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1 Journal of Korean Society on Water Environment, Vol. 30, No. 1, pp (2014) 하폐수처리장유래방류수유기물질의물리화학적및독성학적특성 유지수 ᆞ 이보미 * ᆞ 허진 * ᆞ 정진호 고려대학교환경생태공학부 * 세종대학교환경에너지융합학과 Physicochemical and oxicological Properties of Effluent Organic Matters from Sewage and Industrial reatment Plants Jisu Yoo Bomi Lee * Jin Hur * Jinho Jung Division of Environmental Science & Ecological Engineering, Korea University * Department of Environment and Energy, Sejong University (Received 21 October 2013, Revised 3 January 2014, Accepted 29 January 2014) Abstract Unlike to natural organic matters (NOMs), effluent organic matters (EfOMs) are not well understood due to their complexity and heterogeneity. In this study, EfOMs from sewage and industrial wastewater treatment effluents and Suwannee River NOM (SRNOM) were isolated into hydrophobic (), transphilic (PI) and hydrophilic () fractions. Specific ultraviolet absorbance (SUVA) and fluorescence excitation emission matrix (FEEM) analyses were used to characterize physicochemical properties. In addition, acute toxicity and oxidative stress to Daphnia magna were evaluated to characterize toxicological properties. EfOMs showed similar properties to microbially derived organic matters having low hydrophobicity, which are totally different from SRNOM having high hydrophobicity. Moreover, acute toxicity and antioxidant enzyme activity in D. magna was largely dependent on fraction types of EfOMs. hese findings suggest that EfOMs have different physicochemical and toxicological properties compared with those of NOMs, which needs to be further identified with various sources of EfOMs. Key words : acute toxicity, Daphnia magna, dissolved organic matter, FEEM, wastewater 1. Introduction 1) 방류수유기물질 (Effluent organic matter, EfOM) 은일반적으로하폐수처리장으로부터수계로유입되는유기물질을총칭하며, 수생태계에악영향을미칠수있는유기물질로알려져있다 (Shon et al., 2006). 또한, EfOM은수계내유해물질인유기화합물과중금속의거동에영향을미침으로서궁극적으로수서생물에대한이들의독성을변화시킬수있다 (Ruhle et al., 2012; Yu et al., 2012). 따라서 EfOM의구성성분을확인하고물리화학적특성을분석하는연구는이들이수계에미치는영향을평가하는데매우중요하다 (Quaranta et al., 2012; Shon et al., 2006). 유기물의흡광및형광특성은자연유기물질 (Natural organic matter, NOM) 의물리화학적특성을파악할수있는좋은지표로이용되었다 (Baker and Spencer, 2004; Senesi et al., 1991; Yamashita and anoue, 2003). 이전연구들에따르면 (Al-Reasi et al., 2013; Chen et al., 2009; Dong and Rosario-Ortiz, 2012; hurman, 1985), EfOM은 SUVA(Specific ultraviolet absorbance) o whom correspondence should be addressed. jjung@korea.ac.kr 값이 L m -1 mg -1 으로소수성이낮은생분해성유기물질로구성되어있으며, FI(Fluorescence index) 값은 으로미생물기원유기물로분류되었다. 특히 EfOM은 40% 이상이생분해성이높은친수성유기물질로이루어져있는데이는생물학적처리이후탄수화물과아미노산등이증가하였기때문이다. 그러나하천수 NOM은 EfOM보다훨씬높은 SUVA값을나타내어소수성물질이많이포함되어있는것으로확인되었고, FI값은 1.2이하로 EfOM 보다낮은값을나타내었다. 이를통해 EfOM과 NOM이매우다른물리화학적특성을가지는다른기원의유기물질이라는것을알수있다. 한편국내에서 Seo et al. (2010) 은영산강유역의 NOM과하수처리장 EfOM의 OC, BOD, COD 분석과 DOC 생분해실험을통해각유기물의분포와분해특성을파악하였다. 또한 Lee, Chon et al. (2011) 은영산강유역의 NOM과하수처리장 EfOM을소수성과친수성유기물로분획하여각유기물의작용기를분석하고각유기물질에대한분포특성을연구하였다. 그리고 Lee, Chon et al. (2011) 은하수처리장방류수유래유기물질을입자크기별및극성별로구분하고 17β-estradiol(E2) 와의결합특성을규명한바있다. 이와같이 NOM과함께 EfOM에대한연구가최근에는

