실내 방향제 사용에 의한 유해 가스상 오염물질 배출 산정 및 노출 평가 Emission Estimation and Exposure to Hazardous Gaseous Pollutants Associated with Use of Air Fresheners Indoors원문보기
This study quantitatively investigated the emissions of indoor air pollutants associated with the utilization of air fresheners indoors, and evaluated individual exposure to five specified indoor air pollutants, which were chosen on the basis of selection criteria. An electrically-polished stainless...
This study quantitatively investigated the emissions of indoor air pollutants associated with the utilization of air fresheners indoors, and evaluated individual exposure to five specified indoor air pollutants, which were chosen on the basis of selection criteria. An electrically-polished stainless steel chamber (50L) was employed to achieve this purpose. Test air fresheners were selected through three steps: first, on the basis of market sales; second, on the basis on a preliminary head-space study; and lastly, on the basis of emissions of toxic compounds (benzene, ethyl benzene, limonene, toluene, and xylene). The empirical mathematical model fitted well with the time-series concentrations in the environmental chamber (in most cases, determination coefficient, $R^2{\gtrsim}$0.9), thereby suggesting that the empirical model was suitable for testing emissions. The concentration equilibrium appeared 180 min after the introduction of sample air fresheners into the chamber. Both the chamber concentrations of emission rates or factors varied greatly according to air freshener type. It is noteworthy that although benzene, ethyl benzene, toluene, and xylene were emitted from all test air fresheners, their exposure levels were not significant enough to result in any significant health risk. However, certain type of air fresheners were observed to emit significant amount of limonene, which is potentially reactive with ozone to generate secondary pollutants with oxidants such as ozone, hydroxyl radicals, and nitrogen oxides. The exposure levels to limonene associated with the utilization of three air fresheners were estimated to be 13 to 175 times higher than that of other air fresheners. This information can help consumers to select low-pollutant-emitting air fresheners.
This study quantitatively investigated the emissions of indoor air pollutants associated with the utilization of air fresheners indoors, and evaluated individual exposure to five specified indoor air pollutants, which were chosen on the basis of selection criteria. An electrically-polished stainless steel chamber (50L) was employed to achieve this purpose. Test air fresheners were selected through three steps: first, on the basis of market sales; second, on the basis on a preliminary head-space study; and lastly, on the basis of emissions of toxic compounds (benzene, ethyl benzene, limonene, toluene, and xylene). The empirical mathematical model fitted well with the time-series concentrations in the environmental chamber (in most cases, determination coefficient, $R^2{\gtrsim}$0.9), thereby suggesting that the empirical model was suitable for testing emissions. The concentration equilibrium appeared 180 min after the introduction of sample air fresheners into the chamber. Both the chamber concentrations of emission rates or factors varied greatly according to air freshener type. It is noteworthy that although benzene, ethyl benzene, toluene, and xylene were emitted from all test air fresheners, their exposure levels were not significant enough to result in any significant health risk. However, certain type of air fresheners were observed to emit significant amount of limonene, which is potentially reactive with ozone to generate secondary pollutants with oxidants such as ozone, hydroxyl radicals, and nitrogen oxides. The exposure levels to limonene associated with the utilization of three air fresheners were estimated to be 13 to 175 times higher than that of other air fresheners. This information can help consumers to select low-pollutant-emitting air fresheners.
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문제 정의
국내 시판 방향제에서 이러한 유해 오염물질들이 함유되어 있다는 것이 정성적으로는 조사되었지만(Kwon and Jo, 2007), 방향제 사용과 관련한 인체 노출 자료로 활용될 수 있는 국내 시판 방향제 방출 성분의 정량적 분석 결과는 문헌상에서 아직까지는 보고되지 않고 있다. 따라서, 본 연구에서는 국내 시판 방향제에서 방출되는 유해 성분들을 정량적으로 분석하고, 방향제 사용과 관련한 유해 성분 노출에 대하여 평가하였다. 가정용품의 배출 특성을 평가하기 위해서 가장 보편적으로 활용되어 온 헤드-스페이스법(head-space method) (Colombo et al.
가설 설정
, 1995; Wolkoff and Nielsen, 1996; Wolkoff, 1998). 계산의 복잡성을 최소화하기 위하여, 이러한 표준 방에서 공기는 혼합이 잘 되었고, 방의 벽, 천정 또는 바닥 표면에 오염물질의 흡착과 탈착이 발생하지 않는 것으로 가정하였다. 표준 방에서 평균 공기 교환률은 0.
따라서, 오염물질의 배출 속도가 일정한 것으로 가정하였다. 둘째, 챔버가 화학반응성이 크지 않은 전기 전처리된 SS로 제작되었기 때문에 챔버 내벽에서 흡착과 탈착 효과는 크지 않은 것으로 가정하였다. 결과적으로 질량 수지식(1)은 다음과 같이 간편화된다:
첫째, 실험이 끝나는 시간에도 방향제가 모두 소모되지 않고 남아 있었기 때문에 실험이 진행되는 동안에 오염물질이 지속적으로 배출이 되고 있었다. 따라서, 오염물질의 배출 속도가 일정한 것으로 가정하였다. 둘째, 챔버가 화학반응성이 크지 않은 전기 전처리된 SS로 제작되었기 때문에 챔버 내벽에서 흡착과 탈착 효과는 크지 않은 것으로 가정하였다.
