• 한국환경과학회지
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• 제32권5호
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• pp.315-328
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• 2023

Cyanobacteria have been used as pollution indicator species in freshwater ecosystems, and identifying their fluctuations can be an important part about management of surface waters globally. Cyanotoxins produced by cyanobacteria are directly or indirectly a threat to human and environmental health. In order to confirm the potential risk of these cyanotoxins, the fluctuations of phytoplankton and phylogenetic analysis of cyanotoxin synthetase genes were conducted at each point in the Yeongsan River water system in Gwangju from November 2021 to October 2022. Diatoms which grow well in winter were dominant at 99.4 ~ 99.5%, and diatoms and green algae were dominant from the spring to autumn when the water temperature rises. Stephanodiscus spp. were dominant at 92.7 to 97.5 % at all sites in the winter, and Aulacoseira spp., which grow in warm water temperatures, were dominant in summer and autumn. Microcystis aeruginosa was dominant at 25.2% in summer only at site 5. mcyB and anaC have been detected as cyanotoxin synthetase genes. The phylogenetic tree of anaC could be divided into two groups (Group 1 & Group 2). Group 1 contained Aphanizomenon sp. and Cuspidothrix issatschenkoi. It is combined with Aphanizomenon sp. and Cuspidothrix issatschenkoi, which are known to produce cyanotoxins.

• 대한환경공학회지
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• 제35권12호
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• pp.943-952
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• 2013

최근 국내의 호소들에 부영양화가 진행됨에 따라 남조류가 대량 번식하는 현상이 나타나고 있다. 남조류에 의한 녹조현상은 미관상 불쾌감을 유발하고 이취미 유발과 함께 정수장애도 일으킨다. 그리고 일부 남조류가 생산하는 남조류 독소에 의한 야생동물 및 가축에 대한 피해가 계속적으로 보고됨에 따라 우리나라에서도 조류주의보 발생 시 조류독성에 대한 모니터링을 강화하게 되었다. 이번 연구에서는 울산시가 상수원으로 사용하고 있는 회야호에서의 남조류 발생 특성을 조사하고, 물리, 화학적 환경요인과의 관계를 알아보았다. 그리고 남조류 발생 시 생성되는 남조류 독소(Cyanotoxins) 중 Microcystin 4종과 Anatoxin-a 등 5종을 LC-MS/MS를 이용해 분석하여 그 거동을 알아보았다. 조사 기간 동안 회야호에서는 남조류 중에서 Microcystis가 우점하였고, 남조류 개체수는 수온, pH와 양의 상관관계를 나타내었다. 이 시기 동안 Microcystin-LR의 최대 농도는 $0.424{\mu}g/L$, Microcystin-RR의 최대 농도는 $0.117{\mu}g/L$ 이었다. Cyanotoxins의 농도는 수온, pH와 강한 양의 상관관계를, 총인 농도와 양의 상관관계를 나타내었다. 그리고 정수장으로 유입되는 원수에서의 총 Cyanotoxins의 농도는 $0.182{\mu}g/L$이었고, 정수에서는 검출되지 않았다.

• 환경위생공학
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• 제20권2호
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• pp.1-11
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• 2005

Cyanotoxin, microcystins commonly produced by cyanobacterial affect various aquatic organisms and even human health. Kinds, structures, measurement analysis, toxicity and removal of Microcystin-LR were explained and discussed.

• 생태와환경
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• 제49권2호
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• pp.67-79
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• 2016

Cyanotoxins in aquatic ecosystems have been investigated by many researchers worldwide. Cyanotoxins can be classified according to toxicity as neurotoxins (anatoxin-a, anatoxin-a(s), saxitoxins) or hepatotoxins (microcystins, nodularin, cylindrospermopsin). Microcystins are generally present within cyanobacterial cells and are released by damage to the cell membrane. Cyanotoxins have been reported to cause adverse effects and to accumulate in aquatic organisms in lakes, rivers and oceans. Possible pathways of microcystins in Lake Suwa, Japan, have been investigated from five perspectives: production, adsorption, physiochemical decomposition, bioaccumulation and biodegradation. In this study, temporal variability in microcystins in Lake Suwa were investigated over 25 years (1991~2015). In nature, microcystins are removed by biodegradation of microorganisms and/or feeding of predators. However, during water treatment, the use of copper sulfate to remove algal cells causes extraction of a mess of microcystins. Cyanotoxins are removed by physical, chemical and biological methods, and the reduction of nutrients inflow is a basic method to prevent cyanobacterial bloom formation. However, this method is not effective for eutrophic lakes because nutrients are already present. The presence of a cyanotoxins can be a potential threat and therefore must be considered during water treatment. A complete understanding of the mechanism of cyanotoxins degradation in the ecosystem requires more intensive study, including a quantitative enumeration of cyanotoxin degrading microbes. This should be done in conjunction with an investigation of the microbial ecological mechanism of cyanobacteria degradation.