2 하폐수처리장방류수유래인위적유기물질의물리화학적및독성학적특성 81 국내에서도활발하게진행되고있지만, 다양한성상의방류수로부터유래되는유기물의물리화학적특성과함께수서생물에미치는직간접적인영향을비교하여연구한사례는전무한실정이다. 따라서본연구는하폐수처리장유래 EfOM을극성별로분리한후이들의흡광및형광특성을 NOM과비교하고, 방류수생태독성시험종인물벼룩에미치는급성독성및산화적스트레스를평가하고자한다. 2. Materials and Methods 2.1. 시료채취및수질분석본연구에사용된방류수는금강미호천유역에위치한 3곳의하폐수처리장에서 2013년 3월 25일오후 2-5시에채취하였다 (able 1). A 하수처리장은산화구법을이용하여생활하수를주로처리하며, B 폐수처리장은활성슬러지법을이용하여산업폐수를처리한다. 또한 C 처리장은생활하수와축산폐수를고도처리방법인 A 2 /O공법을이용하여처리한다. able 1. Sampling location and sample properties Influent type Flow rate (m 3 /d) Biological treatment A effluent Domestic sewage 1,112 Oxidation ditch B effluent Industrial wastewater 986 Activated sludge C effluent Domestic sewage & livestock wastewater 4,789 A 2 /O process 각시료의수질은 ph, 용존산소 (DO), 염도, 전기전도도, 중금속, 용존유기탄소 (DOC) 를분석하였다. 수온, ph, DO, 전기전도도는현장에서수질다항목측정기 (YSI-556, Yellow Springs Instruments, USA) 를이용하여측정하였고, 중금속농도는유도결합플라즈마분광계 (ICP-AES, Varian Vista PRO, USA) 를이용하여분석하였다. 또한, DOC는 Shimadzu OC 5000A (Japan) 를사용하여측정하였다 이온교환수지를이용한유기물질의분리 EfOM의극성별특성분석을위하여, 채취한방류수의유기물을소수성 (Hydrophobic fraction; ), 반친수성 (ransphilic fraction; PI), 친수성 (Hydrophilic fraction; ) 으로의분획하였다. 흡착수지로 DAX-8(Sigma-Aldrich Co.) 과 XAD-4(Amberlite, Rohm & Haas Co.) 를사용하였으며 (Fig. 1), 컬럼은원통형유리컬럼 (25 mm 300 mm) 을이용하였다 (Malcolm and MacCarthy, 1992). 그리고 EfOM과의비교연구를위하여, IHSS(International Humic Substance Society: 국제휴믹물질학회 ) 에서구입한 Suwannee river NOM (SRNOM) 을표준 NOM으로사용하였다. 희석용액은이온화세기의영향을배제하기위하여담수의이온화세기와유사한 0.01 M NaCl을사용하였다. 구체적으로 DAX-8과 XAD-4 수지는아세톤, 메탄올, 아세톤, 메탄올, 초순수순으로세정하였으며, 0.1 N NaOH와 Fig. 1. A schematic diagram of organic matter fractionation. HCl, 초순수를반복적으로수지에통과시켜마지막용리액의 DOC가 0.03 ~ 0.05 mg L -1 이되도록준비하였다. 그리고컬럼에시료를통과시키기전에먼저 1 N HCl을이용하여시료의 ph를 2로조절하였다. 이후소수성성분 () 의분리를위하여시료를 DAX-8 수지가충진된컬럼에약 2 ml/min 유량으로통과시킨다음, 흡착성분을 0.1 N NaOH로용리하였다. 그리고반친수성 (PI) 성분분획은 XAD-4 수지를이용하여위와동일한방법으로수행하였으며, 두컬럼모두를통과한유출수를친수성 () 으로분획하였다 (Aiken et al., 1992; Croue et al., 2003; Ma et al., 2001). 분획후에소수성, 반친수성, 친수성유기물에존재하는양이온및중금속의영향을배제하기위하여양이온교환 (Amberlite IR-120H, Aldrich) 을실시하였다 유기물질의물리화학적특성분석 UV 흡광도는시료를 GF/F 필터로여과시킨후 Mecasys 사의 UV-Vis Spectrophotometer (model Optizen POP) 를이용하여측정하였다. 그리고 UV 254 nm에서측정한 specific UV-absorption (SUVA) 값은아래식을이용하여계산하였다. SUVA (L m -1 mg -1 ) = UVA (cm -1 ) / DOC (mg L -1 ) 100 cm/m Fluorescence excitation(ex: 여기파장 )-emission(em: 방출파장 ) matrix(feem) 은 Perkin-Elmer사의 LS50B luminescene spectrometer를이용하여분석하였다. 시료의 inner-filter correction 과정을생략하기위해, 시료를 GF/F 필터로여과한후 UV 254 nm에서측정한흡광도가 0.1 이하가되도록희석하였다 (Baker, 2001). 이후입자성및용존성유기물과중금속의영향을최소화하기위하여시료의 ph을 1 N HCl 용액을사용하여 3.0으로조절하였다 (Westerhoff et al., 2001). 형광측정시형광분광계의여기파장과방출파장을조절 Journal of Korean Society on Water Environment, Vol. 30, No. 1, 2014

