KR101551816B1 - 밸러스트 수 내 생존생물 분석방법 - Google Patents
밸러스트 수 내 생존생물 분석방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101551816B1 KR101551816B1 KR1020150004427A KR20150004427A KR101551816B1 KR 101551816 B1 KR101551816 B1 KR 101551816B1 KR 1020150004427 A KR1020150004427 A KR 1020150004427A KR 20150004427 A KR20150004427 A KR 20150004427A KR 101551816 B1 KR101551816 B1 KR 101551816B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- ballast water
- analysis
- living organisms
- analyzing
- sample
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
- B63J4/00—Arrangements of installations for treating ballast water, waste water, sewage, sludge, or refuse, or for preventing environmental pollution not otherwise provided for
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
- B63J4/00—Arrangements of installations for treating ballast water, waste water, sewage, sludge, or refuse, or for preventing environmental pollution not otherwise provided for
- B63J4/002—Arrangements of installations for treating ballast water, waste water, sewage, sludge, or refuse, or for preventing environmental pollution not otherwise provided for for treating ballast water
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
- G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
- G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
- G01N2001/1031—Sampling from special places
- G01N2001/1037—Sampling from special places from an enclosure (hazardous waste, radioactive)
-
- G01N2021/64—
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N2021/6417—Spectrofluorimetric devices
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Public Health (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
본 발명은 밸러스트 수 내 생존생물 분석방법에 관한 것으로, 배출되는 밸러스트 수에 생존하는 유기생물체의 존재여부를 식별할 수 있는, 밸러스트 수 내 생존생물 분석방법에 관한 것이다.
보다 구체적으로 본 발명에 따르면, 밸러스트 수 내 생존생물 분석을 위한 포집 장치로부터 완전 발달 유동(fully developed flow)이 유도된 대표시료를 채취하는 제1 단계; 및 상기 채취된 대표시료를 형광분석법을 이용하여 분석하는 제2 단계;를 포함하여, 밸러스트 수 내 생존생물의 존부 및 양(量)을 분석하는 것을 특징으로 하는, 밸러스트 수 내 생존생물의 분석 방법이 개시된다.
보다 구체적으로 본 발명에 따르면, 밸러스트 수 내 생존생물 분석을 위한 포집 장치로부터 완전 발달 유동(fully developed flow)이 유도된 대표시료를 채취하는 제1 단계; 및 상기 채취된 대표시료를 형광분석법을 이용하여 분석하는 제2 단계;를 포함하여, 밸러스트 수 내 생존생물의 존부 및 양(量)을 분석하는 것을 특징으로 하는, 밸러스트 수 내 생존생물의 분석 방법이 개시된다.
Description
본 발명은 밸러스트 수 내 생존생물 분석방법에 관한 것으로, 배출되는 밸러스트 수에 생존하는 유기생물체의 존재여부 및 그 양을 분석할 수 있는, 밸러스트 수 내 생존생물 분석방법에 관한 것이다.
밸러스트 수(ballast water)란 선박이 짐을 싣지 않고 운항하는 경우에 선박의 균형을 유지하기 위해 선박 내의 밸러스트 탱크에 채우는 해수를 의미한다. 국제교역량의 증가와 함께 해상운송 비율이 점점 증가하고 있고 그에 따라 선박 수의 증가 및 대형화가 빠르게 이루어지고 있어 선박에서 사용하는 밸러스트수의 양도 크게 증가하고 있다. 선박에서 사용하는 밸러스트수의 양이 증가함에 따라 외래 해양생물종들의 이동과 유입으로 인한 토착 해양생태계의 피해 발생 사례 역시 증가하고 있는 바, 이러한 국제적인 환경문제를 해결하기 위해 2004년도에 국제해사기구(IMO)에서 '선박의 밸러스트수와 침전물의 통제와 관리에 대한 국제협약'이 채택되어 발효될 예정에 있다.
관련해서, 선주협회 등에서는 평형수 내 생물체의 분석방법 표준화(지침서 G2)가 완성되지 않은 현상태(IMO BLG 16/4, 2012)에서는 협약을 비준할 수 없다고 강력히 주장(IMO MEPC 66/2/11, 2014; MEPC 65/2/17, 2013 etc.)하고 있는 실정이다.
상기 배출되는 밸러스트 수 내의 생물체를 분석하는 방법으로서 종래에는 밸러스트 수가 배출되는 배관에서 일정량의 밸러스트 수 시료를 채취한 후 이를 네트에 걸러 농축한 후 현미경을 이용하여 검사하는 정밀분석방법이 사용되어 오고 있다.
상기 정밀분석방법을 이용할 경우, 배출되는 밸러스트 수의 검사에 상당한 시간이 소요되므로 실시간으로 배출되는 밸러스트 수에 대한 검사결과를 얻을 수 없고 일시 정박한 선박에서, 배출되는 밸러스트 수에 대한 정밀분석을 수행하기 곤란한 문제점이 있다.
또한, 상기 밸러스트 수의 시료를 채취함에 있어서, 폐쇄된 배관 구조로부터 전체 유체를 대표할 수 있는 시료를 얻기 위해서는, 배출되는 밸러스트 수가 배관 내에서 안정화된 속도분포와 층류를 유지할 수 있도록 한 후, 이로부터 대표 시료를 얻는 것이 중요하다.
