동물용의약품의 환경 중 위해성 평가를 위한 토양 잔류성 시험법 가이드라인 Guidance on Estimating Soil Persistence and Degradation Kinetics from Environmental Fate Studies on Veterinary Pharmaceuticals for Environmental Risk Assessment원문보기
최근, 동물 및 인체용 의약품류는 환경 중 새로운 오염물질로 부각되고 있다. 특히, 우리나라는 동물용의약품에 대한 수의사 처방제 미정착, 집약적 축산환경, 최근의 대규모 지속적 동물 전염병의 발생, 단위 육류 생산량 증대를 위한 동물용의 약품의 남용, 축산분뇨의 해양투기 전면 금지 등 축산분야의 위협적 요소와 함께 환경 중 동물용의약품의 잔류성 문제가 향후 식품오염 및 항생제 내성 유발 등의 요인으로 확대 될 우려가 크다. 그러므로 동물용의약품의 주된 환경배출 매개인 분변을 통한 토양 잔류성 검토는 지하수 오염과 지하수 또는 분변 중 잔류량의 흡수, 이행과정을 통한 농경지 작물의 오염 예방을 위해서도 동물용의약품의 인허가 단계 중 토양 잔류성을 환경 위해성 평가자료로 검토하는 것은 중요한 의의를 갖는다. 본 연구는 VICH, OECD 등의 국제적 기구에서 그 동안 제안하였거나, 검토 중인 동물용의약품의 환경위해성 평가 가이드 라인과 오랫동안 우리나라, 미국, 유럽 등지에서 정착되어 온 농약의 토양 중 잔류성 시험법, 그리고 문헌을 토대로 기 수행한 동물용의약품의 토양잔류성 시험 결과를 바탕으로 하여 동물용의약품의 환경 중 위해성 평가를 위한 토양 잔류성 시험법 가이드라인을 제안하였다. 시험법 가이드라인은 크게 실내, 실외 시험 방법과 잔류소실기의 예측으로 구성되어 있으며, 농경지토양 내 분변을 통한 노출 경로를 주안으로 하여 우리나라 환경에 적합토록 구성하였다.
최근, 동물 및 인체용 의약품류는 환경 중 새로운 오염물질로 부각되고 있다. 특히, 우리나라는 동물용의약품에 대한 수의사 처방제 미정착, 집약적 축산환경, 최근의 대규모 지속적 동물 전염병의 발생, 단위 육류 생산량 증대를 위한 동물용의 약품의 남용, 축산분뇨의 해양투기 전면 금지 등 축산분야의 위협적 요소와 함께 환경 중 동물용의약품의 잔류성 문제가 향후 식품오염 및 항생제 내성 유발 등의 요인으로 확대 될 우려가 크다. 그러므로 동물용의약품의 주된 환경배출 매개인 분변을 통한 토양 잔류성 검토는 지하수 오염과 지하수 또는 분변 중 잔류량의 흡수, 이행과정을 통한 농경지 작물의 오염 예방을 위해서도 동물용의약품의 인허가 단계 중 토양 잔류성을 환경 위해성 평가자료로 검토하는 것은 중요한 의의를 갖는다. 본 연구는 VICH, OECD 등의 국제적 기구에서 그 동안 제안하였거나, 검토 중인 동물용의약품의 환경위해성 평가 가이드 라인과 오랫동안 우리나라, 미국, 유럽 등지에서 정착되어 온 농약의 토양 중 잔류성 시험법, 그리고 문헌을 토대로 기 수행한 동물용의약품의 토양잔류성 시험 결과를 바탕으로 하여 동물용의약품의 환경 중 위해성 평가를 위한 토양 잔류성 시험법 가이드라인을 제안하였다. 시험법 가이드라인은 크게 실내, 실외 시험 방법과 잔류소실기의 예측으로 구성되어 있으며, 농경지토양 내 분변을 통한 노출 경로를 주안으로 하여 우리나라 환경에 적합토록 구성하였다.
BACKGROUND: To assess and prevent the environmental impacts and risks by veterinary pharmaceuticals, Guidance on Estimating Soil Persistence and Degradation Kinetics from Environmental Fate Studies on Veterinary Pharmaceuticals for Environmental Risk Assessment was proposed. METHODS AND RESULTS: Pro...
