2009년 1월부터 12월까지 서울 강남지역 시장, 대형 마트 및 백화점 등에서 유통되고 있는 채소류에 대해 잔류농약을 분석하여 잔류농약 위해성 평가를 실시하였다. 1) 유통 채소류 6,583건에 대하여 동시 다성분 잔류농약 모니터링 결과, 엽채류가 4,972건 (75.5%)으로 가장 높은 비율을 차지하였으며 과채류 629건 (9.6%), 엽경채류 581건 (8.8%), 근채류 401건 (6.1%)순이었다. 전체 채소류 중 농약 검출율은 12.7% (834건)이었고, 이중에서 잔류허용기준을 초과한 시료는 2.1% (136건)으로 나타났다. 채소류 중 들깻잎이 농약 검출률과 허용기준 초과율이 가장 높게 나타났다. 2) 유통 채소류 중 농약 잔류허용기준을 3회 이상 초과한 농약은 총 16종이었으며 이 중 endosulfan이 24회로 가장 많았다. 이는 전체 부적합 횟수 중 16.0%를 차지하였으며, 다음으로 diniconazole 22회, paclobutrazol 15회, kresoxim-methyl 9회, etoprophos 8회, diazinon 7회, chlorpyrifos 5회, carbendazim이 5회 잔류허용기준을 초과하였다. 이들 농약은 최저잔류 허용기준이 대체적으로 다른 농약보다 낮은 경우가 많았으며, 잔류허용기준을 초과한 상위 3개 농약이 40.7%로 거의 절반을 차지했다. 가장 많이 검출된 농약은 procymidone으로 189건의 시료에서 검출되었다. 3) 농약잔류량과 채소류 평균섭취량 및 ADI로 부터 위해 지수 (HI)를 산출하였다. 결정론적 방법에 의한 위해도는 diethofencarb 7.33%, indoxacarb 5.13%, EPN 3.96%, diniconazole 3.92%, chlorothalonil 3.09%였으며 기타 농약은 모두 3% 이하로 나타났다. 몬테카를로 시뮬레이션 분석결과 잔류농약의 위해도 분포는 결정론적 분석결과와 비슷한 값을 나타내었으나, 95% 신뢰구간의 폭은 매우 넓게 나타났다. 그러나 위해도지수가 0.07~9.49% 범위에 있어 농약잔류허용기준을 초과한 성분에 기인한 인체 위해도는 낮아 대체적으로 안전한 수준으로 판단된다. 하지만 본 연구는 채소류에만 국한된 연구이므로 잔류농약이 포함된 농산물 섭취로 인한 안전성 확보를 위해서는 농약잔류 허용 기준이 합리적으로 설정되어야 할 뿐만 아니라 위해성 평가 및 모니터링이 효과적으로 수행되어야 할 것이다.
2009년 1월부터 12월까지 서울 강남지역 시장, 대형 마트 및 백화점 등에서 유통되고 있는 채소류에 대해 잔류농약을 분석하여 잔류농약 위해성 평가를 실시하였다. 1) 유통 채소류 6,583건에 대하여 동시 다성분 잔류농약 모니터링 결과, 엽채류가 4,972건 (75.5%)으로 가장 높은 비율을 차지하였으며 과채류 629건 (9.6%), 엽경채류 581건 (8.8%), 근채류 401건 (6.1%)순이었다. 전체 채소류 중 농약 검출율은 12.7% (834건)이었고, 이중에서 잔류허용기준을 초과한 시료는 2.1% (136건)으로 나타났다. 채소류 중 들깻잎이 농약 검출률과 허용기준 초과율이 가장 높게 나타났다. 2) 유통 채소류 중 농약 잔류허용기준을 3회 이상 초과한 농약은 총 16종이었으며 이 중 endosulfan이 24회로 가장 많았다. 이는 전체 부적합 횟수 중 16.0%를 차지하였으며, 다음으로 diniconazole 22회, paclobutrazol 15회, kresoxim-methyl 9회, etoprophos 8회, diazinon 7회, chlorpyrifos 5회, carbendazim이 5회 잔류허용기준을 초과하였다. 이들 농약은 최저잔류 허용기준이 대체적으로 다른 농약보다 낮은 경우가 많았으며, 잔류허용기준을 초과한 상위 3개 농약이 40.7%로 거의 절반을 차지했다. 가장 많이 검출된 농약은 procymidone으로 189건의 시료에서 검출되었다. 3) 농약잔류량과 채소류 평균섭취량 및 ADI로 부터 위해 지수 (HI)를 산출하였다. 결정론적 방법에 의한 위해도는 diethofencarb 7.33%, indoxacarb 5.13%, EPN 3.96%, diniconazole 3.92%, chlorothalonil 3.09%였으며 기타 농약은 모두 3% 이하로 나타났다. 몬테카를로 시뮬레이션 분석결과 잔류농약의 위해도 분포는 결정론적 분석결과와 비슷한 값을 나타내었으나, 95% 신뢰구간의 폭은 매우 넓게 나타났다. 그러나 위해도지수가 0.07~9.49% 범위에 있어 농약잔류허용기준을 초과한 성분에 기인한 인체 위해도는 낮아 대체적으로 안전한 수준으로 판단된다. 하지만 본 연구는 채소류에만 국한된 연구이므로 잔류농약이 포함된 농산물 섭취로 인한 안전성 확보를 위해서는 농약잔류 허용 기준이 합리적으로 설정되어야 할 뿐만 아니라 위해성 평가 및 모니터링이 효과적으로 수행되어야 할 것이다.
This paper specifically discusses the risk assessment on the pesticide residues in vegetables collected from traditional markets, big marts and departments in the southern part of Seoul. Vegetable samples were 6,583 cases from January to December in 2009. Monte-Carlo simulation was used to calculate...