따라서, 본 발명자는 상기와 같은 기술적 요구에 착안하여, 배출되는 밸러스트 수로부터 대표 시료를 채취하여 시료의 대표성과 정확성을 높이면서, 간단한 분석방법으로 생존생물의 존부를 분석하여 지표분석으로 활용할 수 있는 밸러스트 수의 생존생물 분석방법을 개발하고 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명은, 밸러스트 수의 대표 시료를 채취하여 밸러스트 수 내 생존생물의 분석방법을 제공하는 것을 기술적 해결과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
밸러스트 수 내 생존생물 분석을 위한 포집 장치로부터 완전 발달 유동(fully developed flow)이 유도된 대표시료를 채취하는 제1 단계; 및
상기 채취된 대표시료를 형광분석법을 이용하여 분석하는 제2 단계;를 포함하여, 밸러스트 수 내 생존생물의 존부 및 양(量)을 분석하는 것을 특징으로 하는, 밸러스트 수 내 생존생물의 분석 방법을 제공한다.
바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 밸러스트 수 내 생존생물 분석을 위한 포집 장치는,
밸러스트 수 유체가 유입되는 방향으로 주배관에 접속하여 구비되는 입구부(10)와;
상기 입구부(10)의 타단에 구비되는 출구부(30)와;
상기 입구부(10)와 출구부(30) 사이에 개재되어 구비되고, L형, S형, ㄷ형 또는 U형으로 형성되어 구비되는 바디부(20)와;
상기 바디부(20)와 출구부(30) 사이에 개재되어 구비되고, 상기 밸러스트 수를 균질화 시키는 믹서기(40);를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 믹서기(40)는,
소정의 등간격의 이격거리로 구비되는 1차 격벽(411,421)들과, 상기 1차 격벽(411,421)들과 직교하는 방향에 대해서 소정의 등간격의 이격거리로 구비되는 2차 격벽(412,422)들이 결합하여 정방형 단면의 필터링 유로를 형성하는 제 1 격자 필터구조물(410)과,
상기 제 1 격자 필터구조물(410)과 동일하게 구성되고, 상기 제 1 격자 필터구조물(410)에 대해서 일방향으로 소정의 선택된 각도로 회전한 상태로 설치되어 구비되는 제 2 격자 필터구조물(420)로 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 제2 단계는 하기 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다:
2-1) 자연 형광체 표준물질을 선정하고, 형광 스펙트럼 분석기를 이용하여 파장과 강도를 측정ㆍ분석하는 단계;
2-2) 상기 채취된 대표시료에 포함된 자연 형광체를 형광 스펙트럼 분석기를 이용하여 파장과 강도를 측정ㆍ분석하는 단계; 및
2-3) 상기 2-1 단계 및 2-2 단계에서 얻은 측정ㆍ분석결과를 비교하여, 상기 대표시료 내 생존생물의 존부 및 양(量)을 분석하는 단계.
또한 본 발명에 있어서 상기 형광 스펙트럼 분석기의 파장 측정 범위는 250 ~ 600㎚인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 자연 형광체는 색소성 지질(lipo-pigment), 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오타이드 인산(NADPH), 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오타이드(NADH), 플라빈 보조효소, 티로신, 트립토판, 풀빅산(fulvic acid) 및 휴믹산으로 이루어진는 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 배출되는 밸러스트 수로부터 대표시료를 용이하게 채취한 후, 형광분석법을 이용하여 전처리 과정 없이 빠른 시간 안에 간단한 방법으로, 밸러스트 수 내 생존생물의 존재여부를 확인할 수 있어, 실시간에 가깝게 시료를 분석할 수 있다. 이에 따라 생존생물의 존재 유무와, 생존생물의 양을 간단히 분석, 평가함으로써 지표분석에 활용하여, 이를 토대로 정밀분석의 필요성 여부를 판단할 수 있게 된다.
