하천 내 환경인자의 변화를 고려한 생태독성학적 허용가능 Cu 농도 결정 절차

Abstract

"목적 : 본 연구에서는, 대상 수계의 시간에 따른 중금속 농도 및 환경인자의 변화와 다양한 수생생물에 대한 중금속의 독성영향을 고려하여, 독성예측모델(biotic ligand model; BLM)기반 생태독성학적 허용가능 중금속 농도 산정절차를 상세히 제안하고, 그 적용 예로서, 노르웨이 Numedalslågen강에 대한 생태독성학적 허용가능 Cu 농도를 산정했다. 방법 : 대상 수계의 Cu 농도 및 환경인자 시계열 자료를 수집하고, 대상 수생생물에게 50%의 독성 영향을 나타내는 수계 내 Cu의 총 농도인 EC50[Cu]T을 BLM을 통해 계산했다. 또한, 종민감도분포를 도시하고, 급성-만성 비율및 조정 계수를 활용하여 예측 무영향농도를 도출했으며, fixed monitoring benchmark (FMB)를 통해 대상 수계의생태독성학적 허용가능 Cu 농도를 산정했다. 결과 및 토의 : 대상 수계의 생태독성학적 허용가능 Cu 농도 산정결과 1.15 μg/L로 나타났다. 용존유기탄소는 다양한 환경인자들에 비해 EC50[Cu]T와 가장 높은 선형관계(R2 = 0.94-0.98)를 나타냈으며, DOC 농도 증가에 따라 수생생물에 대한 Cu 독성 영향의 감소 경향이 나타났다. Ca의 경우 EC50[Cu]T와의 낮은 선형관계(R2 ˂ 0.04)를 나타냈으며, 이는 DOC와 Ca2+의 복합체 형성으로 인한 Ca2+ 농도의 감소로 인해 Cu2+와의 경쟁효과가 감소했기 때문으로 추정된다. 결론 : 제시한 산정 절차는 수계의 중금속 및 환경인자 농도의 급격한 변화를 유발할 수 있는 퇴적물 재부유 현상이 일어나는 시기와, 풍수기 및 홍수기와 같은 특정 시점을 반영하여 대상 수계의 수생생물을 보호할 수 있는 현장특이적 중금속 농도 산정에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다."

Objectives : In this study, considering the changes in the concentration of metal/metalloid and environmental factors over time of the target water system and the toxic effects of metals on various aquatic organisms, determined procedure of ecotoxicologically acceptable metal/metalloid concentration based on a biotic ligand model (BLM) was proposed in detail. As an application example, the ecotoxicologically acceptable Cu concentration for the Numedalslågen river in Norway was calculated.Methods : The Cu concentration and environmental factor time series data of the target water system were collected, and EC50[Cu]<sub>T</sub>, the total concentration of Cu in the water system showing a toxic effect of 50% on the target aquatic organisms, was calculated through BLM. In addition, the predicted no-effect concentration (PNEC) was obtained from the species sensitivity distribution using the acute-chronic ratio and adjustment factor, and the ecotoxicologically acceptable Cu concentration of the target water system was determined through the fixed monitoring benchmark (FMB).Results and Discussion : Ecotoxicologically acceptable Cu concentration of the target water system was determined as 1.15 μg/L. Dissolved organic carbon (DOC) showed the highest linear relationship with EC50[Cu]<sub>T</sub> (R<sup>2</sup> = 0.94-0.98) compared to various environmental factors, and the Cu toxicity effect on aquatic organisms tended to decrease as the DOC concentration increased. Ca showed a low linear relationship with EC50[Cu]<sub>T</sub> (R<sup>2</sup> < 0.04), which is presumed to be due to the decrease in Ca<sup>2+</sup> concentration due to the complexese formation of DOC and Ca<sup>2+</sup>, which reduced the competitive effect with Cu<sup>2+</sup>.Conclusion : The proposed procedure provides a useful method for calculating ecotoxicologically acceptable metal concentrations for the protection of aquatic organisms in water systems. In addition, it is expected that it can be used to calculate site-specific metal concentrations that can protect aquatic organisms in the target water system by reflecting the timing of sediment resuspension, which can cause rapid changes in the concentration of metals and environmental factors in the water system, and specific time points such as storm and flood seasons.