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문제 정의
- 또한 모발의 개인별 편차 및 위치에 따른 편차와 원소분포를 알아보기 위해 7명의 모발시료를 전두부, 후두부, 좌우두부, 정두부에서 각각 채취하여 분석하였다. 그리고 사무원 그룹과 공장근로자 그룹의 모발 시료를 각각 5명씩 채취하여 비교 분석 및 상관성을 검토하여 인체 보건환경 평가를 위한 방법에 효과적으로 적용하고자 하였다.
제안 방법
- 냉각. 계측시간 둥의 최적 분석조건을 설정하였다.
- 85keVFWHM 및 Peak to Compton ratio/)- 45 :1와 8 k 체널 multichannel analyzer, MCA, EG&G ORTECX 이용하여 계측하였다. 계측시간동안의 통계적 오차를 줄이기 위해 불감시간은 5% 이하로 유지하였으며 감쇠 및 pile-up의 보정은 MCA와 주 증폭기에서 자동적으로 수행되도록 구성하였다. 계측된 데이타로부터 원소의 농도를 계산하기 위하여 Labview 로 작성한 중성자방사화분석용 계산프로그램을 사용하였다.
- 대기 및 외부 환경에 따른 오염과 내부 축적량을 비교하고, 최적의 세척시간을 확인하기 위해 IAEA의 추천 방법에 따라 두부 5개 부위에서 무작위 채취한 일반인 모발시료(남 1, 여 2)를 6둥분하여 세척전과 1 분, 3분, 5분, 7분, 10분씩의 세척시간을 주어 교반기를 이용하여 세척 후 정량한 결과률 TaMe3에 나타냈다. 세척 전후의 농도변화가 비교적 큰 Na, Cl, K, Br, Ca 둥의 원소에 대해 세척 전의 농도를 기준으로 각 단계별 농도비를 구하여 Fig.
- 또한 모발의 개인별 편차 및 위치에 따른 편차와 원소분포를 알아보기 위해 7명의 모발시료를 전두부, 후두부, 좌우두부, 정두부에서 각각 채취하여 분석하였다. 그리고 사무원 그룹과 공장근로자 그룹의 모발 시료를 각각 5명씩 채취하여 비교 분석 및 상관성을 검토하여 인체 보건환경 평가를 위한 방법에 효과적으로 적용하고자 하였다.
- 모발 조직내에 축적된 미량원소만을 측정하기 위해 채취한 모발시료를 IAEA의 추천 방법에 따라 비이커에서 25mL씩의 아세톤/증류수증류수증류수아세톤의 과정으로 교반기를 이용하여 일정 시간동안 2회 반복하여 세척함으로서 오염, 세발제, 정발제, 대기분진 등 유기, 무기물로부터의 외부 오염성분을 제거하였다.
- 모발시료에 대한 중성자방사화분석법의 신뢰성 확인 올 위한 비교검증을 위해 인증표준물질(human hair, GBW 09101, Shanghai Institute of Nuclear Research, China)을 이용하였으며, 보증서에 추천된 전처리 방법에 따라 90°C의 건조기에서 4시간 동안 건조시킨 후, 실온에서 데시케이터에 저장하였다. 모발 표준물질은 분말 형태(120 mesh 이하)로서 시료병에 넣은 상태로 SCO 선원(2M rad)에서 멸균시킨 것이다.
- 본 연구에서는 중성자방사화분석법을 이용한 모발분석을 통하여 외부 오염과 섭취 및 대사활동 등을 통한 내부 축적의 정도를 정확히 비교하기위해 먼저 일반인 3명의 모발시료를 무작위 채취하여 IAEA의 추천 방법을 이용하여 모발 세척 전후와 여러 단계로 나눠 분석하여 최적의 세척시간을 추정하였다. 또한 모발의 개인별 편차 및 위치에 따른 편차와 원소분포를 알아보기 위해 7명의 모발시료를 전두부, 후두부, 좌우두부, 정두부에서 각각 채취하여 분석하였다.
