만성 독성
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1. 개요
만성 독성 시험은 유해 물질이나 스트레스 요인의 장기적인 독성 가능성을 평가하기 위해 수행되는 시험으로, 주로 수생 생물을 대상으로 한다. 시험 결과는 수질 기준을 결정하는 데 사용되며, 무영향 관찰 농도(NOEC), 최저 관찰 영향 농도(LOEC), 최대 허용 독성 농도(MATC), 예측 무영향 농도(PNEC), 급성 만성 비율(ACR) 등의 값을 계산하는 데 활용된다. 시험은 통제 생물 유지, 수질 관리, 긴 시험 기간으로 인한 비용 문제 등의 어려움이 있으며, 독성에 영향을 미치는 화학적, 생물학적 요인들이 존재한다. 대한민국 환경부는 만성 독성 시험 결과를 바탕으로 수질 기준을 설정하고 수생태계 보전을 위한 노력을 기울인다.
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| 만성 독성 | |
|---|---|
| 일반 정보 | |
| 정의 | 만성 독성은 생물체가 유해 물질에 장기간 노출되어 발생하는 유해한 영향이다. |
| 노출 기간 | 생물체의 수명 주기와 관련하여 정의되는 장기간. |
| 인간의 경우 | 일반적으로 3개월 이상 지속되는 노출. |
| 영향 | |
| 예시 | 생물체의 성장 저해 생식 능력 감소 사망률 증가 |
| 추가 정보 | 만성 독성은 아만성 독성과 급성 독성의 중간 정도의 심각성을 갖는다. |
| 측정 | |
| 만성 독성 시험 | 생물체를 장기간 유해 물질에 노출시켜 독성 영향을 평가하는 데 사용되는 시험. |
| 일반적인 시험 기간 | 7일 (어류), 21일 (물벼룩), 70일 (쥐). |
| 관련 용어 | |
| LC50 (반수 치사 농도) | 급성 독성 시험에서 사용되는 지표. 특정 시간 동안 생물체의 50%를 죽이는 유해 물질의 농도. |
| 만성 독성 시험에서의 지표 | NOEC (영향 없음 관찰 농도) 또는 EC50 (50% 영향 농도). |
| NOEC | 통계적으로 유의미한 유해한 영향이 관찰되지 않는 유해 물질의 최고 농도. |
| EC50 | 특정 시간 동안 생물체의 특정 영향 (예: 성장 저해)을 50% 유발하는 유해 물질의 농도. |
2. 만성 독성 시험
만성 독성은 독성 물질이나 기타 스트레스 요인에 장기간 노출되어 발생하는 유해 반응이다. 이는 직접적인 치사로 나타날 수 있지만, 더 일반적으로는 성장 감소, 생식 감소, 또는 수영 능력 저하와 같은 행동 변화와 같은 아임계 종말점(sublethal endpoints)을 나타낸다.[1]
만성 독성 시험은 유해 물질이나 스트레스 요인이 수생 생물에 장기간 노출되었을 때 미치는 영향을 평가하는 시험이다. 일반적인 시험 지표에는 뚱보미꾸리(''Pimephales promelas'')의 유충 생존 및 성장, 물벼룩(''Daphnia magna'')의 생존 및 번식, 녹조류(''Raphidocelis subcapitata'')의 성장, 옆새우(''Hyalella azteca'')의 생존, 성장 및 번식이 있다.[1]
2. 1. 일반적인 수생 만성 독성 시험
만성 독성 시험은 유해 물질이나 기타 스트레스 요인의 장기적인 독성 가능성을 평가하기 위해 수행되며, 일반적으로 수생 생물에 대한 시험이 이루어진다. 일반적인 수생 만성 독성 시험 유기체, 기간 및 지표는 다음과 같다.| 유기체 | 기간 | 지표 |
|---|---|---|
| 뚱보미꾸리 (Pimephales promelas) | 유충 생존 및 성장 | |
| 물벼룩 (Daphnia magna) | 21일 | 생존 및 번식 |
| 녹조류 (Raphidocelis subcapitata) | 72시간 | 성장 |
| 옆새우 (Hyalella azteca) | 42일 | 생존, 성장 및 번식 |
만성 독성 시험 결과는 수질 기준을 결정하는 데 사용될 수 있는 값을 계산하는 데 사용된다.
