[논문]토양생태계 위해성평가기법 비교연구: 토양생태준거치 산정을 중심으로

이우미; 김신웅; 정승우; 안윤주

doi:10.7857/jsge.2012.17.5.001

토양생태계 위해성평가기법 비교연구: 토양생태준거치 산정을 중심으로
Comparative study of Ecological Risk Assessment : Deriving Soil Ecological Criteria 원문보기

지하수토양환경 = Journal of soil and groundwater environment, v.17 no.5, 2012년, pp.1 - 9

이우미 (건국대학교 환경과학과) , 김신웅 (건국대학교 환경과학과) , 정승우 (군산대학교 환경공학과) , 안윤주 (건국대학교 환경과학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of ecological risk assessment in soil ecosystem is to protect ecological receptors and to provide a scheme of efficient management for soil contaminants. Developed countries have already prepared the methodologies of ecological risk assessment by considering their soil properties, land use, and ecological receptors. In this study, we compared the soil ecological risk assessment processes in the similarity and differences in methodology. Four countries, except for USA, adjusted the toxicological data for ecological risk assessment, based on their representative soil properties because the soil properties affect toxic effects to ecological receptors. The soil ecological risk assessment methodology of Netherlands and UK was based on 'Technical guidance document on risk assessment (TGD)' of European Chemical Bureau (ECB). Australia, USA, and Canada developed their autonomous methodology. In the Netherlands, UK, Australia, and Canada, they employed the species sensitivity distribution (SSD) approach if sufficient toxicity data are available. The USA determined the ecological soil screening level by obtaining the geometric mean of toxicological data for three species. Furthermore, all countries consider secondary poisoning in their soil ecological risk assessment. The latest risk assessment methodology of soil ecosystem that this study investigated can be used to explore what Korea needs to develop the Korean ecological risk assessment methodology of soil ecosystem in the future.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

이때 독성평가에서 산출하는 생태허용농도(예, 유럽연합: Predicted no-effect-concentration(PNEC), 네덜란드: Maximum permissible concentration(MPC), 영국: Soil screening value(SSV), 호주: Ecological investigation level(EILs), 미국: Ecological soil screening level(Eco- SSL))는 일부 국가에서는 생태보호를 위한 준거치로 활용하고 있다. 본 연구에서는 국내토양환경에 생태위해성평가를 도입하기 위한 방안으로서, 토양생태위해성평가를 적극 활용하고 있는 국외기관의 자료를 포괄적으로 수집하여 심층 고찰하였다. An et al.
생태위해성평가 초기 활동은 자료조사와 개념모델개발(Conceptual site model, CSM)이다. 이 과정에서는 생태수용체가 오염물질로 인해 받을 영향의 개연성을 평가한다. Part 2A에서 고려하는 지역(국가적, 국제적으로 생태학적, 지리학적 보존가치가 있는 구역)의 오염원을 확인하여 평가범위를 결정하고, 대상지역의 위치, 크기, 용도와 같은 히스토리를 조사하고 화학적 생태학적 정보를 수집한다.

