토양오염 위해성평가를 위한 국가별 노출인자 비교분석 및 국내 노출인자 연구 Comparative Study on Exposure Factors for Risk Assessment in Contaminated Lands and Proposed Exposure Factors in Korea원문보기
토양매체중의 오염물질들은 다양한 경로를 통해 인체나 생태계에 노출되어 위해성 문제를 유발하고 있다. 토양위해성평가(Soil Risk Assessment)는 토양오염물질로 인한 악영향의 개연성을 정량적으로 평가하는 과정으로, 유해성 확인(Hazard Identification), 용량-반응평가(Dose-Response Assessment), 노출평가(Exposure Assessment), 그리고 위해도 결정(Risk Characterization)의 4가지 단계적 과정으로 이루어진다. 이중 노출평가과정에서 매우 중요하게 작용하는 노출인자(Exposure Factor)는 토양오염물질의 인체노출량을 산정하는데 필수적인 요소로, 미국, 유럽국가 등 선진국에서는 나라별 상황에 적절한 노출인자를 사용하고 있으나, 우리나라는 아직 국내에 적용하기 적합한 노출 인자에 대한 연구가 매우 부족한 실정이다. 본 연구에서는 토양오염 위해성평가를 위한 국가별 노출인자를 비교분석하고, 이를 토대로 국내상황에 적용가능한 노출인자를 제시하였다. 국가별 노출인자 연구는 미국 Environmental Protection Agency, 영국 Environmental Agency, 네덜란드 RIVM, 호주, 그리고 독일에서 적용되고 있는 노출인자값에 대해 노출인자별로 총괄적인 비교분석을 수행하였다. 또한 국가별 비교분석연구와 국내에서 제시된 노출인자 자료를 종합하여, 국내자료가 없는 경우 외국에서 보편적으로 적용하고 있는 인자값을 국내 적용 타당성을 고려하여 제시하였다. 본 연구에서 고려된 노출인자 조사항목은 평균수명, 노출기간, 노출빈도, 체중, 체표면적(또는 노출체표면적), 피부흡수계수(Skin Absorption Factor), 토양-피부간 흡착계수(Soil-Skin Adherence Factor), 음용수 섭취량, 호흡률, 토양 섭취량 그리고 농작물 섭취량 등이다. 본 연구는 오염토양의 위해성평가를 수행할 때 국내 상황을 고려한 노출평가에 필요한 기반연구가 될 것이다.
토양매체중의 오염물질들은 다양한 경로를 통해 인체나 생태계에 노출되어 위해성 문제를 유발하고 있다. 토양위해성평가(Soil Risk Assessment)는 토양오염물질로 인한 악영향의 개연성을 정량적으로 평가하는 과정으로, 유해성 확인(Hazard Identification), 용량-반응평가(Dose-Response Assessment), 노출평가(Exposure Assessment), 그리고 위해도 결정(Risk Characterization)의 4가지 단계적 과정으로 이루어진다. 이중 노출평가과정에서 매우 중요하게 작용하는 노출인자(Exposure Factor)는 토양오염물질의 인체노출량을 산정하는데 필수적인 요소로, 미국, 유럽국가 등 선진국에서는 나라별 상황에 적절한 노출인자를 사용하고 있으나, 우리나라는 아직 국내에 적용하기 적합한 노출 인자에 대한 연구가 매우 부족한 실정이다. 본 연구에서는 토양오염 위해성평가를 위한 국가별 노출인자를 비교분석하고, 이를 토대로 국내상황에 적용가능한 노출인자를 제시하였다. 국가별 노출인자 연구는 미국 Environmental Protection Agency, 영국 Environmental Agency, 네덜란드 RIVM, 호주, 그리고 독일에서 적용되고 있는 노출인자값에 대해 노출인자별로 총괄적인 비교분석을 수행하였다. 또한 국가별 비교분석연구와 국내에서 제시된 노출인자 자료를 종합하여, 국내자료가 없는 경우 외국에서 보편적으로 적용하고 있는 인자값을 국내 적용 타당성을 고려하여 제시하였다. 본 연구에서 고려된 노출인자 조사항목은 평균수명, 노출기간, 노출빈도, 체중, 체표면적(또는 노출체표면적), 피부흡수계수(Skin Absorption Factor), 토양-피부간 흡착계수(Soil-Skin Adherence Factor), 음용수 섭취량, 호흡률, 토양 섭취량 그리고 농작물 섭취량 등이다. 본 연구는 오염토양의 위해성평가를 수행할 때 국내 상황을 고려한 노출평가에 필요한 기반연구가 될 것이다.
