In the present study, the concentration levels of polychlorinated biphenyls (or PCBs) in the environments in Korea are estimated based on some measured data in Korea, in comparison with the data from the other countries. Even though PCBs were banned as electrical fluids in 1970s in Korea, PCBs are s...
In the present study, the concentration levels of polychlorinated biphenyls (or PCBs) in the environments in Korea are estimated based on some measured data in Korea, in comparison with the data from the other countries. Even though PCBs were banned as electrical fluids in 1970s in Korea, PCBs are still detected in the environment. PCBs levels in Korea are greatly lower than those in other countries, which are gradually decreased as well. However, the measured data are not sufficient in both numbers and quality, to estimate the average PCBs levels in Korea. The regulation limit on polychlorinated biphenyls (or PCBs) is 2mg/kg (ppm), which is too low compared to 50 ppm of many other countries including U.S. With this strict regulation, there are many problems expected, for example, in the analysis of PCBs in the transformers using in the field as well as the safe treatment of PCBs. The risk assessment on the PCBs in the environment is surely necessary prior to the change in the limit. Also the PCBs concentration monitoring in the environmental media (i.e. air, water, soil and sediment) and exposure assessment will be essential for the accurate risk assessment. If the PCB-waste guideline maintain as 2 ppm after 10 years, the excess cancer risk of PCBs exposure by ambient air, drinking water and soil was $10^{-8}$. But if the guideline mitigate as 50 ppm after 10 years, the cancer risk was increased by $10^{-7}$. The ecological risk quotient by regulation change was not exceed '1'.
In the present study, the concentration levels of polychlorinated biphenyls (or PCBs) in the environments in Korea are estimated based on some measured data in Korea, in comparison with the data from the other countries. Even though PCBs were banned as electrical fluids in 1970s in Korea, PCBs are still detected in the environment. PCBs levels in Korea are greatly lower than those in other countries, which are gradually decreased as well. However, the measured data are not sufficient in both numbers and quality, to estimate the average PCBs levels in Korea. The regulation limit on polychlorinated biphenyls (or PCBs) is 2mg/kg (ppm), which is too low compared to 50 ppm of many other countries including U.S. With this strict regulation, there are many problems expected, for example, in the analysis of PCBs in the transformers using in the field as well as the safe treatment of PCBs. The risk assessment on the PCBs in the environment is surely necessary prior to the change in the limit. Also the PCBs concentration monitoring in the environmental media (i.e. air, water, soil and sediment) and exposure assessment will be essential for the accurate risk assessment. If the PCB-waste guideline maintain as 2 ppm after 10 years, the excess cancer risk of PCBs exposure by ambient air, drinking water and soil was $10^{-8}$. But if the guideline mitigate as 50 ppm after 10 years, the cancer risk was increased by $10^{-7}$. The ecological risk quotient by regulation change was not exceed '1'.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
그러나 지금까지 우리나라에서 PCBs 에 대한 연구 결과는 부족한 상태이고, 과거는 물론이고 현재의 변압기 현황이나 PCBs 농도 현황에 관한 자료도 구하기 어려운 실정이며, 국립환경과학원의 5년에 걸친 측정 결과에서도 검출한계 이하 값이 많이 보고되고 있는데, 국외에 비해 검출 한계 가 너무 높다는 점을 고려하면 분석장비 및 분석 방법을 보다 정밀하게 할 필요가 있다고 판단된다. 따라서 본 연구에서는 향후 농도를 예측하기 위한 현재 농도값으로 국립환경과학원과 문헌자료의 측정값을 이용하였으며, 우리나라의 환경매체 중 미래의 PCBs 농도 변화를 예측하기 위해서 과거 수십 년간 PCBs에 관해 많은 연구가 이루어진 미국 오대호 주변의 연구결과 중 환경매체별 PCBs 반 감기를 이용하여 농도를 예측하는 방법을 채택하였다. 단, 여기서 말하는 반감기는 물질의 고유 특성으로서의 반감기가 아니라 매체별 이동, 변환 등에 따른 자연적 감소율과 제어정책 적용에 따른 저감율 등을 함께 고려한 통합적 PCBs 저감율의 개념이다.
정량적인 용량-반응 관계가 관찰된 역학연구 자료를 가장 우선적으로 활용하며, 부재 시 동물실험자료를 이용하여 용량-반응평가를 수행한다. 본 연구에서는 PCBs의 인체 발암성 물질의 중요성을 고려하기 위해, 물질의 인체 발암성 여부에 따라 다른 용량-반응 평가 방법을 이용하고 있는 미국 환경보호청의 용량-반응평가기법을 적용하여 평 가하였다.