뿐만 아니라, 분석감도가 뛰어나서 저농도의 시료에서도 형광분석이 가능하여 매우 효과적으로 분석할 수 있으며, 세균, 식물플랑크톤, 동물플랑크톤 등 생존하는 생물에 대해 전체적으로 존재여부를 용이하게 식별할 수 있고, 간접적으로 생존생물의 양을 판단할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트 수 내 생존생물 분석을 위한 포집장치의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트 수 내 생존생물 분석을 위한 포집장치의 믹서기의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트 수 내 생존생물 분석을 위한 포집장치가 주배관에 설치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트 수 내 생존생물 분석을 위한 포집장치의 설치시 포집된 유체의 혼합 및 안정화에 대한 효과를 나타낸 CFD(Computational fluid dynamics) 결과를 나타낸 표이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 형광 스펙트럼 분석결과를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 2D 형광 스펙트럼 분석결과를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에서 표준용액의 농도를 달리하여 3D 형광 스펙트럼 분석방법으로 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에서 밸러스트 수 시료에 대한 3D 형광 스펙트럼 분석방법으로 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에서 밸러스트 수 시료에 대한 2D 형광 스펙트럼 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에서 전기분해에 의하여 밸러스트 수를 살균처리한 밸러스트 수 시료와 살균처리하지 않은 밸러스트 수 시료의 3D 형광 스펙트럼 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에서 필터로 여과처리한 후 자외선을 조사하여 밸러스트 수를 살균처리한 밸러스트 수 시료와, 살균처리를 하지 않은 밸러스트 수 시료의 3D 형광 스펙트럼 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트 수 내 생존생물 분석을 위한 포집장치의 믹서기의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트 수 내 생존생물 분석을 위한 포집장치가 주배관에 설치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트 수 내 생존생물 분석을 위한 포집장치의 설치시 포집된 유체의 혼합 및 안정화에 대한 효과를 나타낸 CFD(Computational fluid dynamics) 결과를 나타낸 표이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 형광 스펙트럼 분석결과를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 2D 형광 스펙트럼 분석결과를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에서 표준용액의 농도를 달리하여 3D 형광 스펙트럼 분석방법으로 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에서 밸러스트 수 시료에 대한 3D 형광 스펙트럼 분석방법으로 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에서 밸러스트 수 시료에 대한 2D 형광 스펙트럼 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에서 전기분해에 의하여 밸러스트 수를 살균처리한 밸러스트 수 시료와 살균처리하지 않은 밸러스트 수 시료의 3D 형광 스펙트럼 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에서 필터로 여과처리한 후 자외선을 조사하여 밸러스트 수를 살균처리한 밸러스트 수 시료와, 살균처리를 하지 않은 밸러스트 수 시료의 3D 형광 스펙트럼 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 밸러스트 수 내 생존생물 분석을 위한 포집장치의 구성을 나타낸 사시도이다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 밸러스트 수 내 생존생물 분석을 위한 포집장치의 믹서기(40)의 구성을 나타낸 사시도이다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 밸러스트 수 내 생존생물 분석을 위한 포집장치가 주배관에 설치된 상태를 나타낸 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 밸러스트 수 내 생존생물 분석방법에 관한 것으로, 배출되는 밸러스트 수에 생존하는 유기생물체의 존재여부 및 그 양을 직관적으로 분석 및 평가할 수 있는, 밸러스트 수 내 생존생물 분석방법에 관한 것이다.
보다 구체적으로 본 발명은, 밸러스트 수 내 생존생물 분석을 위한 포집 장치로부터 완전 발달 유동(fully developed flow)이 유도된 대표시료를 채취하는 제1 단계; 및 상기 채취된 대표시료를 형광분석법을 이용하여 분석하는 제2 단계;를 포함하여, 밸러스트 수 내 생존생물의 존부 및 양(量)을 분석하는 것을 특징으로 하는, 밸러스트 수 내 생존생물의 분석 방법에 관한 것이다.
이 때, 상기 제1 단계에서 밸러스트 수 시료를 채취함에 있어서, 폐쇄된 배관 구조로부터 전체 밸러스트 수를 대표할 수 있는 대표 시료를 채취하도록 한다. 이를 위해 상기 밸러스트 수 내 생존생물 분석을 위한 포집장치는 밸러스트 수 유체가 완전 혼합 및 안정화가 이루어진 완전 발달 유동(fully developed flow)이 유도된다.
구체적으로 도 1 내지 3을 참조하면, 상기 밸러스트 수 내 생존생물 분석을 위한 포집 장치의 구성은, 선박평형수 유체가 유입되는 방향으로 주배관에 접속하여 구비되는 입구부(10)와, 상기 입구부(10)의 타단에 구비되는 출구부(30)와, 상기 입구부(10)와 출구부(30) 사이에 개재되어 구비되고, L형, S형, ㄷ형 또는 U형으로 형성되어 구비되는 바디부(20)와, 상기 바디부(20)와 출구부(30) 사이에 개재되어 구비되고, 상기 밸러스트 수에 포함된 생존생물의 밀도를 균질화 시키는 믹서기(40)를 포함하여 구성된다.
이 때 상기 믹서기(40)는, 상기 입구부(10)를 통해서 채취되는 상기 선박평형수내의 존재하는 생존생물의 밀도를 균질화시키는 역할을 수행한다. 따라서, 상기 믹서기에 의하여 유체가 완전 혼합 및 안정화됨으로서 완전 발달 구역이 유도되고, 이러한 밸러스트 수 완전 발달 구역은 생존생물, 자연 형광체 등의 밀도가 전체적으로 균질화됨으로써 밸러스트 수를 대표할 수 있게 된다. 따라서 상기 완전 발달 유동(fully developed flow)이 유도된 밸러스트 수 시료는 대표시료로서 밸러스트 수에 포함된 생존생물의 존부, 양 또는 밀도 등을 대표할 수 있게 되어, 이러한 대표시료를 분석함으로써 밸러스트 수 내 생존생물의 존재여부를 정확하게 분석할 수 있게 된다.