일반 가정에서 방향제에서 방출되는 오염물질에 의해서 거주자들의 노출과 이로 인한 건강 위해성을 평가하기 위하여 일차적으로 방향제 사용에 따른 실내 농도를 실내 공기질 모델에서 유도된 상기 식(4)를 이용하여 추산하였다. 선행연구에서 여러 차례 적용되고 체적이 17.4 m3인 일반 가정의 표준 방(standard room)에서 방향제를 사용하는 경우를 가정하여 실내 농도를 계산하였다(Jensen et al., 1995; Wolkoff and Nielsen, 1996; Wolkoff, 1998). 계산의 복잡성을 최소화하기 위하여, 이러한 표준 방에서 공기는 혼합이 잘 되었고, 방의 벽, 천정 또는 바닥 표면에 오염물질의 흡착과 탈착이 발생하지 않는 것으로 가정하였다.
85를 고려하여 결정되었다. 성인 평균 체중은 62.8 kg으로 가정하였다(환경부, 2007).
계산의 복잡성을 최소화하기 위하여, 이러한 표준 방에서 공기는 혼합이 잘 되었고, 방의 벽, 천정 또는 바닥 표면에 오염물질의 흡착과 탈착이 발생하지 않는 것으로 가정하였다. 표준 방에서 평균 공기 교환률은 0.5 h-1로 가정하고(Wolkoff and Nielsen, 1996), 방향제의 오염물질 배출 속도는 일정하고, 일일 24시간 전체에 걸쳐 오염물질이 배출되는 것으로 가정하였다. 표준 방에서의 초기 오염물질 농도는 선행 연구들(Chuang et al.
제안 방법
방향제뿐만 아니라 다른 생활용품에서도 상기 다섯 종류의 오염물질이 배출되는 것으로 보고되었다. Singer et al. (2006)이 방향제에서 배출되는 오염물질들의 배출특성을 조사하였지만, glycol ethers와 terpenoids 두 가지 오염물질에 대해서만 보고하였기 때문에 본 연구 결과와 직접적으로 비교할 수 없기 때문에 본 연구에서 조사된 오염물질에 대하여 다른 가정용품 사용에 따른 배출 특성과 간접적 비교를 시도하였다. Wallace et al.
환경챔버 상부를 입구로 활용하고 밀폐는 실리콘 가스켓(Gasket)을 이용하였다. 공기 유입과 출구, 기기 연결 그리고 시료채취를 위해서 SS 챔버의 벽면에 여러 개의 1/4인치 외경 크기로 구멍을 뚫었다. 각 구멍은 Swagelok 밸브 또는 테프론 테이프를 이용하여 공기의 누출이 없도록 관리되고 환경챔버내의 청정 공기는 영점 등급 공기 실린더로부터 공급되었다.
다음 단계에서는, 국내에서 매출규모 큰 두 개의 대형 할인점(이-마트와 홈 플러스)을 중심으로 최근 생활 용품 판매실적을 담당하는 담당자와 판매원과의 인터뷰를 통해서 판매 순위 상위 50%를 차지하는 방향제 중 환경 챔버 시험에 적용이 용이한 겔 형(gel-type) 26 종류를 선정하였다. 다음 단계로 수행된 예비 조사에서, 앞서 시장 조사된 방향제 26 종류에 대하여 헤드-스페이스법과 기체크로마토그래피(GC, gas chromatography; Shimadzu 2010)/질량분석기(MS, mass spectrometer; Shimadzu QP2010)를 이용하여 방향제에서 방출되는 오염물질을 조사하고 이들을 독성물질 목록(Proposition 65, OEHHA, 2003)과 비교하여 강한 독성을 가지는 오염물질 네 종류(벤젠, 에틸벤젠, 톨루엔, 자일렌)와 독성은 이들 오염 물질들보다 다소 낮지만 배출량이 가장 많은 리모넨을 조사 대상 오염물질로 선정하고, 이들에 대한 배출 총량이 가장 많은 일곱 종류의 방향제를 최종적으로 선정하였다.
5~132 μg h-1 g-1)가 훨씬 높게 나타났다. 방향제에서 방출되는 오염물질의 배출계수에 대한 선행 연구를 찾을 수 없었기 때문에, 다른 가정용품에서 방출되는 오염물질의 배출 속도와 비교하였다. Colombo et al.
, 2006)를 이용하였다. 방향제에서 방출되는 유해 성분들의 정량적인 분석 결과와 더불어 실내 활동도와 노출 특성을 이용하여 실내 공간에서 방향제 사용과 관련한 노출 평가를 수행하였다.
방향제에서 배출되는 오염물질의 양을 평가하기 위하여 다음의 방정식을 이용하여 일곱 개 방향제에 대하여 오염물질별로 배출 속도를 산정하였다:
시료 채취는 5시간 동안 진행되었으며 초기에는 5분 또는 15분 간격으로 시료를 채취하다가 시간이 경과함에 따라 시료 채취 시간 간격을 조금씩 증가시켰다. 본 실험을 수행하기 전에 챔버 내부의 잔류 오염도를 평가하기 위하여 항상 챔버 내부의 배경 농도를 미리 측정하였다. 시료는 디지털 유량계가 연결된 흡착제(Tenax TA)를 함유하는 트랩(trap)과 진공 펌프를 이용하여 채취되었다.