This paper specifically discusses the risk assessment on the pesticide residues in vegetables collected from traditional markets, big marts and departments in the southern part of Seoul. Vegetable samples were 6,583 cases from January to December in 2009. Monte-Carlo simulation was used to calculate the uncertainty for the risk index using pesticide residues, average dietary intake for vegetables and acceptable daily intake. Deterministic risk indexes were 7.33% of diethofencarb, 5.13% of indoxacarb, 3.96% of EPN, 3.92% of diniconazole and 3.09% of chlorothalonil, respectively. And other pesticides were below 3%. Distributions of risk indexes obtained by the Monte-Carlo simulations were similar to the deterministic values, even though the confidence intervals for 95% were very wide. We confirmed that health risks caused by eating vegetables exceeded maximum residue limits of pesticide are very low and the population is generally safe, judging from the risk indexes located between 0.07 to 9.49%.
This paper specifically discusses the risk assessment on the pesticide residues in vegetables collected from traditional markets, big marts and departments in the southern part of Seoul. Vegetable samples were 6,583 cases from January to December in 2009. Monte-Carlo simulation was used to calculate the uncertainty for the risk index using pesticide residues, average dietary intake for vegetables and acceptable daily intake. Deterministic risk indexes were 7.33% of diethofencarb, 5.13% of indoxacarb, 3.96% of EPN, 3.92% of diniconazole and 3.09% of chlorothalonil, respectively. And other pesticides were below 3%. Distributions of risk indexes obtained by the Monte-Carlo simulations were similar to the deterministic values, even though the confidence intervals for 95% were very wide. We confirmed that health risks caused by eating vegetables exceeded maximum residue limits of pesticide are very low and the population is generally safe, judging from the risk indexes located between 0.07 to 9.49%.
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문제 정의
따라서 식사섭취로 인한 농약의 위해도는 위해도 계산에 필요한 각 요소들의 분포에 기반한 확률론적인 값 (Stochastic value)으로 제시되어야 식품관리 정책수립 및 의사결정 도구로 적절히 이용될 수 있을 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 2009년 서울 강남지역 시장, 대형 마트 및 백화점에서 유통되고 있는 채소류를 대상으로 잔류농약 성분을 분석하여 그 특성을 파악하고, 잔류허용기준을 초과한 채소류를 섭취하였을 경우 인체 위해도를 몬테카를로 시뮬레이션 (MonteCarlo Simulation)을 이용하여 평가하였다.
