하계 실내 및 실외환경의 공기 중 휘발성 유기화합물 농도 및 개인노출 Volatile Organic Compounds Concentrations and Its Personal Exposure in Indoor and Outdoor Environments in Summer원문보기
Volatile organic compounds (VOCs) are present in essentially all natural and synthetic materials from petrol to flowers. In this study, indoor and outdoor VOCs concentrations of houses, offices and internet-cafes were measured and compared simultaneously with personal exposures of each 50 participan...
Volatile organic compounds (VOCs) are present in essentially all natural and synthetic materials from petrol to flowers. In this study, indoor and outdoor VOCs concentrations of houses, offices and internet-cafes were measured and compared simultaneously with personal exposures of each 50 participants in Asan and Seoul, respectively. Also, factors that influence personal VOCs exposure were statistically analyzed using questionnaires in relation to house characteristics, time activities, and health effects. All VOCs concentrations were measured by OVM passive samplers (3M) and analyzed with GC/MS. Target pollutants among VOCs were Toluene, o-Xylene, m/p-Xylene, Ethylbenzene, MIBK, n-Octane, Styrene, Trichloroethylene, and 1,2-Dichlorobenzene. Indoor and outdoor VOCs concentrations measured in Seoul were significantly higher than those in Asan except Ethylbenzene. Residential indoor/outdoor (I/O) ratios for all target compounds ranged from 0.94 to 1.51 and I/O ratios of Asan were a little higher than those of Seoul. Relationship between personal VOCs exposure, and indoor and outdoor VOCs concentrations suggested that time-activity pattern could affect the high exposure to air pollutant. Factors that influence indoor VOCs level and personal exposure with regard to house characteristics in houses were building age, inside smoking and house type. In addition insecticide and cosmetics interestingly affected the VOCs personal exposure. Higher exposure to VOCs might be caused to be exciting increase and memory reduction, considering the relationship between measured VOCs concentrations and questionnaire (p<0.05).
Volatile organic compounds (VOCs) are present in essentially all natural and synthetic materials from petrol to flowers. In this study, indoor and outdoor VOCs concentrations of houses, offices and internet-cafes were measured and compared simultaneously with personal exposures of each 50 participants in Asan and Seoul, respectively. Also, factors that influence personal VOCs exposure were statistically analyzed using questionnaires in relation to house characteristics, time activities, and health effects. All VOCs concentrations were measured by OVM passive samplers (3M) and analyzed with GC/MS. Target pollutants among VOCs were Toluene, o-Xylene, m/p-Xylene, Ethylbenzene, MIBK, n-Octane, Styrene, Trichloroethylene, and 1,2-Dichlorobenzene. Indoor and outdoor VOCs concentrations measured in Seoul were significantly higher than those in Asan except Ethylbenzene. Residential indoor/outdoor (I/O) ratios for all target compounds ranged from 0.94 to 1.51 and I/O ratios of Asan were a little higher than those of Seoul. Relationship between personal VOCs exposure, and indoor and outdoor VOCs concentrations suggested that time-activity pattern could affect the high exposure to air pollutant. Factors that influence indoor VOCs level and personal exposure with regard to house characteristics in houses were building age, inside smoking and house type. In addition insecticide and cosmetics interestingly affected the VOCs personal exposure. Higher exposure to VOCs might be caused to be exciting increase and memory reduction, considering the relationship between measured VOCs concentrations and questionnaire (p<0.05).
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문제 정의
본 연구는 2001년 8월〜9월 아산지역과 서울지역의 일반주택, 사무실, PC방의 실내, 실외 그리고 개인 노출에 대한 휘발성 유기화합물(VOCs)의 농도와 각 농도에 영향을 미치는 요인을 분석하였다. 아산시와 서울시의 농도를 비교하면 실내 .
제안 방법
분석하고자 하는 10가지의 대상물질 대부분이 위의 조건에서 분리되어졌다. 3M 0VM 수동식 시료채취기를 이용한 VOCs의 농도는 측정시간, GC刀MS로 정량된 물질의 양(您), 그리고 계산 상수를 이용하여 계산하였다. 탈착효율은 3M 0VM 수동식 시료 채취기의 분석가이드에서 제시한 값을 이용하였다的.