• 생태와환경
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• 제38권2호통권112호
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• pp.237-248
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• 2005

서울 경기지역 공원 연못 및 한강 수계내의 수중 조류독소 Microcystin (MC)의 분포를 파악하기 위하여, 수도권 공원 연못 7개소, 한강수계 4개소, 경안천 1개소, 양수리 육각지 1개소, 대조군 2개소를 포함 총 15개 지점을 대상으로 강우가 적은 저온기 동안, 3차례에 걸쳐 수중내 환경요인, 조류 현존량, 조류 독소량을 조사하였다. 조류독소는 유도체중 가장 독성이 강한 Microcystin-LR (MCLR)만을 대상으로 하였으며 ELISA법으로 분석하였다. 조사기간 동안 수온($0.4\;{\sim}\;21.9^{\circ}C$)을 비롯한 대부분의 환경요인들은 계절성과 지역성이 뚜렷하였다. 조류 현존량은 수온 변화에 민감하였고 (r = 0.307), Microcystis aeruginosa를 포함하여 남조류는 경복궁 경회루, 석촌호수. 양수리 육각지 등에서 우점하였다. 조류독소 MCLR (측정한계 $0.05\;{\mu}g\;L^{-1}$) 는 남조 Microcystis aeruginosa출현이 높았던 지점에서 높게 검출되었으며, 조체성과 용존성을 합한 총 MCLR은 1차조사시 경복궁 경회루 ($1.39\;{\mu}g\;L^{-1}$), 석촌호수($0.55\;{\mu}g\;L^{-1}$), 양수리 육각지 ($0.59\;{\mu}g\;L^{-1}$)에서 각각 높게 나타났으나,2, 3차 조사에서는 양수리 육각지에서만 검출되었다. 남조류 총현존량은 조류 현존량 (r = 0.066)이나 엽록소 a량(r = -0.058)과는 낮은 관계를보였으며, M. aeruginosa 현존량(r = 0.766)과는 매우 높은 관계를 나타냈다. 조류독소 MCLR은 남조 M. aeruginosa 현존량이 높았던 지점에서 높게 검출되었다(조체성: r = 0.526, 용존성: r = 0.433).따라서, 서울, 경기지역 공원 연못이나 한강수계의 조류독소는 주로 정체성 연못에서 남조 Microcystis aeruginosa에 의해 형성되지만, 여가활동이나 상수원 공급에는 위험성이 낮은 것으로 판단되었다.

• 한국물환경학회지
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• 제25권4호
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• pp.597-605
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• 2009

Algae bloom occurred in reservoir in summer can cause taste and odor in water and disturb the flocculation and sedimentation processes in water treatment plant and cause sand filter plugging. It was also reported that microcystins, anatoxin and saxitoxin released from cyanobacteria had acute toxic effects on liver and nervous system. For these reasons, many advanced countries inclusive of WHO set the guideline for these toxins and cyanotoxins have been managed with regular monitoring in Korea as well. However, complex sample preparation steps such as a solid phase extraction (SPE) and derivatization are required with an existing analysis method with HPLC. We needed to improve an analysis method for low extraction efficiency and long sample preparation time. In this study, we have established a new LC/MS/MS method which can simultaneously determine 6 cyanotoxins (Microcystins-LR, Microcystins-RR, Microcystins-YR, Anatoxin-a, Saxitoxin, Neosaxitoxin) with only simple filtration step. When $75{\mu}L$ filterated sample was injected onto the LC-MS/MS, the recovery ranged from 86% to 112% and the MDL was $0.025{\sim}0.581{\mu}g/L$. We can make the MDL be lower than the guideline ($1{\sim}3{\mu}g/L$) of advanced countries with simple preparation.

• 한국물환경학회지
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• 제40권1호
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• pp.1-10
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• 2024

Algal blooms occur seasonally in the eutrophicated rivers or reservoirs, and some harmful cyanobacteria species produce toxic substances, which are directly or indirectly harmful to the ecosystem and terrestrial animals. So, the monitoring and control of harmful cyanobacteria occurrence and toxins residual in the aquasystem are important to preserve the water environment and secure public health. In this study, the four harmful cyanobacteria occurrences and toxic substance concentrations of two agricultural reservoirs in the southern part of Gyeonggi Province were investigated from August to October 2022. Among four harmful cyanobacteria (Microcystis sp., Anabaena sp., Oscillatoria sp., Aphanizomenon sp.), three kinds of cyanobacteria except Oscillatoria sp. were observed, and Microcystis sp. was the dominant cyanobacteria except for Anabaena sp. dominant result of a sample collected on October at reservoir B. The cell density of cyanobacteria was influenced by season and weather due to the length of daytime and concentrations of organic carbon and nitrogen. Three kinds of microcystin and anatoxin-a were quantitatively analyzed as total (in the cell body and water) and extracellular (in water) concentrations. The maximum total concentrations of anatoxin-a, microcystin-LR, microcystin-RR, and microcystin-YR were 0.1291 ㎍/L, 0.2776 ㎍/L, 0.3721 ㎍/L, and 0.0306 ㎍/L, respectively, in reservoir A and 0.3274 ㎍/L, 0.1495 ㎍/L, 0.2037 ㎍/L, and 0.0153 ㎍/L, respectively, in reservoir B.