Humans are exposed by a range of pollutants in soil via exposure routes such as ingestion, inhalation, and dermal contact. Risk assessment is a process of evaluating the adverse health effects of chemicals as a result of exposure to stressors, and it is a very useful tool to establish the cleanup go...
Humans are exposed by a range of pollutants in soil via exposure routes such as ingestion, inhalation, and dermal contact. Risk assessment is a process of evaluating the adverse health effects of chemicals as a result of exposure to stressors, and it is a very useful tool to establish the cleanup goals in contaminated lands. In the exposure assessment that is one of main process in risk assessment, exposure factor plays a significant role to quantify the intake of soil pollutants. However there is a very limited study about the exposure factor applicable to Korea. In this study, we compared the exposure factors applied by the developed countries including the United States and representative European countries, and suggested the exposure factor that might be suitable in our situation. The exposure factors considered in this study include average lifetime, body weight, (exposed) skin surface area, life time, skin absorption, soil-skin adherence factor, and soil ingestion rate. This information is needed to quantitatively estimate the intake of soil pollutants in contaminated lands.
Humans are exposed by a range of pollutants in soil via exposure routes such as ingestion, inhalation, and dermal contact. Risk assessment is a process of evaluating the adverse health effects of chemicals as a result of exposure to stressors, and it is a very useful tool to establish the cleanup goals in contaminated lands. In the exposure assessment that is one of main process in risk assessment, exposure factor plays a significant role to quantify the intake of soil pollutants. However there is a very limited study about the exposure factor applicable to Korea. In this study, we compared the exposure factors applied by the developed countries including the United States and representative European countries, and suggested the exposure factor that might be suitable in our situation. The exposure factors considered in this study include average lifetime, body weight, (exposed) skin surface area, life time, skin absorption, soil-skin adherence factor, and soil ingestion rate. This information is needed to quantitatively estimate the intake of soil pollutants in contaminated lands.
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문제 정의
, 1997)에서 적용되고 있는 노출인자값에 대해 노출인자별로 총괄적인 비교분석을 수행하였다. 국가 별 비교분석연구와 국내에서 제시된 노출인자 자료를 종합하여, 현재 국내인프라를 토대로 국내에서 적용가능한 토양위해성평가 노출인자를 제시하였다. 본 연구에서 고려된 노출인자 자료는 토양오염물질로 인한 인체노출량 산정에 필요한 항목으로 한정하였고, 포함된 노출인자 조사항목은 평균수명, 노출기간, 노출빈도, 체중, 체표면적(또는 노출체표면적), 피부흡수계수(Skin Absorption Factor), 토양-피부간 흡착계수(Soil-Skin Adherence Factor), 음용수 섭취량, 호흡률, 토양 섭취량, 그리고 농작물 섭취량 등이다.
본 연구에서는 토양오염 위해성평가를 위한 국가별 노출인자를 비교분석하고, 이를 토대로 국내상황에 적용가능한 노출인자를 제시하였다. 국가별 노출인자 연구는 미국 환경보호청(US EPA, 1997; 2002a; 2002b; 2004), 영국 Environmental Agency(EA, 2002), 네덜란드 RIVM(RIVM, 2001), 호주(NEPC, 1999), 그리고 독일(Stubenrauch et al.
가설 설정
노출빈도는 환경매체에 계속적으로 노출된다고 가정하여 주거지역은 365일, 상업·공업지역은 250일로 적용할 것을 제안하였다.
