반달말 생물감시장치 측정원리
1) 반달말의 형광을 측정한다.
반달말의 광합성반응은 엽록체에서 일어나며, 에너지 생산을 위해서 특정 파장의 빛을 받아들이고 특정 파장의 빛(형광 Fluorescence)을 방출한다.
반달말의 상태나 반응유입물질에 따라서 방출되는 형광량과 패턴이 다르기 때문에 반달말을 이용한 생물감시장치로 사용하고 있다.
2) 측정원리
그림 1. 반달말의 광합성 기작에 따른 680nm형광측정
반달말에 Blue계열 파장(440nm)의 빛을 투사하여 방출되는 Red계열 형광(680nm)의 빛을 모아 Sensor에서 측정하여 반달말의 건강상태와 유입물질의 독성여부를 판단한다.
그림 2. 반달말 생물감시장치 운용원리
반달말 감시장치 운용원리는 반달말의 정상 상태 형광량 (대조구: reference)과 독성물질 유입시의 형광량(실험구 : sample)을 동시 측정 후, 그 차이를 비교하여 생태독성의 정도를 나타내고 경보를 알리는 알고리즘이다. (그림 2. 참조)
3) 반달말 생물독성 산출식
반달말의 형광량을 최대형광량값(Fm) 과 형광량값(F)으로 구분하여 측정하여 광합성효율(Fluorescence Yield)을 구한다. (계산식은 수식1과 같다)
Fluorescence Yield Reference (YR)
= (FmR-FR) / FmR
Fluorescence Yield Sample (YS)
= (FmS-FS) / FmS
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---- 수식 1
<광합성효율식>
또한 시료수(Sample)와 기준수(Reference)를 동시에 측정하여 양쪽의 광합성효율(Y) 값을 산출함으로써, 즉, 시료수에 독성물질이 유입되면 시료수광합성효율이 감소함을 독성값으로 표현한다.
WEM-TOX(%) = (YR-YS) / YR * 100
YR: 기준수의 광합성효율
YS: 시료수의 광합성효율
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---- 수식 2
<독성값 산출식>
따라서, 반달말 생물감시장치는 기준수와 측정수에 대한 매번 동시측정과 배치방식(측정셀 방식)을 하고 있기에 측정의 정량성 및 재현성이 매우 높고, 독성물질 유입시에도 연속적으로 측정할 수 있는 장점이 있다.