- 시료조사후에는 정해진 시간동안 냉각시킨 후 핵종의 특성과 방사능의 세기가 잘 알려진 감마선 방출 핵종 표준선원(NEN사의 디스크형, 50-2000 keV)으로에너지 및 검출효율을 교정한 감마분광분석시스템 (HP-Ge Detector; 25% relative efficiency, 6°Co의 1332 keV에서 1.85keVFWHM 및 Peak to Compton ratio/)- 45 :1와 8 k 체널 multichannel analyzer, MCA, EG&G ORTECX 이용하여 계측하였다. 계측시간동안의 통계적 오차를 줄이기 위해 불감시간은 5% 이하로 유지하였으며 감쇠 및 pile-up의 보정은 MCA와 주 증폭기에서 자동적으로 수행되도록 구성하였다.
- 정해진 분석조건에 의해 인증표준시료(human hair, CRM)를 5회 분석하여 21종의 원소를 검출하여 인증값이 알려진 14개 원소와 참고값이 주어진 7개의 원소를 비교할 수 있었으며 분석결과를 TaMe2에 나타냈다. 측정값의 상대표준편차는 감마선 피크 면적이 작은 몇가지 원소를 제외하고 대부분 ±10% 이내였다.
대상 데이터
- 세척 유무와 부위별 함량비교를 위한 일반인 그룹 모발 시료는 서울거주 성인남자(20-40세) 7명의 대상인으로부터 두부의 5개 부위 (전두부, 후두부, 좌우 두부. 정두부)에서 무작위로 5-10mg 채취하였으며, 직업별 함량비교를 위한 모발시료는 사무원과 주물 공장근로자(20-40세) 각각 5명으로부터 후두부에서 10 mg 이상을 무작위 채취하였고, 최근 6개월 이내의 상태를 분석하기 위해 모근으로부터 5-6 cm의 모발을 스테인레스 가위로 절단하여 채취하였다.
- 시료의 방사화를 위해 한국원자력연구소의 연구용 원자로인 HANARO의 PTS (pneumatic transfer sys tem, 열중성자속밀도 : 2.41 X iNwcmysT)을 이용하여 시료를 조사하였으며, 모든 시료는 동일한 기하학적 조건에서 조사하여 조사시간동안의 중성자속의 변화 둥에 영향을 받지 않게 하여 분석오차를 최소화시켰으며, 정확한 중성자속을 측정하기 위하여 activa tion wire (Au, Cu, Mn, Fe : Reactor Exp. 회사의 순도 99.99%)를 사용하였다. Table 1에 나타낸 바와 같이 분석 대상 원소의 방사성 핵종의 반감기에 따라서 조사.
데이터처리
- 계측시간동안의 통계적 오차를 줄이기 위해 불감시간은 5% 이하로 유지하였으며 감쇠 및 pile-up의 보정은 MCA와 주 증폭기에서 자동적으로 수행되도록 구성하였다. 계측된 데이타로부터 원소의 농도를 계산하기 위하여 Labview 로 작성한 중성자방사화분석용 계산프로그램을 사용하였다.
이론/모형
- 7 이 중에 Ca, Na, Mg, K, S, Zn 둥의 영양 원소들은 ppm 이상의 수준에서 평가되지만, As, Sb, Cr, Hg 등의 유독성 원소들은 ppm 이하의 수준에서 평가되기 때문에 타 분석법의 경우 한 번에 많은 양을 수집하는 데에 어려움이 따르는 모발 내 미량원소들을 소량의 시료로부터 높은 감도로 정성 . 정량 분석하기 위해서 중성 자방사화분석 법을 적 용하였다.