BACKGROUND: To assess and prevent the environmental impacts and risks by veterinary pharmaceuticals, Guidance on Estimating Soil Persistence and Degradation Kinetics from Environmental Fate Studies on Veterinary Pharmaceuticals for Environmental Risk Assessment was proposed. METHODS AND RESULTS: Proposed guidance was coined by VICH, EU guideline, OECD guideline and soil dissipation studies for the purpose of international harmonizing. Guidance was also modified from pesticide soil persistence testing guidelines of US, EU, and Korea, with practical approaches adopting in-use test guideline for Korea. CONCLUSION(S): Proposed guidance are consisted of three parts; Laboratory Soil Experiment, Field Soil Dissipation Study, and Estimation of $DT_{50}/DT_{90}$. Proposed guidance is to be available for the requirement for registration of veterinary pharmaceuticals with fit for purpose in Korea.
BACKGROUND: To assess and prevent the environmental impacts and risks by veterinary pharmaceuticals, Guidance on Estimating Soil Persistence and Degradation Kinetics from Environmental Fate Studies on Veterinary Pharmaceuticals for Environmental Risk Assessment was proposed. METHODS AND RESULTS: Proposed guidance was coined by VICH, EU guideline, OECD guideline and soil dissipation studies for the purpose of international harmonizing. Guidance was also modified from pesticide soil persistence testing guidelines of US, EU, and Korea, with practical approaches adopting in-use test guideline for Korea. CONCLUSION(S): Proposed guidance are consisted of three parts; Laboratory Soil Experiment, Field Soil Dissipation Study, and Estimation of $DT_{50}/DT_{90}$. Proposed guidance is to be available for the requirement for registration of veterinary pharmaceuticals with fit for purpose in Korea.
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문제 정의
가이드라인은 우리나라의 농약의 등록시험 기준과 방법 (RDA, 1993; RDA 1997), VICH GL6, VICH GL38, OECD guideline (EU testing method), European Medicines Agency guideline (CVMP, 2008), European Public Health Alliance (FOCUS, 2006) 잔류성 시험법 등의 권고 사항 등을 참고로 하였다. 가이드라인 작성의 시험은 본 연구자가 tetracycline 계 항생제인 oxytetracycline (OTC)과 chlortetracycline (CTC)의 토양 잔류성 연구를 실시한 것을 바탕으로 하였다 (국립수의과학검역원 연구개발보고서, 2010). 요약하면, 무항생제 돈분 퇴비를 시험 대상 동물약품이 잔류하지 않는 미사질 양토에 배추 표준시비량으로 시용 후 각 약제를 1.
그러므로 동물용의약품의 주된 환경배출 매개인분변을 통한 토양 잔류성 검토는 지하수 오염과 지하수 또는 분변 중 잔류량의 흡수, 이행과정을 통한 농경지 작물의 오염 예방을 위해서도 동물용의약품의 인허가 단계 중 토양 잔류성을 환경 위해성 평가자료로 검토하는 것은 중요한 의의를 갖는다. 본 연구는 VICH, OECD 등의 국제적 기구에서 그 동안 제안하였거나, 검토 중인 동물용의약품의 환경위해성 평가 가이드라인과 오랫동안 우리나라, 미국, 유럽 등지에서 정착되어 온 농약의 토양 중 잔류성 시험법, 그리고 문헌을 토대로 기 수행한 동물용의약품의 토양잔류성 시험 결과를 바탕으로 하여 동물용의약품의 환경 중 위해성 평가를 위한 토양 잔류성 시험법 가이드라인을 제안하였다. 시험법 가이드라인은 크게 실내, 실외시험 방법과 잔류소실기의 예측으로 구성되어 있으며, 농경지 토양 내 분변을 통한 노출 경로를 주안으로 하여 우리나라 환경에 적합토록 구성하였다.
실내 시험은 토양 중 동물용의약품의 분해․ 소실 경향을 일정한 환경 조건아래에서 구명하여 동물용의약품 성분의 표준화 된 토양잔류성을 알아보는데 그 목적이 있다.