바람직한 실시예로서 상기 믹서기(40)는, 소정의 등간격의 이격거리로 구비되는 1차 격벽(411,421)들과, 상기 1차 격벽(411,421)들과 직교하는 방향에 대해서 소정의 등간격의 이격거리로 구비되는 2차 격벽(412,422)들이 결합하여 정방형 단면의 필터링 유로를 형성하는 제 1 격자 필터구조물(410)과, 상기 제 1 격자 필터구조물(410)과 동일하게 구성되고, 상기 제 1 격자 필터구조물(410)에 대해서 일방향으로 소정의 선택된 각도로 회전한 상태로 설치되어 구비되는 제 2 격자 필터구조물(420)로 구비된다. 바람직하게는, 상기 제 1 격자 필터구조물(410)에 대해서 일방향으로 45ㅀ 회전한 상태로 설치되어 구비되는 제 2 격자 필터구조물(420)로 구비된다.
한편, 도 3에서와 같이 상기 포집장치는 주배관의 일측에 설치되어 일방향으로 유동하는 밸러스트 수가 유입되는 방향으로 상기 입구부(10)를 위치하도록 구비된다. 상기 포집장치의 형상은 채집환경에 따라서, L형, S형, ㄷ형 또는 U형 등으로 구비된다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 밸러스트 수 내 생존생물 분석을 위한 포집장치의 설치시 포집된 유체의 혼합 및 안정화에 대한 효과를 나타낸 CFD(Computational fluid dynamics) 결과를 나타낸 표이다.
도 4에서와 같이, 형상별 상기 포집장치 내에 상기 믹서기(40)를 설치한 결과, 믹서기(40)를 미설치한 경우와 비교해서 직선 배관내의 혼합 및 안정화에 필요한 거리단축 효과와 관련한 CFD(Computational fluid dynamics) 결과를 통해서 그 효과를 확인할 수 있다. 즉, 상기 본 발명의 밸러스트 수 내 생존생물 분석을 위한 포집장치의 설치 시, 직선 배관 내 혼합 및 안정화를 통한 완전 발달 유동을 유도하기 위한 직선 배관의 길이를 단축시킬 수 있고, 보다 균질하게 혼합이 가능하여 시료의 대표성은 물론 설치의 용이성과 경제성을 확보할 수 있게 된다.
또한, 상기 제2 단계는 상기 포집 장치로부터 채취한 밸러스트 수 시료 내 생존생물의 존재여부를 형광분석법을 이용하여 분석하는 단계이다. 바람직하게는, 상기 채취된 대표시료는 여과지 등을 이용하여 필터링 단계를 더 거친 후 형광분석법을 이용하여 분석한다.
상기 형광분석법은 3차원 또는 2차원 형광분석법 중 하나를 선택할 수 있으며, 먼저 표준물질에 대하여 분석을 실시하여 검량선을 작성한 후 상기 채취한 밸러스트 수 시료를 분석한 값과 비교하여 분석결과를 확정하게 된다. 따라서, 상기 제2 단계는, 2-1) 자연 형광체 표준물질을 선정하고, 형광 스펙트럼 분석기를 이용하여 파장과 강도를 측정ㆍ분석하는 단계; 2-2) 상기 채취된 대표시료에 포함된 자연 형광체를 형광 스펙트럼 분석기를 이용하여 파장과 강도를 측정ㆍ분석하는 단계; 및 2-3) 상기 2-1 단계 및 2-2 단계에서 얻은 측정ㆍ분석결과를 비교하여, 상기 대표시료 내 생존생물의 존부 및 양(量)을 분석하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. 즉, 상기 분석결과에 따른 크로마토그램에서 나타난 면적을 통하여 생존생물의 존부와 그 양을 직관적으로 판단 및 분석하게 된다.
또한 이러한 형광분석법에 의하면, 세균, 식물 플랑크톤, 동물 플랑크톤 등 3개 이상 생물 분류군을 모두 포함하여 분석할 수 있게 된다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 상기 형광분석법에 이용되는 형광 스펙트럼 분석기는 여기-발광 형광 분석장치(excitation-emission matrix (EEM) fluorescence spectroscopy)로서 높은 감도와 시료의 분해 없이 높은 선택도를 가지는 것이 바람직하고, 이에 의해서 생존생물 또는 용존 유기물의 특성을 파악하는 시료 분석 시간이 짧고 장치의 사용이 쉬운 것을 특징으로 한다.
또한 상기 형광 스펙트럼 분석기의 파장 측정 범위는 250 ~ 600㎚일 수 있다.
또한, 상기 자연 형광체는 색소성 지질(lipo-pigment), 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오타이드 인산(NADPH), 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오타이드(NADH), 플라빈 보조효소, 티로신, 트립토판, 풀빅산(fulvic acid) 및 휴믹산(humic acid) 등의 물질일 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하기로 하나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
재료
- 단백질 표준용액으로는, 소의 혈청 단백질인 알부민(Bovine serum albumin) 등을 이용하였다. 소디움 아자이드(Sodium azide)를 포함한 0.9% NaCl 용액에 알부민을 2.0 mg/mL 농도로 조제한 다음, 저장용액으로 사용하기 위해 희석용매:표준용액을 4:1로 희석하였다.
