[논문]농약의 초기위해성평가체계에 관한 연구 - Captan, Paraquat dichloride, Glyphosate에 대한 Case study -

이용주; 김균; 김용화

농약의 초기위해성평가체계에 관한 연구 - Captan, Paraquat dichloride, Glyphosate에 대한 Case study -
Initial Risk Assessment System of Pesticides - A case study of captan, paraquat dichloride, and glyphosate - 원문보기

농약과학회지 = The Korean journal of pesticide science, v.9 no.3, 2005년, pp.214 - 220

이용주 (한국화학연구원 부설 안전성평가연구소 환경화학팀) , 김균 (한국화학연구원 부설 안전성평가연구소 환경화학팀) , 김용화 (한국화학연구원 부설 안전성평가연구소 환경화학팀)

초록
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초기위해성평가는 신물질 개발시 급성자료와 물리화학적 특성자료를 이용하여 위해성평가를 수행하고 정책결정자들에게 위해성에 관한 정보를 제공하여 의사결정 수단으로 활용되고 있다. 본 연구에서는 초기위해성평가 체계의 틀을 구축하고 구축된 위해성평가 체계를 검증하기 위하여 captan, glyphosate, paraquat dichloride의 세 가지 농약을 대상물질로 하여 인체 및 생태의 초기위해성을 평가하였다. 이때 두 종류의 수계 예측 모형인 GENEEC (GENeric Estimated Environmental Concentration)과 FOCUS (FOrum for the Co-ordination of pesticide models and their USe)가 농약의 노출평가를 위하여 사용되었으며 glyphosate와 paraquat dichloride는 인체 및 생태에 위해성이 낮은 것으로 나타났으나 captan의 어류 위해성은 급성독성이 높은 것으로 나타났다. 이 결과는 U.S. EPA RED (Reregistration Eligibility Decision) 결과와 유사한 경향성을 보여 본 연구체계의 신뢰성을 검증할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Initial Risk assessments using physicochemical properties and acute toxicity are conducted to provide information for managers to decide the potential adverse effects and played as a tool for decision-making in development of new substances. In this study, we built initial risk assessment framework and carried out human and ecology initial risk assessment for three different pesticides of captan, glyphosate, and paraquat dichloride to confirm our framework. Two water estimation models of GENEEC (GENeric Estimated Environmental Concentration) and FOCUS (FOrum for the Co-ordination of pesticide models and their USe) were employed for pesticides exposure assessment. Application for paraquat dichloride and glyphosate uses shows very low human and ecology risk. On the other hand, high acute ecological risk was observed from the application for captan. These results showed good agreements with the U.S. EPA RED (Reregistration Eligibility Decision) reports verifying the framework of this study.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 미국과 유럽연합 (EU) 등의 위해성 평가 체계를 분석하고 수계 예측모형을 활용하여 노출평가를 수행하고, 국내에 적용 가능한 위해성 평가의 틀을 구죽하는 것을 연구의 목적으로 하였다. 또한 국내에서 사용되고 있는 미국의 재등록 농약을 대상으로 하여 초기 위해성 평가 CMe Study를 수행하여 적용모델의 적용성과 본 연구방법에서 제안하고 있는 위해성평가 방법의 타당성을 검증하고자 하였다.
또한 국내에서 사용되고 있는 미국의 재등록 농약을 대상으로 하여 초기 위해성 평가 CMe Study를 수행하여 적용모델의 적용성과 본 연구방법에서 제안하고 있는 위해성평가 방법의 타당성을 검증하고자 하였다.
본 연구의 목적인 농약 및 신규개발물질의 등록에 필요한 초기 위해성평가체계를 구축하기 위하여 3가지 농약을 대상으로 하여 이들 농약의 살포에 따른 인체 및 생태 위해성을 평가하였다. 화학물질의 물리화학적특성값 중에서 수용성, 증기압 및 각 매질별반감기는 환경중 노출평가의 기본 인자로 작용하였고, 실험값이 없는 경우는 예측 프로그램을 통하여 구할 수 있었다.

