KR101888360B1 - 유해 조류 방제용 조성물 및 이를 이용한 유해 조류 방제방법 - Google Patents

유해 조류 방제용 조성물 및 이를 이용한 유해 조류 방제방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 미네랄복합물을 포함하는 유해 조류 방제용 조성물 및 이를 이용한 유해 조류 방제방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미네랄 복합물(mineral mixture); 및 구연산(Citric acid), 노나노익산(Nonanoic acid), 소리쟁이속(Rumex) 및 대황속(Rheum) 추출물, 캐슈넛 오일로부터 선택되는 한 종 이상; 을 함유하는 유해 조류 방제용 조성물 및 이를 이용한 유해 조류 방제방법에 관한 것이다.
본 발명은 조류(algae) 생장에 있어서 적정 pH 범위 및 화합물에 대한 서로 다른 반응성을 이용하여 방제하고자 목표하는 유해 조류의 생장을 선택적으로 우선 제어하고, 이후 반응성이 낮은 조류(예, 녹조류)의 생장을 촉진시킴으로서 유해 조류의 경합력을 약화시켜 자연적으로 유해 조류의 밀도를 지속적으로 억제시킬 수 있도록 유도함으로서 식생을 크게 파괴하지 않는 범위에서 수생태계의 합리적 관리에 유용하게 사용될 수 있는 장점이 있다. 그리고 본 발명에 따른 유해 조류 방제용 조성물은 남조류 등의 유해 조류에 상승적 살조작용을 가지기 때문에 각각의 단독처리보다는 화합물의 소량 투입이 가능하여 환경에 미치는 부작용이 보다 경감될 수 있을 뿐만 아니라 유용한 특정조류를 실내외 재배시 유해 조류 오염에 의한 피해를 방지하고자 하는 곳에 사용될 수 있어 고품질의 조류 바이오매스 생산에도 적용될 수 있는 장점이 있다.