제안 방법

유기물질에 대한 토양 MPC는 다음과 같은 ECB의 TGD의 산출방법을 바탕으로 하고 있다. (1) 토양생물에 대한 독성자료가 부재시 평형분배계수를 이용한 방법을 적용한다. (2) 오직 하나의 토양서식생물(식물, 지렁이)에 대한 독성자료가 있으면 평형분배계수와 평가계수를 적용 하여 각 방법에 대한 MPC를 산출하고 더 낮은 수치를 최종 MPC로 이용한다.
An et al.(2010)는 유럽연합, 네덜란드, 캐나다의 토양 생태위해성평가 방법론을 고찰한 바 있으나, 본 연구에서는 호주, 영국, 미국의 경우를 추가하고, 네덜란드에서 업데이트된 방법론을 보완하여 국가별로 비교분석하였다. 분석대상 자료는 유럽위원회 ‘Technical guidance document on risk assessment(TGD)’(ECB, 2003), 네덜란드 ‘Guidance for the derivation of environmental risk limit within the framework of International and national environmental quality standards for substances in the Netherlands(INS)’(RIVM, 2007), 영국 ‘An ecological risk assessment framework for contaminants in soil’(EA, 2008), 호주 ‘Assessment of site contamination-Schedule B5a: Guideline on ecological risk assessment’(NEPC, 2011a)와 ‘Assessment of site contamination-Schedule B5b: Methodology to derive ecological investigation levels in contaminated soil’(NEPC, 2011b), 미국의 ‘Guidance for developing ecological soil screening levels’(US EPA, 2005)이며, 캐나다의 경우 선행연구(An et al.
토양의 PNEC 산출은 독성자료 조건에 따라 3가지로 구분할 수 있는데 (1) 가용한 토양 독성자료 부재시 평형분배방법(Equilibrium partitioning method)을 통한 스크리닝 접근법을 이용하고, (2) 생산자(식물), 소비자(무척추동물), 분해자(미생물)에 대한 가용한 독성자료가 있으면 평가계수(Assessment factor, AF)를 이용한 평가를 할 수 있으며(Table 1). (3) 오직 하나의 토양서식(Soil dwelling)생물에 대한 독성자료가 있으면 평가계수와 평형분배방법을 모두 적용하여 각각의 방법으로 PNEC를 산출하고, 위해성이 높게 평가된 방법의 PNEC를 최종적으로 이용하여 위해도를 결정한다. 독성자료 부재 또는 부족시 적용하는 평형분배방법은 토양-물 분배계수(Partition coefficient soil water: K_soil-water)와 습윤토양의 체적밀도(Bulk density of wet soil: RHO_soil)를 이용하여 수서PNEC(PNEC_water)으로 부터 토양 PNEC(PNEC_soil)를 산출하는 방법이다(Eq 1).
생태위해성평가가 필요하다고 판단되면 3단계의 위해성평가 과정을 거치게 된다(EA, 2008a). 1단계는 스크리닝 단계로 평가지역의 오염물질농도와 토양지침값(SSV)의 비교를 통해 위해성평가를 수행한다. 오염물질 농도가 SSV를 초과하거나 SSV가 부재시 2단계를 진행한다.
이 과정에서는 생태수용체가 오염물질로 인해 받을 영향의 개연성을 평가한다. Part 2A에서 고려하는 지역(국가적, 국제적으로 생태학적, 지리학적 보존가치가 있는 구역)의 오염원을 확인하여 평가범위를 결정하고, 대상지역의 위치, 크기, 용도와 같은 히스토리를 조사하고 화학적 생태학적 정보를 수집한다. 그 후 지역조사 및 토양분석을 수행하여 오염물질을 확인하고, 오염물질의 거동조사를 통해 오염원-경로-수용체로의 연관성분석을 하여 개념모델을 개발, 이를 통해 위해성평가 여부를 결정한다.
88% 유기탄소함량의 특성을 가지며 표준토양 인자 값을 이용하여 ERL을 산출한다. 각 지역에 대한 위해성 평가시에는 지역별 토양특성을 고려하여 독성값을 지역별 토양특성값으로 재산출한 후 비교한다. 한편 위해성평가시 log K_ow가 3 이상이거나 흡착력과 축적성이 높은 일부 물질의 경우 이차독성(Secondary poisoning)을 고려한다.