GC/ MS 분석 조건은 초기 온도 31 °C에서 2분간 머물도록 하였으며, 1CXTC까지 분당 5笆씩 승온시키고 1 분간 머물도록 하였으며, 다시 200°C 까지 분당 50°C 씩 승온시켜 1분간 머물도록 하였다. 분석하고자 하는 10가지의 대상물질 대부분이 위의 조건에서 분리되어졌다.
5m 이상에 설치하였고, 건물 환기구나 연돌과 같은 국지적 배출원의 영향을 직접적으로 받지 않는 지점을 선정하였다. 그리고 3층 이상의 실외환경의 농도 측정은 가급적 같은 높이의 공기를 포집할 수 있도록 하였다. 일반적으로 3M OVM 수동식 시료채취기의 측정시간은 8시간을 기준으로 하고 있으나, 포집용량이 허용되는 경우 24시간 내지 72시간까지도 측정이 가능하다.
그리고 사무실 10곳과 PC방 10곳을 아산시와 서울시에서 각각 측정하여 비교하였고, 사무실과 PC방에서 근무하는 1명을 선정하여 개인 노출을 동시에 24시간 동안 측정하였다. 측정기간은 두 도시에서 2001년 8월〜9월에 수행되었다.
동시에 측정된 실내, 실외 및 개인노출의 VOCs 농도 사이의 상관성은 동일한 배출원의 영향을 추정할 수 있기 때문에 아산시와 서울시에서 측정된 일반 주택 실내 및 실외의 VOCs 농도와 그 주택에 거주하는 사람의 VOCs 개인노출 농도를 연관하여 상관성 분석을 하였다(Table 5와 Table 6). 한편, 서울시와 아산시에서 측정된 사무실과 PC방의 VOCs 농도는 적은 측정수와 불검출로 분석에서 제외하였다.
퇴근시 이용하는 버스, 개인 승용차와 지하철을 이용할 때는 차량 부분에 표시하도록 설명하였다. 또한 시간단위가 30분 또는 1시간이기 때문에 참여자가 30분 또는 1시간 동안 두 장소에 있었다면 두 장소 모두에 표시하도록 하였다. 수집한 시간활동표를 장소별로 표시한 곳을 계수하여 참여자 각자의 각 장소별 보낸 시간을 산출하였다.
분석은 일반 활성탄관법의 분석과 마찬가지로 각 샘플을 2戒 CS2로 탈착하여 GC/MS(가스크로마토그래피 질량분석기)를 이용하여 분석하였다. GC/ MS 분석 조건은 초기 온도 31 °C에서 2분간 머물도록 하였으며, 1CXTC까지 분당 5笆씩 승온시키고 1 분간 머물도록 하였으며, 다시 200°C 까지 분당 50°C 씩 승온시켜 1분간 머물도록 하였다.
설문지 내용은 각 참여 주택의 대표자 1명을 대상으로 일반적인 사항(나이, 성별, 가족수, 직업 등), 주택특성(건물특성, 건축년수, 거주기간 등), 건강 자각 증상(두통, 불안, 흥분 등의 내용으로 작성하였다. 그리고 사무실 10곳과 PC방 10곳을 아산시와 서울시에서 각각 측정하여 비교하였고, 사무실과 PC방에서 근무하는 1명을 선정하여 개인 노출을 동시에 24시간 동안 측정하였다.
또한 시간단위가 30분 또는 1시간이기 때문에 참여자가 30분 또는 1시간 동안 두 장소에 있었다면 두 장소 모두에 표시하도록 하였다. 수집한 시간활동표를 장소별로 표시한 곳을 계수하여 참여자 각자의 각 장소별 보낸 시간을 산출하였다.
실내환경의 특성과 농도와의 관계를 파악하기 위하여 설문 조사와 개인 노출의 시간활동별 행태를 평가하기 위하여 시간대별 활동을 조사하였다가 사무실과 PC방 참여자를 제외한, 일반 주택의 아산과 서울 참여자들에게 시간활동표(time-activity diary)와 VOCs 측정용 OVM 수동식 시료채취기(passive sampler)를직접 설명하며 배포한 후 24시간 후 수거하였다. 시간활동표는 오전 6시(06:00)부터 오후 12시(24:00) 까지는 30분 단위로 표시(V)하고, 오후 12시부터 오전 6까지는 1시간 단위로 표시(V)하도록 하였다. 시간활동표에서는 실내는 모든 집, 상점, 또는 백화점 등의 실내공간을 의미하였으며, 실외는 실외공간을 의미하였다.