3 82 유지수 ᆞ 이보미 ᆞ 허진 ᆞ 정진호 하는슬릿을각각 10 nm로고정하여사용하였다. 그리고여기파장과방출파장이각각 350 nm와 450 nm에해당하는표준용액 (0.05 M sulfuric acid를용매로 quinine sulfate dehydrate 100 μg/l 제조 ) 의형광세기를시료의형광세기값으로나누어형광세기의단위를 quinine sulfate equivalents (QSE) 로표준화하였다 (Chen et al., 2007). 형광스펙트럼측정을위한 scan range parameter로는 Em 280 ~ 550 nm, Ex 250 ~ 500 nm로두었으며, slit은각각 0.5 nm와 5 nm를유지하였다. FEEM 피크는기존연구자들이제시한방법에준하여 able 2와같이구분하였다 (Coble, 1996; Marhaba et al., 2000a, 2000b). 휴믹계영역은 A와 C 피크로, 단백질계영역을 B 피크인타이로신계와 피크인트립토판계로구분하였다. 한편, 형광지표 (FI) 는 370 nm 여기파장에서측정한 450 nm와 500 nm 방출파장의비 (F 450/F 500) 로계산하였다. able 2. Allocation of fluorescence excitation emission matrix (FEEM) peaks Range of excitation (nm) Range of emission (nm) Component type Peak type Humic-like A Humic-like C / / 310 Protein-like (yrosine) B / / 340 Protein-like (ryptophan) 2.4. 유기물질의독성학적특성분석물벼룩급성독성평가는 OECD standard procedure guideline 202에따라국제표준종인 Daphnia magna 를이용하여수행하였다 (OECD, 2004). 하폐수처리장방류수시료는 5개의농도 ( 예, 100%, 50%, 25%, 12.5%, 6.25%) 와대조구를두고실험하였다. 각시험은 4회반복하였으며, 각반복수마다 10 ml의시료와생후 24시간이내의물벼룩 5마리를사용하였다. 시험기간중온도는 20±2 C, 광주기는주 / 야 16시간 /8시간으로유지하였으며, 24시간및 48시간후유영저해 (immobilization) 을관찰하였다. 시험용기를조용히움직인후약 15초후에물벼룩이일부기관 ( 촉각, 후복부등 ) 을움직이거나유영하지않는상태를유영저해로보았다. 그리고독성시험결과에따라 rimmed Spearman-Karber, Probit method를사용하여 EC 50 값 ( 물벼룩의 50% 가유영저해를일으키는농도 ) 을산출하였고, 측정된 EC 50 값은독성단위 (U = 100/EC 50) 로변형하여표기하였다. 극성별 EfOM과 SRNOM 시료는 U값계산이어려워원수 (100%) 와대조구만을두고 24시간및 48시간유영저해율 (%) 로평가하였 다. 각시험은 3회반복하였으며, 각반복수마다 40 ml의시료와생후 24시간이내의물벼룩 20마리를사용하였다. 그리고다이크롬산칼륨 (K 2Cr 2O 7) 을표준물질로사용하여 control chart를작성하였으며, 이를통하여물벼룩독성평가의신뢰도와시험종의민감도가일정하게유지되는것을확인하였다. 물벼룩급성독성이발현되지않은시료의경우, 분자수준의산화적스트레스를측정하였다. 항산화효소활성평가는 Barata et al. (2005) 이제안한방법을수정보완하여실시하였는데, 실험 5일전사용할 D. magna 를분리하여 5 L 비커에 5일간배양하고, 배양된개체를 48시간동안극성별 EfOM과 SRNOM 시료에노출시켰다. 48시간동안노출된 D. magna 를 1.5 ml 마이크로튜브에넣고 0.1 M의 potassium phosphate buffer, ph 7.0을 50 μl 첨가한다음 homogenizer를이용하여균질화하였다. 균질화된물벼룩을 4 C에서 10,000 g로 5분간원심분리하고, 상등액만을취하여실험전까지 -80 C의 deep freezer에보관하였다. Catalase(CA) 와 Glutathione peroxidase(gpx) 활성은 BioVision Inc. (USA) 의측정키트 ((K 와 K ) 를사용하여측정하였고, Glutathione S-transferase(GS) 는 Cayman Chemical Company (USA) 의키트 (No703302) 를사용하여분석하였다. 또한, Malondealdehyde(MDA) 측정은 Northwest life science specialties (Canada) 의 BARS 분석키트 (NWK-MDA01) 를사용하여측정하였다. 상기의모든효소활성측정은제조사에서제공한분석방법에준하여수행하였다. 3. Results and Discussion 3.1. 방류수유기물질의물리화학적특성 하폐수처리장방류수는일반적으로미량유해물질을포함하여다양한난분해성유기물질을함유하고있다. 본연구에사용된방류수의 DOC 농도는약 30 ~ 125 mg/l로매우높았으며, 경도물질들 (Ca, Mg, Na, K 등 ) 도많이포함하고있었다 (able 3). able 4는극성별방류수유기물질 (EfOM) 과표준자연유기물질 (SRNOM) 의물리화학적특성을나타내고있다. A, B, C 방류수에서유래한 EfOM은극성별분획에도불구하고 3 이하의낮은 SUVA 값을나타낸반면, 표준물질인 SRNOM은소수성 () 분획은 4.4, 반친수성 (PI) 과친수성 () 분획은 1 이하의 SUVA 값을보여주었다. 일반적으로 SUVA값의증가는유기물구조중이중결합탄소구조및방향족성분분포가상대적으로많아짐을의미한다 (Chin et al., 1997). able 3. Chemical and toxicological properties of effluent samples used in this study oxicity* (U) ph DO Salinity ( ) Conductivity (ms/cmc) DOC Ca Mg Na A effluent B effluent C effluent * 48 h acute toxicity to Daphnia magna indicated as toxic unit (U = 100/EC 50) K