- 표준 휴믹산으로는, 초순수 1 L에 IHSS Elliott Soil (1S102H 300 mg, International Humic Substances Society 제조)를 95 mg을 주입하여 제조하여 사용하였다.
- 표준 풀빅산으로는, 초순수 1 L에 IHSS Suwannee River (2S101F 300 mg, International Humic Substances Society 제조)를 0.5~4.0 mg을 주입하여 제조하여 사용하였다.
- 인공해수는, 구입한 인공해수(Diago's artificial seawater SP for marine microalgae medium) 36 g을 1 L 초순수에 주입하여 제조하였다.
- 초순수는, 시그마-알드리치 제품 또는 초순수 제조기(Milli-Q, 18.2 MΩ.cm 25℃, 3 ppb TOC)를 이용하여 준비하였다.
방법
밸러스트 수가 배관을 통과하는 중 포집장치 배관에 유입되어 시료 일정량을 5B여지를 통과하여 여과한 후, 여과된 액 약 2 mL를 형광분석기의 5 mm Quartz cell에 주입하고, 여기 파장을 각각 275 nm(Protein), 330 nm(Fuvic acid), 370 nm(Humic acid)로 설정하여, Protein like, Humic like, Fuvic like 물질들의 2D, 3D 형광분석 조사를 진행하였다.
아울러, 초순수 제조수 2 mL를 이용하여 상기 과정을 반복하여 바탕값(blank)을 확보하여 수 시료의 스캐닝 분석값이 보정되어 결과 데이터로 출력하였다.
실시예 1: 검량선 작성
먼저, 단백질, 풀빅산, 휴믹산계 표준물질을 이용하여, 0.1, 0.5, 1.0, 2.0, 4.0 mg/L 농도로 제조하고, 제조 즉시 2D 형광스펙트럼분석기(Fluorescence spectrometer FS-2, SCINCO, KOREA)를 이용하여, 상기 단백질, 풀빅산, 휴믹산계 표준물질을 각각 275 nm, 330 nm, 370 nm의 파장에서 약 5분씩 정량분석하였다. 상기 정량분석으로 얻어진 그래프를 수 시료 분석 결과의 검량선으로 이용하였다.
실시예 2: 3D 형광 스펙트럼 분석
본 실시예에서는, 3D 스캐닝 기기를 활용하여, 형광 EEM(excitation-emission matrix) 분석법을 수행하였다.
구체적으로, 상대적으로 침전보지성이 높은 5B 여과지에 50 mL 水시료를 자연유하식으로 여과시켜 2 mL 이상의 여과된 수 시료를 확보하고, 상기 2 mL의 여과된 시료를 멸균피펫을 이용하여 5 mm Quartz cell에 분취하였다. 이후, 2 mL 시료를 포함한 5 mm Quartz cell을 3D 분석기에 삽입하고, 여기 및 방출 파장을 각각 250~600 nm로 고정하고 약 40분간 스캐닝을 실시하였다. 초순수 제조수 2 mL를 이용하여 상기 과정을 반복하여 바탕값(blank)을 확보하여 수 시료의 스캐닝 분석값을 보정하였다.
실시예 3: 2D 형광 스펙트럼 분석
본 실시예에서는, 2D 스캐닝 기기를 활용하여, 형광 스펙트럼을 분석하였다. 먼저, 상기 실시예 2에서 준비된 2 mL 시료를 포함한 5 mm Quartz cell을 2D 분석기에 삽입하고, 목표 분석물질을 위한 여기 파장을 각각 275 nm(protein), 330 nm(fulvic acid), 370 nm(humic acid)로 하여 약 5분씩 정량분석하였다. 또한 초순수 제조수 2 mL를 이용하여 상기 과정을 반복하여 바탕값(blank)을 확보하여 수 시료의 스캐닝 분석값을 보정하였다.
분석결과는 도 5 내지 도 10에 나타내었다.
도 5는 상기 실시예 2에 따른 3D 형광 스펙트럼 분석결과를 나타낸 것으로, 250~600nm에서 나타난 표준 물질의 분석결과(좌), 340~460nm에서 나타난 밸러스트 수 시료의 분석결과(가운데), 초순수 제조수(blank) 분석결과(우)를 나타낸다. 이를 참고하면, 밸러스트 수 시료 분석결과로부터 표준물질인 풀빅산 및 휴믹산이 일부 존재함을 확인할 수 있다. 상기 풀빅산 및 휴믹산은 생물의 사멸, 분해, 탄생의 과정에서 관찰되는 것으로서 풀빅산 및 휴믹산의 존재는 생존생물의 존재유무를 간접적으로 확인할 수 있게 되는바, 상기 결과로부터 배출되는 밸러스트 수 내에 여전히 생존 생물이 존재함을 확인할 수 있다.
또한 도 6은 상기 실시예 3에 따른 2D 형광 스펙트럼 분석결과를 나타낸 것으로, 상단의 2개 그래프는 밸러스트 수 시료의 분석결과이고 하단의 그래프는 초순수 제조수(blank)의 분석결과를 나타낸 것이다. 이로부터 2D 형광 스펙트럼 분석에 의해서 밸러스트 수 시료에서 생존생물의 존재유무와, 간접적으로 생존생물의 양을 파악할 수 있다.