이에 국내에서도 PCBs 관리를 위한 현행 규제체계가 적절한 지 검토하는 작업이 필요하다. 본 연구에서는 가장 신뢰성 있는 국립환경과학원의 내분비계 장애물질 모니터링 사업의 PCBs 환경잔류실태 자료를 사용하여 농도 예측을 통한 인체 및 생태위해성평가를 수행하였다. 그 결과, 국립환 경과학원 자료와 실제 PCBs 함유 변압기 노출의 연관성 부족으로 인해, PCBs 오염변압기의 배출량 을 고려한 위해성평가가 필요하다고 판단되었다.
본 연구에서는 규제 농도가 현행과 같이 2ppm인 경우와 50 ppm으로 완화되는 2가지 상황에 대한 환경매체 중의 PCBs 농도 변화를 예측해보고, 각각에 대하여 인체 및 생태위해성평가를 통하여 현 규제기준의 타당성을 판단해보려 한다.
용량-반응평가와 인체 노출 평가에서 산출된 정보를 종합하여 PCBs에 특정 농도로 노출되었을 경우에 개인이나 인구집단에서 유해한 영향이 발생할 확률을 결정하는 단계로서, 본 연구에서는 미국 환경보호청의 방법에 따라 PCBs의 발암독성 영향에 대한 인체 위해도를 산출하였다•
가설 설정
본 연구에서는 반감기를 이용하고 현재 농도에서 지수함수적으로 농도가 감소한다고 가정하여 각 규제 기준별로 2005년 현재 농도와 2015년의 예측 농도를 나타내었다. Table 1에 규제 기준이 50 ppm인 경우와 2ppm인 경우 각각에 대하여 매체별 농도를 예측하기 위한 반감기 값을 제시하였다.
(2001)^ 1970년대부터의 반감기를 기준으로 하되, 대기 중의 반감기가 증가하는 비율만큼 이 반감기도 증가한다고 가정하여 3배 증가를 적용하였다. 토양의 경우 1970년대부터의 반감기 자료마저도 없기 때문에 저질 중의 PCBs 반 감기와 같다고 가정하였다.
이 결과를 우리나라 PCBs 농도 변화 예측에 적용할 때, 우선 PCBs 폐기물의 규제 기준으로 50 ppm을 사용할 경우에는 현재의 PCBs 농도 수준이 외국의 1970〜1980년대 처럼 높지 않기 때문에 오대호 주변의 1990년대 이후의 반감기를 적용하는 것이 타당할 것으로 판단된다. 한편 규제 기 준이 2 ppm인 경우에는 적극적인 정책을 통해 PCBs 농도를 효과적으로 감소시켰던 1970년대부터의 반감기를 적용하는 것이 적절할 것으로 추정되었고, 수질과 저질증 PCBs의 반감기는 1990년대 이후의 자료만 별도로 계산한 연구가 없기 때문에 Schneider et al. (2001)^ 1970년대부터의 반감기를 기준으로 하되, 대기 중의 반감기가 증가하는 비율만큼 이 반감기도 증가한다고 가정하여 3배 증가를 적용하였다. 토양의 경우 1970년대부터의 반감기 자료마저도 없기 때문에 저질 중의 PCBs 반 감기와 같다고 가정하였다.
제안 방법
PCBs 생태위해도 평가를 위한 PNEC는 3.05〜 3.90(㎍/L)로 산출되었으며, 위해성 평가에서 상기자료의 불확실성을 고려하기 위해 uniform distribution으로 fitting하여 평가를 수행하였다.
국립환경과학원 내분비계장해물질 자료를 토대로 규제체계 변경으로 인한 환경 중 PCBs 농도 감소자료를 사용하여, 원칙적으로 유럽연합의 환경위해성 평가지침에 준하여 생태위해수준을 평가하였다. 이때 노출 수준은 수서 생태 위해성 평가를 위해 수질농도자료를 사용하였으며, 노출 자료의 불확실성을 고려하기 위해 대상자료에 대한 분포를 고려하여 평가하였다.
