수생 환경에서 나노플라스틱이 높은 생체이용성과 잠재적으로 광범위하게 존재함에도 불구하고, 검출 및 정량의 분석학적 한계로 인해 나노플라스틱의 생물학적 운명은 대부분 알려져 있지 않다. 형광 표지된 나노플라스틱은 생체축적을 검출하기 위해 널리 사용되지만, 형광 염료의 용출로 인해 위양성 결과가 발생하기 쉽다. 여기서는 복잡한 유기 매트릭스에서 나노플라스틱 및 마이크로플라스틱을 검출하고 정량하기 위한 새로운 안정 탄소 동위원소 기반 접근법을 제안한다. 탄소는 플라스틱의 주요 구성 성분(폴리스티렌에서 >87%)이므로, 안정 탄소 동위원소 조성에서 말단 성분(end-member)으로서 플라스틱 입자의 기여도를 정량함으로써, 메다카 Oryzias melastigma에서 조직 특이적 나노플라스틱 및 마이크로플라스틱 생체축적을 조사할 수 있다. 섭취를 통해 수층과 지속적으로 접촉하는 소화 기관(예: 장과 소장) 외에도, 나노플라스틱은 아가미와 난소에 선택적으로 생체축적되는 것으로 나타났으며, 이는 나노입자의 물리화학적 특성에 기반한 고유한 생체축적 작용 양식을 시사한다. 이러한 결과는 수생 생물에서의 나노플라스틱 및 마이크로플라스틱의 조직 특이적 생체축적에 대한 이해를 향상시키는 데 기여할 것이다.

C). BMF'는 MixSIAR로부터 도출된 TP 및 식이 기여분을 정규화하여 계산되었다. 전체 먹이그물(food web)을 대표하는 BMF' 값(1.3-27.2 및 1.2-27.8)은 각각 총 수은(total mercury)과 메틸 수은(methyl mercury)에 대해, 대체로 TMF(1.5-13.9 및 1.5-14.5)보다 더 높았다. 실제 수은 전달 경로를 시사하는 BMF'는 위험 평가를 위한 상대적으로 과소평가된 TMF보다 더 신뢰할 수 있는 지표이다. BMF 계산에 대한 생태학적 접근은 수은과 같은 오염물질의 거동과 영양단계(trophic) 전달에 대한 새로운 통찰을 제공한다.

, 두 값은 인위적(anthropogenic) 기원의 동위원소 값과 유사하다. 본 연구 결과는 일정한 생태학적 특성과 Hg 농도를 보이는 전문화된 어종(PG)이 Hg에 대한 효과적인 생물지시자 종임을 시사한다. 그러나 Hg 공급원을 고려할 경우, LB는 해당 지역의 Hg 공급원을 더 잘 반영한다.

수생 환경에서 나노플라스틱이 높은 생체이용성과 잠재적으로 광범위하게 존재함에도 불구하고, 검출 및 정량의 분석학적 한계로 인해 나노플라스틱의 생물학적 운명은 대부분 알려져 있지 않다. 형광 표지된 나노플라스틱은 생체축적을 검출하기 위해 널리 사용되지만, 형광 염료의 용출로 인해 위양성 결과가 발생하기 쉽다. 여기서는 복잡한 유기 매트릭스에서 나노플라스틱 및 마이크로플라스틱을 검출하고 정량하기 위한 새로운 안정 탄소 동위원소 기반 접근법을 제안한다. 탄소는 플라스틱의 주요 구성 성분(폴리스티렌에서 >87%)이므로, 안정 탄소 동위원소 조성에서 말단 성분(end-member)으로서 플라스틱 입자의 기여도를 정량함으로써, 메다카 Oryzias melastigma에서 조직 특이적 나노플라스틱 및 마이크로플라스틱 생체축적을 조사할 수 있다. 섭취를 통해 수층과 지속적으로 접촉하는 소화 기관(예: 장과 소장) 외에도, 나노플라스틱은 아가미와 난소에 선택적으로 생체축적되는 것으로 나타났으며, 이는 나노입자의 물리화학적 특성에 기반한 고유한 생체축적 작용 양식을 시사한다. 이러한 결과는 수생 생물에서의 나노플라스틱 및 마이크로플라스틱의 조직 특이적 생체축적에 대한 이해를 향상시키는 데 기여할 것이다.