또한 도 7은 표준용액의 농도를 달리하여 상기 실시예 2에 따른 3D 형광 스펙트럼 분석방법으로 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 7을 참고하면 표준용액의 농도에 따라 보다 넓은 파장에서 표준물질이 검출됨을 직관적으로 파악할 수 있는바, 이로부터 그래프의 분포 정도에 따라 표준물질의 양을 직관적으로 파악하는 것이 가능함을 확인할 수 있다.
또한 도 8은 밸러스트 수 시료에 대하여, 상기 실시예 2에 따른 3D 형광 스펙트럼 분석방법으로 분석한 결과를 나타낸 것이다.
시료에 따라 파장에 따른 그래프의 분포정도가 상이하게 나타나는바, 상대적으로 넓게 분포된 그래프를 나타내는 시료 1, 5, 6의 경우 다양한 농도의 풀빅산 및 휴믹산이 존재하는 것으로, 시료 2, 3의 경우 상대적으로 적은 양의 풀빅산 및 휴믹산이 존재하는 것으로, 시료 4의 경우 상기 도 7과 유사한 그래프를 나타내는바, 특정 농도의 풀빅산 및 휴믹산이 상대적으로 다량 존재하는 것으로 판단된다.
또한 도 9 및 도 10은 상기 실시예 3에 따른 2D 형광 스펙트럼 분석방법으로 밸러스트 수 시료를 분석한 결과를 나타낸 것으로, 수중 생물을 포함한 시료에서 풀빅산 및 휴믹산이 존재함을 분명하게 확인할 수 있고, 농도 또는 양에 따라 그래프의 양상이 달라짐을 확인할 수 있는 바, 이로부터 수중생물의 존재여부 및 양을 직관적으로 파악할 수 있음을 확인할 수 있다.
또한 도 11 및 도 12, 도 13 및 도 14는 밸러스트 수 처리 유ㆍ무의 2D 및 3D 형광 스펙트럼 분석방법으로 분석한 결과를 나타낸 것이다.
이 때, 밸러스트 수 처리란, 선박에 주입된 밸러스트 수 중의 생물에 대해서 기계적·물리적·화학적 또는 생물학적 방법을 사용하여 제거하거나 또는 무해하게 하는 것을 의미하는 것으로, 밸러스트 수 처리 후 해양으로 배출하게 된다.
도 11 및 도 12는 전기분해에 의하여 밸러스트 수를 살균처리한 수 시료(도 11)와, 살균처리하지 않은 수 시료(도 12)의 형광 스펙트럼 분석 결과를 나타낸 것이다. 도 11을 참고하면 3D 형광 스펙트럼 분석결과 및 2D 스펙트럼 분석결과로부터 전기분해에 의한 살균 처리시 단백질계, 풀빅산 및 휴믹산이 검출되지 않음을 확인할 수 있고, 도 12로부터 살균처리를 하지 않은 비처리수에 있어서는 단백질계, 풀빅산 및 휴믹산이 존재함을 확인할 수 있다. 이는 본 발명에 따른 형광분석에 의하여 수중생물의 존재여부 및 양을 분석할 수 있음을 의미한다.
또한 도 13 및 도 14는 필터로 여과처리한 후 자외선을 조사하여 밸러스트 수를 살균처리한 수 시료(도 13)와, 상기의 살균처리를 하지 않은 수 시료(도 14)의 형광 스펙트럼 분석 결과를 나타낸 것이다. 도 13 및 도 14를 비교하면 3D 형광 스펙트럼 분석결과 및 2D 스펙트럼 분석결과로부터, 필터 및 자외선 처리에 의한 살균처리시 단백질계는 검출되지 않았으나, 살균처리를 하지 않은 경우와 비교하여 풀빅산 및 휴믹산이 적은 양으로 검출됨을 확인할 수 있다. 이러한 결과로부터 상기 살균처리에도 불구하고 수중생물이 존재하는 것으로 판단된다.
또한 상기 도 11 및 도 13을 비교하면 필터 및 자외선 처리에 의한 살균처리와 비교하여 전기분해에 의한 살균처리시 생존생물에 대한 살균력이 더 우수한 것을 확인할 수 있다.
또한, 결과를 도시하지 않았으나, 실제로 살균처리를 한 밸러스트 수 시료와 살균처리를 하지 않은 밸러스트 수 시료 179개에 대하여 분석하였고, 그 결과 약 80% 가까운 시료에서 상기와 같이 살균처리에 따른 생존생물의 분석에 대한 상관관계를 나타내었는바, 본 발명에 따른 밸러스트 수 내 생존생물의 분석방법은 매우 유용하고 간편하면서 직관적으로 밸러스트 수 내 생존생물의 존부 및 양을 분석할 수 있는 것으로 판단된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 밸러스트 수 내 생존생물의 분석 방법은 포집장치 내 완전 발달 유동을 유도하여 대표적인 시료를 채취하여 시료의 분석만으로 밸러스 수에 생존생물에 대한 정확한 분석이 가능할 수 있게 되고, 특히 형광분석법을 이용하여 상기 시료를 분석함으로써, 시료에 대한 별도의 전처리 등이 요구되지 않으면서 빠른 시간 안에 간단한 방법으로 생존생물의 존재 유무 및 양을 직관적으로 분석 및 평가할 수 있다.
