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수돗물을 통해 노출되는 녹조독소의 인체위해성 평가
Quantitative Risk Assessment of the Adverse Effects due to Exposure to Cyanobacteria Toxin (Microcystin-LR) through Drinking Water in the Nakdong River Watershed 원문보기

Journal of environmental science international = 한국환경과학회지, v.26 no.3, 2017년, pp.345 - 362  

이재현 (아주대학교 환경안전공학과) ,  신귀암 (아주대학교 환경안전공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The primary purpose of this study was to determine the risk of various disease outcomes due to exposure to cyanobacteria toxin (microcystin-LR) through drinking water in a Korean watershed. In order to determine the risk in a more quantitative way, the risk assessment framework developed by the Nati...

주제어

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문제 정의

  • 그렇지만 이러한 위해성도 정수단계를 거치면서 점차 감소하여 최종 처리수에는 그 위해성이 거의 없는 것으로 판명되었다. 또한 이 연구에서는 성인남녀들 뿐만 아니라 초등학교 저학년 남녀어린이에 대한 수돗물을 통한 녹조독소에의 노출에 의한 인체위해성을 평가하였다. 녹조독소에의 노출에 의한 인체위해성은 성별로는 큰 차이를 보이지는 않았지만 연령별로는 성인보다는 8세 어린이에게서 1.
  • 우선 녹조를 발생시키는 주요 남조류에서 생성하는 주요 독소의 위해성을 조사하고(hazard identification), 다음으로이들 녹조독소의 수돗물의 원수와 최종처리수에서의 농도자료를 활용하여(exposure assessment), 그 노출 자료를 이들 녹조독소들의 독성실험 자료에 기반을 둔 최적의 용량-반응 모델(dose-response relationship)에 대입하여 최종적으로 다양한 녹조농도에 노출되었을 때 발생하는 여러 종류의 위해성을 정량적으로 결정하였다(risk characterization). 또한 이러한 위해성 평가를 성인들뿐만 아니라 어린이 등의 다양한 민감군에 대해서도 조사하여, 녹조의 대량 발생이 우리나라 국민들의 건강에 미치는 영향을 조사하였다
  • 이 연구에서는 수돗물을 통하여 노출되는 녹조독소에 대한 인체 위해성 평가를 실시하였다. 현재 음용수를 통해 노출되는 인체 위해성에 대해서는 1999년 세계보건기구(WHO, 1999)가 제시한 가이드라인 (microcystin-LR 1 μg/L)이 중국, 프랑스, 이태리, 일본 등 세계 많은 나라에서 가이드라인으로 활용되고 있으며 우리나라도 이 가이드라인을 따르고 있다.
  • 이 연구에서는 수돗물을 통한 녹조독소의 노출에 의한 인체위해성을 급성독성인 간세포 손상과 만성독성인 간 염증에 대해 각각 조사하였으며, 또한 하루 동안의 단기간 노출 뿐 한 달 동안의 장기간의 노출 시의 위해성도 조사하였다. 예상한 바와 같이 녹조 독소를 함유한 원수를 그냥 마신다고 가정한 사례에서는 한 달 동안의 장기간의 노출에서는 급성 독성과 만성독성 모두 그 위해성이 높았으며, 특히 급성 독성의 경우에는 적은 수이기는 하지만 고위험군도 존재하였다.