Description

유해 조류 방제용 조성물 및 이를 이용한 유해 조류 방제방법{Composition for controlling harmful algae, and method for controlling harmful algae using the same}
본 발명은 미네랄복합물을 포함하는 유해 조류(harmful algae) 방제용 조성물 및 이를 이용한 유해 조류 방제방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미네랄 복합물(mineral mixture); 및 구연산(Citric acid), 노나노익산(Nonanoic acid), 소리쟁이속(Rumex) 추출물 및 대황속(Rheum) 추출물, 캐슈넛 오일로부터 선택되는 한 종 이상; 을 함유하는 유해 조류 방제용 조성물 및 이를 이용한 유해 조류 방제방법에 관한 것이다.
유해 조류의 대발생(HAB, Harmful Algal Blooming)은 이들의 생육 서식지에서 수생생물의 폐사를 일으키거나 이취미(off-flavor) 물질을 발생시켜 음용수 및 양식어류의 육질을 떨어뜨린다(Duke 등, Weed Sci. 50: 138-151, 2002). 또는 사람 및 동물에 유해한 독소(microcystins, nodularin, anatoxin, saxitoxin 등)를 생산하여 피해를 일으키며(Haider 등, Chemosphere 52:1-21, 2003), 물의 착색 및 이상발포(scum)를 형성시켜 여가 및 산업 활동을 저해하거나 상수처리비용을 상승시켜 막대한 경제적 손실을 야기시키기도 한다. 그렇기 때문에 유해 조류 대발생 억제를 위한 기술개발이 오래전부터 시도되어 왔지만 아직까지 해결되지 못하고 있는 상황이고 우리나라의 경우 매년 사회적 이슈가 되고 있는 상태이다. 그리고 산업활동 측면에서 영양원의 철저한 저감 대책을 수립 운용한다는 것이 현실적으로 매우 어렵기 때문에 유해 조류 발생 문제는 앞으로도 계속 대두될 것으로 추측된다.
그동안 유해 조류 대발생 억제를 위해 여러 가지의 물리적, 화학적, 생물학적방제기술이 소개되어 왔지만 개발 전략 측면에 있어서의 새로운 변화가 요구되고 있다. 즉 과거에는 조류가 대발생된 이후 적용될 수 있는 기술(사후처리 기술)과 모든 조류의 발생을 무조건 차단하거나 비선택적으로 제거, 사멸시키는 개념의 기술이 시도되어 왔었는데 현재 높은 방제비용, 이차오염, 인축독성, 생태환경 파괴 등의 여러 문제에 직면하고 있다. 그런데 미래사회에서는 보다 안전한 수자원 확보와 생태환경의 보호가 특히 강조되고 있기 때문에 앞으로는 유해 조류만을 선택적으로 제거하거나 기타 조류의 생장정도를 보다 정밀하게 제어할 수 있는 기술의 종합적 적용이 필요한 상황이다.
기존에 개발된 기술들의 여러 가지 기술적 한계성과 더불어 미래사회에서는 특히 보다 안전한 수자원 확보와 생태환경의 보호가 강조되고 있기 때문에 앞으로의 조류방제 기술은 유해 조류만을 선택적으로 제어할 수 있는 신기술의 종합적 적용이 필요한 상황이다.
이러한 요구성에 부합되는 기술을 개발하려면 1) 무엇보다 자연환경에서 유해 조류의 밀도를 낮추는 것이 필요한데 이를 위해서는 유해 조류를 선택적으로 제어할 수 있는 화합물을 처리하거나, 환경피해가 거의 없는 조류의 생장증진 환경 조성을 통해서 유해 조류의 대발생과 확산을 현저히 감소시킬 수 있는 방안을 강구하는 것이다. 2) 이 때 유해 조류를 선택적으로 제어할 수 있는 화합물의 경우에도 합성화합물보다는 상대적으로 분해가 용이할 것으로 여겨지는 천연물 또는 생화학제재를 발굴하여 활용하고, 3) 효능에 있어서 상승작용을 가지는 화합물 조합을 탐색하여 혼합처리 함으로써 환경에 투입되는 화합물 절대량을 감소시키며, 4) 유해 조류가 대발생하기 이전에 처리하여 조류발생을 초기부터 효율적으로 억제시키고 (조류 밀도가 낮으면 보다 적은 화합물 량을 가지고서도 이의 생장을 억제 시킬 수 있음), 아울러 대발생 이후 처리시 야기될 수 있는 유해 조류 사체로 인한 이차오염을 줄일 수 있는 기술개발이 필요하다.
이에 본 발명자들은 미네랄 복합물(mineral mixture); 및 구연산(Citric acid), 노나노익산(Nonanoic acid), 소리쟁이속(Rumex) 추출물 및 대황속(Rheum) 추출물, 캐슈넛 오일로부터 선택되는 한 종 이상; 을 함유하는 유해 조류 방제용 조성물이, 우리나라에서 매년 심각한 문제를 야기 시키고 있는 Microcystis aeruginosa 등의 유해 남조류에 대해 우수한 방제활성 효과를 가지며 처리 이후 유해 조류의 생존 경합력을 떨어뜨릴 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 미네랄 복합물을 기본적으로 사용하였다. 이는 여러 가지 무기염류가 함유되어 있고(표 1) pH가 0.8 ~ 2정도로서 낮은 편이다. 무기염류중에서 알루미늄(Al), 구리(Cu), 철(Fe) 등은 적정농도에서 미세조류의 생육을 억제하거나 미세조류를 응집시키는 역할을 가지고 있기 때문에 유해 조류 방제에 자주 활용되는 무기염류들이다(Jancula & Marsalek, 2011, Chemosphere 85:1415-1422; Chatsungneon & Chisti, 2016, Algal Research 13:271-283). 한편 마이크로시스티스와 같은 남조류는 pH 9.0 내외의 약알카리에서 상대적으로 잘 생육하는 특성이 있고(하 등, 한국환경과학회지 11(7):705-711), 일반 녹조류는 pH 7-8에서 상대적으로 잘 생육하는 특성이 있으므로 pH를 9.0 이하로 낮추면 유해 남조류의 급속한 증식을 완화시킬 수 있다. 실제 몇몇 연구자는 pH를 낮추어 유해 남조류를 제어하려는 기술을 소개하기도 하였다(Wang et al., 2011, Bioresource Technology 102:5742-5748). 본 발명에서는 미네랄 복합물을 적정 처리함으로써 용액의 pH를 약간씩 낮추면서 아울러 투입된 무기염류가 유해 남조류의 생장을 억제토록 함과 동시에, 처리 이후 남아있는 무해 조류가 무기염류에 의해 생장이 보다 촉진되도록 하여 생장 경합력에 있어서 유해 남조류보다 우위에 있도록 유도하고자 하였다. 이때 유해 남조류 억제 기능을 보다 선택적으로 강화시키기 위해 본 발명에서는 인축독성이 낮고 자연친화적인 천연물 및 생화학제를 혼합시켜 기능이 우수한 새로운 조성물을 발명코자 하였다. 이를 위해 여러 가지 물질을 대상으로 미네랄 복합물과 혼합처리 시험을 실시하였으며, 그 결과 미네랄 복합물과 상승작용을 가지는 조합을 발굴하여 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명에 있어서 천연물 캐슈넛 오일과 소리쟁이속(Rumex) 추출물 및 대황속(Rheum) 추출물은 상대적으로 유해 남조류에 대한 생육억제활성이 우수한 천연물로서 남조류와 녹조류 간의 선택성이 우수하다고 보고되었지만(김등, 2011. 대한민국 특허 제10-1024606호; 김 등, 2013, 대한민국 특허 제10-1270255호) 미네랄복합물과 혼합처리시 마이크로시스티스에 대한 상승적 살조활성(synergistic algicidal activity)에 대해서는 보고되지 않았다. 노나노익산(Nonanoic acid)은 일명 펠라르고닉산(pelargonic acid)이라고 일컫기도 하는데 펠라르고니움속(Pelargonium) 식물을 비롯한 여러 식물에 다량 함유되어 있는 성분으로서 미국 등에서는 천연 제초제(natural herbicide)로서 사용되고 있으며(Dayan et al. 2009, Bioorganic & Medicinal Chemistry 17:4022-4034), 구연산(citric acid)도 레몬과 라임 같은 감귤류에 다량 함유된 물질로서 잡초방제, 미생물 생육 억제 등에도 부분적으로 사용되고 있는 생화학제이다(Dayan et al. 2009, Bioorganic & Medicinal Chemistry 17:4022-4034; Ozdemir, 2009. Journal of Plant Pathology 91(1):221-224). 그러나 이들 역시 미네랄복합물과 혼합처리시 마이크로시스티스에 대한 상승적 살조활성(synergistic algicidal activity)에 대해서는 보고되지 않았다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 미네랄 복합물(mineral mixture); 및 구연산(Citric acid), 노나노익산(Nonanoic acid), 소리쟁이속(Rumex) 추출물 및 대황속(Rheum) 추출물, 캐슈넛 오일로부터 선택되는 한 종 이상; 을 함유하는 유해 조류 방제용 조성물 및 이를 이용한 유해 조류 방제방법에 관한 것이다.