10. 입구부 20. 바디부
30. 출구부 40. 믹서기
410. 제 1 격자 필터구조물 411,421. 1차 격벽
412,422. 2차 격벽 420. 제 2 격자 필터구조물
30. 출구부 40. 믹서기
410. 제 1 격자 필터구조물 411,421. 1차 격벽
412,422. 2차 격벽 420. 제 2 격자 필터구조물
Claims (6)
- 밸러스트 수 내 생존생물 분석을 위한 포집 장치로부터 완전 발달 유동(fully developed flow)이 유도된 대표시료를 채취하는 제1 단계; 및
상기 채취된 대표시료를 형광분석법을 이용하여 분석하는 제2 단계;를 포함하여, 밸러스트 수 내 생존생물의 존부 및 양(量)을 분석하고,
상기 밸러스트 수 내 생존생물 분석을 위한 포집 장치는,
밸러스트 수 유체가 유입되는 방향으로 주배관에 접속하여 구비되는 입구부(10)와; 상기 입구부(10)의 타단에 구비되는 출구부(30)와; 상기 입구부(10)와 출구부(30) 사이에 개재되어 구비되고, L형, S형, ㄷ형 또는 U형으로 형성되어 구비되는 바디부(20)와; 상기 바디부(20)와 출구부(30) 사이에 개재되어 구비되고, 상기 밸러스트 수를 균질화 시키는 믹서기(40);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 밸러스트 수 내 생존생물의 분석 방법. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 믹서기(40)는,
소정의 등간격의 이격거리로 구비되는 1차 격벽(411,421)들과, 상기 1차 격벽(411,421)들과 직교하는 방향에 대해서 소정의 등간격의 이격거리로 구비되는 2차 격벽(412,422)들이 결합하여 정방형 단면의 필터링 유로를 형성하는 제 1 격자 필터구조물(410)과,
상기 제 1 격자 필터구조물(410)과 동일하게 구성되고, 상기 제 1 격자 필터구조물(410)에 대해서 일방향으로 소정의 선택된 각도로 회전한 상태로 설치되어 구비되는 제 2 격자 필터구조물(420)로 구비되는 것을 특징으로 하는, 밸러스트 수 내 생존생물의 분석 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제2 단계는 하기 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 밸러스트 수 내 생존생물의 분석 방법:
2-1) 자연 형광체 표준물질을 선정하고, 형광 스펙트럼 분석기를 이용하여 파장과 강도를 측정ㆍ분석하는 단계;
2-2) 상기 채취된 대표시료에 포함된 자연 형광체를 형광 스펙트럼 분석기를 이용하여 파장과 강도를 측정ㆍ분석하는 단계; 및
2-3) 상기 2-1 단계 및 2-2 단계에서 얻은 측정ㆍ분석결과를 비교하여, 상기 대표시료 내 생존생물의 존부 및 양(量)을 분석하는 단계. - 제 4 항에 있어서,
상기 형광 스펙트럼 분석기의 파장 측정 범위는 250 ~ 600㎚인 것을 특징으로 하는, 밸러스트 수 내 생존생물의 분석 방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 자연 형광체는 색소성 지질(lipo-pigment), 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오타이드 인산(NADPH), 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오타이드(NADH), 플라빈 보조효소, 티로신, 트립토판, 풀빅산(fulvic acid) 및 휴믹산으로 이루어지는 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는, 밸러스트 수 내 생존생물의 분석 방법.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150004427A KR101551816B1 (ko) | 2015-01-12 | 2015-01-12 | 밸러스트 수 내 생존생물 분석방법 |
| PCT/KR2016/000296 WO2016114555A1 (ko) | 2015-01-12 | 2016-01-12 | 밸러스트 수 내 생존생물 분석을 위한 대표시료 포집장치 |
| PCT/KR2016/000295 WO2016114554A1 (ko) | 2015-01-12 | 2016-01-12 | 밸러스트 수 내 생존생물 분석방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150004427A KR101551816B1 (ko) | 2015-01-12 | 2015-01-12 | 밸러스트 수 내 생존생물 분석방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101551816B1 true KR101551816B1 (ko) | 2015-09-09 |
Family
ID=54247839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020150004427A KR101551816B1 (ko) | 2015-01-12 | 2015-01-12 | 밸러스트 수 내 생존생물 분석방법 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101551816B1 (ko) |
| WO (2) | WO2016114554A1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018097374A1 (ko) * | 2016-11-25 | 2018-05-31 | (주) 테크로스 | 처리수 내 생존생물 분석 방법 |
| WO2018164551A1 (ko) * | 2017-03-10 | 2018-09-13 | (주) 테크로스 | 샘플수 분석장치 및 방법 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008064612A (ja) * | 2006-09-07 | 2008-03-21 | Kurita Water Ind Ltd | 水質測定方法及び水質測定装置 |
| KR20100034718A (ko) * | 2008-09-24 | 2010-04-01 | 주식회사 21세기 조선 | 선박 밸러스트 워터 미생물 영상처리 시스템 및 그 방법 |
| KR200456910Y1 (ko) * | 2009-10-23 | 2011-11-24 | 주식회사 엔케이 | 밸러스트수 샘플링 장치 |
| KR101175698B1 (ko) * | 2010-11-22 | 2012-08-21 | 광주과학기술원 | 해수 담수화 시설의 생물학적 오염 측정 방법 및 그 시스템. |
| KR20120112938A (ko) * | 2011-04-04 | 2012-10-12 | 글로벌광통신 (주) | 선박의 밸러스트 처리수 잔류 미생물 광모니터링 장치 |
| KR20130118041A (ko) * | 2012-04-19 | 2013-10-29 | 삼성중공업 주식회사 | 선박의 밸러스트수 시료채취 장치 |
-
2015
- 2015-01-12 KR KR1020150004427A patent/KR101551816B1/ko active IP Right Grant
-
2016
- 2016-01-12 WO PCT/KR2016/000295 patent/WO2016114554A1/ko active Application Filing
- 2016-01-12 WO PCT/KR2016/000296 patent/WO2016114555A1/ko active Application Filing
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018097374A1 (ko) * | 2016-11-25 | 2018-05-31 | (주) 테크로스 | 처리수 내 생존생물 분석 방법 |
