Comparison of Acute Toxicity of Molinate on Two Aquatic Insects, Chironomus riparius and Cloeon dipterum in Different Larval Stages

2종의 수서곤충 Chironomus riparius와 Cloeon dipterum의 유충 성장단계별 molinate 급성독성 비교

  • Kim, Byung-Seok (Department of Crop Life Safety, National Academy of Agricultural Science (NAAS), Rural Development Administration (RDA)) ;
  • Park, Yoen-Ki (Department of Crop Life Safety, National Academy of Agricultural Science (NAAS), Rural Development Administration (RDA)) ;
  • Hong, Soon-Sung (Department of Crop Life Safety, National Academy of Agricultural Science (NAAS), Rural Development Administration (RDA)) ;
  • Yang, Yu-Jung (Department of Crop Life Safety, National Academy of Agricultural Science (NAAS), Rural Development Administration (RDA)) ;
  • Park, Kyung-Hun (Department of Crop Life Safety, National Academy of Agricultural Science (NAAS), Rural Development Administration (RDA)) ;
  • Joeng, Mi-Hye (Department of Crop Life Safety, National Academy of Agricultural Science (NAAS), Rural Development Administration (RDA)) ;
  • Kim, Se-Ri (Department of Crop Life Safety, National Academy of Agricultural Science (NAAS), Rural Development Administration (RDA)) ;
  • Park, Kyeong-Hun (Department of Crop Life Safety, National Academy of Agricultural Science (NAAS), Rural Development Administration (RDA)) ;
  • Yeh, Wan-Hae (Department of Crop Life Safety, National Academy of Agricultural Science (NAAS), Rural Development Administration (RDA)) ;
  • Kim, Doo-Ho (Department of Crop Life Safety, National Academy of Agricultural Science (NAAS), Rural Development Administration (RDA)) ;
  • Hong, Moo-Ki (Department of Crop Life Safety, National Academy of Agricultural Science (NAAS), Rural Development Administration (RDA)) ;
  • Ahn, Young-Joon (School of Agricultural Biotechnology, Seoul National University) ;
  • Shin, Jin-Sup (Department of Crop Life Safety, National Academy of Agricultural Science (NAAS), Rural Development Administration (RDA))
  • 김병석 (국립농업과학원 농산물안전성부) ;
  • 박연기 (국립농업과학원 농산물안전성부) ;
  • 홍순성 (국립농업과학원 농산물안전성부) ;
  • 양유정 (국립농업과학원 농산물안전성부) ;
  • 박경훈 (국립농업과학원 농산물안전성부) ;
  • 정미혜 (국립농업과학원 농산물안전성부) ;
  • 김세리 (국립농업과학원 농산물안전성부) ;
  • 박경훈 (국립농업과학원 농산물안전성부) ;
  • 예완해 (국립농업과학원 농산물안전성부) ;
  • 김두호 (국립농업과학원 농산물안전성부) ;
  • 홍무기 (국립농업과학원 농산물안전성부) ;
  • 안용준 (서울대학교 농생명공학부) ;
  • 신진섭 (국립농업과학원 농산물안전성부)
  • Published : 2009.12.31

Abstract

Molinate (S-ethyl hexahydro-1H-azepine-1-carbothioate), a selective, preemergence thiocarbamate herbicide used for grass weed control in rice fields, is being most widely used in Korea. This study was conducted to assess the comparative toxicity of molinate on two aquatic insects, Chironomus riparius and Cloeon dipterum in four larval stages. First-instar larvae of C. riparius appeared to be the most sensitive to acute exposure of molinate with a 48-h $EC_{50}$ of 7.8 mg/L, followed by third instar (48-h $EC_{50}\;=\;22.9\;mg/L$), second instar (48-h $EC_{50}\;=\;25.0\;mg/L$) and fourth instar (48-h $EC_{50}$ > 50 mg/L) larvae. Also, the sensitivity of the larvae of C. dipterum was presented as the same manner of the larvae of C. riparius. The youngest group of larvae of C. riparius appeared to be the most sensitive to molinate, with 96-h $EC_{50}$ values ranged from 14.3 to 24.1 mg/L. The authors assume that the young instar lavae of aquatic insects, Chironomus riparius and Cloeon dipterum are more sensitive to molinate. Also, the authors propose that Mayfly, Cloeon dipterum is well suited as a bioassay organism because it is one of the most vulnerable aquatic insects inhabiting agricultural ecosystem in Korea.

우리나라에서 수도용제초제로 가장 광범위하게 사용되고 있는 molinate는 농약성수기에 하천수중 검출빈도가 매우 높게 나타나고 있는 농약 중의 하나이다. 본 연구에서는 molinate의 Chrinomus riparius(깔따구류)와 Cloeon dipterum(하루살이류)의 유충의 성장단계별 급성독성을 비교 조사하였다. C. riparius의 령기별 molinate의 급성독성을 비교한 결과 1령 유충의 48시간 $EC_{50}$은 7.8 mg/L로 가장 감수성이 높았으며 2령 유충은 25.0 mg/L, 3령 유충은 22.9 mg/L로 나타나 2령과 3령의 감수성은 유사한 것으로 조사되었다. 4령 유충의 경우 48시간 $EC_{50}$이 50 mg/L 이상으로 나타나 가장 감수성이 낮은 것으로 조사되었다. 하루살이(C. dipterum) 유충의 경우에도 제일 어린 유충 group의 감수성이 가장 민감한 것으로 조사되었으며 96시간 $EC_{50}$은 14.3~24.1 mg/L범위였다. 결론적으로 수서곤충의 유충 령기별 독성 평가결과 가장 어린 개체가 가장 민감한 것으로 조사되어 독성 시험시 방법과 목적에 맞는 적절한 유충 성장단계를 선정해야 할 것으로 판단된다. 또한 농약의 수생태계 위해성 평가에서 우리나라 농수로에 서식하는 대표 수서곤충인 하루살이 유충의 활용 가능성을 제안 하고자 한다.