Part 2A에서 고려하는 지역(국가적, 국제적으로 생태학적, 지리학적 보존가치가 있는 구역)의 오염원을 확인하여 평가범위를 결정하고, 대상지역의 위치, 크기, 용도와 같은 히스토리를 조사하고 화학적 생태학적 정보를 수집한다. 그 후 지역조사 및 토양분석을 수행하여 오염물질을 확인하고, 오염물질의 거동조사를 통해 오염원-경로-수용체로의 연관성분석을 하여 개념모델을 개발, 이를 통해 위해성평가 여부를 결정한다. 생태위해성평가가 필요하다고 판단되면 3단계의 위해성평가 과정을 거치게 된다(EA, 2008a).
한편 환경에서 오염물질은 시간이 지남에 따라 생물이용성이 감소하나, 가용한 독성자료의 대부분은 실험실에서 생산되고 수용성 물질을 이용하기 때문에 독성영향이 과대평가되었을 가능성을 고려해주기 위해 ‘Ageing/leaching factor’를 이용하여 독성자료를 보정한다. 또한 물질에 따라 토양의 물리화학적 특성이 독성에 영향을 미치므로 토양특성과 독성간의 상관관계에 대한 경험식모델(Empirical relationship model) 을 이용하여 일부물질에 대한 토양 특이적(Soil-specific) EILs를 산출한다. 이때 호주 표준토양은 pH 6, 10% 점토함량, 10 cmol/kg의 CEC, 1%의 유기탄소(또는 동등한 유기물함량)를 기준으로 평가한다.
본 연구는 An et al. (2010)가 고찰한 유럽연합, 네덜란드, 캐나다의 토양 생태위해성평가 방법론의 후속 확대연구로서, 이후 업데이트된 네덜란드의 기법을 보완하고, 영국, 호주, 미국의 내용을 추가하여 총 6개국의 토양생태 준거치 도출을 위한 위해성평가 방법론을 비교분석하였다 (Table 2). 캐나다의 경우 An et al.
한편 영국 환경청(Environmental agency, EA)에서는 위해성평가 1단계를 위한 ‘SSV decision tool’모델을 개발하였으며, 이 모델에서는 12종의 화학물질(benzo(a) pyrene, Cd, Cr, Pb, Hg, Ni, Zn, pentachlorobenzene, pentachlorophenol, tetrachloroehtne, toluene)에 대한 평가가 가능하다. 이 모델은 측정한 환경농도와 토양특성(토성, pH, 유기물함량, 점토함량, 양이온교환능력(Cation exchange capacity, CEC))을 입력하면 위해도가 산출되도록 구성되어 있다. SSV산출은 TGD의 PNEC_soil 산출방법론을 바탕으로 한다(EA, 2008b).
또한 물질에 따라 토양의 물리화학적 특성이 독성에 영향을 미치므로 토양특성과 독성간의 상관관계에 대한 경험식모델(Empirical relationship model) 을 이용하여 일부물질에 대한 토양 특이적(Soil-specific) EILs를 산출한다. 이때 호주 표준토양은 pH 6, 10% 점토함량, 10 cmol/kg의 CEC, 1%의 유기탄소(또는 동등한 유기물함량)를 기준으로 평가한다.
영국은 ‘Environmental Protection Act 1990’의 ‘Part 2A contaminated land’에서 요구되는 화학물질 오염토양에서의 생태계 위해성을 평가하기 위하여 오염토양에 대한 ‘Ecological risk assessment framework’을 마련하고 있다. 평가과정은 오염물질과 생태계 수용체간의 연관성과 생태계에 미칠 수 있는 유해성을 고려하여 3단계로 생태위해성평가를 수행한다. 생태위해성평가 초기 활동은 자료조사와 개념모델개발(Conceptual site model, CSM)이다.
한편 환경에서 오염물질은 시간이 지남에 따라 생물이용성이 감소하나, 가용한 독성자료의 대부분은 실험실에서 생산되고 수용성 물질을 이용하기 때문에 독성영향이 과대평가되었을 가능성을 고려해주기 위해 ‘Ageing/leaching factor’를 이용하여 독성자료를 보정한다.
유럽국가인 네덜란드와 영국은 유럽연합의 방법을 기본틀로 하여 자국에 적합하게 보완하여 적용하고 있 었다. 확률론적 위해성평가를 수행하기 위해서는 독성자료가 질적, 양적으로 충족되어야 하는데 만약 이를 충족 하지 못하면 유럽연합에서 적용하는 바와 같이 최저독성 값을 평가계수로 나누어 산출하였다. 미국은 식물, 지렁이, 야생생물에 대해 각 수용체별 기하평균값을 산출하고 이를 생태수용체별 Eco-SSL로 설정하였다.