따라서 농산물에 잔류하는 농약의 식이섭취량을 추정하여 인체에 대한 위해여부를 판단하고 농약사용에 따른 식품안전성을 확인하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 서울 강남지역 시장, 대형 마트 및 백화점 등에서 유통되고 있는 채소류를 대상으로 잔류농약 성분을 분석하였고, 채소류 중 잔류허용기준을 초과하는 비율이 높은 농약 성분을 선별하여 채소류 섭취에 의한 각 농약의 인체 위해성을 파악하고자 하였다. 정량적 위해 평가 (Qualitative risk assessment)는 위해 성분의 ADI와 추정된 섭취량을 비교하는 방법이 사용되고 있고 EPA에서는 새로운 위해 판단 지수로 Reference Dose (RfD)를 이용하여 비교하는 방법을 사용하고 있다.
가설 설정
1은 들깻잎 중에서 잔류허용기준을 초과한 농약의 빈도분포와 Lognormal 함수를 이용하여 나타낸 확률밀도함수를 보여준다. 각 채소류별 일일 섭취량은 표준편차가 평균의 10%인 가우스함수로 가정하고 EDI를 구하였다. 한편, ADI를 구하는데 사용한 채소류 섭취대상자인 한국인의 평균몸무게는 62.
그러나 잔류농약이 허용기준을 초과하는 건수가 많지 않아 각 채소별 잔류농약의 분포를 구하는 데 한계가 있었다. 따라서 본 연구에서는 허용기준을 초과하여 잔류농약이 가장 많이 검출된 들깻잎의 endosulfan 잔류량 분포를 추정하여 다른 농약들도 각 채소에 대해 동일한 정도의 표준편차를 가지는 확률밀도함수가 될 것이라고 가정하였다. Table 8은 들깻잎에서 endosulfan의 잔류농약이 잔류허용기준 이상 검출된 15건을 이용해 채소류 중에 함유된 확률밀도함수를 구하기 위한 Anderson-Darling, Chi-Square, Komogorov-Smirnov테스트 결과이다.
ADI는 동물실험을 통해 생산된 값으로 안전계수가 고려된 상당히 엄격한 값이며 몸무게 (kg)당 허용가능 값으로 제시된다. 인체노출평가 계산에 사용한 한국 성인의 평균 몸무게는 62.8 kg9)을 이용하였고, 체중의 분포는 산업자원부 기술표준원에서 제공하는 자료를 바탕으로 triangle distribution을 가정하였다. 따라서 평균 몸무게 62.
여기서, i는 채소류별 잔류농약을, j는 채소류 일일섭취량을 나타낸다. 채소류 섭취량은 국민건강영양조사10)의 식품별 1인1일 평균섭취량자료를 사용하였으며 정규분포를 가정하였다. 잔류농약이 포함된 채소류 섭취가 안전한지의 여부는, 식 3과 같이 허용가능한 일일 농약섭취량 (ADI)와 일일 섭취되는 농약의 추정량 (EDI)의 비 (Ratio)를 통해 결정할 수 있다.
제안 방법
Anderson-Darling의 테스트에서는 Lognormal함수가 채소류 중 endosulfan의 잔류량 분포로 가장 적합한 것으로 나타났으며, Chi-Square와 Komogorov-Smirnov테스트에서는 Wibull함수가 가장 적합한 것으로 나타났다. 본 연구에서는 환경측정데이터의 가장 일반적인 분포로 알려진 Lognormal 함수를 잔류농약의 분포로 가정하여 위해도 분석에 이용하였다. Fig.
위해성평가를 위한 연구대상 농약은 농약 잔류량 분석결과 3회 이상 잔류허용기준을 초과한 농약성분으로 채소류 섭취에 의해 인체에 축적될 우려가 있는 것으로 판단되는 성분을 대상으로 하였다. 인체노출 평가시 채소류 섭취에 의한 농약 노출량의 평균값 사용으로 인해 발생할 수 있는 불확실성을 정량화하기 위해 채소류의 농약 잔류량에 대한 확률밀도함수를 판별하였다. 분석한 6,583건 농약 중 잔류 농약이 허용기준을 초과하는 경우는 모두 150건으로 나타났으며 이중 잔류허용기준을 초과하는 농약은 endosulfan 외 35종이었고 채소류 종류는 들깻잎 외 27종이었다.