4 하폐수처리장 방류수 유래 인위적유기물질의 물리화학적 및 독성학적 특성 83 SUVA 값이 4 ~ 5인 경우는 상대적으로 소수성이 크고 리그닌이 많은 육상기원 유기물질이며, 3 이하는 친수성의 미생물 기원 유기물질로 구분할 수 있다(Quaranta et al., 2012). 이에 따라 EfOM은 SRNOM과 비교하여 상대적으로 친수성이 높은 미생물 기원 유기물질이 주로 분포하는 것 으로 판단할 수 있다. 이는 EfOM 내에 친수성 성분이 더 많이 존재하며, 미생물 기원 유기물질이 주로 분포한다고 보고한 최근 논문들의 결과와 일치한다(Quaranta et al., 2012; Kalscheur et al., 2012). 한편, 표준물질로 사용한 SRNOM 은 Georgia 남부에 위치한 Suwannee 강에서 추출한 자연 유기물질로서 리그닌성분이 주를 이루며 방향족 탄소량이 많은 육상기원성 유기물질로 알려져 있다(Leenheer, 1994). 대부분의 EfOM은 대체로 2에 가까운 형광지표(FI) 값을 나타내었고, SRNOM은 1.3에 가까운 낮은 값을 나타내었다 (able 4). 형광지표는 유기물질의 발생기원을 확인하는 방 법 중 하나로서 값이 높을수록 낮은 방향성(aromaticity)을 나타내는데, 이 값이 2에 가까울수록 미생물 기원 유기물질 로 구분하며 1.3에 가까운 값일수록 육상기원 유기물질로 구분할 수 있다(Hur and Schlautman, 2003; Leenheer and Croue, 2003; Mcknight et al., 2001). 따라서 EfOM의 형광 지표 결과는 수처리 공정의 생물학적 처리에서 호기성 미생 물로부터 생성되는 유기산, 아미노산 및 탄수화물 등의 친 수성 성분 때문인 것으로 설명할 수 있다(Quaranta et al., 2012). 반면 SRNOM은 소수성이 높은 육상기원 유기물질로 Fig. 2. Fluorescence excitation emission matrix (FEEM) spectra of effluent (A, B, C effluents) and natural (Suwannee river) organic matters ( = hydrophobic fraction, PI = transphilic fraction, = hydrophilic fraction). 주로 이루어져 낮은 형광지표 값이 나타난 것으로 판단된 다. 이러한 결과는 상기의 SUVA 분석과도 일치하였다. 해 생성되는 단백질 등의 친수성 물질들이 많이 포함되었기 EfOM과 SRNOM의 FEEM 분석 결과(able 4와 Fig. 2), 때문에 B와 가 주로 나타난 것으로 판단된다(Kalscheur et 대부분의 EfOM에서 피크 B와 ()가 나타났고, al., 2012; Quaranta et al., 2012). 그러나 B 방류수의 경우 SRNOM에서는 피크 A와 C (humic-like)가 주로 검출되었다. 소수성 분획에서 피크 A와 C(humic-like)가 검출되었는데, Chen et al. (2003)은 Suwannee 강의 NOM이 주로 피크 A 이것은 폐수처리 공정으로 처리되지 않고 남은 난분해성 소 와 C를 나타내고, 피크 B와 는 매우 적게 분포한다고 보 수성 성분에 의한 것으로 판단된다. 상기의 물리화학적 특 고하였다. 이것은 SRNOM이 방향족탄소량이 많은 육상기원 성 분석 결과, EfOM은 난분해성 휴믹계 유기물질과 단백 성 유기물질이기 때문인 것으로 설명할 수 있다(Leenheer, 질계의 유기물질이 주성분인 미생물 기원성 유기물질이며, 1994). 한편, EfOM은 하폐수처리장의 생물학적 처리를 통 SRNOM은 육상기원성 휴믹계 유기물질임을 확인하였다. able 4. Physicochemical characteristics of effluent (A, B, C effluents) and natural (Suwannee river) organic matters ( = hydrophobic fraction, PI = transphilic fraction, = hydrophilic fraction) A effluent B effluent C effluent Suwannee river FEEM DOC SUVA FI (F450/F500) Peak Property PI B, ,A,C PI PI PI B, B, A,C B, humic-like humic-like Journal of Korean Society on Water Environment, Vol. 30, No. 1, 2014

$Acute toxicity of effluent (A, B, C effluents) and natural (Suwannee river) organic matters toward Daphnia magna ( = hydrophobic fraction, PI = transphilic fraction, = hydrophilic fraction).$ (a) Catalase (CA) activity (p = 0.1326) (b) Glutathion peroxidase (GPx) activity (p = 0.5330) (c) Malondealdehyde (MDA) activity (p = 0.066) (d) Glutathione S-transferase (GS) activity (p = 0.

(a) Catalase (CA) activity (p = 0.1326) (b) Glutathion peroxidase (GPx) activity (p = 0.5330) (c) Malondealdehyde (MDA) activity (p = 0.066) (d) Glutathione S-transferase (GS) activity (p = 0.

$effluents) and natural (Suwannee river) organic matters ( = hydrophobic fraction, PI = transphilic fraction, = hydrophilic fraction). 3.2.$