제안 방법

EPA Ecotox database, The Pesticide Manual, 13th Edition). 만성독성값인 No Observed Adverse Effect Level (NOAEL)과 Reference Dose (RfD)를 추정하기 위하여 불확실성인자(Uncertainty Factor)는 100을 적용하였고, Population Adjusted Dose(PAD)는 RfD에 안전계수 1 을 적용하여 구하였다.
본 연구의 초기 위해성평가는 화학물질의 분자량, 수용성, 증기압, 매질별 반감기, 토양 흡탈착계수, 각 매질별 확산계수(Diffusion Coefficient) 등의 기본적인 물리화학적 특성값과 살포방법을 input parameter로 하여 노출평가를 수행한 후, 식품 및 음용수 노출을 통한 인체 위해성평가를 수행하고 담수에서 대표적 생물종인 어류(fish), 조류(algae), 물벼룩(invertebrate)을 대상으로하여 생태 위해성평가를 수행하였다(Fig. 1).
생태독성값은 담수(surface water)에서 조류, 물벼룩, 어류의 반수치사영향농도(LC₅₀ 또는 EGo)를 급성값 (acute effect level)으로 하였고, 만성값(chronic effect level) 은 No Observable Effect Level (NOEL) 로 하였다.
EPA Guidelines for Ecological Risk Assessment, 1998). 식품섭취에 의한 급성 및 만성 노출 농도는 U.S. EPA의 재등록 농약평가에 사용된 acute food exposure (mg/kg/day)의 값을 이용하였고, Percentile PAD (% PAD)를 구하여 식품섭취에 의한 위해성을 평가하였다. 음용수에 의한 위해성 평가는 급성과 만성 노출시 허용되는 음용수 기준인 Drinking Water Levels of Comparisons (DWLOCs)를 구하여 모형에 의한 예 즉농도(Estimated Environmental Concentrations (EECs))와 비교하였다.
EPA의 재등록 농약평가에 사용된 acute food exposure (mg/kg/day)의 값을 이용하였고, Percentile PAD (% PAD)를 구하여 식품섭취에 의한 위해성을 평가하였다. 음용수에 의한 위해성 평가는 급성과 만성 노출시 허용되는 음용수 기준인 Drinking Water Levels of Comparisons (DWLOCs)를 구하여 모형에 의한 예 즉농도(Estimated Environmental Concentrations (EECs))와 비교하였다.
수행하였다(Table 2, 3). 이때 psk의 농도를 급성으로 하고 60 일차의 농도를 만성으로 하여 위해성을 비교, 평가하였다.
및 생태 위해성을 평가하였다. 화학물질의 물리화학적특성값 중에서 수용성, 증기압 및 각 매질별반감기는 환경중 노출평가의 기본 인자로 작용하였고, 실험값이 없는 경우는 예측 프로그램을 통하여 구할 수 있었다. 본 연구에서 얻은 위해성평가의 결과와 U.

대상 데이터

본 연구에서 제시하고 있는 초기 위해성평가 과정을 검증하기 위하여 U.S. EPA의 재등록 농약 물질 중국내 사용량이 많은 captan, paraquat dichloride, glyphosate를 대상물질로 하였다(Table 1).

데이터처리

EPA Tier 1에서 사용되고 있는 GENEEC과 EU에서 쓰이는 FOCUS를 이용하였다. 또한 이들 모형의 구동을 위한 물리 화학적 특성값은 실험값이 존재하지 않을 경우 EPI (Estimation Program Interface) Suite ver. 3.12 program (U.S. EPA, Office of Pollution Prevention and Toxics)을 이용하여 추정하였고, 생태독성값의 예측은 EPISuite에 포함된 Ecological Structure Activity Relationship (ECOSar)을 이용하였다.
물리 화학적 특성값과 살포 횟수, 시기, 살포량 등의 자료를 이용하여 GENEEC과 FOCUS에 의한 수계노출평가를 수행하였다(Table 2, 3). 이때 psk의 농도를 급성으로 하고 60 일차의 농도를 만성으로 하여 위해성을 비교, 평가하였다.
생태 위해성평가를 위하여 어류, 조류, 물벼룩의 세 가지 생물종에 관한 노출과 각각의 독성 값의 비인 위해도 지수(Rkk Quotient (RQ))를 구하였다. 어류와 물벼룩의 경우는 위해도지수가 0.

이론/모형

본 연구에서 농약의 환경 중 분배와 거동을 예측하기 위한 수계 모형으로는 U.S. EPA Tier 1에서 사용되고 있는 GENEEC과 EU에서 쓰이는 FOCUS를 이용하였다. 또한 이들 모형의 구동을 위한 물리 화학적 특성값은 실험값이 존재하지 않을 경우 EPI (Estimation Program Interface) Suite ver.