실외 시험은 토양 중 동물용의약품의 분해․소실 경향을 자연환경 조건아래에서 구명하여 동물용의약품 성분의 표준화 된 토양잔류성을 알아보는데 그 목적이 있다.
, 2006). 이러한 이유로 본 연구는 현재까지도 널리 활용되고 있는 농약의 토양잔류성 시험법 (RDA, 1993)을 기본으로 하였으나, 동물용의약품의 환경 내 실제 노출 가능 경로와 특성이 반영 된 토양 잔류성 시험법 가이드라인을 제시코자 하였다.
가설 설정
1) 시료는 실험실로 운반하여 건조시키지 않고 즉시 냉동보관한다.
1) 시험구내에 발생한 잡초는 필요시 손으로 제초한다.
11) 시험 대상 약제의 잔류가 관정에 영향을 줄 수 있는 포장 예로, 신개간지, 절토지 등은 피하여 시험에 따른 환경오염을 방지한다.
제안 방법
4) 장기간 냉동보관시 최소 영하 3℃ 이하로 보관하되, 저장기간 동안의 안정성을 고려하여 무처리 토양에 일정농도의 동일약제를 첨가하여 보관한 다음 분석 비교한다.
본 연구는 VICH, OECD 등의 국제적 기구에서 그 동안 제안하였거나, 검토 중인 동물용의약품의 환경위해성 평가 가이드라인과 오랫동안 우리나라, 미국, 유럽 등지에서 정착되어 온 농약의 토양 중 잔류성 시험법, 그리고 문헌을 토대로 기 수행한 동물용의약품의 토양잔류성 시험 결과를 바탕으로 하여 동물용의약품의 환경 중 위해성 평가를 위한 토양 잔류성 시험법 가이드라인을 제안하였다. 시험법 가이드라인은 크게 실내, 실외시험 방법과 잔류소실기의 예측으로 구성되어 있으며, 농경지 토양 내 분변을 통한 노출 경로를 주안으로 하여 우리나라 환경에 적합토록 구성하였다.
4) 동물용의약품은 환경 중 직접 투입되지 않고, 동물의 분변, 또는 분변 퇴비를 통해 유입되므로, 가능한 퇴비 시용과 병행하여 시험하되, 필요시 퇴비 무시용 대조군을 둔다. 퇴비시용은 퇴비 중 질소함량을 구한 후, 담수는 벼, 밭토양은 배추를 기준 작물로 하여, 질소 시용량 기준으로 기비와 추비의 양을 합산하여 공시토양과 혼합하거나, 시험 목적에 따라 기비, 추비를 분리하여 시험한다. 단, 퇴비는 시험대상 동물용의약품이 잔류하여 시험결과에 영향을 미치지 않도록 선정한다.
대상 데이터
1) 시험 포장은 토성, 모재 및 기타 토양의 특성이 상이한 2개소 이상의 경지를 선정한다. (참고: 농약의 경우 미국, 유럽 4개 지역, 캐나다 2-4개 지역)
이론/모형
가이드라인은 우리나라의 농약의 등록시험 기준과 방법 (RDA, 1993; RDA 1997), VICH GL6, VICH GL38, OECD guideline (EU testing method), European Medicines Agency guideline (CVMP, 2008), European Public Health Alliance (FOCUS, 2006) 잔류성 시험법 등의 권고 사항 등을 참고로 하였다. 가이드라인 작성의 시험은 본 연구자가 tetracycline 계 항생제인 oxytetracycline (OTC)과 chlortetracycline (CTC)의 토양 잔류성 연구를 실시한 것을 바탕으로 하였다 (국립수의과학검역원 연구개발보고서, 2010).
성능/효과
1) 공시약제는 주성분 함량이 확실한 원제 또는 표준품을 이용하되, 구입 및 보관과정 중 자연적 분해·대사산물이 생성 되지 않게 하여야 한다.
1) 공시약제는 주성분 함량이 확실한 원제 또는 표준품을 이용하되, 구입 및 보관과정 중 자연적 분해·대사산물이 생성되지 않게 하여야 한다.
1) 시험 수행에 필요한 토양은 개별 처리 시료 중량, 반복수, 시료채취 회수 및 기타 약제 처리의 편의성을 고려하여 준비한다.