본 발명에 있어서, 상기 조성물은 산용액에 미네랄이 0.4 ~ 1.0% 포함된 복합물(A군); 및 구연산(Citric acid), 노나노익산(Nonanoic acid), 소리쟁이속(Rumex) 추출물 및 대황속(Rheum) 추출물, 캐슈넛 오일로부터 선택된 첨가물(B군); 의 혼합비율은 A군: B군 무게비율이 0.5 내지 99.5% : 99.5 내지 0.5%인 것을 특징으로 한다.
만약 상기 혼합 중량비 중 어느 한쪽 물질이 0.5% 미만이거나 99.5%를 초과하는 경우에는 혼합에 따른 상승효과가 미미할 수 있으므로 상기 범위에서 혼합하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 미네랄복합물은 황산 또는 염산 수용액으로 제조되어 용액 pH가 1.0 ~ 3.0 범위의 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서 캐슈넛 오일은 alkyl phenol계 화합물(anacardic acids, cardanols, cardols 등)이 약 51% 함유된 추출물 및 이들의 염화물로부터 선택되는 한 종 이상을 함유하는, 유해 조류 방제용 조성물 및 이를 이용한 유해 조류 방제 방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 소리쟁이속(Rumex) 추출물 및 대황속(Rheum) 추출물은 소리쟁이속(Rumex)의 뿌리 및 대황속(Rheum)의 뿌리로부터 선택되는 식물 분말을 메탄올에 침지하여 3 내지 7일, 바람직하게는 5일 동안 실온에 두었다가 여과, 감압 농축한 후 이를 60~80%, 바람직하게는 70% 메탄올에 용해시키고 동량의 헥산으로 1 내지 3회 추출한 다음 수용액층을 감압 농축하는 단계, 농축한 수용액층을 증류수로 희석한 후 동량의 에틸아세테이트로 1 내지 3회, 바람직하게는 2회 각각 추출하는 단계, 이렇게 얻어진 헥산층과 에틸아세테이트층을 모아서 다시 감압농축시켜 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 유해 조류는 마이크로시스티스(Microcystis), 아나베나(Anabaena), 오실라토리아(Oscillatoria), 스피룰리나( Spirulina ), 아파니조메논(Aphanizomenon), 노듈라리아(Nodularia), 코클로디늄(Cochlodinium), 스테파노디스커스(Stephanodiscus) 속의 조류로 이루어진 군으로부터 선택되는 조류를 포함할 수 있다. 특히 마이크로시스티스(Microcystis), 오실라토리아(Oscillatoria) 등과 같은 남조류에 대하여 매우 높은 방제효과를 나타낸다.
본 발명의 유해 조류 방제용 혼합조성물은 혼합물의 효과를 저해하지 않는 범위 내에서 효과의 안정적 발현, 적용 대상 생물로의 부착 증진, 운반 및 처리의 간편화를 위해 제제학적으로 허용 가능한 고체 담체, 액체 담체, 액체 희석제, 액화된 기체 희석제, 고체 희석제, 또는 기타 적당한 보조제, 예를 들면 유화제, 분산제 또는 기포제 등의 계면활성제를 더욱 포함할 수 있다.
본 발명의 방제용 조성물은 바람직하게는 유제, 수화제, 입제, 분제, 캅셀형 및 젤상의 제형으로 제제화될 수 있고, 제제의 부력을 위해 도넛형과 같은 제형을 통한 접촉제로서 제공되는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 본 발명에 따른 유해 조류 방제용 조성물을 상기에 예시된 바와 같은 유해 조류가 발생한 수중 또는 토양에 처리하여 유해 조류를 방제하는 유해 조류 방제방법을 제공한다. 이때, 상기 조성물을 유해 조류가 발생되는 초기에 처리함으로써 대량증식을 사전에 차단하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 유해 조류 방제용 조성물을 마이크로시스티스(Microcystis), 아나베나(Anabaena), 오실라토리아(Oscillatoria), 스피룰리나( Spirulina ), 아파니조메논(Aphanizomenon), 노듈라리아(Nodularia), 코클로디늄(Cochlodinium), 스테파노디스커스(Stephanodiscus), 클로렐라(Chlorella), 클라미도모나스(Chlamydomonas), 세네데스무스(Scenedesmus) 및 보트리오코쿠스(Botryococcus) 속의 조류가 서식하는 수중 또는 토양에 처리하는 것을 특징으로 하는, 유해 조류의 방제방법을 제공한다.
본 발명에 따른 유해 조류 방제방법은, 유해 조류가 발생한 수중 또는 토양에 처리 시 유효 성분의 농도가 너무 낮은 경우에는 유해 조류 방제 효과가 미미할 수 있고, 유효 성분의 농도가 너무 높은 경우에는 비경제적이거나 환경생태에 대한 부정적 영향이 나타날 수 있기 때문에 상기 유해 조류 방제용 조성물을 유효 성분 기준으로 0.01㎍/㎖ 내지 200㎍/㎖의 농도가 되도록 처리하는 것이 바람직하며, 이는 유해 조류의 종류, 발생밀도, 생육 정도, 수질 환경 등을 고려하여 적절하게 조절할 수 있다.
본 발명은 조류(algae) 생장의 적정 pH 범위 및 화합물에 대한 조류 종(species)들의 서로 다른 반응성을 이용하여, 방제하고자 목표하는 유해 조류의 생장을 선택적으로 우선 제어하고 이후 반응성이 낮은 무해 조류(예, 녹조류)의 생장을 도움으로써 유해 조류의 생장경합력을 약화시키고자 하는 것이다. 그리하여 자연적으로 유해 조류의 밀도를 지속적으로 억제시킬 수 있도록 유도함으로써 식생을 크게 파괴하지 않는 범위에서 수생태계의 합리적 관리에 유용하게 사용될 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 유해 조류 방제용 조성물은 남조류 등의 유해 조류에 상승적 살조작용을 가지기 때문에 각각의 단독처리보다는 화합물의 소량 투입이 가능하여 환경에 미치는 부작용이 보다 경감될 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 유해 조류 방제용 조성물은 생태환경 친화적이면서 효능이 우수한 유해 조류 방제제로서 유용한 특정조류를 실내외에서 재배할 때, 유해 조류 오염에 의한 피해를 방지하고자 하는 곳에 사용될 수 있어 고품질의 조류 바이오매스 생산에도 적용될 수 있는 장점이 있다.
도 1a, 1b는 본 발명에 따른 미네랄 복합물 및 구연산 혼합물의 마이크로시스티스 아에루기노사(Microcystis aeruginosa WREO11)에 대한 방제 상승효과를 확인한 그래프와 사진이고,
도 2a, 2b는 본 발명에 따른 미네랄 복합물 및 노나노익산 혼합물의 마이크로시스티스 아에루기노사(Microcystis aeruginosa WREO11)에 대한 방제 상승효과를 확인한 그래프와 사진이고,
도 3a, 3b는 본 발명에 따른 미네랄 복합물 및 캐슈넛 오일 혼합물의 마이크로시스티스 아에루기노사(Microcystis aeruginosa UTEX2388)에 대한 방제 상승효과를 확인한 그래프와 사진이며,
도 4a, 4b는 미네랄 복합물 및 소리쟁이속(Rumex) 추출물 혼합물의 마이크로시스티스 아에루기노사(Microcystis aeruginosa UTEX2388)에 대한 방제 상승효과를 확인한 그래프와 사진이다.
본 발명은 하기 실시예에 의하여 더욱 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 어떤 의미로든 본 발명의 범위가 이러한 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
살조제는 수생태계에 처리되는 것이기 때문에 물 환경에 크게 영향을 미치지 않는 범위에서 목적하는 유해 조류를 방제하여야 한다. 이를 위해서는 가능한 한 살조제 투입량 자체가 낮을수록 바람직한데 화합물의 경우, 상호작용에 의해 생물방제에 있어서 상승작용을 가지는 조합들이 있을 수 있다. 이를 탐색하여 살조 후보물을 제조하는 것은 살조제의 경제적 생산, 환경보호 등의 측면에서 매우 의미가 있다. 여러 가지 물질들에 대해서 미네랄복합물과의 혼합처리 상호작용성을 조사하였으며 이들 중 상승적 살조작용을 나타낸 조합들의 결과를 아래 실시 예에서 제시하고자 한다.
[ 실시예 1] 미네랄 복합물 및 구연산 혼합물의 남조류에 대한 방제 상승효과
유해 남조류인 마이크로시스티스 아에루기노사(Microcystis aeruginosa WREO11)의 생장억제에 미치는 미네랄복합물과 구연산 혼합물의 상호작용성을 조사하였다. 사용된 화합물의 경우, 미네랄복합물은 주)에코바이오텍에서 작물생산 및 품질증진용으로 생산한 화합물로서 아래 성분분석 표에서와 같이(표 1) 여러 가지 무기염류가 함유되어 있고(무기염류의 총 함량이 약 0.4%) 제품의 pH가 1.2내외인 것을 사용하였다. 구연산의 경우 시그마알드리히에서 구입한 구연산 (Cat. No. 251275-500G, 순도 99.5%)을 사용하였다.

