금호강 퇴적물 내 잔류성독성물질의 분포 및 잠재적 독성 평가

Abstract

금호강은 낙동강의 주요 지류로 도시, 주거지역 및 공업단지로부터 인위적 유해물질이 유입된다. 본 연구에서는 금호강 유입하천(n=7), 본류(n=13) 및 낙동강 합류 지역(n=3) 퇴적물 내 잔류성독성물질(persistent toxic substances, PTSs)의 분포 특성을 파악하고, 잠재적인 아릴탄화수소수용체(aryl hydrocarbon receptor, AhR)의 활성을 평가 하였다. 분석대상 PTSs는 15종의 주요 다환방향족탄화수소(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs), 7종의 알킬페놀(alkylphenols, APs), 10종의 스티렌올리고머(styrene oligomers, SOs) 및 20종의 신규 PAHs였다. 연구지역 퇴적물 내 PAHs는 27-360 ng g-1 dry mass (dm) (평균 120 ng g-1 dm), APs는 검출한계미만-730 ng g-1 dm (평균 120 ng g-1 dm), SOs는 36-270 ng g-1 dm (평균 110 ng g-1 dm), 신규 PAHs는 53-300 ng g-1 dm (평균 140 ng g-1 dm)의 농도로 나타났다. H4IIE-luc 세포주를 이용하여 측정된 잠재적 AhR 결합능은 30-230% BaPmax (평균 120% BaPmax)로 나타났다. 분석대상 AhR 활성 화합물은 총 발현된 생물 검정 결과의 0.6-362% (평균 40%)를 설명하여, 퇴적물 내 미지 AhR 활성 화합물들이 존재함을 시사하였다. 기존 PAHs의 기여도는 0.1-47% (평균 7.7%), SOs는 0.01-2.8% (평균 0.5%), 그리고 신규 PAHs는 0.7-315% (평균 32%)를 보여 신규 PAHs의 기여도가 상대적으로 큰 것으로 확인되었다. 퇴적물 내 PAHs는 코크스 오븐, 석탄연소, 그리고 이동수단에서 주로 기원한 것으로 추정되었고, SOs와 APs는 하수처리장과 같은 점오염원으로부터 기인하는 것으로 보였다. 주성분 분석 결과 하수처리장과 도시지역 토지 이용 그룹에서 상대적으로 높은 농도의 PTSs가 나타나 이들이 연구 지역 내 주요 오염원일 가능성을 확인하였다. 본 연구결과는 한국 도심지역 강 퇴적물에서 PTSs 분포와 기원, 잠재적 독성과 독성물질의 기여도에 대한 기본적인 정보를 제공한다는 점에서 의의를 가진다.;Geumho River is a major tributary of Nakdong River and is affected by the effluent of the wastewater treatment plants and surrounding urban and industrial areas. In this study, we investigated distributions of persistent toxic substances (PTSs) and evaluated potential aryl hydrocarbon receptor (AhR)-mediated activities in sed-iments from inland creeks (n = 7), Geumho River (n = 13), and Nakdong River (n = 3). Target PTSs included 15 traditional polycyclic aromatic hydrocarbons (t-PAHs), 7 alkylphenols (APs), 10 styrene oligomers (SOs), and 20 emerging PAHs (e-PAHs). Concentrations of sedimentary t-PAHs ranged from 27 to 360 ng g-1 dry mass (dm) (mean = 120 ng g-1 dm), APs ranged from below detection limit to 730 ng g-1 dm (mean = 120 ng g-1 dm), SOs ranged from 36 to 270 ng g-1 dm (mean = 110 ng g-1 dm), and e-PAHs ranged from 53 to 300 ng g-1 dm (mean = 140 ng g-1 dm). Significant AhR-mediated potencies were detected in organic extracts of sediments ranging from 30 to 230% BaPmax (mean = 120% BaPmax) in the H4IIE-luc bioassay. The targeted AhR-active chemicals partially explained the total AhR-mediated potencies in sediments, ranging from 0.6 to 362% (mean = 40%), indicating that unknown AhR agonists widely distributed in sediments in the study area. Contributions of t-PAHs, SOs, and e-PAHs to the total AhR-mediated potencies in sediments were 7.7%, 0.5%, and 32%, respectively (on average). Results for EPA PMF model indicated that PAHs in the sediments were mainly originated from coke oven, coal combustion, and vehicles. In some sites, fresh APs and SOs seemed to be introduced from point sources such as WWTP. Results for principal component analysis (PCA) revealed that the relatively great concentrations of PTSs were found in WWTP area and urban area. Overall, the present study provides baseline information on distributions and sources of PTSs and potential toxicity in river sediments of the urban areas in South Korea.