3. 시험 결과의 활용
3. 1. NOEC/LOEC
무영향 관찰 농도(NOEC, No Observed Effect Concentration)는 대조군과 비교했을 때 유의미한 차이를 보이지 않는 가장 높은 시험 농도이다. 최저 관찰 영향 농도(LOEC, Lowest Observed Effect Concentration)는 시험된 농도 중 대조군과 통계적으로 유의미한 차이를 나타내는 가장 낮은 농도이다.[1] NOEC와 LOEC는 급성 및 만성 시험에서 모두 도출될 수 있으며, 수질 기준을 설정하기 위해 관련 기관에서 사용된다.[1]
3. 2. MATC/CV
최대 허용 독성 농도(MATC, Maximum Acceptable Toxicant Concentration)는 무영향 관찰 농도(NOEC)와 최저 영향 관찰 농도(LOEC)의 기하 평균으로 계산된다. MATC는 만성 값(CV, Chronic Value)이라고도 불리며, "만성적 영향이 처음 관찰되는 농도(임계값)"로 정의된다.[1]
3. 3. PEC/PNEC
만성 독성 시험의 결과는 수질 기준을 결정하는 데 사용될 수 있는 값을 계산하는 데 사용된다.
4. 시험의 어려움
만성 독성 시험은 통제 생물을 생존시키고, 수질을 유지하며, 일정한 화학 물질 노출을 유지하는 데 어려움이 있고, 시험에 필요한 시간 자체 때문에 비용이 많이 들고 어려울 수 있다.[1] 이 때문에 급성 독성 시험이 더 일반적으로 사용되며, 급성-만성 비율(ACR, Acute-to-Chronic Ratio) 및 안전 계수(AF, Assessment Factor)를 사용하여 유해 물질의 생물에 대한 만성 독성을 추정한다.[1]
5. 독성에 영향을 미치는 요인
독성 물질이나 스트레스 요인의 독성은 여러 요인에 의해 영향을 받을 수 있어 시험 결과 해석이 어려울 수 있다. 이러한 요인들은 화학적, 생물학적, 또는 독성학적 요인일 수 있다.
5. 1. 화학적 요인
물의 화학적 특성은 특정 독성 물질의 독성에 중요한 역할을 한다. 여기에는 pH, 염분, 물의 경도, 전도도, 온도 및 용존 유기 탄소(DOC) DOC의 양이 포함된다.[5]예를 들어, 구리의 독성은 생물 리간드 모델(BLM)에서 설명한 바와 같이 DOC의 양이 증가함에 따라 감소한다.[5]
5. 2. 생물학적 요인
만성 독성은 종, 크기, 나이를 포함한 유기체의 차이에 따라 달라진다. 종 민감도 분포(SSD)에서 나타나듯이 특정 종은 독성 효과에 더 취약하다. 특정 생활 단계가 유해한 영향에 더 취약하며, 이것이 특정 수생 생물에 대해 초기 생활 단계(ELS) 독성 테스트를 수행하는 이유이다. 또한 유기체 크기와 같은 다른 물리적 요인도 독성 물질에 대한 반응의 차이를 유발할 수 있다.참조
[1]
서적
Fundamentals of aquatic toxicology: Effects, Environmental Fate, and Risk Assessment
CRC Press
[2]
서적
Fundamentals of ecotoxicology
CRC Press
[3]
서적
Handbook of Ecotoxicology, second edition
CRC Press
[4]
서적
Concepts in Toxicology
RSC Publishing
[5]
논문
Biotic Ligand Model of the acute toxicity of metals I. Technical basis
2001
[6]
간행물
Water Quality Standards Handbook - Chapter 3: Water Quality Criteria (40 CFR 131.11)
http://water.epa.gov[...]
U.S. EPA
1993
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