외에서의 VOCs 농도 및 주택 거주자의 개인노출 농도를 24시간 동안 동시에 측정하였다. 실내환경의 특성과 농도와의 관계를 파악하기 위하여 설문 조사와 개인 노출의 시간활동별 행태를 평가하기 위하여 시간대별 활동을 조사하였다가 사무실과 PC방 참여자를 제외한, 일반 주택의 아산과 서울 참여자들에게 시간활동표(time-activity diary)와 VOCs 측정용 OVM 수동식 시료채취기(passive sampler)를직접 설명하며 배포한 후 24시간 후 수거하였다. 시간활동표는 오전 6시(06:00)부터 오후 12시(24:00) 까지는 30분 단위로 표시(V)하고, 오후 12시부터 오전 6까지는 1시간 단위로 표시(V)하도록 하였다.
. 외 환경에서 VOCs 정성 및 정량, 농도의 영향요인 및 그에 따른 건강영향을 분석하였다. 또한 상대적으로 여름철의 높은 환기율을 고려할 때 실외 대기오염 상태가 차이가 클 것으로 추정되는 아산시와 서울시간의 비교연구를 수행하여, 본 연구의 결과가 향후 공기오염물질의 노출평가와 위해성 평가에 기초자료로 활용되게 하기 위함이다.
측정장소는 주택 실내 . 외에서의 VOCs 농도 및 주택 거주자의 개인노출 농도를 24시간 동안 동시에 측정하였다. 실내환경의 특성과 농도와의 관계를 파악하기 위하여 설문 조사와 개인 노출의 시간활동별 행태를 평가하기 위하여 시간대별 활동을 조사하였다가 사무실과 PC방 참여자를 제외한, 일반 주택의 아산과 서울 참여자들에게 시간활동표(time-activity diary)와 VOCs 측정용 OVM 수동식 시료채취기(passive sampler)를직접 설명하며 배포한 후 24시간 후 수거하였다.
일반적으로 3M OVM 수동식 시료채취기의 측정시간은 8시간을 기준으로 하고 있으나, 포집용량이 허용되는 경우 24시간 내지 72시간까지도 측정이 가능하다. 이에 본 연구에서는 1일 24시간의 노출을 기준으로 측정하였다.
한편, 사무실의 실내환경 설문지는 각 사무실의 환경을 가장 잘 알고 있는 사람을 자체 선정하여 작성토록 하였다. 아산시와 서울시의 모든 사무실에서 흡연을 허용하고 있는 곳은 11군데이었고, 건축 년수는 2년부터 20년까지 다양하였다.
대상 데이터
본 연구의 목적은 대기환경 중 인체에의 위해성이 높은 휘발성 유기화합물을 연구 대상물질로 선정하여 일반 주택, 사무실, 인터넷 카페(PC방)의 실내 . 외 환경에서 VOCs 정성 및 정량, 농도의 영향요인 및 그에 따른 건강영향을 분석하였다.
아산시와 서울시의 측정 장소는 각각 일반 주택 30곳이었고, 주택 거주자 중 1명씩 총 60명의 개인 노출을 측정하였다. 측정장소는 주택 실내 .
일반적으로 공기 중 VOCs의 측정방법은 펌프를 연결한 활성탄관법(charcoal tube method), 수동식 시료채취기와 Tedlar bag법 등이 있는데, 본 연구에서는 3M사에서 제작한 0VM 수동식 시료채취기 # 3500을 이용하여 주택 실내, 실외와 개인 노출을 측정하였다⑸ VOCs 중 실내환경에서의 발생이 예상되는 물질과 3M OVM 수동식 시료채취기 3500 으로 포집 및 분석이 가능한 물질 9개를 선정하였으며, 대상물질은 Toluene, o-Xylene, m/p-Xylene, Ethylbenzene, n-Octane, M.I.B.K, 1, 2-Dichloro- benzene, Trichloethylene, Styrene이었다. 측정에 이용된 OVM 수동식 시료채취기는 자연적인 기류를 이용하여 확산 (diffusion)과 침투 (infiltration) 라는 물리적인 과정과 반응에 의한 화학적 반응을 이용하여 실내와 실외 환경에서 VOCs 농도를 측정하는 장치이다.
