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1. 서론
1.1. 생태독성관리제도의 필요성
수질환경 오염물질에 대한 과거의 규제 방안은 BOD, COD 등과 같은 일반수질 항목과 개별 화학물질의 농도에 대한 이화학적 측정 및 분석을 통하여 수질의 오염도를 평가하는 것이었다. 그러나 매년 약 246,000여종의 화학물질이 유통되고 400여종의 신규화학물질이 등록되고 있는 현 상황에서 유해물질의 개별적 관리로 수환경을 건강하게 유지 관리한다는 것은 거의 불가능한 일이라고 할 수 있다. 따라서 규제대상 폐수에 존재하는 전체 유해 물질의 독성을 통합적으로 관리하는 방안인 생태독성관리제도가 필요하다고 볼 수 있다.
1.2. 물벼룩을 이용한 독성 평가 방법
물벼룩을 이용한 독성 평가 방법은 수서 생물을 활용하여 수환경에 존재하는 유해물질의 통합적인 독성을 평가하는 것이다. 이는 기존의 이화학적 측정 및 분석을 통한 규제 방안으로는 매년 증가하는 유해화학물질을 효과적으로 관리할 수 없다는 한계를 극복하기 위해 도입된 방법이다.
방류수 독성 시험은 산업폐수나 생활하수 처리장에서 배출되는 수질오염물질의 독성을 수서 생물인 물벼룩을 이용하여 통합적으로 평가하는 방법이다. 이를 통해 개별 화학물질의 독성이 아닌 복합적인 독성을 확인할 수 있어 보다 실효성 있는 수환경 관리가 가능하다. 또한 구리 독성 시험은 OECD 시험방법에 따라 물벼룩에 대한 화학물질의 급성 독성을 평가하는 시험이다.
물벼룩은 절지동물문, 갑각류, 탈피동물에 속하는 생물로 주로 담수 환경에 서식하며, 적정 서식온도는 15~25도 정도이다. 몸길이는 1.2~2.5mm로 육안으로도 관찰이 가능하며, 특히 심장박동을 현미경으로 잘 관찰할 수 있어 독성 실험에 널리 활용된다. 물벼룩은 주로 녹조류와 같은 식물성 플랑크톤, 미생물 등을 먹이로 섭취하며 물고기의 중요한 먹이원이 된다. 또한 물벼룩은 단위생식과 수정생식을 통해 번식하며, 평균 40일~56일 정도 생존한다.
물벼룩을 이용한 급성 독성 시험은 시료를 여러 농도로 희석하여 물벼룩에 노출시킨 후 24시간 내 유영저해 또는 치사 여부를 관찰하여 농도-반응 관계를 통해 독성값을 산출하는 방법이다. 이를 통해 수환경에 존재하는 유해물질의 통합적인 독성을 평가할 수 있다.
1.3. 연구 목적
이번 연구의 목적은 화학적 메신저인 호르몬과 신경전달물질이 물벼룩의 심장박동에 미치는 영향을 관찰하는 것이다. 구체적으로 온도 변화와 카페인, 니코틴 등의 화학물질이 물벼룩의 심장박동수에 어떤 변화를 초래하는지 실험을 통해 확인하고자 한다. 또한 구리와 방류수의 독성이 물벼룩에 미치는 영향도 평가하여, 호르몬과 신경전달물질, 온도, 환경오염 물질 등 다양한 요인들이 물벼룩의 생리적 반응에 어떻게 작용하는지 분석하고자 한다.
2. 본론
2.1. 물벼룩의 구조와 특징
2.1.1. 물벼룩의 분류와 서식지
물벼룩은 전 세계적으로 11과 52속 450여종이 분포하고 있으며, 이들 중 한국산 물벼룩은 9과 29속 55종으로 알려져 있다. 물벼룩은 대부분 담수종(약 95%)이며 유속이 빠르지 않은 하천, 호수, 연못 등에 주로 서식한다. 적정 서식온도는 평균 15℃ ~ 25℃ 정도이다.
2.1.2. 물벼룩의 생식 방식
물벼룩의 생식 방식은 크게 단위생식과 수정생식으로 나뉜다. 환경 상태에 따라 달리 나타나는데, 환경이 좋으면 암컷에서 암컷이 생산되는 단위생식을 하지만, 이상 환경(온도, 경도, pH, 조도, 독성물질 유입 등)에 접촉하게 되면 수정생식을 통해 암컷에서 수컷이 부화하게 된다.
물벼룩의 수정란은 검은 알(black egg), 내구란(ephippia), 휴면란(resting egg) 등으로 불린다. 영양 상태가 좋은 환경에서 어린 개체(neonate)를 1주일 배양하면 암컷의 경우 알을 가지기 시작하며, 새끼를 낳는다. 하지만 활동 범위가 크고, 크기도 작으며, 붉은 색을 띠는 경우 수컷일 확률이 높다. 현미경으로 보았을 때 암컷은 배가 둥근 반면, 수컷은 배가 직각 모양을 띠면서 가슴 갈퀴가 암컷에 비해 크며 가슴에 잔털을 가지는 특징을 보인다.
2.1.3. 물벼룩의 수영 및 생활사
물벼룩의 수영 및 생활사는 다음과 같다. 물벼룩은 크기가 작지만 활발하게 움직이는 동물이다. 물벼룩은 주로 가슴 다리와 다리의 여과용 털을 이용하여 수중에서 유영한다. 물벼룩의 일반적인 수영 방식은 가슴 다리와 다리의 빠른 움직임을 통해 전진하며, 때로는 촉각이나 촉수 등을 이용해 방향을 전환하기도 한다. 또한 물벼룩은 진자운동과 유영운동을 번갈아 가며 수중에서 이동한다.
물벼룩의 생활사는 환경 조건에 따라 달라지는데, 일반적으로 약 40일에서 56일 정도 살 수 있다. 물벼룩은 단위생식과 유성생식을 통해 번식한다. 단위생식은 암컷이 알을 생산하여 부화시키는 방식이며, 환경이 좋은 경우 주로 이 방식으로 번식한다. 유성생식은 암컷과 수컷이 교미하여 수정란을 생산하는 방식이며, 환경이 좋...