대상 데이터
2009년 1월부터 12월까지 서울 강남지역 시장, 대형 마트 및 백화점 등에서 유통되고 있는 채소류 6,583건에 대해 잔류농약을 분석하였다. 분석농약은 Table 1과 같이 258종을 대상으로 조사하였다.
농약 표준품은 Riedelde Haen사 (Germany), Chem Service (USA), Dr. Ehrenstorfer GmbH (Germany) 그리고 Wako (Japan) 등의 제품을 사용하였으며, 일반시약은 잔류농약분석용 및 HPLC용을 사용하였다. 분석기기는 GC (6890 및 7890, Agilent, USA)와 HPLC (1100, Agilent, USA)를 사용하였으며, 농약을 최종 정성 확인하기 위해 GC/MSD (5975i, Agilent, USA), LC/MSD (6130, Agilent, USA)를 사용하였다.
7) 위험성이 확인된 독성물질은 노출평가와 양반응평가를 통해 인구집단에서 위해도의 수준을 결정하고 식품섭취의 위험성을 판별하게 된다. 본 연구에서는 잔류농약에 대한 양-반응관계는 KFDA (Korea Food Drug Administration) 잔류농약 데이터베이스8)의 ADI (Acceptable Dietary Intake)값을 사용하였고 ADI값이 설정되지 않는 물질은 일본이나 CODEX, EU 자료를 이용하였다. (Table 5).
Ehrenstorfer GmbH (Germany) 그리고 Wako (Japan) 등의 제품을 사용하였으며, 일반시약은 잔류농약분석용 및 HPLC용을 사용하였다. 분석기기는 GC (6890 및 7890, Agilent, USA)와 HPLC (1100, Agilent, USA)를 사용하였으며, 농약을 최종 정성 확인하기 위해 GC/MSD (5975i, Agilent, USA), LC/MSD (6130, Agilent, USA)를 사용하였다.
2009년 1월부터 12월까지 서울 강남지역 시장, 대형 마트 및 백화점 등에서 유통되고 있는 채소류 6,583건에 대해 잔류농약을 분석하였다. 분석농약은 Table 1과 같이 258종을 대상으로 조사하였다.
위해성평가를 위한 연구대상 농약은 농약 잔류량 분석결과 3회 이상 잔류허용기준을 초과한 농약성분으로 채소류 섭취에 의해 인체에 축적될 우려가 있는 것으로 판단되는 성분을 대상으로 하였다. 인체노출 평가시 채소류 섭취에 의한 농약 노출량의 평균값 사용으로 인해 발생할 수 있는 불확실성을 정량화하기 위해 채소류의 농약 잔류량에 대한 확률밀도함수를 판별하였다.
이론/모형
시료전처리 방법 및 분석과정은 식품공전5) 중 잔류농약시험법과 Lee 등6)의 동시 다성분 분석법에 따라 추출ㆍ정제한 후 GC-ECD, GC-NPD 및 HPLC-DAD로 분석하였으며 기기분석조건은 Table 2-4에 나타내었다.
식 3과 같이 계산된 잔류농약으로 인한 위해도의 불확실성을 평가하기 위해 MonteCarlo Simulation (Crystal Ball 2000.5, Decisioneering, Inc., 2004)을 실시하였다.
성능/효과
Table 8은 들깻잎에서 endosulfan의 잔류농약이 잔류허용기준 이상 검출된 15건을 이용해 채소류 중에 함유된 확률밀도함수를 구하기 위한 Anderson-Darling, Chi-Square, Komogorov-Smirnov테스트 결과이다. Anderson-Darling의 테스트에서는 Lognormal함수가 채소류 중 endosulfan의 잔류량 분포로 가장 적합한 것으로 나타났으며, Chi-Square와 Komogorov-Smirnov테스트에서는 Wibull함수가 가장 적합한 것으로 나타났다. 본 연구에서는 환경측정데이터의 가장 일반적인 분포로 알려진 Lognormal 함수를 잔류농약의 분포로 가정하여 위해도 분석에 이용하였다.