원소
함량 하한(중량부) 함량 상한(중량부)
P 100 100
Na 100 150
Ca 220 280
Mn 270 320
K 850 1,200
Ti 1,700 2,300
Al 10,000 15,000
Mg 12,000 17,000
Fe 26,000 33,000
Zn 20 80
V 20 80
Ni 10 70
Ba, Co, Cu, Li, Si, Rb, W 미량 미량
방제효과 조사에 공시된 조류종은 BG11 배지(pH 7.1), 온도 25℃, 광주기 14시간, 광도 20-40μmolm-2s-1 조건의 실내 생육실에 정치배양하면서 계대배양한 남조류(Microcystis aeruginosa WREO11)를 사용하였다.
시험용액 1.0 mL에 남조류 세포수가 약 64~100만개 되는 농도로 (spectrophotometer cuvett을 이용하여 A670nm = 0.03내외) 조정한 후, 시험 약제를 투입하였다.
상기 시험약제는 농도를 2 내지 80 ppm 수준에서 시험하였다. 시험기간 동안 시험용액을 교체해주지 않는 지수식(static)으로 시험하였다. 상기 시험 약제를 증류수에 녹여 BG11 배지에 100배 희석하여 각 농도의 시험용액을 만들었다. 이를 유리관병(직경 3.5cm, 60mL)에 10 mL씩 분주하여 3회 반복으로 실시하였다.
시험기간 동안 온도는 25℃, 광주기 14시간, 광도 20-40μmolm-2s-1에서 배양하였다. 시험 용액 처리 후 6일째에 달관조사 또는 흡광도를 측정하여 조사한 후, 상기 방제용 조성물의 조류 방제 효과를 대조군에 대한 생장억제정도(%)로 나타내었다. 그리고 두 혼합물간의 상호작용은 콜비 방법(Colby S.R.. Weeds 15: 20-22, 1967)으로 평가하였다(수학식 1).
[수학식 1]
E= (XY)-XY/100
[상기 수학식 1에서 X는 화합물 A의 p 농도에서의 억제%, Y는 화합물 B의 q 농도에서의 억제%를 나타낸다.]
만일 혼합제 처리에 의해 나타난 실제의 방제가(실측치, observed value)가 기대치(expected value) 보다 클 경우는 상승작용, 같을 경우는 상가작용, 작을 경우는 길항작용을 나타내는 것이다.
미네랄복합물과 구연산 혼합물의 남조류(Microcystis aeruginosa WREO11) 생장억제에 미치는 상호작용성을 조사한 결과는 표 2와 도 1에서와 같았다. 각 농도 조합중 미네랄 2.0 ~ 6.0㎍/㎖ + 구연산 10.0 ~ 40.0㎍/㎖에서 실측치가 기대치보다 상승작용이 존재함을 보여주었고, 가장 강한 상승작용을 보인 농도 조합은 미네랄 4.0㎍/㎖ + 구연산 30.0㎍/㎖ 처리에서였다. 본 실험 조건에서 마이크로시스티스를 완전히 방제하기 위해서는 미네랄 6.0㎍/㎖ + 구연산 20.0㎍/㎖, 또는 미네랄 4.0㎍/㎖ + 구연산 30.0㎍/㎖ 처리로 충분하였다. 그러나 단독의 경우는 미네랄과 구연산 각각을 8.0, 60㎍/㎖ 수준의 농도로 처리되어야 했다.
마이크로시스티스 아에루기노사(Microcystis aeruginosa WREO11)의 생장억제에 미치는 미네랄복합물과 구연산 혼합물의 상호작용성