그리고 사무실 10곳과 PC방 10곳을 아산시와 서울시에서 각각 측정하여 비교하였고, 사무실과 PC방에서 근무하는 1명을 선정하여 개인 노출을 동시에 24시간 동안 측정하였다. 측정기간은 두 도시에서 2001년 8월〜9월에 수행되었다.
측정하였다. 측정장소는 주택 실내 . 외에서의 VOCs 농도 및 주택 거주자의 개인노출 농도를 24시간 동안 동시에 측정하였다.
데이터처리
본 연구에서는 아산시와 서울시에서 측정된 휘발성 유기화합물질과 설문지를 통한 건강영향과의 관련을 통계학적으로 분석(ANOVA)하였다. 설문지는 두통, 피로함, 불안 .
성능/효과
주택, 사무실, PC방의 실내/실외 농도비(I/O)는 Ethyl- bezene을 제외하고 1 이상을 나타내었다. VOCs 개인 노출은 아산시의 경우 n-Octane을 제외하고 실내농도보다는 실외농도와 높은 상관성을 나타내었고, 서울시는 n-Octane을 제외하고 실내농도와 더 높은 상관성을 보였다. 그 이유는 아산시의 참여자가 주로 대학생이었고, 서울시는 전업주부인 여성이 상대적으로 많았기 때문이다.
7%)에 의한 환기량의 차이 때문인 것으로 생각한다. 대상 VOCs 개인노출은 아산시에서 대상자인 대학생들의 높은 실외활동 행태와 서울시의 전업주부 등의 상대적인 활동행태 때문에, 아산시는 n-Octane을 제외한 모든 화합물에서 개인 노출은 실외농도와 높은 상관성을 나타내었고 서울시는 n-Octane을 제외한 화합물에서 실내농도와 높은 상관성을 나타내었다. 한편, VOCs 개인노출 참여자들이 아산시는 주로 대학생이였고 서울시는 직장인 및 전업주부여서 각지역의 거주민을 대표하기에는 부적절할 수 있으며 두 인구집단의 성별, 연령별 차이로 직접적 비교는 어렵지만, 오히려 각 참여자들의 VOCs 개인노출 결과는 활동행태의 중요성에 대하여 Johnson et al.
건축 년수와 관련해서는 개인노출, 실내농도 모두 3년 이하의 농도가 높게 나타났으나 통계학적으로 유의한 차이를 나타내지는 못하였다. 살충제 사용과 관련한 통계 분석결과에서는, 살충제의 사용은 o-Xylene 개인노출 농도의 경우 유의한 차이를 보이지 않았으나, 실내농도에서는 살충제를 사용할수록 통계적으로 유의하게 높게 나타났다 (pCO.05).
이 결과는 시간에 따른 활동행태는 개인의 고노출(high exposure) 또는 저노출(low exposure)을 야기 시킬 수 있음을 나타낸다. 설문지를 이용한 측정농도와의 통계분석 결과는 주거 형태에서는 연립주택이, 주거 년 수에서는 3년 미만의 주택이, 흡연, 살충제와 모기향 의사용에서는 사용 빈도가 높을수록, 화장품의 사용회수가 많을수록 농도가 높게 나타나는 경향을 나타내었다. 실내농도와 개인노출농도에 따른 건강 자각증상의 영향에 대한 분석에서는 VOCs에 대한 노출은 기억력 감소, 불안과 흥분의 증상을 야기시킬 가능성이 있는 것으로 나타났다.
설문지를 이용한 측정농도와의 통계분석 결과는 주거 형태에서는 연립주택이, 주거 년 수에서는 3년 미만의 주택이, 흡연, 살충제와 모기향 의사용에서는 사용 빈도가 높을수록, 화장품의 사용회수가 많을수록 농도가 높게 나타나는 경향을 나타내었다. 실내농도와 개인노출농도에 따른 건강 자각증상의 영향에 대한 분석에서는 VOCs에 대한 노출은 기억력 감소, 불안과 흥분의 증상을 야기시킬 가능성이 있는 것으로 나타났다. 국내에서는 1970년대 이후 산업의 발달과 도시화 등으로 인한 실내공간의 사용증가와 밀폐화가 가속됨에 따라 실내공기 질에 대한 연구가 활발히 진행되어야 할 것이다.
