A Study on the Degradation of Cyanobacterial Toxin, Microcystin LR Using Chemical Oxidants

Abstract

남조류 독소인 마이크로시스틴은 여름철 우리나라 여러 호수들에 존재하여 물고기와 가축 그리고 인간에게 강한 독성을 나타내는 독소이다. 본 연구에서는 화학적 산화제인 염소($Cl_2$), 과망간산칼륨($KMnO_4$), 과산화수소수($H_2O_2$)를 이용하여 마이크로시스틴중 가장 독성이 강한 마이크로시스틴 LR의 분해실험을 시도하였다. 수중 마이크로시스틴LR의 농도 측정은 마이크로시스틴 LR의 단일클론항체를 이용한 효소면역흡착분석법으로 측정하였다. 실험결과 염소는 마이크로시스틴 LR의 농도 800 pg/mL, $Cl_2$의 농도 12 ppm, 암소방치시간 40분, pH 7에서 가장 잘 분해되었으며, 또한 pH 8 이상에서는 독소 파괴가 눈에 띄게 감소하였다. 과망간산칼륨의 경우 마이크로시스틴 LR의 농도 2000 pg/mL, $KMnO_4$의 농도 1.2 ppm, 암소방치시간 60분, pH 7에서 가장 잘 분해되었다. 그러나 과산화수소수에 의한 마이크로시스틴 LR의 분해는 느린 화학 반응 속도 때문에 효과적이지 못함을 알수 있었다. Cyanobacterial toxins, microcystins which exist in korean lakes show strong toxicity to fish, cattles and human. In this study, we tried to degrade microcystin LR using various chemical oxidants, Chlorine, Potassium permanganate and Hydrogen Peroxide. The detection method for the concentrations of microcystin LR in water samples was Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) method using the monoclonal antibody of microcystin. Chlorine degraded microcystin LR effectively at the concentration of 800 pg/mL microcystin LR and 12 ppm chlorine. The reaction took 40 minutes at pH 7. Potassium Permanganate also degraded microcystin LR successfully at the concentration of 2000 pg/mL microcystin LR and 1.2 ppm chlorine. The degradation reaction took 60 minutes at pH 7. In the case of hydrogen peroxide, the degradation rate of microcystin LR was very slow because of the slow reaction rate.