한편, 성인여자의 하박면적은 성인남자의 45%라고 가정한다(US EPA, 2004). 어린이(1-6세)는 반팔, 반바지를 입고 신발을 착용하지 않았다고 가정하고 따라서 노출 체표면은 머리, 손, 하박, 종아리, 발 부분이 되며, 어린이 노출체표면적 기본값은 2800 cm2이다. 네덜란드는 성인과 어린이에 대한 실외/실내 노출표면적을 제시하고 있다.
제안 방법
본 연구에서는 토양오염 위해성평가를 위한 국가별 노출인자를 비교분석하고, 이를 토대로 국내상황에 적용가능한 노출인자를 제시하였다. 국가별 노출인자 연구는 미국 환경보호청(US EPA, 1997; 2002a; 2002b; 2004), 영국 Environmental Agency(EA, 2002), 네덜란드 RIVM(RIVM, 2001), 호주(NEPC, 1999), 그리고 독일(Stubenrauch et al., 1997)에서 적용되고 있는 노출인자값에 대해 노출인자별로 총괄적인 비교분석을 수행하였다. 국가 별 비교분석연구와 국내에서 제시된 노출인자 자료를 종합하여, 현재 국내인프라를 토대로 국내에서 적용가능한 토양위해성평가 노출인자를 제시하였다.
그 외의 호주의 Site Contamination에 대한 평가보고서(NEPC, 1999)와 독일의 UMS에 관한 논문이 활용되었다. 궁극적으로 노출인자조사 항목에 대해서 국가별 수치를 비교분석하고 제안된 수치에 대해서는 적용 가능한 근거를 제시하였다.
또한 ‘한국인 성인 남녀의 노출체표면적에 관한 연구’ 내에 제시된 노출체표면적 산출 공식을 이용하여 노출체표면적을 산정하였다.
미국 환경보호청에서는 활동 및 체표면적을 고려한 토양피부간 흡착계수를 연령별, 토지이용도별로 구분하여 상세하게 제시하고 있다(Table 5). 또한 ASTM과 영국도 토지이용도별 피부흡착계수를 제시하였다. Table 6는 국가별 위해성 평가에서 적용되고 있는 피부흡착계수 기본값을 나타낸 것이다.
토양-피부간 흡착계수는 토양특성, 신체부위, 그리고 활동정도에 따라 영향을 받는 인자이나 국내에서 연구된 자료가 없어 US EPA에서 제시하고 있는 수치를 이용하였다. 또한 음용수 섭취량, 토양섭취량, 그리고 호흡율 등에 관한 인자도 국내의 대표성있는 자료가 생산된바 없어 국제적으로 보편적으로 적용하고 있는 수치를 제안하였다.
본 연구는 국내의 인체인자자료와 미국과 영국, 네덜란드, 호주, 독일과 같은 유럽국가에서 토양오염 위해성평가를 수행할 때 적용되는 노출인자수치를 총괄적으로 종합하여, 비교분석을 수행하였다. 한국인을 대상으로 연구된 노출인자 자료는 인체치수에 관한 체중, 노출면적, 그리고 수명 등과 농작물섭취량이다.
국가 별 비교분석연구와 국내에서 제시된 노출인자 자료를 종합하여, 현재 국내인프라를 토대로 국내에서 적용가능한 토양위해성평가 노출인자를 제시하였다. 본 연구에서 고려된 노출인자 자료는 토양오염물질로 인한 인체노출량 산정에 필요한 항목으로 한정하였고, 포함된 노출인자 조사항목은 평균수명, 노출기간, 노출빈도, 체중, 체표면적(또는 노출체표면적), 피부흡수계수(Skin Absorption Factor), 토양-피부간 흡착계수(Soil-Skin Adherence Factor), 음용수 섭취량, 호흡률, 토양 섭취량, 그리고 농작물 섭취량 등이다.
