Journal of Marine Life Science (한국해양생명과학회지)

The Korean Society of Marine Life Science (한국해양생명과학회)
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Effect of Heavy Metals (As, Cr, Pb) on the Population Growth Rates of Marine Diatom, Skeletonema castatum

중금속(As, Cr, Pb)이 해산 규조류(Skeletonema costatum)의 개체군 성장률에 미치는 영향

  • Lee, Ju-Wook (National Fisheries Research & Development Institute, West Sea Fisheries Research Institute, Marine Ecological Risk Assessment Center) ;
  • Ryu, Hyang-Mi (Taean the marine products industry center) ;
  • Heo, Seung (National Fisheries Research & Development Institute, West Sea Fisheries Research Institute, Marine Ecological Risk Assessment Center) ;
  • Jang, Soo-Jung (National Fisheries Research & Development Institute, West Sea Fisheries Research Institute, Marine Ecological Risk Assessment Center) ;
  • Lee, Ki-won (Hanwha Marine biology Research Center) ;
  • Hwang, Un-Ki (National Fisheries Research & Development Institute, West Sea Fisheries Research Institute, Marine Ecological Risk Assessment Center)
  • 이주욱 (국립수산과학원 서해수산연구소 자원환경과 해양생태위해평가센터) ;
  • 류향미 (태안군 수산업기술센터) ;
  • 허승 (국립수산과학원 서해수산연구소 자원환경과 해양생태위해평가센터) ;
  • 장수정 (국립수산과학원 서해수산연구소 자원환경과 해양생태위해평가센터) ;
  • 이기원 (한화 해양생물연구센터) ;
  • 황운기 (국립수산과학원 서해수산연구소 자원환경과 해양생태위해평가센터)
  • Received : 2017.04.03
  • Accepted : 2017.04.26
  • Published : 2017.05.11
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Abstract

In this study, we evaluated the toxic effects of heavy metals (As, Cr and Pb) on the population growth rate (r) of the marine diatom, Skeletonema costatum. The r of the species was determined after 96 h (4 days) exposure to As (0, 0.31, 0.63, 1.25, 2.50 and 5.00 mg L-1), Cr (0, 0.16, 0.31, 0.63, 1.25 and 2.50 mg L-1) and Pb (0, 1.25, 2.50, 5.00, 10.00 and 20.00 mg L-1). It was observed that r in the control (absence of As, Cr and Pb) were greater than 0.04, however suddenly decreased with increased heavy metal concentrations. As, Cr and Pb reduced r in a dose-dependent manner and a significant reduction were occurred at concentration of greater than 0.31, 0.31 and 5.00 mg L-1, respectively. Based on the toxicity, the heavy metal were ranked as Cr>As>Pb, with EC50 (50% effective concentration) values of 0.80, 2.57 and 13.88 mg L-1, respectively. The lowest-observed-effective-concentration (LOEC) of r in exposed to As, Cr and Pb were 0.63, 0.63 and 10.00 mg L-1, respectively. Precisely, a concentration of greater than 0.63 mg L-1 of As, 0.63 mg L-1 of Cr and 10.00 mg L-1 of Pb in marine ecosystems induced toxic effect on the r of S. costatum. Based on our results, we suggested that the r of S. costatum might be a useful bio-indicator for the toxicity assessment of heavy metals on the producer in marine ecosystems.

본 연구에서는 해산 규조류(Skeletonema cosatatum)의 개체군성장률(r)을 사용하여 중금속 3종 (As, Cr, Pb)의 독성영향 평가를 실시하였다. S. costatum을 As (0, 0.32, 0.63, 1.25, 2.50 및 5.00 mg L-1), Cr (0, 0.16, 0.32, 0.63, 1.25 및 2.50 mg L-1) 및 Pb (0, 1.25, 2.50, 5.00, 10.00 및 20.00 mg L-1)에 96시간 노출한 이후에 r 값을 측정하였다. 대조구에서 r은 0.04보다 높았으며 As 농도 0.63, Cr 농도 0.63 및 Pb 농도 10.00 mg L-1 이상에서 r이 대조구 대비 유의하게 감소하였고 중금속 농도가 증가할수록 농도 의존적으로 감소되는 경향을 나타냈다. EC50(반수영향농도)을 이용한 중금속의 독성세기는 Cr>As>Pb 순서를 나타냈으며, EC50 각각 0.80, 2.57 및 13.88 mgL-1으로 나타났으며, 최소영향농도(LOEC)는 각각 0.63, 0.63 및 10.00 mg L-1으로 나타났다. LOEC를 기준으로 해양환경에서 Cr, As, Pb 농도가 0.63, 0.63 및 10.00 mg L-1 이상이 되었을 때, S. costatum에게 독성 영향이 나타날 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 본 연구를 통해 S. costatum의 r은 해양생태계 내에서 생산자 역할을 하는 생물에 대한 중금속의 독성평가를 위하여 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

Keywords

Acknowledgement

본 연구는 2016년도 국립수산과학원 경상과제(R2017031) 연구비 지원으로 국립수산과학원 서해수산연구소 해양생태위해평가센터에서 수행하였다.