구연산 (㎍/㎖)
미네랄(㎍/㎖) 		살조활성 (%)
상호작용 수치
(Obs-Exp)
실측치
(Obs)		 기대치
(Exp)

10		 2.0 13.3 0.0 13.3
4.0 38.3 30.0 0.0
6.0 93.3 71.7 21.6

20		 2.0 40.0 0.0 40.0
4.0 81.7 30.0 51.7
6.0 100.0 71.7 28.3

30		 2.0 66.7 6.7 60.0
4.0 100.0 34.7 65.3
6.0 100.0 73.6 26.4

40		 2.0 88.3 40.0 48.3
4.0 100.0 58.0 42.0
6.0 100.0 83.0 17.0
[ 실시예 2] 미네랄 복합물 및 노나노익산 혼합물의 남조류에 대한 방제 상승효과
유해 남조류인 마이크로시스티스 아에루기노사(Microcystis aeruginosa WREO11)의 생장억제에 미치는 미네랄복합물과 노나노익산(Nonanoic acid) 혼합물의 상호작용성을 조사하였다. 사용된 화합물의 경우, 미네랄복합물은 실시예 1에서와 같았고 노나노익산의 경우 시그마알드리히에서 구입한 제품 (Cat. No. N29902-500mL, 순도 96.0%)을 사용하였다.
방제효과 조사에 공시된 조류종은 BG11 배지(pH 7.1), 온도 25℃, 광주기 14시간, 광도 20-40μmolm-2s-1 조건의 실내 생육실에 정치배양하면서 계대배양한 남조류(Microcystis aeruginosa WREO11)를 사용하였다.
시험용액 1.0 mL에 남조류 세포수가 약 64~100만개 되는 농도로 (spectrophotometer cuvett을 이용하여 A670nm = 0.03내외) 조정한 후, 시험 약제를 투입하였다.
상기 시험약제는 농도를 2 내지 80 ppm 수준에서 시험하였다. 시험기간 동안 시험용액을 교체해주지 않는 지수식(static)으로 시험하였다. 시험약제의 경우, 미네랄 복합물은 증류수에, 노나노익산은 아세톤(Tween 20 0.5% 함유)에 용해시킨 것을 사용하였다. 먼저 BG11 배지를 이용하여 마이크로시스티스와 미네랄 복합물이 포함된 용액을 조제하여 이를 유리관병(직경 3.5cm, 60mL)에 10 mL씩 3반복으로 분주하였다. 그 후 여러 농도로 조제된 노나노익산을 200배 희석 농도로 추가 주입하였다(Acetone 및 Tween 20 최종농도는 각각 0.5%, 25ppm).
시험기간 동안 온도는 25℃, 광주기 14시간, 광도 20-40μmolm-2s-1에서 배양하였다. 시험 용액 처리 후 6일째에 달관조사 또는 흡광도를 측정하여 조사한 후, 상기 방제용 조성물의 조류 방제 효과를 대조군에 대한 생장억제정도(%)로 나타내었다. 그리고 두 혼합물간의 상호작용은 콜비 방법(Colby S.R.. Weeds 15: 20-22, 1967)으로 평가하였다(수학식 1).
[수학식 1]
E= (XY)-XY/100
[상기 수학식 1에서 X는 화합물 A의 p 농도에서의 억제%, Y는 화합물 B의 q 농도에서의 억제%를 나타낸다.]
만일 혼합제 처리에 의해 나타난 실제의 방제가(실측치, observed value)가 기대치(expected value) 보다 클 경우는 상승작용, 같을 경우는 상가작용, 작을 경우는 길항작용을 나타내는 것이다.
미네랄복합물과 노나노익산 혼합물의 남조류(Microcystis aeruginosa WREO11) 생장억제에 미치는 상호작용성을 조사한 결과는 표 3과 도 2에서와 같았다. 각 농도 조합중 미네랄 2.0 ~ 6.0㎍/㎖ + 노나노익산 0.63 ~ 10.0 ㎍/㎖에서 실측치가 기대치보다 상승작용이 존재함을 보여주었으며 미네랄복합물+구연산 혼합처리에서 보다는 낮은 상승효과를 나타내었다. 본 실험조건에서 가장 강한 상승작용을 보인 농도 조합은 미네랄 2.0㎍/㎖ + 노나노익산 2.5㎍/㎖ 처리에서였다. 본 실험 조건에서 마이크로시스티스를 완전히 방제하기 위해서는 미네랄 4.0 ㎍/㎖ + 노나노익산 5.0 ㎍/㎖, 또는 미네랄 6.0㎍/㎖ + 노나노익산 0.63㎍/㎖ 처리로 충분하였다. 그러나 단독의 경우는 미네랄과 노나노익산 각각을 8.0, 15~20㎍/㎖ 수준의 농도로 처리되어야 했다.
마이크로시스티스 아에루기노사(Microcystis aeruginosa WREO11)의 생장억제에 미치는 미네랄복합물과 노나노익산 혼합물의 상호작용성
노나노익산
(㎍/㎖)		 미네랄
(㎍/㎖)		 살조활성 (%) 상호작용 수치
(Obs-Exp)
실측치 (Obs) 기대치 (Exp)