대상 데이터

분석대상 자료는 유럽위원회 ‘Technical guidance document on risk assessment(TGD)’(ECB, 2003), 네덜란드 ‘Guidance for the derivation of environmental risk limit within the framework of International and national environmental quality standards for substances in the Netherlands(INS)’(RIVM, 2007), 영국 ‘An ecological risk assessment framework for contaminants in soil’(EA, 2008), 호주 ‘Assessment of site contamination-Schedule B5a: Guideline on ecological risk assessment’(NEPC, 2011a)와 ‘Assessment of site contamination-Schedule B5b: Methodology to derive ecological investigation levels in contaminated soil’(NEPC, 2011b), 미국의 ‘Guidance for developing ecological soil screening levels’(US EPA, 2005)이며, 캐나다의 경우 선행연구(An et al., 2010)에서 고찰한바 있어 비교분석시 참고하였다.

이론/모형

캐나다의 경우 An et al.(2010)에 제시된 내용을 비교분석시 참고하였다.
이 모델은 측정한 환경농도와 토양특성(토성, pH, 유기물함량, 점토함량, 양이온교환능력(Cation exchange capacity, CEC))을 입력하면 위해도가 산출되도록 구성되어 있다. SSV산출은 TGD의 PNEC_soil 산출방법론을 바탕으로 한다(EA, 2008b). 산출과정은 데이터 수집, 데이터 선별, 데이터 표준화(토양특성을 고려한 독성값 보정), 준거치 산출 그리고 PNEC설정의 단계로 이루어진다.
INS는 Water Framework Directive(WFD) 지침, 유럽연합의 TGD, 그리고 네덜란드 자체의 특성을 반영한 ERL산출론을 기반으로 하여 마련하고 있다. 토양의 경우 TGD를 바탕으로 MPC를 산출하며 NC(Negligible concentration)와 SRC(Serious risk concentration) 는 네덜란드 자체의 방법론을 이용한다. 생태계에 대한 ERL은 NC, MPC, 그리고 SRC로써, 생태계 5% 위해농도인 HC5(Hazardous concentration 5%)는 MPC가 되며 이를 평가계수 100으로 나눈 수치인 NC는 목표기준(Target value)설정의 근거가 된다.

후속연구

따라서 각 국의 토지이용도, 수용체, 토양특성 등을 반영하여 생태위해성 평가 방법을 마련하고 토양기준 및 정화기준 산출시 이를 적용하고 있다. 따라서 기본적인 토양정보(예, 토양특성, 배경농도)와 토지이용도, 수용체 등 국내토양환경을 고려한 생태위해성평가기법을 확립하고 토양오염 생태위해성평가 지침 마련을 위한 기반 연구가 필요하다.
, 2010)에서 고찰한바 있어 비교분석시 참고하였다. 본 연구에서 도출된 외국에서의 토양위해성평가 분석 자료는 국내 토양생태 위해성평가 확립을 위한 기반자료로 활용 가능할 것으로 판단된다.

참고문헌 (22)

An, Y.-J., Lee, W.-M., Nam, S.-H., and Jeong, S.-W., 2010, Proposed approach of Korean ecological risk assessment for the derivation of soil quality criteria, J. Soil & Groundwater Env., 15(3), 7-14.
CCME (Canadian Council of Ministers of the Environment), 2006, A Protocol for the Derivation of Environmental and Human Health Soil Quality Guideline.
EA (Environment Agency), 2008a, An ecological risk assessment framework for contaminants in soil.
EA (Environment Agency), 2008b, Guidance on the use of soil screening values in ecological risk assessment.
ECB (European Chemical Bureau), 2003, Technical guidance document on risk assessment.
ECB (European Chemical Bureau), 2012, European Union Risk Assessment Report: Nickel and nickel compounds.
MOE (Ministry of Environment), 2005, Road map of a master plan for soil preservation.
MOE/NIER (Ministry of Environment/National Institute of Environmental Research), 2006, Development of integrated methodology for evaluation of water environment (III)-Establishment of risk assessment systems for human and aquatic ecosystem.
MOE (Ministry of Environment), 2007, Risk assessment of lead, mercury, and cadmium and risk management plan.
MOE (Ministry of Environment), 2009, Master plan for soil preservation.
NEPC (National Environment Protection Council), 2011a, Assessment of site contamination-Schedule B5a: Guideline on ecological risk assessment.
NEPC (National Environment Protection Council), 2011b, Assessment site contamination-Schedule B5b: methodology to derive ecological investigation levels in contaminated soil.
NIER (National Institute of Environmental Research), 2005a, Risk assessment of lead, cadmium, and mercury.
NIER (National Institute of Environmental Research), 2005b, Study on the methodology for evaluation of potential hazardous pollutants (II).
NIER (National Institute of Environmental Research), 2005c, Study on the methodology for evaluation of potential hazardous pollutants (III).
RIVM (National Institute for Public Health and the Environment), 1994, Guidance document on the derivation of ecotoxicological criteria for serious soil contamination in view of the intervention value for soil clean-up.
RIVM, 1995, Derivation of the ecological serious soil contamination concentration.
RIVM, 2001a, Guidance document on deriving environmental risk limits.
RIVM, 2001b, Technical evaluation of intervention values for soil/sediment and groundwater.
RIVM, 2001c, Ecotoxicological serious risk concentrations for soil, sediment, and (ground) water: updated proposals for first series of compounds.
RIVM, 2007, Guidance for the derivation of environmental risk limits within the framework of 'International and national environmental quality standards for substances in the Netherlands' (INS).
US EPA, 2005, Guidance for developing ecological soil screening levels.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증