질로서 많은 문제가 되는 PPCPs가 수계에서는 ng/L에서 μg/L 수준으로 미량으로 존재한다. 하지만 이런 PPCPs가 문제가 되는 이유는 낮은 농도에서도 생태독성을 일으킬 수 있고, 오랜 시간 노출이 되었을 경우 만성 독성 가능성 때문이다. 본 연구에서는 다양한 미량 오염 물질 중에서 수도권의 식수원인 팔당호 수계의 의약품 분포를 조사하고 실내실험을 통해 동물플랑크톤에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 한다. 연구 대상 의약품은 국내외 수계의 미량 오염 물질 조사 연구 자료를 바탕으로 높은 농도로 자주 검출이 되는 물질, 팔당호에서 검출되는 높은 농도의 의약품을 위주로 선정을 하였다. 선정된 의약품의 측정을 위해 고체상 농축법 (solid phase extraction, SPE)으로 전처리하고, LC/MS/MS를 이용하여 측정하는 이온화 조건, retention time 등 측정법이 마련되었다. 회수율을 구하기 위해서 동위원소를 사용하고, 동위원소가 없는 물질에 대해서는 표준물질을 넣어서 회수율을 계산하였다. 팔당호 내의 미량오염물질의 분포를 조사한 결과 가장 높은 5개 농도의 잔류 약물을 선정하였으며 팔당호 내 2008년 3월에서 11월까지 이들 잔류 약물의 농도는 0.1 ng/L 에서 3.5 μg/L였다. 특이한 점은 약물은 아니지만 방화제인 TCEP가 모든 지점에서 매월 검출되었다. 선정된 약물에 대해 대조구를 설정하여 실내에서 생활사 실험을 진행하였다. 의약품은 iopromide, glimepiride, caffeine, florfenicol, hydroxy ibuprofen이 사용되었다. 동물플랑크톤은 Daphnia galeata, Cyclops sp., Ceriodaphnia dubia를 이용하였다. 10일의 생활사 실험으로 개체군의 성장률이 어떻게 변하는지에 대해서는 정확히 알 수 없었으나, 대조구의 D. galeata에서 0.102의 가장 높은 개체군 성장률 값을 보였다. 최초 3일내에 대조구를 제외한 5가지 의약품에 대해 급성 독성 효과를 볼 수 있었으나, 4일째 되는 날부터 동물플랑크톤의 사망률이 낮아지고 적응하는 경향을 보였다. 10배 높은 농도의 단일 약물에 대해 급성 독성 효과가 있음을 알 수 있었고, 앞으로 여러 농도의 조합에 의한 영향을 연구하여 수생태계에 대한 더 심도 있는 연구가 필요하다.

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목차

Abstract
List of Figures
List of Tables
Ⅰ. Introduction
Ⅱ. Materials and Methods
A. Study site and sample collection
B. Monitoring PPCPs in Lake Paldang
C. Lquid Chromatography and Mass Spectrometry
D. Life table experiment
Ⅲ. Result
A. Occurrence of pharmaceuticals and metabolites
B. Survival in life table experiment
C. Length growth in life table experiment
D. Life history traits in life table experiment
Ⅳ. Discussion
Ⅴ. References
Ⅵ. 국문요약

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