환경매체별 오염도를 바탕으로 노출의 강도(또는 매체 접촉율), 빈도(frequency), 기간(duration), 노 출경로에 관한 오소들을 고려하여 수행되며, 환경 중 PCBs의 임의 농도 값을 체내에서 용량으로 전환한 인체 노출량 값은 해당 물질이 임의의 농도로 오염된 매체에 노출될 경우 관련 노출인자에 따라 달라지므로 가능한 노출 경로를 확인하여 각 경로를 통한 노출량을 추정한다. 본 연구에서는 US EPA 의 위해성 평가 가이드라인에 따라 인체 노출량을 산출하여 규제기준 시나리오와 현 수준에서의 위해 저감 효과를 분석하기 위해 환경부 자료 및 각종 국내 문헌 자료 중 노출 정보를 바탕으로 규제기준 변경에 따른 환경 중 농도 예측 자료를 통해 추정하였고, 보통 성인평균 체중은 70kg에 섭취율은 2 (L/day), 호흡률은 20(m3/day)로 적용하였다
용량-반응평가는 EPA의 ECOTOX에서 제공하고 있는 DB중 수생 생태에 대한 위해성만을 평가 하였으며, 이중 가장 보수적 endpoint인 개체 사망 (mortality)을 선택하였고, PCBs congener에 대한 개별 독성평가보다는 실제 변압기절연유 누유로 인한 Tot이-PCBs의 독성평가가 중요하기 때문에 PCBs (1336-36-3)에 대한 mosquito fish의 급성 독성자료를 선택하여 PNEC를 산출하였다. 이때 적용된 평가계수(AF)는 자료의 신뢰도를 고려하여 ，10(T으로 선택하였다.
위해성 평가를 위한 PCBs(CAS #1336-36-3) 위험성확인 정보는 USEPA에서 제공하고 있는 IRIS 의 정보를 사용하였고, 데이터에서 제공하고 있는 독성 정보는 PCBs의 용량-반웅 평가를 위한 동물실험 자료를 근거로 신뢰성 확보를 위해 IPCS의 EHC 보고서, EPA IRIS 및 IARC에서 제시하고 있는 자료들을 참고하여 PCBs의 인체 내 물질 대사, 약물동력학적 정보, 급성 • 만성 독성정보, 발암보, 기타돌연변이원성 등의 정보를 정리하였으며, 구강 노출을 통해 간 독성과 발암성에 대한 자료를 수집하였다 위해둥급에 관한 정보는 US EPA 와 IARC에서 제안하고 있는 발암 등급을 검토하여 위해성 평가를 수행하였다.
국립환경과학원 내분비계장해물질 자료를 토대로 규제체계 변경으로 인한 환경 중 PCBs 농도 감소자료를 사용하여, 원칙적으로 유럽연합의 환경위해성 평가지침에 준하여 생태위해수준을 평가하였다. 이때 노출 수준은 수서 생태 위해성 평가를 위해 수질농도자료를 사용하였으며, 노출 자료의 불확실성을 고려하기 위해 대상자료에 대한 분포를 고려하여 평가하였다.
정량적인 용량-반응 관계가 관찰된 역학연구 자료를 가장 우선적으로 활용하며, 부재 시 동물실험자료를 이용하여 용량-반응평가를 수행한다. 본 연구에서는 PCBs의 인체 발암성 물질의 중요성을 고려하기 위해, 물질의 인체 발암성 여부에 따라 다른 용량-반응 평가 방법을 이용하고 있는 미국 환경보호청의 용량-반응평가기법을 적용하여 평 가하였다.
화합물의 독성값 외에 평가 대상지역에서의 오•염 농도가 필요하기 때문에 국내 문헌 자료를 검토하여 각 매체별/시기별 노출 자료를 수집하였고, 인체 노출평가에서와 같이 규제기준 시나리오와 현 수준에서의 위해저감 효과를 분석하기 위해서 환경부 자료 및 국내 문헌 자료 중 노출정보를 바탕으로 현재 노출 수준과 규제기준 변경으로 인한 노출수 준을 비교하여 수행하였다.