5 84 유지수 ᆞ 이보미 ᆞ 허진 ᆞ 정진호 Fig. 3. Acute toxicity of effluent (A, B, C effluents) and natural (Suwannee river) organic matters toward Daphnia magna ( = hydrophobic fraction, PI = transphilic fraction, = hydrophilic fraction). (a) Catalase (CA) activity (p = ) (b) Glutathion peroxidase (GPx) activity (p = ) (c) Malondealdehyde (MDA) activity (p = 0.066) (d) Glutathione S-transferase (GS) activity (p = ) Fig. 4. Antioxidant enzyme activity of (a) catalase (CA), (b) glutathion peroxidase (GPx), (c) malondialdehyde (MDA) and (d) glutathione S-transferase (GS) in Daphnia magna exposed to effluent (A, B, C effluents) and natural (Suwannee river) organic matters ( = hydrophobic fraction, PI = transphilic fraction, = hydrophilic fraction) 방류수유기물질의독성학적특성하폐수처리장방류수의 48시간물벼룩급성독성을측정한결과 (able 3), A 방류수는 0.5 U, B 방류수는 1.38 U, 그리고 C 방류수는 1.36 U로나타났다. 그러나극성별로분리한 EfOM과 SRNOM의물벼룩급성독성은 U로계산할수없어원수에대한물벼룩유영저해율로나타내었다 (Fig. 3). 물벼룩의급성독성 ( 유영저해 10% 이상 ) 은 A 방류수소수성 () 분획을제외하고대부분친수성분획 () 에서나타났다. 하폐수처리장방류수에는수서생물에독성을유발하는다양한극성유기오염물질들이존재하기때문에 (Muller et al. 2007), 친수성분획내에존재하는극성의미량유해물질들이물벼룩에급성독성영향을미쳤을것으로사료된다. 또한, 활성슬러지박테리아의성장및분해과정에서생성된대사산물 (soluble microbial products, SMP) 들 이친수성 EfOM에포함되어물벼룩유영저해를일으킬수있다 (Narita et al., 2007). Han et al. (2005) 은방류수의 SMP 농도가 DOC 농도와양의상관관계를나타낸다고보고한바있다. 한편, EfOM과 SRNOM의극성별분리과정에서시료내존재하는양이온및중금속은대부분검출농도및독성영향농도이하로제거되었기때문에이들에의한독성영향은미미할것으로판단된다. 물벼룩급성독성이전혀나타나지않은시료에대하여산화적스트레스를평가한결과는 Fig. 4에나타내었다. 극성별 EfOM과 SRNOM 노출에따른물벼룩의 CA와 GPx 의활성과지질과산화 (MDA) 는대조구와비교하여유의한차이를보여주지않았지만 (p<0.001), A 방류수친수성분획과 B 방류수소수성및친수성분획은물벼룩의 GS 효소활성을증가시켰다. 일반적으로산화적스트레스는생체내

6 하폐수처리장방류수유래인위적유기물질의물리화학적및독성학적특성 85 의생화학적성분, 세포학적구조또는기능에미치는독성물질의영향을정량적으로평가할수있는생체지표 (biomarker) 로서, 아치사 (sub-lethal) 독성을평가하는데매우유용하다로알려져있다 (Kim et al., 2012; Yoo et al., 2013). imofeyev et al. (2006) 은휴믹성분이많은 DOM이수서생물인 Gammarus lacustris Sars와 Gammarus tigrinus (Sexton) 의지질과산화를유발하고 CA와 GS 활성을증가시킬수있다고보고하였다. 그리고 Barata et al. (2005) 은유기화합물이중금속보다 D. magna 의 GS 활성을더유발한다고보고하였다. 이상의결과에서 EfOM 내존재하는다양한유기화합물질들이 GS 활성을유도하였다고판단된다. 일반적으로생물체는활성산소를제거하기위해 CA, GPx, GS 등의항산화효소활성을증가시키는데, 이러한무독화기작이진행되지못하면산화적손상이유발되고조직과세포그리고 DNA 까지영향을미칠수있다 (Barata et al., 2005). 특히 GS는무독화단계에서시토크롬계효소들에의해활성화된중간산물을비활성화시키는역할을하기때문에독성물질의영향에대한생체지표로서많이활용되고있다 (Coles and Ketterer, 1990; Liao et al. 2006). 4. Conclusion 하폐수처리장방류수에서분리한 EfOM은낮은 SUVA 값과높은 FI, 그리고 FEEM 분석에서피크 B와 를나타내어친수성이높은미생물기원유기물질이주성분인것으로확인되었다. 이는높은 SUVA 값과낮은 FI, 그리고 FEEM 분석에서피크 A와 C가주로나타난 Suwannee River NOM의물리화학적특성과는매우차이가있는것으로나타났다. 또한, 극성별로분리된각시료의물벼룩급성독성평가에서대부분친수성분획 () 에서유영저해가나타났으며, 산화적스트레스평가에서는 A 방류수의친수성분획과 B 방류수의소수성및친수성분획이 GS 효소활성을증가시키는것으로나타났다. 본연구에서는유기물질의물리화학적특성과독성학적영향과의직접적인관계를규명하는데한계가있었다. 이런점에서물벼룩급성독성과산화적스트레스를유발하는원인유기물질을규명하는연구가추가적으로진행되어야하며, 수계로유출되는다양한 EfOM의물리화학적특성과이들이수질오염물질들 ( 중금속등 ) 과상호작용하여수서생물에미치는독성영향을연구할필요가있다. Acknowledgement 이논문은 2012년도정부 ( 미래창조과학부 ) 의재원으로한국연구재단기초연구사업의일환으로일반연구자지원사업의지원을받아수행된연구임 (No. 2012R1A1A ). References Aiken, G. R., McKnight, D. M., horn, K. A., and hurman, E. M. (1992). Isolation of Hydrophilic Organic-Acids from Water Using Nonionic Macroporous Resins, Organic Geochemistry, 18(4), pp Al-Reasi, H. A., Wood, C. M., and Smith, D. S. (2013). Characterization of Freshwater Natural Dissolved