본 연구에서는 선정된 각 조사 오염물질에 대한 분석결과의 질 검증(Quality assurance/Quality control)을 위해 매일 분석시 내부 및 외부표준 물질을 이용한 검량선(Calibration curve)의 확인, 실험실 공시료(Laboratory and Trap blank ) 분석, 분석 정밀도(Precision)의 결정, 각 오염 물질 분석에 대한 검출한계(Method Detection Limit, MDL)의 결정 및 시료의 회수율(Recovery)의 결정을 포함하였다. 일간 기기 반응의 변화를 확인하기 위하여 각 오염물질은 검정선 작성에 이용된 표준물질과는 별도로 제조된 표준물질을 제조∙분석하여 매일 시료 분석을 수행하기 전에 확인되었다.
시료 채취용 트랩의 컨디셔닝 정도와 보관중 실험실 내부에서 야기될 수 있는 오염정도를 확인하기 위해 40개의 실험실 공시료가 분석되었는데, 본 실험의 대상오염물질 모두에 대해 당일 포집시료 농도의 10%를 초과하는 1개 실험실 공시료와, m,p-Xylene이 검출되었으나 10%를 초과하지 않는 4개의 실험실 공시료가 확인되었다. 본 연구에서는 오염이 확인된 실험실 공시료의 경우 동일한 배치(batch)에서 컨디셔닝된 시료 채취용 트랩에 대해 재 컨디셔닝을 실시하였고, 또한 이때 채취된 현장시료 결과는 본 연구 결과에서 제외하였다. 분석 정밀도와 MDL은 각 오염물질에 대하여 7회씩 반복 분석하여 통계적으로 계산되었고, 시료의 회수율은 트랩에 기지의 오염물질을 첨가한 후 분석하여 결정되었다(Table 1).
본 연구에서는 오염이 확인된 실험실 공시료의 경우 동일한 배치(batch)에서 컨디셔닝된 시료 채취용 트랩에 대해 재 컨디셔닝을 실시하였고, 또한 이때 채취된 현장시료 결과는 본 연구 결과에서 제외하였다. 분석 정밀도와 MDL은 각 오염물질에 대하여 7회씩 반복 분석하여 통계적으로 계산되었고, 시료의 회수율은 트랩에 기지의 오염물질을 첨가한 후 분석하여 결정되었다(Table 1). 분석 정밀도는 분석 오염물질 모두에 대하여 10% 이하(6~9%)이고, MDL과 회수율은 오염물질에 따라 각각 0.
조사 대상 물질의 정성 분석을 위해서는 분석 자료의 머무름 시간(retention time)을 이용하고, 정량을 위해서는 외부 표준법을 이용한 검량선을 이용하였다. 분석기기의 일간 반응정도와 감도를 파악하기 위해 외부 표준물질을 매 실험일마다 분석하여 미리 작성한 검량선과 비교하였다.
시장 조사에 기초하여 일차적으로 선정된 겔 형태의 26 방향제 종류에 대하여 헤드-스페이스법을 통하여 다섯 종류의 오염물질(벤젠, 에틸벤젠, 리모넨, 톨루엔 및 자일렌)과 일곱 종류의 방향제를 최종적으로 선정하였다. 선정된 방향제에 대하여, 시간에 따른 조사 대상 오염물질의 환경 챔버 내부 농도 변화를 조사하여 모델방정식에서 계산된 값과 비교하였다. 사용된 모델 방정식은 상기 (2)식의 해인 다음의 (3)식이다:
환경 챔버 내부의 오염 여부와 배경 농도를 조사한 후에 방향제 시료 5그램을 챔버의 수평 시료 수용 접시에 두었다. 시료 채취는 5시간 동안 진행되었으며 초기에는 5분 또는 15분 간격으로 시료를 채취하다가 시간이 경과함에 따라 시료 채취 시간 간격을 조금씩 증가시켰다. 본 실험을 수행하기 전에 챔버 내부의 잔류 오염도를 평가하기 위하여 항상 챔버 내부의 배경 농도를 미리 측정하였다.
챔버의 배출구 시료 채취부를 통하여 유해오염물질이 배출될 수 있기 때문에 환경챔버의 배출구는 후드 내부로 연결되었다. 시료 채취유량은 챔버유입구 유량의 50% 이내로 유지시켰고 질량 유량계에 의해 조절되었으며, 누적 유량측정기(Bubble meter)를 이용하여 측정되었다. 환경챔버 내부의 환기률은 1 h-1(Air changes per hour, ACH)로 조절되었다(ASTM, 1998).
시장 조사에 기초하여 일차적으로 선정된 겔 형태의 26 방향제 종류에 대하여 헤드-스페이스법을 통하여 다섯 종류의 오염물질(벤젠, 에틸벤젠, 리모넨, 톨루엔 및 자일렌)과 일곱 종류의 방향제를 최종적으로 선정하였다. 선정된 방향제에 대하여, 시간에 따른 조사 대상 오염물질의 환경 챔버 내부 농도 변화를 조사하여 모델방정식에서 계산된 값과 비교하였다.