가설 설정

  • 각각의 단계에서 microcystin-LR농도가 10, 70, 75, 99, >99%가 제거 된다고 가정하였다.
  • 앞에서 언급된 바와 같이 원수에서의 microcystin-LR의 농도는 낙동강 수계의 대부분의 정수장에서 운영하고 있는 고도정수처리시설을 통하여 단계적으로 제거된다고 가정하였다(Korean Ministry of Envrion-ment, 2016). 즉, 환경부의 보도자료를 바탕으로 정수단계를 착수정수, 혼화/응집/침전, 여과, 오존처리, 입상활성탄 처리의 5단계로 나누고, 각각의 단계에서 microcystin-LR농도가 10, 70, 75, 99, >99%가 제거된다고 가정하였다.
  • 이 연구에서 사용한 노출 시나리오는 위에 언급한 낙동강 수계에서 취수한 원수가 정수장에서 정수처리 과정을 거친 후 가정에 공급되어 식수로 이용되었을 때였다. 정수장의 원수에서의 microcystin-LR의 농도는 환경부의 보도자료를 참조하였으며, 이 녹조독소가 낙동강 수계의 대부분의 정수장에서 운영하고 있는 고도정수처리시설을 통하여 단계적으로 제거된다고 가정하였다. 즉, 환경부의 보도자료를 바탕으로 정수단계를 착수정, 혼화/응집/침전, 여과, 오존처리, 입상활성탄 처리의 5단계로 나누고, 각각의 단계에서microcystin-LR농도가 10, 70, 75, 99, >99%가 제거된다고 가정하였다(Korean Ministry of Environment,2016).
  • 즉, 환경부의 보도자료를 바탕으로 정수단계를 착수정, 혼화/응집/침전, 여과, 오존처리, 입상활성탄 처리의 5단계로 나누고, 각각의 단계에서microcystin-LR농도가 10, 70, 75, 99, >99%가 제거된다고 가정하였다(Korean Ministry of Environment,2016).
  • 즉, 환경부의 보도자료를 바탕으로 정수단계를 착수정수, 혼화/응집/침전, 여과, 오존처리, 입상활성탄 처리의 5단계로 나누고, 각각의 단계에서 microcystin-LR농도가 10, 70, 75, 99, >99%가 제거된다고 가정하였다.
  • 현재 낙동강 수계는 우리나라에서 녹조 발생이 가장 빈번하고 심각한 지역이므로 상대적으로 녹조 발생이 적은 우리나라의 다른 수계에서 공급하는 수돗물을 통한 녹조독소(microcystin-LR)의 노출에 의한 인체위해성도 그리 크지 않을 것이라 추론할 수 있다. 하지만, 이 연구에서는 원수에서의 microcystin-LR의 농도가 낙동강 수계의 대부분의 정수장에서 운영하고 있는 고도정수처리시설을 통하여 단계적으로 제거된다고 가정하였다. 하지만 아직 우리나라에는 고도정수처리 시설을 가지지 않은 정수장이 많이 존재하며 이들 정수장에서 공급되는 수돗물을 통한 녹조독소(microcystin-LR)의 노출에 의한 인체위해성은 이 연구에서 예측된 것보다 클 것으로 예상된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
세계보건기구의 가이드라인이 녹조독소의 위해성 예측에는 부적합한 이유는? 현재 음용수를 통해 노출되는 인체 위해성에 대해서는 1999년세계보건기구(WHO, 1999)가 제시한 가이드라인 (microcystin-LR 1 μg/L)이 중국, 프랑스, 이태리, 일본 등 세계 많은 나라에서 가이드라인으로 활용되고 있으며 우리나라도 이 가이드라인을 따르고 있다. 하지만 이 세계보건기구의 가이드라인은 동물실험을 통해 구한 반수 치사량(LD50)을 기반으로 한 것이어서 사람들이 여러 환경에서 다양한 농도의 녹조독소에 노출되었을 때 나타날 수 있는 여러 종류의 위해성을 정량적으로 예측하기에는 적합하지 않은 것이 사실이다.
독소를 생성하는 남조류는 인체에 어떤 영향을 미치는가? 하지만 현재 국내에서 녹조에 대한 연구는 남조류 발생의 모니터링, 녹조 독소의 발생 특성, 그리고 녹조발생시 제어기술에 대한 연구 등이 주를 이루고 있으며, 정작 이러한 녹조 독소에 노출되었을 때 사람들의 건강에 미치는 인체위해성의 정도는 정량적으로 측정되어 있지 않은 실정이다. 사실 지금까지 알려진 이천여 종의 남조류 중 인체에 유해한 독소를 생성하는 것은 수십 종으로 알려져 있으며(World Health Organization (WHO), 1999), 이들 남조류는 간이나 신경계 뿐 아니라 다른 여러 신체기관과 심지어는 간암 등을 일으키는 다양한 종류의 독소를 생성한다고 알려져 있다(WHO, 1999)
고도정수처리를 통한 정수방식에서도 녹조독소의 영향을 무시할 수 없는 이유는? 비록 정수장의 처리되지 않은 원수에는 미량의 녹조독소가 존재하고 그에 따른 인체위해성이 다소 존재하였으나, 이러한 인체위해성도 현재 시행하고 있는 고도정수처리를 통하여 무시할 수 있는 수준으로 감소하는 것으로 나타났다. 하지만 다른 많은 위해성평가의 경우와 같이 이 연구에서도 여러 가정과 그로 인한 불확실성이 존재한다. 그러므로 이 연구의 결과를 다른 경우에 일반화시키는데는 각별한 주의를 요구한다.
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참고문헌 (23)

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  20. World Health Organization, 1998, Cyanobacterial toxins : Microcystin-LR, In: Guidelinesfor drinking water quality, 2nd Edition, Addendum to Vol. 2, Health criteria and other supporting information, World Health Organization, Geneva, Switzerland, 95-110. 

  21. WHO, 1999, Toxic cyanobacteria in water : A Guide to their public health consequences, monitoring, and management, World Health Organization, Geneva, Swizerland. 

  22. WHO, 2003, Algae and cyanobacteria in fresh water, In: Guidelines for safe recreational water environments, Vol. 1: Coastal and fresh waters, World Health Organization, Geneva, Switzerland, 136-158. 

  23. Zhou, L., Yu, H., Chen, K., 2002, Relationship between microcystin in drinking water and colorectal cancer, Biome. Environ. Sci., 15(2), 166-171. 

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