Organic Matter (DOM): Mechanistic Explanations for Protective Effects against Metal oxicity and Direct Effects on Organisms, Environment International, 59, pp Baker, A. (2001). Fluorescence Excitation-Emission Matrix Characterization of Some Sewage-Impacted Rivers, Environmental Science and echnology, 35(5), pp Baker, A. and Spencer, R. G. (2004). Characterization of Dissolved Organic Matter from Source to Sea Using Fluorescence and Absorbance Spectroscopy, Science of the otal Environment, 333(1-3), pp Barata, C., Varo, I., Navarro, J. C., Arun. S., and Porte, C. (2005). Changes in Antioxidant Enzyme Activities and Lipid Peroxidation in the Freshwater Cladoceran Daphnia magna Exposed to Redox Cycling Compounds, Comparative Biochemistry and Physiology - Part C: oxicology and Pharmacology, 140(2), pp Chen, W., Westerhoff, P., Leenheer, J. A., and Booksh, K. (2003). Fluorescence Excitation - Emission Matrix Regional Integration to Quantify Spectra for Dissolved Organic Matter, Environmental Science and echnology, 37(24), pp Chen, A., Hu, C., Conmy, R. N., Muller-Karger, F., and Swarzenxki, P. (2007). Colored Dissolved Organic Matter in ampa Bay, Florida, Marine Chemistry, 104(1-2), pp Chen, B., Nam, S., Westerhoff, P. K., Krasner, S. W., and Amy, G., (2009). Fate of Effluent Organic Matter and DBP Precursors in an Effluent-Dominated River: A Case Study of Wastewater Impact on Downstream Water Quality, Water Research, 43(6), pp Chin, Y. P., Aiken, G. R., and Danielsen, K. M. (1997). Binding of Pyrene to Aquatic and Commercial Humic Substances: he Role of Molecular Weight and Aromaticity, Environmental Science and echnology, 31(6), pp Coble, P. G. (1996). Characterization of Marine and errestrial DOM in Seawater Using Excitation-Emission Matrix Spectroscopy, Marine Chemistry, 51(4), pp Coles, B. and Ketterer, B. (1990). he Role of Glutathione and Glutathione ransferases in Chemical Carcinogenesis, Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology, 25(1), pp Croue, J. P., Benedetti, M. F., Violleau, D., and Leenheer, J. A. (2003). Characterization and Copper Binding of Humic and Nonhumic Organic Matter Isolated from the South Platte River: Evidence for the Presence of Nitrogenous Binding Site, Environmental Science and echnology, 37(2), pp Dong, M. M. and Rosario-Ortiz, F. L. (2012). Photochemical Formation of Hydroxyl Radical from Effluent Organic Matter, Environmental Science and echnology, 46(7), pp Han, J. H., Yoon,. I., Jo, K. C., and Song, J. Y. (2005). Study on Removal of DOC for Effluent from Nitrification and Denitrification Process with Zeolite by Combined Process of Coagulation and UF Membrane, Journal of the Korean Journal of Korean Society on Water Environment, Vol. 30, No. 1, 2014