성능/효과

5~330 배 낮은 값을 나타냈다 (Table 5). GENEEC 모형은 한가지 형태의 'standard pond'를 시나리오로 삼는 반면, FOCUS 모형은 pond, stream, ditch의 세가지 형태의 수계모형을 사용하고 있어 예상되는 농도값에도 상당한 변이를 나타냄을 알 수 있었다.
7% PAD로 계산되었고 100% 이하의 값을 보여 안전한 것으로 평가된다. U.S. EPA의 식품섭취에 의한 % PAD는 각각의 대상농약에 대하여 36%, 1.2%, 10%로 보고되어 안전한 것으로 평가되었고 본 연구의 결과와 유사한 경향치를 보였다(Table 6).
06으로 'high acute risk'로 평가되었다(Table 9). 그러나 FOCUS 모형의 결과를 적용하여 평가된 captan의 위해도지수는 0.26으로 급성적인 위해는 없으나 제한적인 사용으로 위해성을 감소시켜야 하는 수준의 위해성으로 평가되었다(Table 10).
만성적으로 안전흐}.나, captan의 경우는 GENEEC에 의한 예측농도로부터 구한 어류의 위해도지수가 1.06으로 'high acute risk'로 평가되었다(Table 9). 그러나 FOCUS 모형의 결과를 적용하여 평가된 captan의 위해도지수는 0.
대상 농약의 살포에 따른 GENEEC 구동에 의하여 수계예즉농도를 구한 결과 captan, glyphosate, paraquat dichloride의 급성 노출은 76.83 ppb, 4.42 ppb, 0.77 ppb로 예측되었고 만성 노출은 4.13 ppb, 0.90 ppb, 0.02 ppb로 각각 예측되었다 (Table 4). 반면에 FOCUS 구동에 의한 예측농도는 GENEEC에 의한 결과보다 약 2.
반면, glyphosate와 paraquat dichloride는 인체 및 생태 위해성이 낮게 평가되어 아급성 및 만성독성 시험과 같은 다음단계의 시험을 진행시킬 수 있는 판단의 근거가 된다. 따라서 초기 위해성평가 결과는 많은 수의 개발 후보물질을 screening 하여 개발 물질을 도출하고 초기위해성의 다음 단계인 아급성 및 만성독성 시험 의사결정에 활용될 수 있음을 확인하였다.
또한 이들 대상 농약의 음용수 허용기준인 DWLOC는 모형에 의하여 예상된 급성 및 만성 예측값 보다 작은 값으로 음용수에 의한 위해성은 없는 것으로 나타났다(Table 7, 8).
화학물질의 물리화학적특성값 중에서 수용성, 증기압 및 각 매질별반감기는 환경중 노출평가의 기본 인자로 작용하였고, 실험값이 없는 경우는 예측 프로그램을 통하여 구할 수 있었다. 본 연구에서 얻은 위해성평가의 결과와 U.S. EPA의 재등록농약의 위해성평가 결과는 위해성 여부의 기준에 비추어 유사한 경향치를 나타내어본 연구체계의 타당함을 입증할 수 있었다(Table 11).
식품섭취에 의한 위해성 결과는 captan은 7.2% PAD, glyphosate가 5.8% PAD, paraquat dichloride는 14.7% PAD로 계산되었고 100% 이하의 값을 보여 안전한 것으로 평가된다. U.

후속연구

위해성이 높게 나타났다. 이러한 경우 개발중단의 의사결정을 할 수 있고 buffer zone 설정과 같은 어류의 위해성을 낮추는 방안을 제안하여 다음 단계의 실험이 진행될 수도 있다. 반면, glyphosate와 paraquat dichloride는 인체 및 생태 위해성이 낮게 평가되어 아급성 및 만성독성 시험과 같은 다음단계의 시험을 진행시킬 수 있는 판단의 근거가 된다.
추후의 연구는 물리화학적특성 외에 독성영향 예측 및 농약의 국내 식품잔류 예측방법을 모색하여 국내실정에 더욱 적합한 위해성평가체계를 갖추어야 할 것으로 보인다.

참고문헌 (20)

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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