1) 시험 수행에 필요한 토양은 시험구 당 개별 처리 농도, 반복수, 시료채취 회수 및 기타 약제 처리의 편의성을 고려하여 준비한다.
1) 시험약제의 잔류량이 가장 많을 것으로 추정되는 1회 노출 가능량이 토심 10 cm 까지 균일하게 분산된 경우의 농도가 되게 한다. (토양 가비중은 1로 함) 단, 처리 약량의 농도가 낮아 분석이 곤란할 경우 분석이 가능한 범위에서 처리한다.
1) 시험은 토양온도 20℃ (±2℃), 암상태로 시험기간 동안 일정하게 유지하며, 시험기간은 일반적으로 120일을 초과하지 않도록 한다.
1) 약제처리가 끝난 토양을 준비된 용기에 일정량 (20-50 g) 정확히 칭량하여 충진하며, 충진 후 토층 깊이는 1 cm 이상이어야 한다.
2) 공시약제의 토양 처리는 공시약제의 용매가 토양미생물의 생육에 지장이 없을 정도로 하며, 약제가 토양에 충분히 잘 살포되도록 한다.
2) 공시약제의 토양 처리는 공시약제의 용매가 토양혼화에 지장이 없을 정도로 하며, 약제와 토양이 충분히 잘 혼화 되도록 한다.
2) 논토양 조건의 시험인 경우 용기내의 토양과 물을 함께 채취하되, 분석 목적과 편의성을 위해 따로 분리 채취 할 수 있다.
2) 시험 약제의 농도는 기준 농도 또는 기준 농도의 2배 수준으로 시험목적에 따라 결정한다.
2) 시험기간 중 토양 수분은 수시로 점검하여 부족분을 증류수로 보충하며, 약제 처리 전 토양의 배양조건을 유지토록 한다.
2) 시험용기 내 수분은 증류수로 조절하되, 밭토양은 수분장력 pF 2-2.5를 유지, 논토양은 표면에서 1 cm의 깊이로 맞추고, 알루미늄 포일 등을 이용하여 시험용기의 입구를 봉한다.
2) 용기는 세척 건조 후 처리번호, 시료채취시기 등을 표지하되 장기간의 시험기간과 시험 과정 중에 훼손되지 않도록 한다.
2) 일정량의 토양을 먼저 충진 후 약제를 처리할 경우, 바의 약제처리방법에 따라 약제가 처리될 수 있도록 한다.
3) 공시약제는 천칭을 이용 고농도의 보존액을 만들고, 약제 처리량에 따라 희석시켜 사용하되, 토양미생물에 영향을 최소화 할 수 있는 용매를 선정한다.
3) 공시약제의 용매로 유기용매를 이용 시, 혼화과정 중 용매 휘산이 이루어질 수 있도록 한다.
3) 시료채취는 저농도에서 고농도 약제처리 시험구의 순으로 한다.
3) 시험기간 중 기상 자료 (온도, 강우량)를 기록하며, 기상자료는 시험지 인근 기상관측소의 자료로 대체할 수 있다.
3) 시험약제의 분해․소실이 토양 pH 의존적인 경우 pH의 범위가 다른 토양을 선정할 수 있다. (예: pH 4.
4) 동물용의약품은 환경 중 직접 투입되지 않고, 동물의 분변, 또는 분변 퇴비를 통해 유입되므로, 가능한 퇴비 시용과 병행하여 시험하되, 필요시 퇴비 무시용 대조군을 둔다. 퇴비시용은 퇴비 중 질소함량을 구한 후, 담수는 벼, 밭토양은 배추를 기준 작물로 하여, 질소 시용량 기준으로 기비와 추비의 양을 합산하여 공시토양과 혼합하거나, 시험 목적에 따라 기비, 추비를 분리하여 시험한다.
4) 시료 채취 지점은 구획 내 토양이 유실되어 이동하지 않도록 하고, 채취 지점은 반드시 표식하여, 중복 채취를 방지한다.
4) 시험포장은 동물용의약품이 분변퇴비나 기타 노출경로를 통해서도 유입가능하므로, 산림, 잔디밭 등의 비농경지에서도 수행 할 수 있다.