0.63		 2.0 36.7 24.3 12.4
4.0 91.7 74.2 17.5
6.0 100.0 95.2 4.8

1.25		 2.0 56.7 29.5 27.2
4.0 93.3 76.0 17.3
6.0 100.0 95.5 4.5

2.5		 2.0 71.7 37.4 34.3
4.0 95.0 78.6 16.4
6.0 100.0 96.0 4.0

5		 2.0 86.7 58.3 28.4
4.0 96.7 85.8 10.9
6.0 100.0 97.3 2.7

10		 2.0 95.0 85.7 9.3
4.0 100 95.1 4.9
6.0 100.0 99.1 0.9
[ 실시예 3] 미네랄 복합물 및 소리쟁이속 ( Rumex ) 추출물 혼합물의 남조류에 대한 방제 상승효과
유해 남조류인 마이크로시스티스 아에루기노사(Microcystis aeruginosa WREO11)의 생장억제에 미치는 미네랄복합물과 소리쟁이속(Rumex) 추출물 혼합물의 상호작용성을 조사하였다. 사용된 화합물의 경우, 미네랄복합물은 실시예 1에서와 같았고, 소리쟁이속(Rumex) 추출물 경우 아래와 같이 제조된 것을 원액으로 간주하여 사용하였다. 즉 소리쟁이속(Rumex)의 뿌리 분말을 메탄올에 침지하여 5일 동안 실온에 두었다가, 이를 여과 후 감압 농축하였다. 이를 70% 메탄올에 용해시키고 동량의 헥산으로 2회 추출한 다음 헥산층과 수용액층을 감압 농축하였다. 농축한 수용액층을 증류수로 용해한 후 동량의 에틸아세테이트로 2회씩 각각 추출하였다. 이렇게 얻어진 헥산층과 에틸아세테이트층을 모아서 다시 감압농축하였다.
방제효과 조사에 공시된 조류종은 BG11 배지(pH 7.1), 온도 25℃, 광주기 14시간, 광도 20-40 μmolm-2s-1 조건의 실내 생육실에 정치배양하면서 계대배양한 남조류(Microcystis aeruginosa WREO11)를 사용하였다.
시험용액 1.0 mL에 남조류 세포수가 약 50만개 되는 농도로 (spectrophotometer cuvett을 이용하여 A670nm = 0.028내외) 조정한 후, 시험 약제를 투입하였다.
상기 시험약제는 농도를 0.125 내지 8.0 ppm 수준에서 시험하였다. 시험기간 동안 시험용액을 교체해주지 않는 지수식(static)으로 시험하였다. 시험약제의 경우, 미네랄 복합물은 증류수에, 소리쟁이속(Rumex) 추출물은 아세톤(Tween 20 0.5% 함유)에 용해시킨 것을 사용하였다. 먼저 BG11 배지를 이용하여 마이크로시스티스와 미네랄 복합물이 포함된 용액을 조제하여 이를 유리관병(직경 3.5cm, 60mL)에 10 mL씩 3반복으로 분주하였다. 그 후 여러 농도로 조제된 소리쟁이속 추출물을 200배 희석 농도로 추가 주입하였다(Acetone 및 Tween 20 최종농도는 각각 0.5%, 25ppm).
시험기간 동안 온도는 25℃, 광주기 14시간, 광도 20-40μmolm-2s-1에서 배양하였다. 시험 용액 처리 후 6일째에 달관조사 또는 흡광도를 측정하여 조사한 후, 상기 방제용 조성물의 조류 방제 효과를 대조군에 대한 생장억제정도(%)로 나타내었다. 그리고 두 혼합물간의 상호작용은 콜비 방법(Colby S.R.. Weeds 15: 20-22, 1967)으로 평가하였다(수학식 1).
[수학식 1]
E= (XY)-XY/100
[상기 수학식 1에서 X는 화합물 A의 p 농도에서의 억제%, Y는 화합물 B의 q 농도에서의 억제%를 나타낸다.]
만일 혼합제 처리에 의해 나타난 실제의 방제가(실측치, observed value)가 기대치(expected value) 보다 클 경우는 상승작용, 같을 경우는 상가작용, 작을 경우는 길항작용을 나타내는 것이다.
미네랄복합물과 소리쟁이속(Rumex) 추출물 혼합물의 남조류(Microcystis aeruginosa WREO11) 생장억제에 미치는 상호작용성을 조사한 결과는 표 4과 도 3에서와 같았다. 각 농도 조합중 미네랄 2.0 ~ 6.0 ㎍/㎖ + 소리쟁이속(Rumex) 추출물 0.125 ~ 0.25 ㎍/㎖에서 실측치가 기대치보다 높아 우수한 상승작용이 존재함을 보여주었으며 미네랄복합물+노나노익산 혼합처리에서 보다는 높은 상승효과를 나타내었다. 본 실험조건에서 가장 강한 상승작용을 보인 농도 조합은 미네랄 4.0 ㎍/㎖ + 소리쟁이속(Rumex) 추출물 0.25 ㎍/㎖ 처리에서였다. 본 실험 조건에서 마이크로시스티스를 완전히 방제하기 위해서는 미네랄 2.0 ㎍/㎖ + 소리쟁이속(Rumex) 추출물 0.5 ㎍/㎖, 또는 미네랄 6.0 ㎍/㎖ + 소리쟁이속(Rumex) 추출물 0.125 ㎍/㎖ 처리로 충분하였다. 그러나 단독의 경우는 미네랄과 소리쟁이속(Rumex) 추출물 각각을 8.0, 1.0 ㎍/㎖ 수준의 농도로 처리되어야 했다.
마이크로시스티스 아에루기노사(Microcystis aeruginosa WREO11)의 생장억제에 미치는 미네랄복합물과 소리쟁이속 추출물 혼합물의 상호작용성
소리쟁이속
추출물 (㎍/㎖)		 미네랄
(㎍/㎖)		 살조활성 (%) 상호작용 수치
(Obs-Exp)
실측치 (Obs) 기대치 (Exp)