53 mm)을 이용하고, 분리된 오염물질의 분석을 위해 불꽃이온화 검출기(flame ionization detector, FID)를 이용하였다. 이때 모세관 칼럼 내부로 주입된 대상물질의 운반을 위해서는 대상물질에 대한 반응성이 없으며 매우 안정한 기체인 초고순도 질소(99.999%)를 10 mL min-1로 흐르게 하고, FID의 불꽃을 일으키기 위해서는 초고순도 수소와 초고순도 공기를 이용하였다. 또한 GC 항온조(oven)의 경우에는 40℃에서 5 min 간 유지된 후 4℃ min-1로 승온하여 100℃에서 20℃ min-1로 재 승온 되었으며 최종적으로 200℃에서 5분간 유지될 수 있도록 조절되었다.
이렇게 산정된 실내 농도와 다음의 관계식을 이용하여 방향제 사용에 따른 오염물질 노출량을 계산하였다:
2~6의 평형 농도이고, 실험 수행 전에 챔버 내부의 오염물질 농도는 불검출이므로 Ci는 제로이다. 이어서, 산정된 배출 속도에 소모된 방향제의 질량을 나누어서 배출 계수를 계산하였다. Table 2에 산정된 배출 속도와 배출 계수를 나타내었다.
주입된 대상 물질의 효율적인 분리를 위해 모세관 칼럼(capillary column; J & W Model Vocol, 60 m×0.53 mm)을 이용하고, 분리된 오염물질의 분석을 위해 불꽃이온화 검출기(flame ionization detector, FID)를 이용하였다.
채취된 시료는 미국의 환경 보호국의 방법 USEPA TO-1을 응용하여 조사 대상 다섯 종류의 휘발성 유기화합물질에 대해서 분석하였다. 조사 대상 오염물질이 기지의 다섯 종류로 축소하였기 때문에 헤드-스페이스법에서 사용된 GC/MS 장치 대신에 GC (Agilient 4890)와 열 탈착 장치(thermal desorber, TD; SPIS-TDTM, Donam)를 이용하였다.
환경챔버 내부의 환기률은 1 h-1(Air changes per hour, ACH)로 조절되었다(ASTM, 1998). 챔버 내부의 공기는 금속 팬(fan)에 의해 혼합되었고 공기 혼합률의 정도는 여러 개의 시료 채취 장소에서 채취되는 시료의 분석 결과를 비교하여 최적의 조건에서 수행되었다. 디지털 습도계(Thermo Recorder TR-72S, T & D Co)는 챔버 내벽으로부터 5 cm 떨어지고, 공기 유입부와 유출부 사이의 중간 지점에 근접하도록 설치하였다.
시료는 디지털 유량계가 연결된 흡착제(Tenax TA)를 함유하는 트랩(trap)과 진공 펌프를 이용하여 채취되었다. 펌프의 유량은 시료 채취 전후에 모두 확인되었고 이 두 유량의 평균을 이용하여 채취 부피를 계산하였다.
환경 챔버 내부의 오염 여부와 배경 농도를 조사한 후에 방향제 시료 5그램을 챔버의 수평 시료 수용 접시에 두었다. 시료 채취는 5시간 동안 진행되었으며 초기에는 5분 또는 15분 간격으로 시료를 채취하다가 시간이 경과함에 따라 시료 채취 시간 간격을 조금씩 증가시켰다.
환경 챔버법을 활용하여 국내 시판 방향제에서 방출되는 유해 성분들을 정량적으로 분석하고, 방향제 사용과 관련한 유해 성분 노출을 평가하였다. 방향제 종류 또는 오염물질의 종류에 따라서 챔버 농도, 배출 속도 및 배출계수가 다르다는 것이 확인되었다.
실험을 수행하기 전에 알칼리성 세제로 챔버 내부 표면과 팬을 포함한 실험 장치 전반을 깨끗이 닦고 증류수로 다시 세척을 한 후 챔버 시스템을 건조시켰다. 환경 챔버의 밀폐 정도는 이산화탄소(CO2)를 환경챔버 내부로 주입시킨 후, 이산화탄소의 시간대별 농도관계를 이용하여 결정하였다. 이산화탄소의 농도는 비분산적외선법을 이용하는 이산화탄소(CO2) 측정기(Gastec Model CMDP-10P)를 이용하여 측정하였다.