Keywords

References

  1. Beketov, M. A. and M. Liess (2005) Acute contamination with esfenvalerate and food limitation: chronic effects on the mayfly, Cloeon dipterum. Environ. Toxicol. Chem. 24:1281-1286 https://doi.org/10.1897/04-256R1.1
  2. Byard, J. L. (1999) The impact of rice pesticides on the aquatic ecosystems of the Sacramento River and Delta (Califonia). Review of Environmental Contamination and Toxicology 159: 95-110
  3. Finlayson, B. J. and G. A. Fagella (1986) Comparison of laboratory and field observations of fish exposed to the herbicides molinate and thiobencarb. Trans. Am. Fish. Soc. 12:212-215
  4. Hodgson E. and R. C. Smart (2001) Introduction to biochemical toxicology. 3rd Ed., John Wiley & Sons, New York
  5. Nebeker, A. V., M. A. Cairns and C. M. Wise (1984) Relative sensitivity of Chironomus tentans life stage to copper. Environ. Toxicol. Chem. 3:151-158
  6. Stoker, T. E., S. D. Perreault, K. Bremser, R. S. Marshall, A. Murr, and R. L. Cooper (2005) Acute Exposure to Molinate Alters Neuroendocrine Control of Ovulation in the Rat. Toxicological Sciences 84:38-48 https://doi.org/10.1093/toxsci/kfi064
  7. Sweeney, B. W., D. H. Funk and L. J. Standley (1993) Use of the stream mayfly Cloeon trianguilifer as a bioassay organism: Following exposure to technical chlordane. Environ. Toxicol. Chem. 12:115-125
  8. USEPA (2000) Methods for measuring the toxicity and bioaccumulation of sediment-associated contaminants with freshwater invertebrates, 2nd edition, EPA/600/R-99/064
  9. USEPA (2001) EFED's RED chapter for molinate (Reregistration Case #818845)
  10. 김병석, M. J. Hamer, 김진화, 박연기, 김정구, 안용준 (1999) 저니토독성시험법(sediment toxicity test)을 이용한 lambda-cyhalothrin의 깔따구(Chironomus riparius)에 대한 급성독성. 한국농약과학회지 3:57-65
  11. 김병석, 박연기, 신진섭, 김진화, 안용준 (2004) 한국산 물벼룩의 먹이 조건별 번식영향. 한국농약과학회지 8:117-128
  12. 김병석, 박연기, 박경훈, 신진섭, 김진화, 안용준 (2005) 표준생태독성 시험법 개발을 위한 한국산 물벼룩의 최적사육온도 구명. 한국농약과학회지 9:221-230
  13. 김병석, 박연기, 박경훈, 김진경, 신진섭, 김진화, 윤성명, 안용준 (2006a) 표준생태독성시험법 개발을 위한 한국산 물벼룩의 최적사육수 선발. 한국농약과학회지 10:189-195
  14. 김병석, 박연기, 박경훈, 신진섭, 김진화, 윤성명, 안용준 (2006b) 실내 사육조건에서 한국산 물벼룩 종간 life cycle 비교. 한국농약과학회지 10:196-200
  15. 김병석, 박연기, 박경훈, 정미혜, 유아선, 양유정, 신진섭, 김진화, 윤성명, 안용준 (2007a)한국산 물벼룩 Moina macrocopa와 Daphnia sp.에 대한 수종 농약의 번식독성 비교. 한국농약과학회지 11: 246-253
  16. 김병석, 박연기, 박경훈, 정미혜, 유아선, 양유정, 신진섭, 김진화, 윤성명, 안용준 (2007b) 한국산 물벼룩에 대한 수종 농약의 급성독성. 한국농약과학회지 11:261-267
  17. 金澤純 (1994) 農藥の 環境科學. 第2刷. 合同出版, pp.310
  18. 농약공업협회 (2001) 시험연구사업보고서. 제초제 molinate의 잔류량 조사
  19. 박병준, 박현주, 이병무, 임양빈, 최주현, 류갑희 (2005) 논토양 환경중 제초제 molinate의 잔류성과 분해특성. 한국농약과학회지 9:60-69
  20. 신진섭 (2002) Molinate의 수서생태계 위해성평가 연구. 서울대학교 박사학위논문
  21. 삭제 https://doi.org/10.1093/toxsci/kfi064
  22. 윤일병 (1995) 수서곤충검색도설 pp.174-176, 정행사
  23. 최상연, 정봉진, 채제천 (1998) Molinate와 simetryn 혼합처리가 피, 가막사리 및 벼의 생육에 미치는 영향. 한국잡초학회지 18:284-294