0.125		 2.0 15.0 3.3 11.7
4.0 66.7 22.6 44.1
6.0 100.0 66.2 33.8

0.25		 2.0 80.0 15.0 65.0
4.0 100.0 32.0 68.0
6.0 100.0 70.3 29.8

0.5		 2.0 96.7 95.0 1.7
4.0 100.0 96.0 4.0
6.0 100.0 98.3 1.8
[ 실시예 4] 미네랄 복합물 및 캐슈넛 오일 혼합물의 남조류에 대한 방제 상승효과
유해 남조류인 마이크로시스티스 아에루기노사(Microcystis aeruginosa WREO11)의 생장억제에 미치는 미네랄복합물과 캐슈넛 오일 혼합물의 상호작용성을 조사하였다. 사용된 화합물의 경우, 미네랄복합물은 실시예 1에서와 같았고, 캐슈넛 오일은 캐슈넛 쉘(Cashew nut shell)에서 추출하여 부분 정제된 혼합물을 시중에서 구입하여 사용하였다. 이들의 성분조성과 함량은 LC-MS분석을 통해서 확인하였고, alkyl phenol계 화합물(anacardic acids, cardanols, cardols 등)이 약 51% 함유되어 있었다.
방제효과 조사에 공시된 조류종은 BG11 배지(pH 7.1), 온도 25℃, 광주기 14시간, 광도 20-40 μmolm-2s-1 조건의 실내 생육실에 정치배양하면서 계대배양한 남조류(Microcystis aeruginosa WREO11)를 사용하였다.
시험용액 1.0 mL에 남조류 세포수가 약 64~100만개 되는 농도로 (spectrophotometer cuvett을 이용하여 A670nm = 0.03내외) 조정한 후, 시험 약제를 투입하였다.
상기 시험약제는 농도를 0.037 내지 8.0 ppm 수준에서 시험하였다. 시험기간 동안 시험용액을 교체해주지 않는 지수식(static)으로 시험하였다. 시험약제의 경우, 미네랄 복합물은 증류수에, 캐슈넛 오일은 아세톤(Tween 20 0.5% 함유)에 용해시킨 것을 사용하였다. 먼저 BG11 배지를 이용하여 마이크로시스티스와 미네랄 복합물이 포함된 용액을 조제하여 이를 유리관병(직경 3.5cm, 60mL)에 10 mL씩 3반복으로 분주하였다. 그 후 아세톤 용매에 여러 농도로 용해된 캐슈넛 오일을 200배 희석 농도로 추가 주입하였다(Acetone 및 Tween 20 최종농도는 각각 0.5%, 25ppm).
시험기간 동안 온도는 25℃, 광주기 14시간, 광도 20-40μmolm-2s-1에서 배양하였다. 시험 용액 처리 후 6일째에 달관조사 또는 흡광도를 측정하여 조사한 후, 상기 방제용 조성물의 조류 방제 효과를 대조군에 대한 생장억제정도(%)로 나타내었다. 그리고 두 혼합물간의 상호작용은 콜비 방법(Colby S.R.. Weeds 15: 20-22, 1967)으로 평가하였다(수학식 1).
[수학식 1]
E= (XY)-XY/100
[상기 수학식 1에서 X는 화합물 A의 p 농도에서의 억제%, Y는 화합물 B의 q 농도에서의 억제%를 나타낸다.]
만일 혼합제 처리에 의해 나타난 실제의 방제가(실측치, observed value)가 기대치(expected value) 보다 클 경우는 상승작용, 같을 경우는 상가작용, 작을 경우는 길항작용을 나타내는 것이다.
미네랄복합물과 캐슈넛 오일 혼합물의 남조류(Microcystis aeruginosa WREO11) 생장억제에 미치는 상호작용성을 조사한 결과는 표 5와 도 4에서와 같았다. 각 농도 조합중 미네랄 2.0 ~ 6.0 ㎍/㎖ + 캐슈넛 오일 0.037 ~ 0.5 ㎍/㎖에서 실측치가 기대치보다 높아 상승작용이 존재함을 보여주었으며 미네랄복합물+소리쟁이속 추출물 혼합처리에서 보다는 낮은 상승효과를 나타내었다. 본 실험조건에서 가장 강한 상승작용을 보인 농도 조합은 미네랄 2.0 ㎍/㎖ + 캐슈넛 오일 0.11 ㎍/㎖ 처리에서였다. 본 실험 조건에서 마이크로시스티스를 완전히 방제하기 위해서는 미네랄 2.0 ㎍/㎖ + 캐슈넛 오일 0.5 ㎍/㎖, 또는 미네랄 4.0 ㎍/㎖ + 캐슈넛 오일 0.037 ㎍/㎖ 처리로 충분하였다. 그러나 단독의 경우는 미네랄과 캐슈넛 오일 각각을 8.0, 1.0 ㎍/㎖ 수준의 농도로 처리되어야 했다.
마이크로시스티스 아에루기노사(Microcystis aeruginosa WREO11)의 생장억제에 미치는 미네랄복합물과 캐슈넛 오일 혼합물의 상호작용성
캐슈넛 오일
(㎍/㎖)		 미네랄
(㎍/㎖)		 살조활성 (%) 상호작용 수치
(Obs-Exp)
실측치 (Obs) 기대치 (Exp)