6) 시험포장은 목적에 따라 사질 토양 (<70% sand), pH 5.5-7, 낮은 유기물함량 (0.5-1.5%), 전체 유기탄소함량 중 1% 미만의 미생물생체량 (microbial biomass)의 극한 환경에서도 수행할 수 있다.
9) 동물용의약품은 환경 중 직접 투입되지 않고, 동물의 분변, 또는 분변 퇴비를 통해 유입되므로, 가능한 퇴비 시용과 병행하여 시험하되, 필요시 퇴비 무시용 대조군을 둔다. 퇴비시용은 퇴비 중 질소함량을 구한 후, 담수는 벼, 밭토양은 배추를 기준 작물로 하여, 질소 시용량 기준으로 기비와 추비의 양을 합산하여 공시토양과 혼합하거나, 시험 목적에 따라 기비, 추비를 분리하여 시험한다.
가이드라인 작성의 시험은 본 연구자가 tetracycline 계 항생제인 oxytetracycline (OTC)과 chlortetracycline (CTC)의 토양 잔류성 연구를 실시한 것을 바탕으로 하였다 (국립수의과학검역원 연구개발보고서, 2010). 요약하면, 무항생제 돈분 퇴비를 시험 대상 동물약품이 잔류하지 않는 미사질 양토에 배추 표준시비량으로 시용 후 각 약제를 1.0 mg/kg농도로 살포하여 60일간의 토양 잔류성을 시험한 결과, OTC는 실내 26.63일, 실외 6.43일, CTC는 실내 26.70일, 실외 18.63일의 반감기가 예측되었다. 따라서 본 가이드라인 작성은 그 예측과정의 시험방법을 세부적으로 반영한 것이다.
후속연구
5) 공시토양은 유기물함량, 토성, pH, CEC (양이온치환용량) 등 토양의 물리화학적 특성이 분석되어야 한다.
반면, 우리나라는 퇴비화 및 해양투기에 의존이 높고, 2012년부터 축산분뇨의 해양투기도 전면 금지될 예정이므로 퇴비화 등을 통한 토양 환경으로의 투입과 분뇨처리장을 통한 환경내 배출이 주된 오염 경로로 고정화 될 것으로 예측된다. 따라서 대부분 의약품류의 공통적인 이화학적 특성인 강한 수용성, 낮은 토양 흡착력, 토양미생물 생육의 억제 등 다양하고 많은 연구 결과를 토대로 미루어 볼 때, 동물용의약품의 토양잔류성 시험은 우리나라 환경에서 의약품류의 지하수 이행 및 잔류, 우리나라 경작지 재배작물로의 흡수 이행 및 잔류 방지를 위해 동물체내 흡수율은 높이고 배설량을 줄이며, 환경오염을 예방 할 수 있는 제형개발 촉진에도 크게 기여 할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
동물 및 인체용 의약품에 환경위해성 평가를 위한 생분해성 및 자연환경에서의 동태 시험을 적용하기 어려운 이유는?
국제적으로 농약 및 일반 화학물질의 환경위해성 평가를 위한 생분해성 및 자연환경에서의 동태 시험 등은 OECD guideline을 중심으로 국제적으로 조화, 표준화 하여왔다. 반면, 동물용의약품 및 인체용의약품의 항균제, 항생제 등은 개발 활용 목적이 미생물 생육의 억제, 사멸을 통한 치료이므로 이러한 시험법을 적용하는 것은 현실적 한계가 있어, 환경위해성 평가자료의 구축과 예측이 적합하지 않아 시험법은 제안하고 있으나, 선진국에서 이를 활용한 구체적 위해성 평가나 규제에 실제 적용한 사례는 극히 드물다 (Vaclavik, E. et al.
OECD 307 시험법의 한계는?