대상 데이터
조사대상 방향제를 선정하기 위하여 일차적으로 국내 시장 인터넷 조사를 수행하였고, 이에 기초하여 방향제 판매 순위를 조사한 결과, 시중에 유통되고 있는 방향제 종류가 131 종류이었다. 다음 단계에서는, 국내에서 매출규모 큰 두 개의 대형 할인점(이-마트와 홈 플러스)을 중심으로 최근 생활 용품 판매실적을 담당하는 담당자와 판매원과의 인터뷰를 통해서 판매 순위 상위 50%를 차지하는 방향제 중 환경 챔버 시험에 적용이 용이한 겔 형(gel-type) 26 종류를 선정하였다. 다음 단계로 수행된 예비 조사에서, 앞서 시장 조사된 방향제 26 종류에 대하여 헤드-스페이스법과 기체크로마토그래피(GC, gas chromatography; Shimadzu 2010)/질량분석기(MS, mass spectrometer; Shimadzu QP2010)를 이용하여 방향제에서 방출되는 오염물질을 조사하고 이들을 독성물질 목록(Proposition 65, OEHHA, 2003)과 비교하여 강한 독성을 가지는 오염물질 네 종류(벤젠, 에틸벤젠, 톨루엔, 자일렌)와 독성은 이들 오염 물질들보다 다소 낮지만 배출량이 가장 많은 리모넨을 조사 대상 오염물질로 선정하고, 이들에 대한 배출 총량이 가장 많은 일곱 종류의 방향제를 최종적으로 선정하였다.
본 실험을 수행하기 전에 챔버 내부의 잔류 오염도를 평가하기 위하여 항상 챔버 내부의 배경 농도를 미리 측정하였다. 시료는 디지털 유량계가 연결된 흡착제(Tenax TA)를 함유하는 트랩(trap)과 진공 펌프를 이용하여 채취되었다. 펌프의 유량은 시료 채취 전후에 모두 확인되었고 이 두 유량의 평균을 이용하여 채취 부피를 계산하였다.
채취된 시료는 미국의 환경 보호국의 방법 USEPA TO-1을 응용하여 조사 대상 다섯 종류의 휘발성 유기화합물질에 대해서 분석하였다. 조사 대상 오염물질이 기지의 다섯 종류로 축소하였기 때문에 헤드-스페이스법에서 사용된 GC/MS 장치 대신에 GC (Agilient 4890)와 열 탈착 장치(thermal desorber, TD; SPIS-TDTM, Donam)를 이용하였다. 주입된 대상 물질의 효율적인 분리를 위해 모세관 칼럼(capillary column; J & W Model Vocol, 60 m×0.
최종 선정된 일곱 종류의 방향제에 대하여 다섯 종류의 오염물질의 배출을 정량적으로 조사하기 위하여 Fig. 1에 나타난 환경 챔버 장치가 이용되었다. 환경챔버(50 리터 용량)는 내부 벽의 표면에 흡착 및 반응성을 줄이거나 저감할 수 있도록 전기적으로 전처리된 stainless steel (SS) 재질로 제작되었다(ASTM, 1998).
환경챔버(50 리터 용량)는 내부 벽의 표면에 흡착 및 반응성을 줄이거나 저감할 수 있도록 전기적으로 전처리된 stainless steel (SS) 재질로 제작되었다(ASTM, 1998). 환경챔버 상부를 입구로 활용하고 밀폐는 실리콘 가스켓(Gasket)을 이용하였다. 공기 유입과 출구, 기기 연결 그리고 시료채취를 위해서 SS 챔버의 벽면에 여러 개의 1/4인치 외경 크기로 구멍을 뚫었다.
이론/모형
따라서, 본 연구에서는 국내 시판 방향제에서 방출되는 유해 성분들을 정량적으로 분석하고, 방향제 사용과 관련한 유해 성분 노출에 대하여 평가하였다. 가정용품의 배출 특성을 평가하기 위해서 가장 보편적으로 활용되어 온 헤드-스페이스법(head-space method) (Colombo et al., 1991; USEPA, 2003b) 또는 퍼지-앤-트랩(purge-and-trap method) (Sack et al., 1992; EC, 2004)은 정성적 분석에는 이용될 수 있지만 정량적 분석에는 부적합하기 때문에 정량적 분석을 위해서 환경 챔버(Kemmlein et al., 2003; Wilke et al., 2004; Katsoyiannis et al., 2006)를 이용하였다. 방향제에서 방출되는 유해 성분들의 정량적인 분석 결과와 더불어 실내 활동도와 노출 특성을 이용하여 실내 공간에서 방향제 사용과 관련한 노출 평가를 수행하였다.
환경 챔버의 밀폐 정도는 이산화탄소(CO2)를 환경챔버 내부로 주입시킨 후, 이산화탄소의 시간대별 농도관계를 이용하여 결정하였다. 이산화탄소의 농도는 비분산적외선법을 이용하는 이산화탄소(CO2) 측정기(Gastec Model CMDP-10P)를 이용하여 측정하였다.
또한 기타 TD의 조건은 밸브온도 100℃로 하였다. 조사 대상 물질의 정성 분석을 위해서는 분석 자료의 머무름 시간(retention time)을 이용하고, 정량을 위해서는 외부 표준법을 이용한 검량선을 이용하였다. 분석기기의 일간 반응정도와 감도를 파악하기 위해 외부 표준물질을 매 실험일마다 분석하여 미리 작성한 검량선과 비교하였다.
5 h-1로 가정하고(Wolkoff and Nielsen, 1996), 방향제의 오염물질 배출 속도는 일정하고, 일일 24시간 전체에 걸쳐 오염물질이 배출되는 것으로 가정하였다. 표준 방에서의 초기 오염물질 농도는 선행 연구들(Chuang et al., 1999; Jo and Moon, 1999) 배경 농도를 이용하였다(Table 3).