| KR101879752B1 (ko) * | 2016-11-25 | 2018-07-18 | (주) 테크로스 | 처리수 내 생존생물 분석 방법 |
| WO2018164551A1 (ko) * | 2017-03-10 | 2018-09-13 | (주) 테크로스 | 샘플수 분석장치 및 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2016114554A1 (ko) | 2016-07-21 |
| WO2016114555A1 (ko) | 2016-07-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zamyadi et al. | A review of monitoring technologies for real-time management of cyanobacteria: Recent advances and future direction | |
| Liu et al. | What have we known so far for fluorescence staining and quantification of microplastics: A tutorial review | |
| Orani et al. | Marine sponges as a powerful tool for trace elements biomonitoring studies in coastal environment | |
| Avramidis et al. | Total organic carbon and total nitrogen in sediments and soils: a comparison of the wet oxidation–titration method with the combustion-infrared method | |
| Bradie et al. | A shipboard comparison of analytic methods for ballast water compliance monitoring | |
| Castro et al. | Evaluation of the potential toxicity of effluents from the textile industry before and after treatment | |
| Matzke et al. | Mixture effects and predictability of combination effects of imidazolium based ionic liquids as well as imidazolium based ionic liquids and cadmium on terrestrial plants (Triticum aestivum) and limnic green algae (Scenedesmus vacuolatus) | |
| van Slooten et al. | Development and testing of a rapid, sensitive ATP assay to detect living organisms in ballast water | |
| DePalma et al. | Variability in dissolved organic matter fluorescence and reduced sulfur concentration in coastal marine and estuarine environments | |
| Romero-Martínez et al. | Assessment of imaging-in-flow system (FlowCAM) for systematic ballast water management | |
| Reynolds et al. | Acute growth inhibition & toxicity analysis of nano-polystyrene spheres on Raphidocelis subcapitata | |
| KR101551816B1 (ko) | 밸러스트 수 내 생존생물 분석방법 | |
| Ashok et al. | Accumulation of 13C-labelled phenanthrene in phytoplankton and transfer to corals resolved using cavity ring-down spectroscopy | |
| Hamdhani et al. | Performance of a handheld chlorophyll-a fluorometer: Potential use for rapid algae monitoring | |
| Stahlschmidt et al. | Application of 3D-fluorescence/PARAFAC to monitor the performance of managed aquifer recharge facilities | |
| Post et al. | Possibilities of real time monitoring of micropollutants in wastewater using Laser-Induced Raman & Fluorescence Spectroscopy (LIRFS) and Artificial Intelligence (AI) | |
| Melnikov et al. | Toward a selective analysis of heavy metal salts in aqueous media with a fluorescent probe array | |
| Malakahmad et al. | Detection methods of carcinogens in estuaries: a review | |
| Vives et al. | Analysis of fish samples for environmental monitoring and food safety assessment by synchrotron radiation total reflection X-ray fluorescence | |
| Łaskawiec et al. | Assessment of the possibility of recycling backwashing water from the swimming pool water treatment system | |
| Yan et al. | Molecular composition and characteristics of Sediment-adsorbed Dissolved Organic Matter (SDOM) along the coast of China | |
| Ou et al. | Integrated Principal Component Analysis of Microcystis aeruginosa Dissolved Organic Matter and Assessment of UV‐C Pre‐Treatment on Cyanobacteria‐Containing Water | |
| KR101879752B1 (ko) | 처리수 내 생존생물 분석 방법 | |
| Lin | Research highlights: challenges in the characterization, storage, and isolation of natural organic matter | |
| Chiarandini Fiore et al. | Excitation–emission matrices applied to the study of urban effluent discharges in the Chubut River (Patagonia, Argentina) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| A302 | Request for accelerated examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180903 Year of fee payment: 4 |