7 86 유지수 ᆞ 이보미 ᆞ 허진 ᆞ 정진호 Society of Water and Wastewater, 19(5), pp [Korean Literature] Hur, J. and Schlautman, M. A. (2003). Using Selected Operational Descriptors to Examine the Heterogeneity within a Bulk Humic Substance, Environmental Science and echnology, 37(5), pp Kalscheur, K. N., Penskar, R. R., Daley, A. D., Pechauer, S. M., Kelly, J. J., Peterson, C. G., and Gray, K. A. (2012). Effects of Anthropogenic Inputs on the Organic Quality of Urbanized Streams, Water Research, 46(7), pp Kim, S. B., Kim, W. K., Chounlamany, V., Seo, J., Yoo. J., Jo, H. J., and Jung, J. (2012). Identification of Multi-Level oxicity of Liquid Crystal Display Wastewater toward Daphnia magna and Moina nacrocopa, Journal of Hazardous Materials, , pp Leenheer, J. A. (1994). Chemistry of Dissolved Organic Matter in Rivers, Lakes, and Reservoirs, Environmental Chemistry of Lakes and Reservoirs, Chapter 7, pp Leenheer, J. A. and Croue, J. P. (2003). Characterizing Dissolved Organic Matter, Environmental Science and echnology, 37(1), 18A-26A. Liao,., Jin, S. W., Yang, F. X., Hui, Y., Xu, Y. (2006). An Enzyme-Linked Immunosorbent Assay for Rare Minnow (Gobiocypris rarus) Vitellogenin and Comparison of Vitellogenin Responses in Rare Minnow and Zebrafish (Danio rerio), Science of the otal Environment, 364(1-3), pp Lee, D., Chon, K., Kim, S., Jung, S., Lee, K., Hwang,., Lim, B. and Cho, J. (2011). A Study on Characteristics of Natural Organic Matter Using XAD and FIR in Yeongsan River System, Korean Journal of Limnology, 44(4), pp [Korean Literature] Lee, J., Cho, J., Kim, S. H., and Kim, S. D. (2011). Influence of 17β-Estradiol Binding by Dissolved Organic Matter Isolated from Wastewater Effluent on Estrogenic Activity, Ecotoxicology and Environmental Safety, 74(5), pp Ma, H., Allen, H. E., and Yin, Y. (2001). Characterization of Isolated Fractions of Dissolved Organic Matter from Natural Waters and a Wastewater Effluent, Water Research, 35(4), pp Malcolm, R. L. and MacCarthy, P. (1992). Quantitative Evaluation of XAD-8 and XAD-4 Resins Used in andem for Removing Organic Solutes from Water, Environment International, 18, pp Marhaba,. F., Van, D., and Lippincott, R. L. (2000a). Application of Fluorescence echnique for Rapid Identification of DOM Fractions in Source Waters, Journal of Environmental Engineering, 126(11), pp Marhaba,. F., Van, D., and Lippincott, R. L. (2000b). Rapid Identification of Dissolved Organic Matter Fractions in Water by Spectral Fluorescent Signatures, Water Research, 34(14), pp MacKnight, D. M., Boyer, E. W., Westerhoff, P. K., Doran, P.., Kulbe,., and Andersen, D.. (2001). Spectrofluorometric Characterization of Dissolved Organic Matter for Indication of Precursor Organic Materials and Aromaticity, Limnology and Oceanography, 46(1), pp Muller, R., ang, J. Y. M., hier, R., and Mueller, J. F. (2007). Combining Passive Sampling and oxicity esting for Evaluation of Mixtures of Polar Organic Chemicals in Sewage reatment Plant Effluent, Journal of Environmental Monitoring, 9(1), pp Narita, H., Abe, J., akakuwa,., and Kunimoto, M. (2007). oxicity Assessment of reated Wastewater Using Cultured Human Cell