성능/효과
3). 다른 조사 대상 오염물질에 대해서도 방향제 종류에 따라서 챔버 농도가 다르게 나타나, 방향제에 따라 오염물질의 배출 속도가 다른 것을 확인할 수 있었다. 조사 대상 오염물질 중에서 독성이 가장 강한 벤젠의 경우에는(OSHA, 1998; OEHHA, 2003) AF_5와 AF_6의 배출 속도가 가장 크기 때문에 이들 방향제의 사용시 벤젠 노출도 가장 클 것으로 판단된다.
환경 챔버법을 활용하여 국내 시판 방향제에서 방출되는 유해 성분들을 정량적으로 분석하고, 방향제 사용과 관련한 유해 성분 노출을 평가하였다. 방향제 종류 또는 오염물질의 종류에 따라서 챔버 농도, 배출 속도 및 배출계수가 다르다는 것이 확인되었다. 일곱 가지 방향제에 대한 챔버 농도 실험값과 모델식을 이용하여 계산된 예측값을 오염물질에 따라 비교한 결과, 대부분의 경우 R2가 0.
716 mg m-3이었고, 모두 180분 이후에 농도 평형이 이루어졌다. 벤젠의 경우 AF_5가 가장 높은 챔버 농도를 나타내었고, AF_6가 다음으로 높은 챔버 농도 그리고 다른 다섯 가지 방향제는 챔버 농도가 유사하게 나타났다(Fig. 2). 에틸 벤젠의 경우에는 AF_7, AF_2, AF_4 그리고 AF_3 순으로 높은 챔버 농도를 나타내었고, 다음으로 AF_1, AF_5와 AF_6이 유사하게 나타났다(Fig.
분석 정밀도와 MDL은 각 오염물질에 대하여 7회씩 반복 분석하여 통계적으로 계산되었고, 시료의 회수율은 트랩에 기지의 오염물질을 첨가한 후 분석하여 결정되었다(Table 1). 분석 정밀도는 분석 오염물질 모두에 대하여 10% 이하(6~9%)이고, MDL과 회수율은 오염물질에 따라 각각 0.1~1.3 ng과 89~110% 범위이다.
이 확인결과 검량선 에서 20% 이상 벗어나면 새로운 검량선을 작성하였다. 시료 채취용 트랩의 컨디셔닝 정도와 보관중 실험실 내부에서 야기될 수 있는 오염정도를 확인하기 위해 40개의 실험실 공시료가 분석되었는데, 본 실험의 대상오염물질 모두에 대해 당일 포집시료 농도의 10%를 초과하는 1개 실험실 공시료와, m,p-Xylene이 검출되었으나 10%를 초과하지 않는 4개의 실험실 공시료가 확인되었다. 본 연구에서는 오염이 확인된 실험실 공시료의 경우 동일한 배치(batch)에서 컨디셔닝된 시료 채취용 트랩에 대해 재 컨디셔닝을 실시하였고, 또한 이때 채취된 현장시료 결과는 본 연구 결과에서 제외하였다.
9보다 크게 나타나, 확립된 모델이 챔버 농도를 예측하는데 적절하게 사용될 수 있는 것으로 나타났다. 실내 공기 모델을 이용하여 방향제 사용에 따른 실내 공기 농도와 실내 거주자들의 노출을 평가한 결과, 리모넨을 제외한 다른 조사 대상 오염물질들 모두가 조사한 방향제 모두에서 방출은 되지만, 노출량과 발암 잠재력, NOAEL 또는 LOAEL을 비교한 결과 인체 위해성은 크지 않은 것으로 나타났다. 그러나, 리모넨의 경우, 세개의 방향제(AF_3, AF_4와 AF_7)를 사용함으로서 거주자가 받을 수 있는 흡기 노출량 자체도 적지 않지만, 리모넨은 실내 화학 반응을 통해 포름알데히드와 2차 입자상 오염물질을 생성시키는 전구물질이므로 실내 거주자들의 실내 공기오염으로 인한 인체 위해성을 최소화시키기 위해서는 리모넨배출이 큰 방향제는 선택하지 않도록 추천된다.
방향제 종류 또는 오염물질의 종류에 따라서 챔버 농도, 배출 속도 및 배출계수가 다르다는 것이 확인되었다. 일곱 가지 방향제에 대한 챔버 농도 실험값과 모델식을 이용하여 계산된 예측값을 오염물질에 따라 비교한 결과, 대부분의 경우 R2가 0.9에 가깝거나 0.9보다 크게 나타나, 확립된 모델이 챔버 농도를 예측하는데 적절하게 사용될 수 있는 것으로 나타났다. 실내 공기 모델을 이용하여 방향제 사용에 따른 실내 공기 농도와 실내 거주자들의 노출을 평가한 결과, 리모넨을 제외한 다른 조사 대상 오염물질들 모두가 조사한 방향제 모두에서 방출은 되지만, 노출량과 발암 잠재력, NOAEL 또는 LOAEL을 비교한 결과 인체 위해성은 크지 않은 것으로 나타났다.
