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Korean Journal of Environmental Agriculture

Assessment of Acute Toxicity of Buprofezin to Chironomus riparius and Glyptotendipes tokunagai

BibTex RIS APA Harvard MLA Vancouver Chicago

@article{HGNHB8_2024_v43_223,
author={Kyeong-Hun. Park and Jun-Hyoung. Bang and Chang-Young. Yoon and Sojeong. Hwang and Bo-Seon. Kim and Juyeong. Kim and Bala Murali Krishna. Vasamsetti and Kyongmi. Chon},
title={Assessment of Acute Toxicity of Buprofezin to Chironomus riparius and Glyptotendipes tokunagai},
journal={Korean Journal of Environmental Agriculture},
issn={1225-3537},
year={2024},
volume={43},
pages={223-232},
doi={10.5338/KJEA.2024.43.21},
url={https://doi.org/10.5338/KJEA.2024.43.21}

TY - JOUR
AU - Park, Kyeong-Hun.
AU - Bang, Jun-Hyoung.
AU - Yoon, Chang-Young.
AU - Hwang, Sojeong.
AU - Kim, Bo-Seon.
AU - Kim, Juyeong.
AU - Vasamsetti, Bala Murali Krishna.
AU - Chon, Kyongmi.
TI - Assessment of Acute Toxicity of Buprofezin to Chironomus riparius and Glyptotendipes tokunagai
T2 - Korean Journal of Environmental Agriculture
PY - 2024
VL - 43
PB - The Korean Society of Environmental Agriculture
SP - 223-232
SN - 1225-3537
AB - Buprofezin is a thiadiazine insecticide that functions as an insect growth regulator, exerting its insecticidal effect by inhibiting chitin biosynthesis. In Korea, it is commonly used as a pesticide to control planthoppers, greenhouse whiteflies, and scale insects on various crops. Despite its low water solubility, buprofezin has a high affinity for soil particles and can accumulate in sediments within aquatic environments, posing a potential risk to non-target aquatic species. This study evaluated the acute toxicity of buprofezin on two species: the OECD standard species Chironomus riparius and the native species Glyptotendipes tokunagai. Acute toxicity tests were conducted following OECD guideline 235, and median lethal concentrations (LC50) were calculated using the US EPA probit analysis software. The results showed a 24-hour LC50 of 1.587-2.560 mg/L and a 48-hour LC50 of 0.471-1.421 mg/L for C. riparius, while G. tokunagai demonstrated higher sensitivity, with a 24-hour LC50 of 0.679-1.143 mg/L and a 48-hour LC50 of 0.536-0.936 mg/L. These findings suggest that both C. riparius and the native G. tokunagai are suitable species for assessing pesticide risk in aquatic environments.
KW - Acute toxicity
KW - Buprofezin
KW - Chironomus riparius
KW - Glyptotendipes tokunagai
KW - Risk assessment
DO - 10.5338/KJEA.2024.43.21
UR - https://doi.org/10.5338/KJEA.2024.43.21
ER -

Park, K. H., Bang, J. H., Yoon, C. Y., Hwang, S., Kim, B. S., Kim, J., Vasamsetti, B. M. K., & Chon, K. (2024). Assessment of Acute Toxicity of Buprofezin to Chironomus riparius and Glyptotendipes tokunagai. Korean Journal of Environmental Agriculture, 43, 223-232.

Park, KH, Bang, JH, Yoon, CY, Hwang, S, et al. 2024, “Assessment of Acute Toxicity of Buprofezin to Chironomus riparius and Glyptotendipes tokunagai”, Korean Journal of Environmental Agriculture, vol. 43, pp. 223-232. Available from: doi:10.5338/KJEA.2024.43.21

Park, Kyeong-Hun et al. “Assessment of Acute Toxicity of Buprofezin to Chironomus riparius and Glyptotendipes tokunagai.” Korean Journal of Environmental Agriculture 43 (2024): 223-232.