각 농약성분의 회수율은 70~120%정도로 다성분동시분석법으로 가능하였고 변이율은 10% 미만이었다. ECD 분석 농약성분의 검출한계는 0.
Table 9는 채소류 섭취에 따른 잔류농약의 위해도지수를 결정론적인 값과 몬테카를로 시뮬레이션에 의한 확률론적 값으로 나타낸 것이다. 결정론적 방법에 의한 위해도는 diethofencarb 7.33%, indoxacarb 5.13%, EPN 3.96% diniconazole 3.92% chlorothalonil 3.09%로 나타났고 기타 농약은 모두 3% 이하로 나타났다. 몬테카를로 시뮬레이션 분석결과 잔류농약의 위해도 분포는 결정론적 분석결과와 비슷한 값을 나타내었으나, 95% 신뢰구간의 폭은 매우 넓게 나타났다.
09%로 나타났고 기타 농약은 모두 3% 이하로 나타났다. 몬테카를로 시뮬레이션 분석결과 잔류농약의 위해도 분포는 결정론적 분석결과와 비슷한 값을 나타내었으나, 95% 신뢰구간의 폭은 매우 넓게 나타났다. 그러나 위해도지수가 0.
몬테카를로 시뮬레이션을 이용해 위해도의 불확실성을 평가한 결과, 잔류농약의 위해도 분포는 결정론적 분석결과와 비슷한 값을 나타내었으나, 95% 신뢰구간의 폭은 매우 넓게 나타났다. 그러나 위해도지수가 0.
본 연구에서 채소류 중 농약 잔류허용기준을 초과한 농약은 endosulfan이 가장 많았고, 가장 많이 검출된 농약은 procymidone으로 189건의 시료에서 검출되었다. 이는 김 등19)이 procymidone은 잔류농약 모니터링에서 다빈도 검출농약이라고 국내 유통 농산물의 농약 잔류실태 모니터링에서 보고한 결과와 유사하였다.
따라서 채소류의 경우 세척ㆍ조리ㆍ가공과정을 거치는 동안 소실되어 실제 섭취전의 농약 잔류량은 더욱 낮아진다. 본 연구에서는 유통 중인 채소류를 분석한 결과를 이용하였으므로 잔류농약의 양은 섭취전의 양에 비해 훨씬 높았을 것이다. 따라서 worst-case로 사용된 위해성 평가에서 안전한 수준으로 나타났으므로 서울지역 유통 채소류의 잔류농약에 의한 위해도도 외국의 경우와 유사한 수준으로 안전한 것으로 판단된다.
인체노출 평가시 채소류 섭취에 의한 농약 노출량의 평균값 사용으로 인해 발생할 수 있는 불확실성을 정량화하기 위해 채소류의 농약 잔류량에 대한 확률밀도함수를 판별하였다. 분석한 6,583건 농약 중 잔류 농약이 허용기준을 초과하는 경우는 모두 150건으로 나타났으며 이중 잔류허용기준을 초과하는 농약은 endosulfan 외 35종이었고 채소류 종류는 들깻잎 외 27종이었다. 그러나 잔류농약이 허용기준을 초과하는 건수가 많지 않아 각 채소별 잔류농약의 분포를 구하는 데 한계가 있었다.
가장 많이 검출된 농약은 procymidone으로 189건의 시료에서 검출되었다. 잔류허용기준을 초과한 농약성분은 살충제 14종 62회, 살균제 19종 71회로 대다수를 차지했으며 제초제는 2종 2회이었다. 식물생장조절제는 paclobutrazol 1종이었으며 모두 겨자채에서 잔류허용기준을 초과한 것으로 나타나 농약 사용자에 대한 교육 및 지도가 필요한 것으로 판단된다.
이는 김 등19)이 procymidone은 잔류농약 모니터링에서 다빈도 검출농약이라고 국내 유통 농산물의 농약 잔류실태 모니터링에서 보고한 결과와 유사하였다. 채소류에서 잔류허용기준을 초과한 농약에 대해 산출한 결정론적 위해지수는 diethofencarb 7.33%, indoxacarb 5.13%, EPN 3.96%, diniconazole 3.92%, chlorothalonil 3.09%로 나타났고 기타 농약은 모두 3% 이하로 나타났다.