2~6에 나타내었다. 일곱 가지 방향제에 대한 챔버 농도 실험값과 모델식을 이용하여 계산된 예측값을 오염물질에 따라 비교한 결과, 대부분의 경우 결정 계수(R2)가 0.9에 가깝거나 0.9보다큰 것으로 나타나, 실험값과 모델 예측값이 잘 일치함을 알 수 있다. 다만, AF_3에서 방출되는 에틸벤젠과 AF_7에서 방출되는 리모넨의 경우 R2 값이각각 0.
조사대상 방향제를 선정하기 위하여 일차적으로 국내 시장 인터넷 조사를 수행하였고, 이에 기초하여 방향제 판매 순위를 조사한 결과, 시중에 유통되고 있는 방향제 종류가 131 종류이었다. 다음 단계에서는, 국내에서 매출규모 큰 두 개의 대형 할인점(이-마트와 홈 플러스)을 중심으로 최근 생활 용품 판매실적을 담당하는 담당자와 판매원과의 인터뷰를 통해서 판매 순위 상위 50%를 차지하는 방향제 중 환경 챔버 시험에 적용이 용이한 겔 형(gel-type) 26 종류를 선정하였다.
후속연구
그러나, 리모넨의 경우, 세개의 방향제(AF_3, AF_4와 AF_7)를 사용함으로서 거주자가 받을 수 있는 흡기 노출량 자체도 적지 않지만, 리모넨은 실내 화학 반응을 통해 포름알데히드와 2차 입자상 오염물질을 생성시키는 전구물질이므로 실내 거주자들의 실내 공기오염으로 인한 인체 위해성을 최소화시키기 위해서는 리모넨배출이 큰 방향제는 선택하지 않도록 추천된다. 한편, 방향제 사용에 의한 어린이 등 환경오염물질에 민감한 집단의 위해성이 일반 성인보다 높을 수 있으므로, 방향제 사용에 의한 노출을 정밀하게 평가하기 위해서는 이러한 집단 특수성이 고려되어야 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
가정의 생활용품들은 실내 공간에서 어떻게 사용되는가?
가정의 생활용품들이 위생 증진 또는 심미적 효과를 제공하는 목적으로 다양한 실내 공간에서 폭넓게 사용되고 있다(Rusin et al., 1998; Nilsen et al.
방향제의 화학성분들이 일으킨 이차 오염물질들은 어떠한 영향을 준다고 보고되는가?
방향제에 함유된 여러 화학성분들과 이들의 실내 화학 반응에 의해 생성된 이차 오염물질들이 눈, 코, 목의 따가운 증세로부터 건물 증후군과 같은 인체 위해성을 증대시킬 수 있는 것으로 보고되고 있다(MØlhave et al., 1984; EIIP, 1996; Wolkoff et al.
리모넨, 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌 같은 성분들은 인체에 어떤 현상을 일으키는가?
Kwon and Jo (2007)가 보고한 국내 시판 방향제의 주요 성분 중에는 리모넨, 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌이 포함된다. 리모넨 노출에 민감한 사람은 호흡기질환뿐만 아니라 간, 신장 및 신경계계통의 손상을 초래할 수도 있다(OSHA, 1998). 벤젠(benzene)은 백혈병을 포함한 발암성 물질로 알려져 있고, 톨루엔(toluene)은 성장하고 있는 태아에 영향을 미칠 수 있으며, 에틸벤젠 및 자일렌(xylene)과 함께 신경독성을 유발시키고 간이나 신장의 손상도 유발할 수 있다(OEHHA, 2003). 이들 물질들은 단기간 노출 시에는 자극, 흉통, 호흡곤란, 두통 졸음, 현기증, 혼수 등을 유발하고 장기간 노출 시 피부자극, 무기력, 현기증도 유발시킨다 (OEHHA, 2003).