성능/효과
- Cu, Zn, Mn 둥 필수원소의 과잉량이 인체에 섭취되면, 이러한 원소들은 혈액을 경유하여 원소에 따라 그 양상의 차이는 있지만 경조 직에 비교적 많이 축적되는 것으로 알려져있다.따라서 모발 중의 미량원소 함량은 그 원소의 이상섭취를 나타내는 하나의 지표가 될 수 있다 인체모발의 양은 성인 대해서 남성은 약 20g, 여성은 약 30g이며 1㎠ 당 약 350가락, 그리고 총 갯수는 9X10M.4X 103개이다 성장속도는 1일 평균 약 0.35 mm, 한달 평균 1 cm 정도이며 10-12cm 길이는 약 일년간 성장분이며 그것의 절편분석에 의해 미량원소 이상섭취의 양상 및 오염의 추이를 추적할 수 있다.'2 모발 미량원소의 유래를 대별하여 보면, 혈액을 경유한 모발 조직 내에 분포 고정된 것, 오염, 정발제, 대기분진 둥에 의해 모발 표면에 흡착된 것 둥이 있다.
- 나머 지 원소들에서는 세척 전후나 세척시간의 변화에 따라 특별한 농도변화를 나타내지 않았다. 따라서 모발의 세척 시간은 급격한 농도의 감소가 나타나지 않는 시간인 3-5분이면 적당한 것으로 추정하였으며 10분 정도의 세척 시간을 줄 때 안정한 것으로 판단하였고 문헌에 보고된 결과와도 유사하였다.9 따라서 개 인별, 부위별, 직업별 함량분석을 위한 시료에 동일하게 적용하였다.
- 모발의 주성분 중의 하나인 S를 제외한 대부분의 원소들의 개인 편차는 20-113% 범위에 있었으며, 반면 동일인의 모발 위치에 따른 원소의 함량분포는 7-45% 범위로 Na와 Zn의 경우 미량원소의 개인편차가 부위 편차보다 7배까지 큰 것으로 나타났다. 모발시료를 두부 전체에서 고르게 채취하는 것이 좋으나 개인차룔 고려할 때 일정부위에서 무작위적으로 채취할지라도 개인식별이 가능함을 알 수 있었다. 또한 측정된 모든 원소의 개인편차를 종합하여 통계적으로 처리하는 경우 식별을 위한 개 인편차는 더 증가될 것 이다.
- 음식물의 섭취와 관련이 있는 Na, Cl, I, Cu, Mn, Zn 등의 개인편차가 비교적 큰 것으로 나타났으며 나머지 원소들은 큰 차이를 보이지 않았다. 모발의 주성분 중의 하나인 S를 제외한 대부분의 원소들의 개인 편차는 20-113% 범위에 있었으며, 반면 동일인의 모발 위치에 따른 원소의 함량분포는 7-45% 범위로 Na와 Zn의 경우 미량원소의 개인편차가 부위 편차보다 7배까지 큰 것으로 나타났다. 모발시료를 두부 전체에서 고르게 채취하는 것이 좋으나 개인차룔 고려할 때 일정부위에서 무작위적으로 채취할지라도 개인식별이 가능함을 알 수 있었다.
- 5에 나타냈다. 분석 결과 일반 사무원에 비해 주물공장 근로자의 A1 과 Cr의 경우에 평균농도가 약 3배 가까이 높게 나타났다. As는 시료 W-4에서 일반인보다 높게 나타났다.
- 음식물의 섭취와 관련이 있는 Na, Cl, I, Cu, Mn, Zn 등의 개인편차가 비교적 큰 것으로 나타났으며 나머지 원소들은 큰 차이를 보이지 않았다. 모발의 주성분 중의 하나인 S를 제외한 대부분의 원소들의 개인 편차는 20-113% 범위에 있었으며, 반면 동일인의 모발 위치에 따른 원소의 함량분포는 7-45% 범위로 Na와 Zn의 경우 미량원소의 개인편차가 부위 편차보다 7배까지 큰 것으로 나타났다.
