담수 규조 Stephanodiscus 녹조제어를 위한 Naphthoquinone 화합물의 현장 적용 가능성 평가

Abstract

국내 외 주요 하천 및 호소에서 녹조를 발생시켜 문제를 일으키는 소형 원반규조 Stephanodiscus hantzschii를 효과적으로 제어할 수 있는 살조물질의 개발을 위하여 naphthoquinone (NQ) 계열 유도체 85종을 합성하여 실험실과 현장생태계에서 녹조제어 효과를 평가하였다. 50 ml test tube에 1 × 105 cells/ml 밀도의 숙주조류 25 ml 규모에서 1 μM의 접종농도로 90% 이상의 숙주조류를 제어 가능한 NQ 화합물 11 종 (2-2, 3-2, 4-6, 9-2, 21-2, 21-6, 22-6, 41, 42, 48, 52)을 후보물질로 우선 선별하였다. 1차 선정된 화합물을 이용하여 Stephanodiscus의 녹조가 발생한 낙동강 현장수를 이용한 Small scale enclosures experiment (10 L 규모)에서 NQ 4-6 유도체 (0.2 μM)가 가장 우수한 살조활성 (96% 이상)을 보여 향후 연구를 위한 최종 후보물질로 선정하였다. NQ 4-6 유도체 물질은 2 μM의 고농도에서도 생태독성실험 지표생물인 Selenastrum carpricornutum, Daphnia magna, Zebrafish (Danio rerio) 등에 생태독성 또는 위해성이 없는 것으로 밝혀졌다. 이후 Stephanodiscus에 의한 녹조가 발생된 낙동강 현장수를 이용한 Middle scale enclosures experiment (60 L 규모)에서는 접종 10일 이내에 Stephanodiscus spp.를 100% 제어할 수 있었으며, Stephanodiscus spp.의 제어에 따른 종의 천이와 2차 녹조 발생도 관찰되지 않아 생태적 안전성이 우수하다고 판단하였다. 현장 Large scale enclosures experiment (5 ton 규모)에서도 접종 10일 이내에 Stephanodiscus의 현존량의 81%가 제어되는 우수한 살조활성을 확인할 수 있었다. NQ 4-6는 적용대상 현장수가 증가함에 높은 살조활성도 유지하며 빠른 시간 안에 녹조제어 효과가 관찰되었다. 따라서 녹조 제어물질 NQ 4-6는 녹조 발생시 생태계 교란을 최소화하면서 효과적인 조류제어가 가능한 살조제로서 활용이 가능할 것으로 판단하였다.