참고문헌 (44)
환경부, 한국노출계수 핸드북, 아주대학교 예방의학교실, 2007; p. 226
ASTM (American Society for Testing and Materials). Standard guide for small-scale environmental chamber determinations of organic emissions from indoor materials/products, STD-ASTM D 5116-97, 1998
Akland G and Whitaker DA. Characterizing the sources of human exposure to Proposition 65 substances. RTI/6830/02-03 F, Research Triangle Institute, Research Triangle Park, NC, 2000
Atkinson R and Arey J. Gas-phase tropospheric chemistry of biogenic volatile organic compounds: a review, Atmos Environ 2003; 37: 197-219
Chuang JC, Callahan PJ, Lyu CW and Wilson NK. Polycyclic aromatic hydrocarbon exposures of children in low-income families, J Expo Anal Env Epid 1999; 9: 85-98
Colombo A, De Bortoli M, Knoppel H, Schauenburg H and Vissers H. Small chamber tests and headspace analysis of volatile organic compounds emitted from household products, Indoor Air 1991; 1: 13-21
EC (European Community). Regulation No 648/2004 of the European Parliament and of the Council of 31 March 2004 on detergent, Official Journal L 104, 08/-4/2004, 2004; 1-35
EHD (Environmental Health Directorate). Exposure factors for assesing total daily intake of Priority Substances by the general population of Canada. Unpublished report, March 1998, Priority Substances Section, Environmental Health Directorate, Health Canada, Ottawa, 1998
EIIP (Emission Inventory Improvement Program). Consumer and Commercial Solvent Use, Final Report Volume III: Chapter 5, 1996
Guo H, Murray F and Lee SC. The development of volatile organic compound emission house-a case study, Build Environ 2003; 38: 1413-1422
IARC (International Agency for Research on Cancer). Monographs on the Evaluation of Carconogenic Risks to Humans, Vol. 82. IARC, Lyon, France, 2002; 367
Jensen B, Wolkoff P, Wilkins CK and Clausen PA. Characterization of linoleum: Part 1. Measurement of volatile organic compounds by use of the field and laboratory emission cell 'FLEC', Indoor Air 1995; 5: 38-43
Jo WK and Moon KC. Housewives' exposure to volatile organic compounds relative to proximity to roadside service stations, Atmos Environ 1999; 33: 2921-2928
Katsoyiannis A, Leva P and Kotzias D. Determination of volatile organic compounds emitted from household products: the case of velvet carpets (Moquettes), Fresen Environ Bull 2006; 7: 943-949
Kemmlein S, Hahn O and Jann O. Emissions of organophosphate and brominated flame retardants from selected consumer products and building materials, Atmos Environ 2003; 37: 5485-5493
Lin C-C, Yu K-P, Zhao P and Lee GW-M. Evaluation of impact factors on VOC emissions and concentrations from wooden flooring based on chamber tests, Build Environ 2009; 44: 525-533
Molhave L, Bach B and Pederen O. Human reactions during controlled exposures to low concentrations of organic gases and vapours known as normal indoor air pollutants. In: Berglund B, Lindvall T and Sundell, J (eds.), Indoor Air, Vol. 3, Sensory and Hyper-reactivity Reactions to Sick Buildings, Swedish Council for Building Research, Stockholm, Sweden, 1984; pp. 431-436
Nilsen SK, Dahl I, Jorgensen O and Schneider T. Micro-fiber and ultra-micro-fiber cloths, their physical characteristics, cleaning effect, abrasion on surfaces, friction, and wear resistance, Build Environ 2002; 1373-1378
OEHHA (Office of Environmental Health Hazard Assessment). Proposition 65 Status Report Safe Harbor Levels: No Significant Risk Levels for Carcinogens and Maximum Allowable Dose Levels for Chemicals Causing Reproductive Toxicity. California Environmental Protection Agency, OEHHA, Sacramento, CA, 2003
OSHA (Occupational Safety and Health Administration). Occupational health and safety standards, toxic and hazardous substances. Code of Federal Regulations. 29 CFR Part 1910: 1000, Washington, DC, 1998
Rogers RE, Isola DA, Jeng C-J, Lefebvre A and Smith LW. Simulated inhalation levels of fragrance meterials in a surrogate air freshener formulation, Environ Sci Technol 2005; 39: 7810-7816
Rusin P, Orosz-Coughlin P and Gerba C. Reduction of faecal coliform, coliform and heterotrophic plate count bactria in the household kitchen and bathroom by disinfection with hypochlorite cleaners, J App Microbiol 1998; 35: 819-828
Sack TM, Steele DH, Hammerstrom K and Remmers J. A survey of household products for volatile organic compounds, Atmos Environ 1992; 26: 1063-1070
Salthammer T. Volatile organic ingredients of household and consumer products, In: Salthammer, T. (Ed.), Organic Indoor Air Pollutants, Wiley-VCH, Weinheim, 1999; 219-232
Singer BC, Destaillats H, Hodgson AT and Nazaroff WW. Cleaning products and air fresheners: emissions and resulting concentrations of glycol ethers and terpenoids, Indoor Air 2006; 16: 179-191
USEPA (United States Environmental protection Agency). Exposure factors handbook: Volume III. Activity factors. EPA/600/P-95/002Fc Washington, DC: Office of Research and Development, National Center for Environmental Assessment, 1997
USEPA (United States Environmental protection Agency). Volatile organic Compounds in Various Sample Matrices Using Equilibrium Headspace Analysis, USEPA Method 5021A, Revision 1, 2003a
USEPA (United States Environmental protection Agency). Volatile organic Compounds in Various Sample Matrics Using Equilibrium Headspace Analysis, USEPA Method 5021A, Revision 1, June 2003b
Wainman T, Zhang J, Weschler CJ and Lioy PJ. Ozone and limonene in indoor air: a source of submicron particle exposure, Environ Health Persp 2000; 108: 1139-1145
Wallace LA, Pellizzari E, Leaderer B, Zelon H and Sheldon L. Emissions of volatile organic compounds from building materials and household products, Atmos Environ 1987; 21: 385-393
Wolkoff P and Nielsen PA. A new approach for indoor climate labelling of building materials-emission testing, modelling, and comfort evaluation, Atmos Environ 1996; 30: 2679-2689
Wolkoff P, Schneider T, Kildesø J, Degerth R, Jaroszewski M and Schunk H. Risk in cleaning: chemical and physical exposure, Sci Total Environ 1998; 215: 135-156
Zhu J, Cao XL and Beauchamp R. Determination of 2-butoxy ethanol emissions from selected consumer products and its application in assessment of inhalation exposure associated with cleaning tasks, Environ Int 2001; 26: 589-597
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