1. Park KH, Bang JH, Yoon CY, Hwang S, Kim BS, Kim J, Vasamsetti BMK, Chon K. Assessment of Acute Toxicity of Buprofezin to Chironomus riparius and Glyptotendipes tokunagai. Korean Journal of Environmental Agriculture [Internet]. 2024;43 223-232. Available from: doi:10.5338/KJEA.2024.43.21.

Park, Kyeong-Hun, Jun-Hyoung Bang, Chang-Young Yoon, Sojeong Hwang, Bo-Seon Kim, Juyeong Kim, Bala Murali Krishna Vasamsetti and Kyongmi Chon. “Assessment of Acute Toxicity of Buprofezin to Chironomus riparius and Glyptotendipes tokunagai.” Korean Journal of Environmental Agriculture 43 (2024): 223-232. doi: 10.5338/KJEA.2024.43.21.

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Open Access Journal

Korean Journal of Environmental Agriculture

p-ISSN 1225-3537
e-ISSN 2233-4173

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Article History

Received2024-10-24
Revised2024-10-29
Accepted2024-10-30

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Korean Journal of Environmental Agriculture

2024. Vol.43. pp.223-232

DOI : https://doi.org/10.5338/KJEA.2024.43.21

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Abstract

Buprofezin is a thiadiazine insecticide that functions as an insect growth regulator, exerting its insecticidal effect by inhibiting chitin biosynthesis. In Korea, it is commonly used as a pesticide to control planthoppers, greenhouse whiteflies, and scale insects on various crops. Despite its low water solubility, buprofezin has a high affinity for soil particles and can accumulate in sediments within aquatic environments, posing a potential risk to non-target aquatic species. This study evaluated the acute toxicity of buprofezin on two species: the OECD standard species Chironomus riparius and the native species Glyptotendipes tokunagai. Acute toxicity tests were conducted following OECD guideline 235, and median lethal concentrations (LC50) were calculated using the US EPA probit analysis software. The results showed a 24-hour LC50 of 1.587-2.560 mg/L and a 48-hour LC50 of 0.471-1.421 mg/L for C. riparius, while G. tokunagai demonstrated higher sensitivity, with a 24-hour LC50 of 0.679-1.143 mg/L and a 48-hour LC50 of 0.536-0.936 mg/L. These findings suggest that both C. riparius and the native G. tokunagai are suitable species for assessing pesticide risk in aquatic environments.

Keyword

Acute toxicity,Buprofezin,Chironomus riparius,Glyptotendipes tokunagai,Risk assessment

서언

농약은 작물 재배지, 농업 시스템, 도시공원 및 정원과 같은 인위적인 환경에서 널리 사용되고 있다. 농경지를 대상으로 한 연구에 따르면 농약은 생물 다양성에 지속적으로 영향을 미치는 것으로 확인되었다[1]. 농약은 유출수와 지하배수 등을 통해 살포 지역에서 수생환경으로 이동하여 비표적 생물에 접촉하는 것으로 알려져 있다[2]. 또한, 살포된 농약은 수생환경에 노출될 경우, 퇴적토에 축적되어 저서생물에 부정적인 영향을 끼칠 수 있다.