• 한국환경보건학회지
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• 제42권1호
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• pp.10-18
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• 2016

Objectives: Microcystin (MC) produced during cyanobacterial blooms is a worldwide problem presenting a serious health threats to humans and ecosystems. During July through October of 2013, the Ilwol Reservoir experienced a high biomass of phytoplankton (maximum $211.7mg/m^3$ of Chlorophyll-a) containing the toxigenic cyanobacterium Oscillatoria sp. The aim of this study is to analyze MC concentration in the reservoir water, as well as in representative fish species (Carassius cuvieri, Carassius auratus, Channa argus). We also evaluated the human health risk of exposure to MCs accumulated in the fish. Methods: Concentrations of MCs in the water and fish samples were analyzed by liquid chromatography with a triple quadrupole tandem mass spectrometer (LC/MS/MS) and enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Results: The total levels of four MC variants, including MC-LR, MC-RR, MC-YR and MC-LA were below the WHO drinking water guideline limit (1 ug MC-LR per liter) both for the dissolved and particulate fraction present in the water samples. The mean MC concentrations in the livers of all species were significantly higher than in the gills (p < 0.01) and muscles (p < 0.05). The values of estimated daily intake of MCs in muscles, the edible part of the fish, would be only $0.005-0.015{\mu}g/kg{\cdot}day$, much lower than WHO's provisional tolerable daily intake of $0.04{\mu}g/kg{\cdot}day$. Conclusion: This study suggests that, owing to the spatial distribution or temporal variation of MC, there is a need for careful monitoring of cyanotoxin in reservoir water and aquatic animals to protect public health.

• 대한환경공학회지
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• 제37권12호
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• pp.657-667
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• 2015

녹조현상을 형성하는 유독남조류는 세계 각지의 부영양화 호수에서 장기간 관찰되고 있다. 남조에 의해 생산되는 독소는 크게 신경독(anatoxin-a, anatoxin-a(s), saxitoxin)과 간독(microcystin, nodularin, cylindrospermopsin)으로 나뉜다. Microcystin은 남조세포내에 존재하며, 세포막이 손상되면 외부로 방출된다고 사료되며, 용출된 microcystin은 생물에 악영향을 끼치며, 호수, 하천 및 해양의 수생생물에 microcystin이 축적된다고 알려져 있다. 자연계에서는 포식자에 의한 남조세포의 섭식 또는 남조세포로부터 용출된 microcystin의 미생물에 의한 분해에 의해 microcystin의 제거가 가능하지만, 정수처리 과정에서는 microcystin을 분해하는 미생물이 존재하지 않으므로, 세포제거를 위해 황산구리를 사용할 경우 대량의 microcystin이 용출되므로 주의가 필요하다. 지금까지의 보고에 의하면 세포 밖으로 용출된 micorcystin을 제거하는 기술은 물리, 화학 및 생물학적 방법이 있다. 녹조현상의 방지는 그 발생의 원인인 호수 외로부터 유입되는 영양염류인 질소와 인의 감소가 기본이지만, 부영양호의 경우 이미 유입된 영양염류를 축적하고 있으므로 투자에 비해 효과는 높지 않다. 호수가 본래의 상태일 때 부영양화 된다면, 호수의 연안부에 수생식물의 침입이 일어나고, 식물플랑크톤에 의한 조류 번무 현상은 보이지 않는 것이 보통이다. 이러한 관점으로 녹조현상 발생방지를 위해서는 일단 호수 연안을 정상적인 상태로 복원할 필요가 있다.

• 생태와환경
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• 제56권1호
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• pp.1-13
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• 2023

북한강 수역에서 가장 많이 검출되는 Microcystin (MC)을 대상으로 하여 MC 생합성 유전자(mcyA gene), 남조류 세포밀도, MC 농도 사이의 관계를 분석하여 RNA-MC 환산식을 도출하고 남조류 세포 내 존재하는 MC 농도를 예측하였다. 북한강 수역에서 mcyA 유전자는 묵현천 합류 이후 북한강 하류 지점에서 주로 발견되었으며 평균적으로 다른 지점보다 높은 copy number가 발견되었다. 북한강 상류 의암호 수역의 경우, 공지천 지점에서 mcyA 유전자 copy number가 증가하였으며 9월 이후 북한강 수역 전체에서 mcyA 유전자 copy number는 감소하였다. mcyA gene expression은 상류와 하류 수역의 시·공간적 차이가 존재하였으며 여름철 짧은 시기에 집중적으로 발현하였다. mcyA gene expression 양은 MC 농도와 상관성이 매우 높을 뿐만 아니라 MC을 생합성하는 것으로 알려진 Microcystis aeruginosa와 Dolichospermum circinale의 세포밀도와도 통계적으로 유의한 상관성이 존재하였다. RNA-MC 관계를 기반으로 도출된 6개의 환산식은 통계적 유의성을 보이며(p<0.05) 0.9 이상의 높은 상관계수(r)를 나타냈다. eRNA에 존재하는 MC 생합성 유전자 발현량은 수중의 남조독소 물질 합성을 판단하고 유전자의 활성 정도를 빠르게 정량하여 MC 발생 조기경보에 충분히 활용할 수 있을 것으로 판단된다.