- 측정값의 상대표준편차는 감마선 피크 면적이 작은 몇가지 원소를 제외하고 대부분 ±10% 이내였다. 인증표준시료의 보증값과 비교하여 Cu, Cr, Na, Co, Mg, As, Se, Zn 둥의 상대오차는 土5% 이내, Mn, Ca, Fe, Sr 등은 土 12% 이내를 보임으로서 모발 시료에 대한 정해진 분석조건에서 중성자방사화분석법의 검증 및 분석결과의 신뢰성을 확인하였다.
- 작업 또는 생활환경에 의한 모발내 미량원소의 함량 차이는 개인에 따라 특성을 보였으며, 모발 시료의 미량원소 분석에 의한 인체 보건환경 평가에 중성자방사화분석법이 유용하게 이용될 수 있음을 확인하였다. 특히 분석품질관리롤 위한 인증표준물질의 분석을 통해 데이터의 신뢰성을 확인하였으며, 미량성분의 함량분포에 크게 영향을 미치는 주요인자인 시료의 채취, 세척방법, 분석조건 둥을 확립함으로서 대상의 선정, 시료의 일상분석, 결과의 해석에 이용할 수 있는 기초자료를 얻었으며 향후 활용도를 높이는 기반을 마련하였다.
- 특히 분석품질관리롤 위한 인증표준물질의 분석을 통해 데이터의 신뢰성을 확인하였으며, 미량성분의 함량분포에 크게 영향을 미치는 주요인자인 시료의 채취, 세척방법, 분석조건 둥을 확립함으로서 대상의 선정, 시료의 일상분석, 결과의 해석에 이용할 수 있는 기초자료를 얻었으며 향후 활용도를 높이는 기반을 마련하였다. 한편 데 이터의 퉁계적처리를 위해서는 표본의 수를 중가시킬 필요가 있었으며 그 결과를 퉁 해 좀 더 명확한 비교값을 얻을 수 있을 것이다.
후속연구
- W2 각각의 값들은 같은 전처리나 분석방법에 의한 결과치는 아니며, 일부 원소들의 값은 실험실에 따라 커다란 차이를 나타내고 있다. 이러한 결과는 국내표준 인의 모발 내 미량원소 범위를 설정할 때 참고하여야 일반인의 모발분석 자료와 식품 및 환경학적인 상태의 연관성이나 영향평가를 하는데 이용할 수 있을 것이다. 추가적으로 정확한 상관성 연구를 위해서는 성별이나 연령과 같은 주요 인자들과 인체내 원소별 축적 메카니즘을 고려하여 앞으로 보건 .
- 또한 측정된 모든 원소의 개인편차를 종합하여 통계적으로 처리하는 경우 식별을 위한 개 인편차는 더 증가될 것 이다. 추가로 부위별로 측정된 각 원소의 함량수준은 특정 목적을 위한 선택의 지표로도 사용할 수 있을 것이다.
- 특히 분석품질관리롤 위한 인증표준물질의 분석을 통해 데이터의 신뢰성을 확인하였으며, 미량성분의 함량분포에 크게 영향을 미치는 주요인자인 시료의 채취, 세척방법, 분석조건 둥을 확립함으로서 대상의 선정, 시료의 일상분석, 결과의 해석에 이용할 수 있는 기초자료를 얻었으며 향후 활용도를 높이는 기반을 마련하였다. 한편 데 이터의 퉁계적처리를 위해서는 표본의 수를 중가시킬 필요가 있었으며 그 결과를 퉁 해 좀 더 명확한 비교값을 얻을 수 있을 것이다.
- 추가적으로 정확한 상관성 연구를 위해서는 성별이나 연령과 같은 주요 인자들과 인체내 원소별 축적 메카니즘을 고려하여 앞으로 보건 . 환경학적인 진단 및 질병과의 관계 둥 기초연구 차원에서 이용될 수 있을 것이다.
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