Buprofezin은 [(Z)-2-tert-butylimino-3-isopropyl-5-phenyl-1,3,5-thiadiazinan-4-one] 치아디아진계 곤충 성장 조절 살충제로 곤충의 외골격을 구성하는 큐티클의 주요성분인 키틴 생합성을 저해하여 살충효과를 발휘한다[3]. Buprofezin은 수생생물에 독성이 있는 것으로 알려져 있으며, buprofezin에 대한 만성 및 아만성 노출은 세포조직의 조직학적 구조와 임상화학적 변화를 초래하여 간과 갑상선에 영향을 끼친다[4]. Buprofezin은 벼, 채소 및 과수 등 다양한 작물에 멸구류, 온실가루이, 깍지벌레 등의 방제 약제로 사용되고 있고, 산성 및 알칼리성 조건에서 모두 안정적이며, 열 안정성 및 광안정성을 가지고 있어 잔류물이 작물과 토양에 매우 오래 남을 수 있다[5]. 또한, 반감기가 길고 농업과 환경에서의 독성 효과에 관한 연구가 제한적이기 때문에 잔류물이 축적되지 않도록 신중하게 관리해야 한다[6]. 이와 같은 농약의 사용은 침출, 비산, 수생태계로 표면유출로 인해 비표적 생물 종에 영향을 끼칠 수 있으며, 다양한 농작물에 살포된 buprofezin의 잔류물이 채소, 과일 및 토양과 수생환경에서 검출되고 있다[7-9]. Buprofezin의 잔류물은 입, 피부, 호흡계를 통해 인체에 쉽게 유입되어 잠재적인 건강 위험을 초래할 수 있다[10].

깔따구(Chironomus riparius)는 파리목 깔따구에 속하며 OECD 표준 시험생물로 알려져 있으며, 하천 및 퇴적물에 서식하는 특성으로 인해 저서 환경을 반영할 수 있는 지표생물로 사용되고 있다[11]. 깔따구류는 유충 시기에는 하천수와 퇴적물 사이에서 유영 생활을 하다가 적당한 서식지를 찾으면 퇴적물에 정착하여 저서 생활을 하는 것으로 알려져 있다[12]. 또한, 깔따구류 곤충은 담수 환경에서 가장 풍부한 곤충그룹으로 다른 종의 먹이로 기능하기 때문에 환경적으로 중요한 역할을 하고 있다[13]. 수생 독성학에서 담수 모델 생물 중에서 C. riparius는 담수생태계에서 농약의 효과를 평가하기 위해 표준실험실 시험에서 널리 사용되는 생물 종 중 하나이다[14]. C. riparius는 수명주기가 짧고, 유충 단계는 퇴적물과 밀접하게 접촉하여 살며 실험실에서 쉽게 사육할 수 있는 장점이 있다[15]. 다만, C. riparius는 독성시험에 대한 표준시험 생물이지만, 국내에서는 분포가 제한적으로 수생생태계의 특성을 반영하는 데 어려움이 있다. 조각깔다구(Glyptotendipes tokunagai)는 파리목 깔따구과에 속하며 국내 하천에 널리 분포하는 생물로 유기물이 많은 도심하천에 주로 서식하는 것으로 알려져 있으며, C. riparius와 같이 위험평가, 환경 모니터링 등 다양한 환경연구에 활용할 수 있다[16]. C. riparius 등을 포함한 깔따구과에 속하는 곤충은 퇴적토에 잔류할 수 있는 농약들의 독성 평가에 사용되고 있으며, 국내에서 특히 토양에 흡착, 잔류 가능성이 큰 농약을 대상으로 독성시험 영향평가 연구가 수행되고 있다[17-19].

작물 재배 및 병해충 방제를 위하여 사용되는 농약은 토양흡착계수(log Kow)가 3 이상인 경우 수계에 노출되면 토양입자에 흡착할 수 있고 퇴적물에 축적될 가능성이 크다[20]. Buprofezin은 무극성화합물로 토양흡착계수가 4.93으로 토양과 퇴적물에 높은 친화성을 가지고 있어 토양입자에 흡착되기 쉬우며, 수생태계에 노출될 경우 퇴적물에 축적되어 수서 생물에게 영향을 끼칠 수 있다[21]. 지금까지, buprofezin에 대한 환경생물의 독성 평가 연구는 물벼룩(Daphnia magna), 아프리카메기(Clarias gariepinus), 풀잠자리(Chrysoperla rufilabris), 이집트 숲모기(Aedes aegypti) 유충 등을 대상으로 수행된 바 있다[22-25]. 위와 같이, buprofezin이 농경지에 살포되면 수생생태계에 노출될 가능성이 크고, 수생환경에 축적될 위험이 있지만[26], 국내에서 buprofezin에 대한 수생생물에 관한 독성 연구는 부족한 실정이다.