인체노출량 계산에 필요한 노출인자는 국내의 인자값이 있거나 국내자료를 이용하여 산출이 가능하면 국내값을 제시하였고, 그 외의 값들은 외국 인자값을 수용체 및 토지이용도에 적합하도록 구분하여 Table 9과 같이 나타내었다. 신체관련인자인 체중과 체표면적은 평균값, 그리고 접촉률, 노출빈도, 노출기간은 상한치를 이용하였으며, 피부흡수계수는 물질별로 제시된 수치를 이용하거나 없는 경우 대표적 수치를 제시하였다. 평균수명, 체중, 그리고 체표면적 등은 국내기관 및 연구자에 의해서 연구된 값으로 한국인을 대표할 수 있는 수치이다.
46년으로 조사되었다. 실제 한국인의 평균수명은 70년 이상이나 미국이나 영국, 네덜란드 등 외국에서도 평균수명보다 적은 70년을 평균수명으로 적용하고 있어 위해성 평가시 70년을 적용하는 것은 큰 무리가 없을 것으로 판단되며 따라서 본 연구에서는 위해성평가시 평균수명을 70년으로 제안한다.
노출빈도는 환경매체에 계속적으로 노출된다고 가정하여 주거지역은 365일, 상업·공업지역은 250일로 적용할 것을 제안하였다. 체중은 한국인인체지수조사사업을 통해 제시된 남녀 평균체중을 권고하였으며 체표면적은 한국인의 평균 체중과 신장을 이용하여 수식에 의해 산출하고 노출체표면적은 US EPA에서 권고하고 있는 수치를 제안하였다. 피부흡수계수는 물질의 특성에 관련된 수치이므로 외국기관에서 제시되어있는 값을 이용하여도 무방하다.
Table 6는 국가별 위해성 평가에서 적용되고 있는 피부흡착계수 기본값을 나타낸 것이다. 토양-피부간 흡착계수는 국내에서 제시된 수치가 없으므로 US EPA에서 제시하고 있는 성인:0.07, 어린이: 0.2로 제안한다.
그 외의 인자들은 국내에 적용하기에 적합한 수치를 제시하였다. 평균수명은 통계청의 생명표를 참고로 하였으나 위해성 평가시 안전성을 고려하여 70년으로 제안하였다. 노출기간은 발암물질의 경우 평생을 노출된다고 가정하기 때문에 평균수명인 70년을, 그리고 비발암물질의 경우 평균거주기간의 95% 상한치인 30년을 제시하였다.
대상 데이터
피부흡수계수는 물질의 특성에 관련된 수치이므로 외국기관에서 제시되어있는 값을 이용하여도 무방하다. 토양-피부간 흡착계수는 토양특성, 신체부위, 그리고 활동정도에 따라 영향을 받는 인자이나 국내에서 연구된 자료가 없어 US EPA에서 제시하고 있는 수치를 이용하였다. 또한 음용수 섭취량, 토양섭취량, 그리고 호흡율 등에 관한 인자도 국내의 대표성있는 자료가 생산된바 없어 국제적으로 보편적으로 적용하고 있는 수치를 제안하였다.
이론/모형
체표면적 산출 공식은 매우 다양하다. 본 연구에서는 우리나라의 성인과 어린이(1-6세)의 체표면적을 산출하기 위하여 한국인 인체치수조사사업 보고서(산업자원부, 2004)에서 조사된 평균 신장(H)과 체중(BW)을 이주영(이주영, 2005)이 제시한 체표면적 산출공식(Eq 1)에 적용하여 계산하였다. 그 결과 성인의 총체표면적은 17,000 cm2,어린이는 6,500 cm2으로 산정되었다.
체중은 산업자원부에서는 ‘한국인 인체치수조사사업’ 보고서를 참고로 하였고, 한국인의 평균수명은 통계청의 생명표를 이용하였다.
성능/효과
어린이 중 토양을 먹는 습관이 있는 이식증 환자(Pica child)는 위해성 평가시 10 g/day를 적용할 것을 권고하고 있다. 각 나라별 적용하고 있는 토양섭취량은 성인의 경우 가장 적은 양과 가장 많은 양은 4배 정도 차이가 나타났다. 호주의 경우 가장 적은 25 mg/kg을, 미국은 주거지역에서 100 mg/kg을 제시하고 있다.