특히, 축산의 경우 집약형 축산과 방목형 축산이 가지고 있는 사육의 유형 차이에도 불구하고, 환경 중 행적연구 (Environmental Fate Study)로 토양 잔류성시험 (Soil Biodegradation-route and rate)을 수행토록 하고 있으며, 시험가이드라인으로 OECD 307 (Organization for Economic Cooperation and Development; OECD, Guidelines for the Testing of Chemicals, Aerobic and Anaerobic Soil Transformation-OECD 307)을 제시하고 있다 (OECD, 2002). 그런데, OECD 307 시험법은 방사능 표지물질 사용을 우선적으로 권고하고 있고, 이러한 시험법은 우리나라의 연구 및 시험 환경에 지극히 제한적일 뿐만 아니라 현실적으로도, 14C 표지 동물용의약품의 국제적 생산과 유통 또한 지극히 제한적이므로, 이를 대체할 수 있는 과학적이고 합리적인 시험법의 개발이 절실히 요구된다.
동물용의약품의 토양 잔류성 시험이 주로 분변이나 퇴비를 투입의 매체로 활용하여 이뤄지고 있는 이유는?
농약의 경우 우리나라 (Agrochemical Control Act, 2009), 미국 (SETAC, 1995; US FIFRA, 1996), 캐나다 (Agriculture Canada, 1987, 1992), 유럽연합 (COUNCIL DIRECTIVE, 1991, 1998; OEPP/EPPO, 1993; FOCUS, 2006)을 포함한 여러 나라에서 토양 잔류성 시험법에 관한 규정 또는 가이드라인을 정하여 실험실적 조건과 실외 환경 조건에서 제품 농약의 원물질과 각각의 대사산물에 대한 잔류성 시험을 실시하고, 반감기와 90 % 소멸기를 예측하고, 그 결과를 환경위해성 평가에 활용하고 있다. 농약과 달리 동물용의약품은 환경 내 직접적인 노출보다는 분변이나, 퇴비를 통해 유입되는 경로를 취하고 있어, 현재까지 많은 연구자들의 연구과정은 토양환경에의 직접적인 시용과 분석이 아닌, 분변이나 퇴비를 투입의 매체로 활용하여 동물용의약품의 토양 잔류성 시험을 주로 실시하고 있다 (Jiemba, P.K.
참고문헌 (18)
Agrochemical Control Act, 2009. ACT No. 9658, May 8, 2009, Chapter III, Registration, ETC. of Agrochemicals, Article 8. Registration of items produced in Republic of Korea
Agriculture Canada, 1987, 1992. Environmental Chemistry and Fate. Guidelines for registration of pesticides in Canada.
Committee for Medicinal Products for Veterinary Use (CVMP), 2008. Revised guideline on environmental impact assessment for veterinary medicinal products (Doc. Ref. EMEA/CVMP/ERA/418282/2005-Rev.1).
Dolliver, H., Kumar, K., Gupta, S., 2007. Sulfamethazine uptake by plants from manure-amended soil, J. Environ. Qual. 36, 1224-1230.
EU, 1991. COUNCIL DIRECTIVE, concerning the placing of plant protection products on the market, 91/414/EEC.
EU, 1998. Directive 81/852/EEC, Environmental risk assessment for veterinary medicinal products other then GMO containing and immunological products, January 1998, EMEA/CVMP/055/96.
European Public Health Alliance, 2006. FOCUS, The Final Report of the Work Group on Degradation Kinetics of FOCUS (FOrum for the Co-ordination of pesticide fate models and their USe): Guidance document on estimating persistence and degradation kinetics from environmental fate studies on pesticides in EU Registration, Sanco/10058/2005, version 2.0, June 2006.
Jiemba, P.K.J., 2002. The potential impact of veterinary and human therapeutic agents in manure and biosoilds on plants grown on arable land: a review, Agriculture, Ecosystems and Environment 93 267-278.
VICH, 2005. Environmental Impact Assessment (EIAs) for Veterinary Medicinal Products (VMPs) - Phase II VICH GL38 (Ecotoxicity Phase II).
Sarmah, A.K., Meyer, M.T., Boxall, A.B.A., 2006. A global perspective on the use, sales, exposure pathways, occurrence, fate and effects of veterinary antibiotics in the environment, Chemosphere 65, 725-759.
The Federal Insecticide, Fungicide, and Rodenticide Act (FIFRA), 1996, 7 U.S.C §136 US.
Vaclavik, E., Halling-Sørensen, B. and Ingerslev, F., 2004. Evaluation of manometric respiration tests to assess the effects of veterinary antibiotics in soil, Chemosphere 56, 667-676.
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