따라서 본 연구에서는 수계환경 중에 노출될 가능성이 큰 buprofezin을 대상으로 수생생물에 대한 잠재적 효과를 연구하기 위한 자료로 활용하고자 모델 생물인 깔따구와 국내 토착종인 조각 깔따구를 사용하여 급성독성 영향평가를 수행하였다.

재료및방법

시험 물질

본 연구에 사용한 buprofezin은 Dr. Ehrenstorfer GmbH (Ausgburg, Germany) 순도 99.85% 제품을 구매하였으며, 시험 용매로 사용한 acetone은 Merk (Germany) 순도 99.8% 제품을 구매하여 사용하였다. 깔따구 계대 및 급성독성시험에 사용한 M4 배지는 OECD test guideline 235에 따라 제조하였으며(Table 1), M4 배지 제조에 사용한 시약들은 Sigma-Aldrich (USA) 제품을 사용하였다.

시험생물 사육 및 환경조건

깔따구(C. riparius)는 서울시립대학교에서 분양받아 국립농업과학원의 독성·기능성 연구동 사육실에서 계대 사육 중인 종을 시험생물로 사용하였다. 시험생물은 플라스틱 사각 용기에 모래를 2cm 높이로 깔고, 그 위에 M4 배지를 5cm 높이로 부은 후 사각형 투명 아크릴 사육장(45(L) × 40(W) × 40(H) cm) 안에 사각 용기를 두고, 온도 조건 20±2℃, 광 조건 16시간, 암 조건 8시간 및 조도 500∼1,000 Lux 조건으로 사육하였으며, 매일 곱게 갈아 부순 Tetra-min (Melle, Germany)을 일정량 먹이로 공급하였다(Table 2). 사육 수조의 벽 표면에 붙은 알집을 채집하여 M4 배지가 들어있는 사각 페트리디쉬에서 배양하였으며, 부화 후 2일이 경과한 1령기 유충을 실험에 사용하였다.

조각깔다구(G. tokunagai)는 안전성평가연구소에서 분양받아 국립농업과학원의 독성·기능성 연구동 사육실에서 사육 중인 종을 시험생물로 사용하였다. 시험생물은 M4 배지와 모래(< 72 um)로 채워진 원통형 유리 수조에서, 온도 25±2℃, 광 조건 16시간, 암 조건 8시간 및 조도 500∼1000 Lux 조건으로 사육하였으며, 매일 곱게 갈아 부순 Tetra-min (Melle, Germany)을 일정량 먹이로 공급하였다(Table 2). 원통형 유리 수조 바닥에 가라앉은 알집을 채집하여 M4 배지가 들어 있는 사각 페트리디쉬에서 배양하였고, 부화 후 5일이 경과한 2령기 유충을 실험에 사용하였다.

