KR100526973B1 - 물벼룩을 이용한 신속 독성측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물에 용해되어 있는 중금속, 유기독성, 음이온독성, 농약류 등의 독성물질이나 기타 유해물질의 독성도를 물벼룩류를 이용하여 측정하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 독성물질을 접촉하는 시간 동안 일정하게 온도를 유지시키는 항온조; 항온조 내에 온도구배가 없도록 물을 순화시키는 순환부; 원하고자 하는 온도로 설정하기 위한 가열 및 냉각부; 물벼룩과 독성물질을 포함하는 시험병과 시험병의 고정 및 회전부; 독성접촉이 종료된 후 물벼룩의 사멸 여부를 관찰하는 관찰부로 구성되는 신속 독성 측정 장치에 관한 것이다.

Description

물벼룩을 이용한 신속 독성측정장치{TOXICITY MEASUREMENT APPARATUS USING DAPHNIA}

본 발명은 물에 용해되어 있는 중금속, 유기독성, 음이온독성, 농약류 등의 독성물질이나 기타 유해물질의 독성도를 물벼룩류를 이용하여 측정하는 장치에 관한 것이다.

환경 혹은 생태 독성을 측정하는 방법으로서, 측정 대상액을 투입하여 물벼룩이나 어류 등의 사멸 여부를 관찰하는 방법이 가장 많이 쓰이고, 그 외에 이들의 섭생 또는 수영 활동과 같은 행동 양식에 영향을 미치는 정도를 측정하는 방법도 사용된다. 물벼룩이나 어류 외에 미생물을 이용한 독성도의 측정도 가능한데, 이 경우 독성도에 따른 미생물의 대사 부산물의 변화 정도를 측정하는 방법이 사용된다.

독성 물질에는 유·무기물, 친·소수성 물질 등 매우 다양한 물질이 포함되며, 이 모든 물질에 민감한 대상 생물로 가장 대표적인 생물이 신경계를 가지고 있는 물벼룩이기 때문에 독성을 측정하는 지표 생물로 널리 사용되고 있다. 물벼룩을 이용한 독성측정 방법은 연속적인 방법과 정적인 방법의 두 가지로 나눌 수 있다. 정적인 방법은 주로 물벼룩을 일정시간 독성물질에 접촉시킨 후, 그 사멸 여부를 측정하는 것이고, 연속적인 방법은 물벼룩의 운동특성을 관찰하여 측정 하는 것이다.

연속적인 방법은 독성물질이 유입되면 물벼력의 움직임이 더 빨라지거나 더 느려지는 원리를 이용하여 측정하는 것으로, 이와 같은 연속적인 시험법은 국외에서 장치화되어 사용되고 있다. 이러한 종류의 독성측정장치에서는 물벼룩의 움직임을 24시간 연속적으로 적외선을 이용한 센서로 측정을 하게 되는데, 유해물질이 유입되어 물벼룩의 운동특성이 변하게 되면 컴퓨터를 통해 자동적으로 그 결과를 알려주도록 하는 것이다.

이와 같은 연속적 독성측정장치는 상수원 등 식수와 관련된 수계의 연속적인 독성을 모티터링이 필요한 곳에서는 비교적 적당하나, 실시간의 시료를 대상으로 독성도를 측정하므로 독성물질 이외의 환경적인 변화(예를 들어 온도변화, 강우 등)에도 민감하게 반응하는 단점이 있다. 또한, 대상 생물이 대상 시료의 독성에 적응하여 내성이 생기면 독성을 감지하는 민감도가 감소될 수 있는 문제점이 발생하므로 대체로 정적인 시험법으로도 동시에 측정해야 하는 문제점이 발생한다. 그리고 하·폐수처리장과 같이 배출농도가 일정하여 간헐적인 측정만으로도 관리가 가능하거나, 연속측정장치를 적용하기에는 공간이 부족할때, 고가의 자동화장치를 구비할 수 없을 경우에는 이와 같은 연속측정장치를 적용할 수 없다.

현재, 물벼룩을 이용한 정적인 방법으로 가장 널리 이용되는 것은 독성물질 혹은 대상시료에 24∼48시간 동안 물벼룩을 접촉시킨 후 사멸여부를 종말점으로 측정하는 방법이지만, 이런 방법으로는 독성물질이 수계에 배출이 되기 전에 신속하게 감지하기 어렵다.