국내에서는 아직까지 토양섭취량에 관한 연구자료가 전무한 실정이며 따라서 본 연구에서는 RME를 토대로 US EPA에서 제안한 주거, 상업/상업·공업용지의 경우 각각 100, 50 mg/day으로 제안하고 어린이의 경우 200 mg/day, 이식증어린이는 10 g/day를 적용할 것을 권장한다.
본 연구에서는 우리나라의 성인과 어린이(1-6세)의 체표면적을 산출하기 위하여 한국인 인체치수조사사업 보고서(산업자원부, 2004)에서 조사된 평균 신장(H)과 체중(BW)을 이주영(이주영, 2005)이 제시한 체표면적 산출공식(Eq 1)에 적용하여 계산하였다. 그 결과 성인의 총체표면적은 17,000 cm2,어린이는 6,500 cm2으로 산정되었다.
평균수명은 통계청의 생명표를 참고로 하였으나 위해성 평가시 안전성을 고려하여 70년으로 제안하였다. 노출기간은 발암물질의 경우 평생을 노출된다고 가정하기 때문에 평균수명인 70년을, 그리고 비발암물질의 경우 평균거주기간의 95% 상한치인 30년을 제시하였다. 노출빈도는 환경매체에 계속적으로 노출된다고 가정하여 주거지역은 365일, 상업·공업지역은 250일로 적용할 것을 제안하였다.
한국인의 체중은 미국이나 유럽보다 낮으며 이는 동일농도의 물질에 노출되었을 때 노출량이 더 커질 수 있음을 의미한다. 따라서 산업자원부의 자료를 바탕으로 평균 성인체중은 60 kg, 어린이(1-6세)의 체중은 15 kg으로 사용하는 것이 적합할 것으로 판단된다.
국내의 경우 이주영(2005)이 성인 남녀를 대상으로 실시한 연구에서 신체부위별 체표면적을 제시하고 있어 US EPA에서 주거용지에서 노출된다고 가정하는 체표면부위(머리, 손, 하박, 종아리)를 합산한 결과 5,610 cm2으로 산출되었다. 또한 어린이의 경우 신체부위별 체표면적 측정결과가 전무하여 성인과 어린이의 총 체표면적의 비를 구하고 발을 포함한 성인의 노출체표면적과 곱하여 어린이 노출체표면적을 산출한 결과 2,535 cm2로 산출되었다. 그러나 어린이의 경우 실측자료가 아닌 성인과 어린이의 체표면적의 비를 이용하여 산출된 값이며 성인의 경우 65명에 한하여 수행된 연구로 한국인의 대표성있는 수치에 대한 연구자료가 도출될 때까지 US EPA에서 제시하고 있는 성인 5,700 cm2(주거지역), 3,300 cm2(상업·공업용지), 그리고 어린이는 2,800 cm2으로 적용하는 것은 무리가 없을 것으로 판단된다.
식품섭취량은 지역별로 약간의 차이를 나타냈는데 백미의 경우 읍·면지역, 중소도시, 그리고 대도시 순으로 섭취량이 감소하는 경향을 나타냈으며 읍·면지역의 경우 전국평균보다 약 3% 정도 높은 섭취량을 나타냈다.
후속연구
국내에서 위해성 평가시 표준화된 노출빈도값은 없으나 인체는 지속적으로 환경매체에 노출되므로 주거·농업지역에서 365일, 상업·공업용지에서는 250일로 적용할 것을 제안한다.
7 L/day를 적용하고 있다. 국내의 경우 음용수섭취량에 대한 조사가 일부 집단에 한하여 수행된 제한적인 결과로 대표성이 없다고 판단되어 국내의 대표성 있는 연구 자료가 제시될 때까지 미국, 네덜란드, ASTM에서 제시하고 있는 성인 2 L/day, 어린이 1 L/day로 적용할 것을 제안한다.