급성독성시험

급성독성시험은 OECD guideline 235에 준하여 수행하였다. C. riparius는 부화 후 2일 된 1령기 유충을, G. tokunagai는 부화 후 5일 된 2령기 유충을 시험에 사용하였다. 시험 용수로 탈염소수를 사용하였으며, 시험구로는 시험물질처리구, 탈염소수 대조구 및 용매 대조구(acetone 100 uL/L 이하)를 두었다. C. ripariusG. tokunagai에 대한 buprofezin 시험농도는 0.2, 0.4, 0.8, 1.6, 3.2 mg/L로 설정하였다. 시험 용기는 100 mL 비커를 사용하였으며 시험농도별로 조제된 시험용액을 20 mL 채운 후, 각 처리군마다 4 반복구를 두고 5마리의 시험생물을 노출시켜 지수식으로 실험을 수행하였다(Table 3). 사육수의 교환 없이 시험생물은 24시간과 48시간 동안 관찰하였으며, 시험생물의 치사 여부는 유리막대로 저어주고 15초간 관찰하여 바닥에 가라앉아 움직이지 않거나 탈색된 개체 및 다른 유충의 먹이가 되어 시험 용기에서 사라진 개체를 치사된 것으로 판정하였다. 시험 기간 동안 먹이는 공급하지 않았고 광 조건 16시간, 암 조건 8시간 및 조도 500∼1000 Lux로 유지하였으며 C. ripariusG. tokunagai의 사육 온도는 각각 20±2℃와 25±2℃로 조절하였다. 시험 시작 후 24시간과 48시간에 유충의 치사 개체 수를 조사하였으며, 미국 EPA Probit analysis program (Ver. 1.5)을 이용하여 반수치사농도를 산출하였다.

결과및고찰

시험생물의 사육시스템 구축

본 연구에서는 buprofezin에 대한 C. ripariusG. tokunagai의 급성독성시험을 수행하기 위하여 시험생물의 사육시스템을 구축하였다. C. riparius 사육시설은 Fig. 1(a)과 같이 사각형 투명한 아크릴 사육장 안에 M4 배지가 들어 있는 사각 용기를 배치하였으며, 아크릴 사육장의 양쪽에는 8등분으로 나누어진 실리콘 재질로 입구를 두었으며, 여닫이문을 통해 입구를 개폐할 수 있도록 조절하였다. G. tokunagai 사육시설은 두께 5 mm, 지름 12 cm, 높이 14 cm의 내열유리에 입자 크기가 <70 um 이하 모래를 5 cm 높이로 투입하였으며, Fig. 1(b)와 같이 1.5×1.5 mm 크기의 PE 재질의 망을 씌워 시험생물이 정착할 수 있도록 하였다. 두 시험생물의 안정적인 계대 사육을 위하여 사육장은 1주일에 1회 이상 세척하였으며, 산소공급을 균일하게 하도록 air pump LP-10A (Jeongsu, Korea)를 이용하여 일정량의 산소를 공급하였다. 사육시스템 구축을 통해 C. ripariusG. tokunagai를 실험실에서 2022년부터 2024년 11월 현재까지 안정적으로 계대 사육할 수 있었으며, 연중 두 종을 이용하여 농약에 의한 독성 평가가 가능하도록 시험 기반을 마련하였다.

깔따구(C. riparius)에 대한 급성독성시험

Buprofezin 처리 후 C. riparius의 움직임을 육안으로 관찰한 결과, 3.2 mg/L의 고농도에서 투입 직후 불규칙한 움직임이 관찰되었고, 24시간 후에는 일부 개체에서 체색이 짙어지고 몸이 움츠러들고 활동성이 급격하게 줄어드는 것이 확인되었으며, 48시간 경과 후에는 0.8 mg/L 농도 이상 처리구에서 채색이 진갈색으로 변하고, 몸이 경직되어 움직임이 없는 개체 수가 증가하는 것으로 관찰되었다(Table 4). 특히, 3.2 mg/L 처리구에서는 24시간 이후에 90% 이상 치사한 개체수가 확인되었으며 48시간 이후에는 모든 개체가 치사하는 것으로 관찰되었으며, 0.8 mg/L 처리구에서 24시간 후에 치사 개체수가 10%였으나, 48시간 이후에는 치사개체수가 50% 이상으로 급격하게 증가하는 양상을 보였다. 토양에 쉽게 흡착하고 잔류가능성이 높은 chlorfluazuron 등 6종의 농약을 대상으로 C. riparius에 대한 급성독성시험에서 고농도 처리군에서 시험약제 처리 직후에 몸을 비틀거나 불규칙한 움직임이 관찰되었으며, 24시간 경과 후에는 몸을 구부리거나 활동성이 거의 없어지며, 48시간 경과 후에는 치사개체는 몸이 직선 형태로 되며 체색이 진갈색으로 변하는 것으로 보고되었다[18]. 또한, phenylpyrazole계 살충제 fipronil을 C. riparius에 노출하였을 때, 가장 높은 농도인 25.6 ug/L에서 48시간 후에 시험 개체 수가 모두 치사하는 것으로 확인되었다[27]. Kim et al. (2009)의 연구[17]에 따르면, C. riparius를 thiocarbamate계 제초제인 molinate 25 mg/L, 50 mg/L의 농도에 노출하였을 때, 투입 직후 불규칙한 움직임이 관찰되었으며, 24시간 후에는 체색이 검붉은색으로 진해지고 몸이 움츠려 들며 활동성이 거의 없어지는 것으로 보고하였는데, 이러한 연구 결과는 본 실험에서 나타난 시험 종의 반응과 일치하였다.