종합적으로 상관성 분석을 고려하면, VOCs의 실내와 실외농도의 관련성은 아산시보다 서울시가 o-Xylene을 제외한 모든 화합물에서 높았다. 그 이유는 실내/실외 VOCs 농도비와 같이 아산시의 측정 주택이 주로 아파트(96.
주거형태에 따른 실내 및 개인노출 Toluene 농도는 연립이 아파트보다 통계적으로 유의하게 높았으며, 실내농도 역시 연립이 아파트보다 매우 통계적으로 유의하게 높게 나타났다(p<0.05). 이 결과는 Benzene과 비슷한 결과로 아산시는 아파트가 서울시는 상대적으로 연립주택이 조사대상에 많아 분포되어 있기 때문일 것으로 생각한다.
주거형태와 관련된 개인노출 농도는 연립이 아파트보다 통계적으로 유의하게 높았으며, 실내농도 역시 연립이 아파트보다 통계적으로 유의하게 높게 나타났다(p<0.05). Benzene, Toluene과 같은 결과를 나타내었다.
또한 건축 년수에 관련된 개인과 실내 모두 3년 미만의 주택이 3년 이상의 주택보다 높게 나타났으나 통계적으로는 유의하지 않았다. 주거환경과 관련한 통계분석 결과에서는 개인, 실내 모두 도로변 주변이 높게 나타났으나 통계적으로 유의하지는 않게 나타났지만(p=0.075), 도로변 주변의 주택은 차량으로 인한 실외 VOCs에 영향을 받을 수 있음을 의미하였다.
후속연구
향후 연구 참여자의 장기간의 추적조사가 수행되는 것이 필요하다. 따라서, 공기오염물질과 그에 따른 건강영향을 파악하기 위해서는 좀 더 대규모로 수행되어야 할 것이다. 그리고, 설문사항 중 건강자각 증상부분에서는 실질적인 의학적 조사가 아니라는 한계가 있다.
외 환경에서 VOCs 정성 및 정량, 농도의 영향요인 및 그에 따른 건강영향을 분석하였다. 또한 상대적으로 여름철의 높은 환기율을 고려할 때 실외 대기오염 상태가 차이가 클 것으로 추정되는 아산시와 서울시간의 비교연구를 수행하여, 본 연구의 결과가 향후 공기오염물질의 노출평가와 위해성 평가에 기초자료로 활용되게 하기 위함이다.
국내에서는 1970년대 이후 산업의 발달과 도시화 등으로 인한 실내공간의 사용증가와 밀폐화가 가속됨에 따라 실내공기 질에 대한 연구가 활발히 진행되어야 할 것이다. 실내에서 발생되는 오염물질도 다양화되어 이제 작업장 실내환경만이 중요한 것이 아니라 현대인의 주생활 공간인 주택 등의 실내환경의 공기 질에 대한 연구가 지속적으로 이루어져야 할 필요성이 있는 것으로 밝혀졌다.
본 결과는 순간점 공기오염물질 농도와 건강 영향에 관한 연구로 장기간의 만성질환을 파악하기 어려운 점을 나타내었다. 향후 연구 참여자의 장기간의 추적조사가 수행되는 것이 필요하다. 따라서, 공기오염물질과 그에 따른 건강영향을 파악하기 위해서는 좀 더 대규모로 수행되어야 할 것이다.