환경매체별 오염도를 바탕으로 노출의 강도(또는 매체 접촉율), 빈도(frequency), 기간(duration), 노 출경로에 관한 오소들을 고려하여 수행되며, 환경 중 PCBs의 임의 농도 값을 체내에서 용량으로 전환한 인체 노출량 값은 해당 물질이 임의의 농도로 오염된 매체에 노출될 경우 관련 노출인자에 따라 달라지므로 가능한 노출 경로를 확인하여 각 경로를 통한 노출량을 추정한다. 본 연구에서는 US EPA 의 위해성 평가 가이드라인에 따라 인체 노출량을 산출하여 규제기준 시나리오와 현 수준에서의 위해 저감 효과를 분석하기 위해 환경부 자료 및 각종 국내 문헌 자료 중 노출 정보를 바탕으로 규제기준 변경에 따른 환경 중 농도 예측 자료를 통해 추정하였고, 보통 성인평균 체중은 70kg에 섭취율은 2 (L/day), 호흡률은 20(m3/day)로 적용하였다
대상 데이터
미국 환 경보호청 (USEPA)은 1998년 12월부터 변압기에 대한 국가단일등록시스템을 구축하여 데 이터베 이 스를 작성하여 1999년까지 18,700대가 둥록되었 다(US EPA, 1999). 또한 러시아 연방의 유일한 PCBs 제조회사인 Orgsteklo사와 Orgsintez사에서 총 179,500톤을 생산하였으며, 그 중 변압기 및 축전기의 절연유에는 127,000톤 이 사용되었다. 영국의 환경식품 농촌부(DEFRA)는 PCBs 총생산량 및 수입량으로부터 폐기된 양과 수출량을 제외함으로써 영국의 PCBs 잔류량을 8,000톤으로 추정하고 있으며 (DEFRA, 1999), 잔류량의 대부분은 1,800대의 변압기와 450,000대의 축전기내에 있는 것으로 조사되었다.
유해성 확인은 일반적으로 ECOTOX 자료 및 EPA 보고서를 기초로 독성값을 구하고, 평가 결과 얻어진 독성값을 바탕으로 PNEC 값을 결정한 후 그 외 국제기구의 보고서에 언급된 독성값이 있는 경우, 이를 이용한 PNEC을 별도로 결정하여 이들을 상호 비교하는 방식으로 절차를 마련한다. 이러한 PNEC 산출을 위하여 EPA에서 제공하고 있는 PCBs 생태독성 자료를 수집하였다.
성능/효과
PCBs 규제기준을 50ppm으로 하였을 때 10년 후 농도 변화를 근거로 한 위해성 평가에서 대기로 인한 발암 위해도는 7.38x10-9, 수질로 인한 위해도는 L08xl()7，토양으로 인한 위해도는 7.41 X10시°로 나타났으며, 이에 대한 총 발암 위해도는 1.16x10-7로 나타났다. PCBs 규제기준을 2ppm으로 하였을 때 10년 후 농도 변화를 근거로 한 위해성 평가에서 대기로 인한 발암 위해도는 3.
PCBs로 인한 생태위해성 평가 결과, 현 수준에서의 생태위해도는 8.97x10-3로 평가되었으며, 규제 기준을 50 ppm으로 완화했을 경우 2015년에 5.17X03로 현 위해 수준에서 약 42% 감소되며, 현 규제 수준인 2ppm으로 유지할 경우 2015년 위해도가 1.62x10-3로 현 수준에 비해 약 82% 감소되는 것으로 평가되었다. 현 수준과 규제기준 변경 후 모두 2Q15년 예측 위해도가 'T이하로 평가되어 안전한 수준으로 나타났다.
단, 여기서 말하는 반감기는 물질의 고유 특성으로서의 반감기가 아니라 매체별 이동, 변환 등에 따른 자연적 감소율과 제어정책 적용에 따른 저감율 등을 함께 고려한 통합적 PCBs 저감율의 개념이다. 이 결과를 우리나라 PCBs 농도 변화 예측에 적용할 때, 우선 PCBs 폐기물의 규제 기준으로 50 ppm을 사용할 경우에는 현재의 PCBs 농도 수준이 외국의 1970〜1980년대 처럼 높지 않기 때문에 오대호 주변의 1990년대 이후의 반감기를 적용하는 것이 타당할 것으로 판단된다. 한편 규제 기 준이 2 ppm인 경우에는 적극적인 정책을 통해 PCBs 농도를 효과적으로 감소시켰던 1970년대부터의 반감기를 적용하는 것이 적절할 것으로 추정되었고, 수질과 저질증 PCBs의 반감기는 1990년대 이후의 자료만 별도로 계산한 연구가 없기 때문에 Schneider et al.
이때, 현재의 위해도를 기준으로 하여 기준을 50 ppm으로 완화하였을 경우, 총위해도 감소율이 약 43.7%로 나타났으며, 현재의 기준 2ppm을 유지하였을 때, 총위해도는 10년 후 81.3% 감소하는 것으로 나타났다.
62x10-3로 현 수준에 비해 약 82% 감소되는 것으로 평가되었다. 현 수준과 규제기준 변경 후 모두 2Q15년 예측 위해도가 'T이하로 평가되어 안전한 수준으로 나타났다.