반면 우리나라의 경우 한국인에 대한 노출인자에 대한 연구가 매우 부족하고, 다양한 노출인자 중 일부인 평균수명, 체중, 그리고 체표면적의 연구가 거의 전부인 형편이다. 노출인자는 평가 대상을 대표할 수 있는 수치로서 한국인을 대표할 수 있는 노출인자에 관하여 체계적인 연구가 수행되어야 할 것으로 판단되며, 또한 위해성평가시 적용되는 노출인자 값을 정형화하여 올바른 평가를 유도해야 할 것이다. 본 연구는 위해성평가의 중요한 단계인 노출평가에서 인체노출량 산정에 사용되는 여러 인체노출 인자자료를 종합하고 각 자료를 비교분석하여 한국인에게 적합한 노출인자수치를 제안한 기반연구로, 토양오염 위해성평가를 수행할 때 국내 상황에 적합한 인체노출량 산정에 기여할 것으로 사료된다.
006을 사용한다. 반면 국내에서는 호흡률에 관한 일부 연구가 수행되었으나 이는 소수의 대상자에 한하여 수행된 연구로 대표성이 결여되었다고 판단되어 본 연구에서는 위해성 평가시 보편적으로 사용되고 있는 수치를 적용하여 성인은 20 m3/day, 어린이의 경우 네덜란드에서 제시한 7.6 m3/day(6세 이하)을 적용할 것을 권장한다.
노출인자는 평가 대상을 대표할 수 있는 수치로서 한국인을 대표할 수 있는 노출인자에 관하여 체계적인 연구가 수행되어야 할 것으로 판단되며, 또한 위해성평가시 적용되는 노출인자 값을 정형화하여 올바른 평가를 유도해야 할 것이다. 본 연구는 위해성평가의 중요한 단계인 노출평가에서 인체노출량 산정에 사용되는 여러 인체노출 인자자료를 종합하고 각 자료를 비교분석하여 한국인에게 적합한 노출인자수치를 제안한 기반연구로, 토양오염 위해성평가를 수행할 때 국내 상황에 적합한 인체노출량 산정에 기여할 것으로 사료된다.
일반적으로 특정물질에 대해 제시된 수치가 없는 경우는 보수적인 가정을 이용하여 예측한다. 피부흡수계수는 보편적으로 국가별 차이가 없는 인자이므로 따라서 본 연구에서는 카드뮴: 0.001, 비소: 0.03, 반휘발성 유기물: 0.1, 휘발성물질: 0.5로 적용할 것을 제안한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
위해성평가를 구분하는 4단계는 무엇인가?
또한 토양오염기준 설정시 위해성평가기법을 적용할 경우 토양오염기준의 합리성과 활용성을 증대시킬 수 있다. 위해성평가는 일반적으로 4단계로 구분되는데 유해성 확인(Hazard Identification), 용량-반응평가(Dose-Response Assessment) 또는 독성평가(Toxicity Assessment), 노출평가(Exposure Assessment), 위해도 결정(Risk Characterization)의 단계이다. 이중 노출평가는 토양오염물질의 인체노출량을 산정하는 과정으로 노출경로에 따른 노출인자가 관여하며, 노출평가시 사용되는 노출인자값은 평가대상에 따라 상이하다.
토양매체의 정화가 다른 환경매체의 정화와 다르게 어려움을 갖는 이유는 무엇인가?
토양매체의 특성상 토양 내 오염물질은 토양 내에 장기간 잔류하며, 지하수나 음식물 섭취 등 여러 경로를 통해 인체로 유입된다. 오염된 토양의 정화는 환경적으로 시급한 문제이나, 토양매체는 다른 환경매체와 달리 정화하는데 기술적으로 어려움이 있고, 경제적으로 막대한 예산이 요구된다. 따라서 오염조사를 포함한 위해성 평가를 통하여 합리적인 정화목표를 설정할 필요가 있다.
국내 실정에 적합한 위해성 평가 기법을 개발하고 이를 토대로 위해성 평가 체계를 구축할 필요가 있는 이유는 무엇인가?
우리나라의 토양오염관리는 토양오염항목별 오염기준에 의존하고 있고 노출평가 등에 대한 인식이 부족한 실정이다. 따라서 국내 실정에 적합한 위해성 평가 기법을 개발하고 이를 토대로 위해성 평가 체계를 구축할 필요성이 있다.
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