참고문헌 (29)
Lee, J. T, n Shin and Y Chung, 1999, Air pollution and daily mortality in Seoul and Ulsan, Korea, Environment Health Perspective, 107(2), 149-154
Sohn, J. Y, 1996, Research activities on indoor air quality in Korea, The 8th International Conference on Indoor Air Quality and Climate, 17-26pp
Lee, K, W. Yang and N. Bofinger, 2000, Impact of microenvironmental nitrogen dioxide concentrations on personal exposure in Australia, Journal of the Air & Waste Management Association, 50, 1739-1744
Sack, T M., D. H. Steele, K. Hammerstrom, and J. Remmers, 1992, A Survey of Household Products for Volatile Organic Compounds, Atmospheric Environment, 26A(6), 1063-1070
Flint, P. and R. Otson, 1994, Assessment of the influence of climatic factors on concentration levels of volatile organic compounds (VOCs) in Canadian homes, Atmospheric Environment, 28(22), 3581-3586
Wallace, I. A, 1991, Comparison of risks from outdoor and indoor expsoure to toxic chemicals' Environment Health Perspective, 95(1), 7-13
환경부, 2001, 환경백서, 365-366pp
Schwab, M, S. D. Colome, J. D. Spengler, B. P. Ryan and I. H. Billick, 1990, Activity patterns applied to pollutant exposure assessment: data from a personal monitoring study in Los Angeles, Toxicology and Industrial Health, 6(6), 517-532
Chung, C. W., M T Morandi, T H. Stock and M Afshar, 1999, Evaluation of a passive sampler for volatile organic compounds at ppb concentrations, varying temperature, and humidities with 24-h exposures. 2. sampler performance, Environ. Sci. Technol., 33, 3666-3671
3M, Organic Vapor Monitor #3500 Analysis Guide, Occupational Health and Safety. Products Division/3M (http://www.3m.com)
Uchiyama, S., M. Asai and S. Hasegawa, 1999, A sensitive diffusion sampler for the determination of volatile organic compounds in ambient air, Atmospheric Environment, 33, 1913-1920
Edwards, R. D, J. Jurvelin, K. Saarela and M. Jantunen, 2001, VOC concentrations measured in personal samples and residential indoor, outdoor and workplace microenvironments in EXPOLIS-Helsinki, Finland, Atmospheric Environment, 35, 4531-4535
Cohen, M. A, P. B. Ryan, H. Ozkaynak and P. S. Epstein, 1989, Indoor/outdoor measurements of volatile organic compounds in the Kanawha valley of west Virginia, Journal of the Air Pollution Control Association, 39, 1086-1093
Gordon, S. M., P.J. Callahan, M G. Nishioka, M C. Brinkman, M K O'rourke, M D. Lebowitz, and D.J. Moschandreas, 1999, Residential environmental measurements in the National Human Exposure Assessment Survey (NHEXAS) pilot study in Arizona: preliminary results for pesticides and VOCs, Journal of Exposure Analysis and Environmental Epidemiology, 9, 456-470
Sexton, K., R. Letz and J. D. Spengler, 1983, Estimating human exposure to nitrogen dioxide: An indoor/outdoor modeling approach. Environmental Research, 32, 151-166
Takekito, O., 2000, 2000년 국제 학술 심포지움 및 총회, 2002년 월드컵을 대비한 실내공기오염관리방, 대한위생학회, 1-21pp
Schneider, P., G. Lorinci, I. S. Gebeffugi, J. Heinrich, A. Ketterup and H.E. Wichmann, 1999, Vertical and horizontal variability of volatile organic compounds in home in eastern Germany, Journal of Exposure Analysis and Environmental Epidemiology, 9(4), 282292
백성옥, 김윤신, 1998, 도시지역 실내환경 유형별 공기질 특성 평가 -가정, 사무실 및 식당을 중심으로-, 한국대기보전학회지, 14(4),343-360
양원호, 이선화, 백도명, 2001, 시간가중치 평균모델을 이용한 이산화질소 노출 평가 및 예측, 한국대기환경학회지, 17(3),251-258
Ortiz, E., E. Alemon, D. Romero, J. L. Arriaga, P. Olaya, F. Guzman and C. Rios, 2002, Personal exposure to benzene, toluene and xylene in different microenvironments at the Mexico city metropolitan zone, The Science of the Total Environment, 287, 241-248
Johnson, T., T. Long and W. Ollison, 2000, Prediction of hourly microenvironmental concentrations of fine particles based on measurements obtained from the Baltimore scripted activity study, Journal of Exposure Analysis and Environmental Epidemiology, 10, 403-41l
Levy, J. I., K. Lee, J. D. Spengler and Y. Yanagisawa, 1998, Impact of residential nitrogen dioxide exposure on personal exposure: An international study, Journal of the Air & Waste Management Association, 48, 553-560
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