따라서, 연속적인 방법의 단점과 정적인 방법의 단점을 동시에 극복가능한 방법으로서, 24∼48시간보다 단시간에 독성도를 측정할 수 있으며 동시에 민감도를 갖춘 독성측정장치가 요구되는 것이다.

본 발명은 목적은 물벼룩류를 이용하여 상수, 하천 및 폐수의 독성물질이나 유해물질의 독성도를 신속하고 민감하게 경제적으로 측정할 수 있는 장치를 제공하는데 있다.

또한, 독성측정장치를 집약화하여 설치 공간을 최소로 하며, 독성 측정 전문가가 아니더라도 쉽게 사용 가능하며, 또한 3.5시간 이내에 독성도를 측정할 수 있는 장치를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 구체적인 실시를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 독성측정장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 독성측정장치의 정면도를 도시한 부분단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 독성측정장치의 측면도를 도시한 부분단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 독성측정장치의 평면도를 도시한 작동상태도이다.

도 1내지 도 3에 도시된 바와 같이 독성측정장치는 외벽을 구성하는 항온조(1)와 일정한 물의온도를 유지하기 위한 가열 및 냉각부(2)와 시험병 고정 및 회전부(3)와 물벼룩의 사멸여부 관찰부(4)로 이루어진다.

또한, 상기 항온조(1)는 항온조의 물을 교체할 수 있도록 항온조 일측벽 하단부에 유출구(12)가 형성되고, 가열 및 냉각부(2)는 항온조 상단에 설치된 물의 순환 및 온도제어기(10)와 온도제어기에 연결설치되어 항온조 내부에 독성장치내 물의 온도를 증감하로록 설치된 가열 및 냉각기(9)로 형성되며, 시험병 고정 및 회전부(3)는 물벼룩과 독성대상시료를 주입하는 시험병(5)과 시험병을 거치하여 항온조 내부에 설치된 회전자(6)와 상기 회전자(6)를 일정한 속도로 회전시키는 항온조 상단에 설치된 구동모터(7)와 구동모터(7)를 제어하도록 항온조하단에 설치된 스위치 및 판넬(8)로 형성되어지며, 상기 관찰부(4)는 물벼룩의 사멸여부를 확인하기 위해 항온조 정면부에 설치된 확대경(11)으로 구성되어진다.

도 4에 도시된 바와같이, 상기 시험병(5)이 장착된 회전자(6)는 일정한 속도로 회전하여 물의 온도구배를 최소화시키며, 물벼룩 사멸 관찰시에 스위치 및 판넬(8)를 사용자가 스위치를 조작하여 확대경(11)의 위치에 정지 관찰 할 수 있도록한 것이다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 독성장치의 작용 및 효과에 대해 살펴보면;

상기 항온조(1)내에 가열 및 냉각부(9)와 시험병(5)의 병목이 잠길 만큼 물을 채우고, 상기 시험병(5)에 독성시료를 20 mL 주입하고 마개를 닫고, 독성이 높을 것으로 예상될 때는 다양한 배율로 희석 한 후 시료를 주입하고, 상기 항온조(1) 내의 시험병 거치용 회전자(6)에 장착한후 물 순환 및 온도제어(10)판넬에서 원하는 온도로 설정하여 일정한 온도까지 증가시키고, 온도범위는 35.5∼38℃이나 기준 물벼룩의 종류(예를 들어 Ceriodaphnia dubia, Simocephalus mixtus, Daphnia sp. 등)에 따라 다르게 설정하고, 정해진 온도로 일정하게 유지될 때 각 시험병(5)에 태어난지 24시간이 안된 물벼룩 유생을 10마리씩 주입하고, 물벼룩 주입시점부터 1.25 ∼ 3시간 정도 독성물질에 접촉시킨 후, 독성물질에 접촉되는 동안 시험병 거치용 회전자(6)는 1 rpm으로 회전하여, 회전함된 항온조(1) 내의 시험병의 위치에 따라 발생될수 있는 온도 구배를 최소화하고, 물 순환모터(10)도 동시에 작동하여 물의 온도를 일정하게 유지하여, 독성물질 접촉시간이 종료되면 물벼룩의 사멸여부를 관찰하게 되는 것이다.