후속연구
본 연구에서는 가장 신뢰성 있는 국립환경과학원의 내분비계 장애물질 모니터링 사업의 PCBs 환경잔류실태 자료를 사용하여 농도 예측을 통한 인체 및 생태위해성평가를 수행하였다. 그 결과, 국립환 경과학원 자료와 실제 PCBs 함유 변압기 노출의 연관성 부족으로 인해, PCBs 오염변압기의 배출량 을 고려한 위해성평가가 필요하다고 판단되었다. 국립환경과학원 모니터링 자료는 PCBs의 환경 중 실태를 조사한 자료이며, 고농도의 노출이나 PCBs 누출 가능성이 있는 hot-spot 지역을 대상으로 한 자료^가 아니기 때문에 PCBs로 인한 정확한 인체 위해를 가늠하기 어렵기 때문이다.
국립환경과학원 모니터링 자료는 PCBs의 환경 중 실태를 조사한 자료이며, 고농도의 노출이나 PCBs 누출 가능성이 있는 hot-spot 지역을 대상으로 한 자료^가 아니기 때문에 PCBs로 인한 정확한 인체 위해를 가늠하기 어렵기 때문이다. 따라서 PCBs 오염 변압기의 실태와 유통/보관에 대한 다양한 노출 가능 시나리오를 설정하여 PCBs 배출량을 설정하고, 이에 대한 환경노출의 재평가를 통한 인체 위해성 평가가 차후 수행되어야 하겠다.
참고문헌 (22)
국립환경과학원. 절연유 중 PCBs 세부분석 지침, 2004
국립환경과학원. 폐기물 중 폴리염화비페닐류 함유량 측정, 분석 매뉴얼, 2005
국립환경연구원보. 주요 배출원별 Coplanar PCBs의 발생기전 및 배출특성에 관한 연구(I), 2004
국립환경연구원보. 주요 배출원별 Coplanar PCBs의 발생기전 및 배출특성에 관한 연구(I), 2003
환경부. 잔류성 유기오염물질 조사기법 개발에 관한 연구, 2003
ATSDR (Agency for Toxic Substances and Disease Registry). Toxicological Profile for Polychlorinated Biphenyls(PCBs), 2000
Breivik K, Sweetman A, Pacyna JM and Jones KC. Towards a global historical emission inventory for selected PCB congeners-a mass balance approach 1. Global production and consumption, Sci Total Environ 2002; 290: 181-198
Department for Environment. Food ＆ Rural Affairs the National Assembly for Wales, the Scottish Executive the Department of the Environment in Northen Ireland, Speciation of the UK Polychlorinated Biphenyl emission Inventory
DEFRA. Dioxins and Dioxin-like PCBs in the UK Environment, Consultation Document, 2002
DEFRA. Partial Regulatory Impact Assessment Dioxins and Dioxin-like PCBs in the UK Environment, 2001
GLBTS. Binational Toxics Strategy Draft Step 3 Report:Options for Reducing PCBs, Prepared by Ross & Associates Environmental Consulting, 2000
Schneider AR, Stapleton HM, Cornwell J and Baker JE. Recent declines in PAH, PCB, and Toxaphene levels in the Northern Great Lakes as determined from high resolurion sediment cores, Environ Sci Technol 2001; 35:3809-3815
US EPA. Guidelines for carcinogen risk assessment, Federal Register 1986; 51(185): 33992-34003
US EPA. Proposed guidelines for carcinogen risk assessment;notice, Federal Register 1996a; 61(79): 17960-18011
US EPA. Report on peer review workshop on PCBs: cancerdose response assessment and application to environmental mixtures. Washington, DC, National Center for Environmental Assessment, 1996b
UNEP. Guidelines for the identification of PCBs and Materials containing PCBs, First Issue, 1999
US EPA. Method 8082A, Polychlorinated biphenyls by GC, 2000
US EPA. Phase 2 report-review copy further site characterization and analysis volume 2F-human health risk assessment Hudson River PCBs reassessment RI/FS, 1999
US EPA. Bioaccumulation testing and interpretation for the purpose of sediment quality assessment: status and needs and appendix (EPA-823-R-00-002) office of water; office of solid waste, Washington, DC. Feb-ruary, 2000
US EPA. Method 9078, screening test method for polychlorinated biphenyls in soil, http://www.epa.gov/epaoswer/hazwaste/test/pdfs/9078, 1996
US EPA. Method 9079, screening test method for polychlorinated biphenyls in transformer oil, http://www.epa.gov/epaoswer/hazwaste/test/pdfs/9079, 1996
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.