C). BMF'는 MixSIAR로부터 도출된 TP 및 식이 기여분을 정규화하여 계산되었다. 전체 먹이그물(food web)을 대표하는 BMF' 값(1.3-27.2 및 1.2-27.8)은 각각 총 수은(total mercury)과 메틸 수은(methyl mercury)에 대해, 대체로 TMF(1.5-13.9 및 1.5-14.5)보다 더 높았다. 실제 수은 전달 경로를 시사하는 BMF'는 위험 평가를 위한 상대적으로 과소평가된 TMF보다 더 신뢰할 수 있는 지표이다. BMF 계산에 대한 생태학적 접근은 수은과 같은 오염물질의 거동과 영양단계(trophic) 전달에 대한 새로운 통찰을 제공한다.

, 두 값은 인위적(anthropogenic) 기원의 동위원소 값과 유사하다. 본 연구 결과는 일정한 생태학적 특성과 Hg 농도를 보이는 전문화된 어종(PG)이 Hg에 대한 효과적인 생물지시자 종임을 시사한다. 그러나 Hg 공급원을 고려할 경우, LB는 해당 지역의 Hg 공급원을 더 잘 반영한다.

다양한 환경에서 폭넓은 TMF 값의 범위를 기술하는 바와 같다. 본 연구는 담수 환경에서 SMCs 및 실록산의 환경 내 거동과 먹이사슬을 통한 전이에 대한 위험을 평가하고 환경 운명을 관리하는 데 있어 유용한 함의를 제시한다.

아미노산의 N 값은 S1 및 S2에서 각각 2.2, S3에서 3.0, S4 및 S5에서 3.2였다. 수은(Hg), 다환염화비페닐류(polychlorinated biphenyls), 다환방향족탄화수소류(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)의 농도는 종(species) 및 기관(organ)에 따라 서로 다른 양상을 보였으며, 전반적으로 TP와 함께 증가하는 경향을 나타냈다. H4IIE-luc 생물분석 결과 AhR 매개 효능이 중간 극성 분획(F2)에서 높게 나타났는데, 이는 S1의 근육과 난, S3의 필레, 및 S5의 간에서 관찰되었다. 7종의 전통적 및 14종의 새롭게 부상하는 PAH를 포함하는 21종의 알려진 AhR 작용제에 대한 표적 분석은 총 AhR 활성의 20–94%를 설명하였으며, 주요 기여 물질로는 benzo[b]anthracene이 부상했다(평균 = 44%). GC-QTOFMS를 이용한 비표적 스크리닝에서 F2는 19종의 AhR 작용제 후보를 확인했으며, 여기에는 원유(crude oil) 및 차량 배출과 잠재적으로 연관된 화합물, 연소 부산물, 염료 전구체, 산업 물질, 실리콘 기반 화합물, 천연물이 포함되었다. 실리콘(in silico) 모델링은 모든 후보에 대해 AhR 결합 잠재력을 예측했으며, triphenylmethane과 1,1,3,3-tetraphenyl-1,3-dimethyldisiloxane이 전체 독성 잠재력이 가장 높은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 담수 어류에서 AhR 활성 오염물질이 다양하게 존재함과 아울러 생태학적 관련성을 강조하며, 수생 먹이그물에서의 오염물질 전달에 대한 함의를 시사한다.

항만 인근 산업은 화석연료에 의존하며, 인근 생태계에 화석 탄소를 방출할 가능성이 높다. 중금속 및 다환방향족탄화수소와 같은 유해 화합물의 방출은 화석 탄소의 사용과 직접적으로 연계될 수 있으며, 이러한 화합물은 항만 퇴적물에 축적될 수 있다. 그러나 항만에서 퇴적성 유기탄소(SOC)의 화석 탄소 분율은 조사된 바 없다. 우리는 어업항, 제강항, 다목적항(선박 터미널과 시멘트 공장이 포함됨)이라는 세 유형의 항만에서 SOC의 농도와 방사성탄소 동위원소 비를 모두 분석하였다. 그 결과는 뚜렷한 구분을 보여주었다. 제강항의 퇴적물은 화석 탄소 비율이 가장 높았으며(최대 84%), 어업항의 퇴적물은 대부분 현대 탄소로 구성되어 있었다. 다목적항의 퇴적물은 중간 수준으로, 화석 탄소 기여도가 36%였다. 본 연구 결과는 제강 및 기타 중공업 인근의 퇴적물이 화석 탄소의 핫스팟일 수 있으며, 잠재적으로 저서 생태계를 해칠 수 있음을 시사한다.