이러한, 일정한 속도로 회전하는 시험병은 회전모터 제어 스위치(8)에 의해 제어되므로 이를 이용하여 관찰해야할 시험병을 확대경(11)앞에 정지시켜 물벼룩의 움직임 및 사멸여부를 관찰하여 독성도를 측정한다.

또한, 상기 확대경은 물벼룩의 사멸여부를 보다 용이하게 관찰할 수 있도록 부착한것으로, 이는 물벼룩의 크기가 생물종에 따라 다양하여 대부분 1mm 이하의 크기를 가진 물벼룩을 대상으로 하기 때문에 관찰하는데 소요되는 시간을 단축시키고 편이성을 증대시키기 위함이다.

이와 같은 신속 독성측정장치는 물벼룩의 종류에 따라 1.5 ∼ 3.5시간 내에 독성도 측정이 가능하고 상기 독성측정장치는 하천 등 수계의 독성도를 측정함은 물론 각종 산업폐수나 하수처리장 유출수의 독성도를 간편하면서 단시간에 측정할 수 있는 것이다. 또한, 온도조절(25℃)을 통해 표준 독성법에도 적용될 수 있는 독성측정장치이다.

본 발명에 의해 개발된 온도 조절을 이용한 신속 독성측정장치는 독성을 함유한 하·폐수의 유해정도를 신속하고 민감하게 측정할 수 있는 장치로 하·폐수처리장 유출수의 독성도를 측정하여 하천방류나 처리장에 독성측정장치를 집약(compact)화하여 설치공간 최소화하여 공정간의 효율적으로 관리할 수 있는 효과가 있다.

또한, 독성측정을 하는데 걸리는 측정시간이 짧고 신속하게 결과를 계산하여 유해도를 측정할 수 있으므로, 하·폐수처리 중에 발생될 수 있는 문제를 미연에 방지할 수 있을 뿐만아니라, 설치비용이 저렴하여 설치 및 관리·유지비가 절감되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 독성측정장치를 도시한 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 독성측정장치의 정면도를 도시한 부분단면도,

도 3은 본 발명에 따른 독성측정장치의 측면도를 도시한 부분단면도,

도 4는 본 발명에 따른 독성측정장치의 평면도를 도시한 작동상태도.

<도면의 주요부위에 대한 부호설명>

1 : 항온조 2 : 가열 및 냉각부

3 : 회전부 4 : 관찰부

5 : 시험병 6 : 회전자

7 : 구동모터 8 : 스위치 및 판넬

9 : 가열 및 냉각기 10: 온도제어기

11: 확대경 12: 유출구

Claims (4)

1. 상기 항온조(1)는 항온조의 물을 교체할 수 있도록 항온조 일측벽 하단부에 유출구(12)가 형성되고,

   가열 및 냉각부(2)는 항온조 상단에 설치된 물의 순환 및 온도제어기(10)와 온도제어기에 연결설치되어 항온조 내부에 독성장치내 물의 온도를 증감하로록 설치된 가열 및 냉각기(9)로 형성되며,

   시험병 고정 및 회전부(3)는 물벼룩과 독성대상시료를 주입하는 시험병(5)과 시험병을 거치하여 항온조 내부에 설치된 회전자(6)와 상기 회전자(6)를 일정한 속도로 회전시키는 항온조 상단에 설치된 구동모터(7)와 구동모터(7)를 제어하도록 항온조하단에 설치된 스위치 및 판넬(8)로 형성되어지며,

   관찰부(4)로 구성된 것을 특징으로 하는 온도 조절을 이용한 신속 독성측정장치.
2. 제 1항에 있어서, 관찰부(4)는 물벼룩의 사멸여부를 용이하게 관찰 할 수 있도록 항온조 정면부에 확대경(11)을 설치구성한 것을 특징으로 하는 온도 조절을 이용한 신속 독성측정장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 가열 및 냉각부(2)와 시험병 고정 및 회전부(3)를 부착설치함으로서 물벼룩을 이용하여 수중의 독성도를 3.5시간 이내에 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 온도 조절을 이용한 신속 독성측정장치.
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