조각깔따구(G. tokunagai)에 대한 급성독성시험

시험약제 처리 후 G. tokunagai의 반응을 확인한 결과, 0.8 mg/L 처리구에서 24시간에 50% 이상이 치사되는 것으로 나타났으며, 1.6 mg/L와 3.2 mg/L 처리구에서는 85% 이상 치사되는 것으로 확인되었다. 특히, 48시간 이후에는 1.6 mg/L 이상 처리구에서 90% 이상 치사되는 것으로 나타났다(Table 5). 시험약제에 노출된 G. tokunagai의 체색은 검붉은색으로 진해지는 것으로 관찰되어 대조구에서 보여지는 선명한 붉은 체색과 쉽게 구분할 수 있었으며, 24시간 후에는 몸이 경직되고 움직임이 없어지는 것으로 확인되었다. 3.2 mg/L의 고농도 처리군에서 일부 개체가 발견되지 않았는데 이것은 Kim et al. (2009)의 연구 결과[17]와 같이 다른 개체들에게 포식되었을 것으로 판단하였다. 또한, Bang et al. (2023)의 연구[19]에 따르면, 살충제 etofenprox와 fenpropathrin을 G. tokunagai 2령기 유충에 노출하였을 때, 고농도 처리구에서 체색이 검붉은색으로 진해지며, 움직임이 없어진다고 보고하였는데, 이는 본 연구에서 관찰된 시험 종의 반응과 유사한 것으로 확인되었다.

Buprofezin에 노출되고 24시간, 48시간 경과 후 처리 농도에 따른 C. ripariusG. tokunagai의 치사율을 확인하였다. C. riparius에 대한 buprofezin의 급성독성시험 결과, 24시간과 48시간 LC50이 각각 2.089 mg/L, 0.951 mg/L였고, G. tokunagai에 대한 buprofezin의 급성독성시험 결과, 24시간과 48시간 LC50이 각각 0.902 mg/L, 0.747 mg/L였다(Table 6). Buprofezin에 대한 두 종의 독성 민감도를 비교하였을 때, 48시간에서 G. tokunagaiC. riparius보다 독성 민감도가 약 1.3배가 더 높은 것으로 나타났다. Bang et al. (2023)의 연구[19]에 따르면 두 종에 대한 etofenprox의 독성 민감도는 48시간에서 C. ripariusG. tokunagai보다 약 5.8배 더 높은 것으로 나타났으며, fenpropathrin의 민감도는 C. ripariusG. tokunagai보다 독성 민감도가 약 150배 높은 것으로 조사되었는데, 이러한 결과는 본 연구에서 나타난 두 시험 생물 종의 반응과는 다르게 확인되었다.