Lines, Environmental Monitoring and Assessment, 129(1-3), pp Organization for Economic Co-operation and Development (OECD). (2004). Guideline for the esting of Chemicals: Daphnia sp. Acute Immobilisation est, OECD 202, Organization for Economic Co-operation and Development, Paris. Quaranta, M. L., Mendes, M. D., and MacKay, A. A. (2012). Similarities in Effluent Organic Matter Characteristics from Connecticut Wastewater reatment Plants, Water Research, 46(2), pp Ruhle, F., Lanceleur, L., Schafer, J., Neumann,., Fuchs, S., Blanc, G., and Norra, S. (2012). Behavior of Dissolved race Metals by Discharging Wastewater Effluents into Receiving Water, S. Rauch and G. M. Morrison (eds.), Urban Environment: Proceedings of the 10th Urban Environment Symposium, Alliance for Global Sustainability Bookseries 19, DOI / _31. Senesi, N., Miano,. M., Provenzano, M. R., and Brunetti, G. (1991). Characterization, Differentiation, and Classification of Humic Substances by Fluorescence Spectroscopy, Soil Science, 152(4), pp Seo, J., Kang, Y., Min, K., Lee, K., Seo, G., Kim, S., Paik, K., and Kim, S. (2010). Characteristics of Distribution and Decomposition of Organic Matters in Stream Water and Sewage Effluent, Analytical Science and echnology, 23(1), pp Shon, H. K., Vigneswaran, S., and Snyder, S. A. (2006). Effluent Organic Matter (EfOM) in Wastewater: Constituents, Effects, and reatment, Critical Reviews in Environmental Science and echnology, 36(4), pp hurman, E. M. (1985). Organic Geochemistry of Natural Waters, Martinus Nijhoff/Dr W. junk Publishers, Dortrecht. imofeyev, M. A., Shatilina, Z. M., Kolesnichenko, A. V., Bedulina, D. S., Kolesnichenko, V. V., Pflugmacher, S., and Steinberg C. E. W. (2006). Natural Organic Matter (NOM) Induces Oxidative Stress in Freshwater Amphipods Gammarus lacustris Sars and Gammarus tigrinus (Sexton), Science of the otal Environment, 366(2-3), pp Westerhoff, P., Chen, W., and Esparza, M. (2001). Fluorescence Analysis of a Standard Fulvic Acid and ertiary reated Wastewater, Journal of Environmental quality, 30(6), pp Yamashita, Y. and anoue, E. (2003). Chemical Characterization of Protein-like Fluorophores in DOM in Relation to Aromatic Amino Acids, Marine Chemistry, 82(3), pp Yoo, J., Ahn, B., Oh, J. J., Han,., Kim, W. K., Kim, S., and Jung, J. (2013). Identification of oxicity Variations in a Stream Affected by Industrial Effluents Using Daphnia magna and Ulva pertusa, Journal of Hazardous Materials, 260, pp Yu, J., Lv, L., Lan, P., Zhang. S., Pan. B., and Zhang. W., (2012). Effect of Effluent Organic Matter on the Adsorption of Perfluorinated Compounds onto Activated Carbon, Journal of Hazardous Materials, , pp

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대한환경공학회 2010 춘계학술연구발표회 영산강자연유기물질발생기원규명을 위한특이 Molecules 측정 전강민 황동진 * 조재원 광주과학기술원환경공학과대안수처리엔지니어링연구실, * 영산강물환경연구소 연구배경및목적 연구배경 연구목적 연구배경 자연유기물질수계유입경로 비 농경지 산림지역 도시지역 하수처리장 미생물및생물활동부산물및사체 토양 (http://www.ozcoasts.org.au)