0.037		 2.0 75.0 54.8 20.2
4.0 100.0 78.2 21.8
6.0 100.0 95.3 4.7

0.11		 2.0 80.0 56.5 23.5
4.0 100.0 79.0 21.0
6.0 100.0 95.5 4.5

0.33		 2.0 85.0 67.8 17.2
4.0 100.0 84.4 15.6
6.0 100.0 96.7 3.3

Claims (6)

  1. (A) 산용액에 미네랄이 0.4 ~ 1.0중량% 포함된 미네랄 복합물(mineral mixture); 및 (B) 구연산(Citric acid), 노나노익산(Nonanoic acid), 소리쟁이속(Rumex) 추출물, 대황속(Rheum) 추출물, 캐슈넛 오일로부터 선택되는 한 종 이상; 을 함유하는 유해 조류 방제용 조성물에 있어서,
    상기 미네랄 복합물은 인 100중량부, 나트륨 100 내지 150중량부, 칼슘 220 내지 280중량부, 망간 270 내지 320중량부, 칼륨 850 내지 1,200중량부, 티타늄 1,700 내지 2,300중량부, 알루미늄 10,000 내지 15,000중량부, 마그네슘 12,000 내지 17,000중량부, 철 16,000 내지 33,000중량부, 아연 20 내지 80중량부, 바나듐 20 내지 80중량부, 니켈 10 내지 70중량부 및 미량의 바륨, 코발트, 구리, 리튬, 규소, 루비듐, 텅스텐을 함유하는 것이며,
    상기 조성물은 산용액에 미네랄이 0.4 ~ 1.0중량% 포함된 미네랄 복합물(A군); 및 구연산(Citric acid), 노나노익산(Nonanoic acid), 소리쟁이속(Rumex) 추출물, 대황속(Rheum) 추출물, 캐슈넛 오일로부터 선택된 첨가물(B군); 의 혼합비율은 A군: B군 무게비율이 0.5 내지 99.5% : 99.5 내지 0.5%인 것을 특징으로 하는, 유해 조류 방제용 조성물.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    소리쟁이속(Rumex) 추출물 또는 대황속(Rheum) 추출물은 소리쟁이속(Rumex)의 뿌리 및 대황속(Rheum)의 뿌리로부터 선택되는 식물 분말을 메탄올에 침지하여 3 내지 7일 동안 실온에 두었다가 여과, 감압 농축한 후 이를 60~80% 메탄올에 용해시키고 동량의 헥산으로 1 내지 3회 추출한 다음 수용액층을 감압 농축하는 단계, 농축한 수용액층을 증류수로 희석한 후 동량의 에틸아세테이트로 1 내지 3회 각각 추출하는 단계, 이렇게 얻어진 헥산층과 에틸아세테이트층을 모아서 다시 감압농축시켜 제조되는 것을 특징으로 하는, 유해 조류 방제용 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    캐슈넛 오일은 alkyl phenol계 화합물이 50중량% 이상 함유되어 있는 것을 특징으로 하는, 유해 조류 방제용 조성물.
  5. 제 1항, 제 3항, 제 4항 중 어느 한 항의 유해 조류 방제용 조성물을 마이크로시스티스(Microcystis), 아나베나(Anabaena), 오실라토리아(Oscillatoria), 스피룰리나(Spirulina), 아파니조메논(Aphanizomenon), 노듈라리아(Nodularia), 코클로디늄(Cochlodinium), 스테파노디스커스(Stephanodiscus), 클로렐라(Chlorella), 클라미도모나스(Chlamydomonas), 세네데스무스(Scenedesmus) 또는 보트리오코쿠스(Botryococcus) 속의 조류가 서식하는 수중 또는 토양에 처리하는 것을 특징으로 하는, 유해 조류의 방제방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 유해 방제용 조성물을 수중 또는 토양 내에 0.01㎍/㎖ 내지 200 ㎍/㎖가 되도록 처리하는 것을 특징으로 하는, 유해 조류의 방제 방법.
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