지금까지 보고된 buprofezin의 환경생물에 관한 독성 연구 결과를 살펴보면, 물벼룩(D. magna)의 48시간 LC50이 0.44 mg/L [22], 이집트숲모기(A. aegypti)의 48시간 LC50이 0.34 mg/L [25], 북아프리카동자개(C. gariepinus)의 48시간 LC50이 4.642 mg/L [23]로 확인되었다. Buprofezin에 대한 C. ripariusG. tokunagai의 48시간 LC50이 각각 0.951 mg/L과 0.714 mg/L로 독성 민감도는 물벼룩과 이집트숲모기보다 낮은 것으로 조사되었다. Buprofezin은 북아프리카동자개에서 5 mg/L 이하의 농도에서 배아 및 유충의 발육에 영향을 끼치며 불규칙한 머리모양, 척추측만증, 심막 출혈 등의 증상을 나타내는 것으로 알려져 있다[23]. 또한, buprofezin은 황산니켈과의 산화 메커니즘을 통해 제브라피시(Zebrafish; Danio rerio)에서 배아 독성에 상승작용을 일으키는 것으로 보고되었다[28].

본 연구에서 C. riparius는 OECD guideline 235에 따라 1령기 유충을 대상으로 실험하였으나, G. tokunagai는 대조군에서 1령기 유충의 치사율이 높게 관찰되어, Bang et al. (2023)의 방법[19]과 같이 2령기 유충을 대상으로 독성시험을 수행하였다. 일반적으로 Chironomus 종은 독성 민감도가 발달 단계의 수준이 낮을수록 높아진다고 알려져 있다. Chironomus 종에 대한 landane의 령기별 독성 민감도를 조사한 결과, 48시간 LC50 값이 1령기가 2령기보다 1∼3.6배가 높은 것으로 보고한 바 있다[29]. 또한, thiocarbamate계 제초제 molinate에 대한 C. riparius의 령기별 독성 평가 결과에 따르면, 1령 유충이 4령 유충보다 독성 민감도가 6.4배 높은 것으로 확인되었다[17]. 이러한 령기에 따른 독성반응의 차이는 생물체가 외래 유입 물질에 대한 성숙 단계별로 나타나는 독성반응 차이 현상으로 볼 수 있다[30].

Buprofezin은 서해와 동중국해 유역의 퇴적물 시료에서 0.003∼0.02 mg/kg의 농도로[31], 메콩강 유역의 퇴적물 시료에서 최고 0.521 mg/kg의 농도로[26], 스페인 카탈루냐 지역의 하천수에서 채집한 시료의 14%에서 0.0023∼0.0044 ug/L로 검출되었으며[32], 국내에서는 금강, 만경강과 동진강 하천수에서 0.02∼0.09 ug/L 수준으로 보고된 바 있다[33]. 이처럼, 농작물에 살포된 buprofezin은 수계환경에 노출되어 하천수 및 퇴적물에 존재하는 것으로 확인되고 있다. 따라서 buprofezin에 대한 수생생물에 대한 영향을 더욱 정확히 파악하기 위하여 저서생물의 영향평가 등이 보완되어야 할 것으로 생각된다.

현재 농약의 수서생물 독성 평가를 위한 표준시험법은 실험실 내에서 사육하기 쉬운 어류(제브라피시, 잉어), 물벼룩을 대상으로 사용하고 있으나, 이들은 강, 호수, 하천 등에 일반적으로 서식하는 수서곤충의 생태적 특성을 반영하지 못하고 있다[17]. C. riparius는 OECD guideline 235에 따라 표준시험 종으로 알려졌지만, 국내의 수서 생태계의 특성을 충분히 반영하고 있지 않아 국내 강, 하천 등의 생태계를 반영하는 생물 종의 확대가 필요하다. 또한. 토양 잔류성이 길고 퇴적 가능성이 큰 농약들은 수계환경에 노출되면 퇴적토에 축적되어 수서생물에 영향을 미칠 수 있으므로 수서생물에 미치는 영향을 지속적으로 평가하는 것이 중요하다. 국내에서 G. tokunagai는 은 나노 입자의 독성 평가[34] 및 정수장 내 소독제에 이용되는 오존 노출 평가 연구[35]에 활용되어왔다. 본 연구 결과 국내 하천에 서식하는 G. tokunagai는 표준시험으로 사용되는 C. riparius와 같이 농약의 수서생물 독성 평가에 활용될 수 있는 것으로 확인되었다. 앞으로 농약에 의한 수서생물의 영향을 정확하게 파악하고 국내 농업생태계를 반영할 수 있도록 농약 등록 시 깔따구 종 등의 평가가 확대되어야 할 것으로 생각된다.