후속연구
일반적으로 유독성분에 대한 인체노출량 (human exposure dose)이 ADI의 10% 미만일 때는 위험성을 걱정할 필요가 없고 10%를 초과하게 되면 정밀조사와 철저한 법적규제를 필요로 하며 ADI의 30% 수준에 도달하게 되면 위험경고를 해야 되는 것으로 인식되고 있다.21) 따라서 본 연구결과가 10% 이내 수준을 나타내고 있긴 하지만 조리된 음식 중의 농약 잔류데이터에 근거한 것이 아니므로, 향후 더 세밀한 식이 섭취량 평가에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.
그러나 1일 섭취하는 식품은 성별, 지역, 직업 등에 따라 분포가 다양하고 식품 중에 포함된 농약성분은 농산물의 세척 및 요리 방법에 따라 잔류량의 정도가 크게 차이가 날 수 있다. 따라서 식사섭취로 인한 농약의 위해도는 위해도 계산에 필요한 각 요소들의 분포에 기반한 확률론적인 값 (Stochastic value)으로 제시되어야 식품관리 정책수립 및 의사결정 도구로 적절히 이용될 수 있을 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 2009년 서울 강남지역 시장, 대형 마트 및 백화점에서 유통되고 있는 채소류를 대상으로 잔류농약 성분을 분석하여 그 특성을 파악하고, 잔류허용기준을 초과한 채소류를 섭취하였을 경우 인체 위해도를 몬테카를로 시뮬레이션 (MonteCarlo Simulation)을 이용하여 평가하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
농약에서 나타날 수 있는 문제점은?
농약은 현대농업에 있어서 필수불가결한 농업자재로서 농산물의 생산성 제고 및 품질향상에 크게 기여하여 오늘날 풍요로운 먹거리의 공급이 가능하도록 하였을 뿐 아니라, 농산물의 생력화를 통해 노동력과 농업생산비 절감에 중요한 역할을 함으로써 농업인의 삶 향상에 큰 공헌을 하였다. 이러한 장점에도 불구하고 농약은 생물을 살멸하는 화합물로서 정도의 차이는 있으나 독성을 가지고 있으므로 사용하는 농업인 또는 제조공정에 종사하는 사람의 건강을 해칠 우려가 있으며, 적절하게 사용하지 않을 경우 작물의 약해는 물론 환경오염을 유발시킬 가능성이 있다. 또한 농산물에 일정량 이상 잔류될 경우 건강에 심각한 영향을 초래하므로 농산물을 포함한 식품 중 잔류농약 문제는 사회적으로 중요한 이슈가 되어왔다.
농약이 현대농업에 있어서 기여한 것은?
농약은 현대농업에 있어서 필수불가결한 농업자재로서 농산물의 생산성 제고 및 품질향상에 크게 기여하여 오늘날 풍요로운 먹거리의 공급이 가능하도록 하였을 뿐 아니라, 농산물의 생력화를 통해 노동력과 농업생산비 절감에 중요한 역할을 함으로써 농업인의 삶 향상에 큰 공헌을 하였다. 이러한 장점에도 불구하고 농약은 생물을 살멸하는 화합물로서 정도의 차이는 있으나 독성을 가지고 있으므로 사용하는 농업인 또는 제조공정에 종사하는 사람의 건강을 해칠 우려가 있으며, 적절하게 사용하지 않을 경우 작물의 약해는 물론 환경오염을 유발시킬 가능성이 있다.
현재까지 제시된 농약으로 인한 위해도를 계산하는 방법은?
농약으로 인한 위해도 (Risk)는 1일 섭취되는 식품 중 각 농약성분의 함유량을 적분하여 위해도 계수를 곱하는 방식을 취하게 된다. 현재까지 발표된 다수의 연구들2-4)은 위해도를 계산하는데 필요한 요소들의 평균값을 이용한 결정론적인 값 (Deter-ministic value)으로 위해도를 제시하고 있다. 그러나 1일 섭취하는 식품은 성별, 지역, 직업 등에 따라 분포가 다양하고 식품 중에 포함된 농약성분은 농산물의 세척 및 요리 방법에 따라 잔류량의 정도가 크게 차이가 날 수 있다.
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