결론

Buprofezin은 치아디아진계 곤충성장 조절제 살충제로 키틴 생합성을 저해하여 살충효과를 나타내며, 국내에서 다양한 작물의 멸구류, 온실가루이, 깍지벌레를 방제하는 데 사용되고 있다. Buprofezin은 낮은 수용성에도 불구하고 토양입자에 대한 친화력이 높고 수생환경 내 퇴적물에 축적될 수 있어 비표적 수생생물에 잠재적 위험이 있다. 본 연구는 OECD 표준 시험종인 Chironomus riparius와 국내 토착 종인 Glyptotendipes tokunagai에 대한 buprofezin의 급성독성을 비교하였다. Buprofezin의 C. ripariusG. tokunagai에 대한 급성독성시험은 OECD guideline 235에 준하여 수행하였으며, 반수치사농도는 미국 EPA probit 프로그램을 사용하여 분석하였다. 그 결과 C. riparius의 24시간 LC50이 1.587∼2.560 mg/L, 48시간 LC50이 1.587∼2.560 mg/L로 나타났으며, G. tokunagai는 24시간 LC50이 0.679∼1.143 mg/L, 48시간 LC50이 0.536∼0.936 mg/L로 더 높은 민감도를 보였다. 이러한 결과는 C. riparius와 국내 토착 종인 G. tokunagai 모두 수생환경에서 농약 위해성 평가를 분석하는 데 활용할 수 있다는 것을 의미한다.

Data Availability: All data are available in the main text or in the Supplementary Information.

Author Contributions: K-H. Park conceived and designed the research; wrote the first manuscript, J-H. B. led the exposure experiment, collected the data; C-Y. Y. and S. H. performed the statistical analysis, prepared the sample; B-S. K. and J. K. prepared reagents, breed test organism; B. M. K. V. revised the manuscript, performed the off-site consequence analysis; K. C. provide critical feedback, finally revised the manuscript, led the research.

Notes: The authors declare no conflict of interest.

Acknowledgments: This study was funded by a research program (PJ01579703) of Rural Development Administration (RDA), Republic of Korea.

Additional Information:

Supplementary information The online version contains supplementary material available at https://doi.org/10.5338/KJEA.2024.43.21

Correspondence and requests for materials should be addressed to Kyongmi Chon.

Peer review information Korean Journal of Environmental Agriculture thanks the anonymous reviewers for their contribution to the peer review of this work.

Reprints and permissions information is available at http://www.korseaj.org

Tables & Figures

Table 1.

Characteristic of M4 medium to culture Chironomus riparius and Glyptotendipes tokunagai

이미지설명
Table 2.

Breeding conditions for C. riparius and G. tokunagai

이미지설명
Table 3.

Test conditions of acute toxicity tests for C. riparius and G. tokunagai

이미지설명
Fig. 1.

Breeding device of C. riparius (a), G. tokunagai (b) used in this experiment.

이미지설명
Table 4.

The symptoms and mortality of C. riparius in the acute toxicity test for buprofezin

이미지설명 N=Normal, D=Dead
Table 5.

The symptoms and mortality of G. tokunagai in the acute toxicity test for buprofezin

이미지설명 N=Normal, D=Dead
Table 6.

Acute toxicity of buprofezin for C. riparius and G. tokunagai

이미지설명 C.L.: Confidence Limits

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