국내 주요 식량작물인 벼에서의 잔류성 유기오염물질 잔류평가는 인체 위해성 평가에서 매우 중요하다. 본 연구에서는 과불소화합물 중 perfluorooctanoic acid (PFOA)와 perfluorooctane sulfonic acid (PFOS)의 잔류평가를 벼의 부위별 흡수이행성을 조사하여 수행하였다. 벼는 저농도 오염처리구($1mg\;kg^{-1}$)와 고농도 오염처리구($5mg\;kg^{-1}$)에서 재배 후 현미, 왕겨, 볏짚으로 나누어 잔류량을 조사하였고, 시험결과 현미의 과불소화합물 흡수이행성(0.002-0.006)이 다른 부위에 비해 가장 낮은 것으로 확인되었다. 잔류수준은 볏짚에서 가장 높게 나타났으며, 다음으로 왕겨와 현미 순이었고, 볏짚의 PFOA와 PFOS의 생물농축계수는 최대 1.474와 4.700으로 확인되었다.
국내 주요 식량작물인 벼에서의 잔류성 유기오염물질 잔류평가는 인체 위해성 평가에서 매우 중요하다. 본 연구에서는 과불소화합물 중 perfluorooctanoic acid (PFOA)와 perfluorooctane sulfonic acid (PFOS)의 잔류평가를 벼의 부위별 흡수이행성을 조사하여 수행하였다. 벼는 저농도 오염처리구($1mg\;kg^{-1}$)와 고농도 오염처리구($5mg\;kg^{-1}$)에서 재배 후 현미, 왕겨, 볏짚으로 나누어 잔류량을 조사하였고, 시험결과 현미의 과불소화합물 흡수이행성(0.002-0.006)이 다른 부위에 비해 가장 낮은 것으로 확인되었다. 잔류수준은 볏짚에서 가장 높게 나타났으며, 다음으로 왕겨와 현미 순이었고, 볏짚의 PFOA와 PFOS의 생물농축계수는 최대 1.474와 4.700으로 확인되었다.
Perfluorooctanoic acid (PFOA) and perfluorooctane sulfonic acid (PFOS) are emerging pollutants in agricultural product, and the residual patterns and the uptake potentials were only studied on several crops, not on rice. The residue level and bioconcentration factor (BCF) of PFOA and PFOS were inves...
Perfluorooctanoic acid (PFOA) and perfluorooctane sulfonic acid (PFOS) are emerging pollutants in agricultural product, and the residual patterns and the uptake potentials were only studied on several crops, not on rice. The residue level and bioconcentration factor (BCF) of PFOA and PFOS were investigated on the low ($1mg\;kg^{-1}$) and the high contaminated soil ($5mg\;kg^{-1}$) groups. The residue levels in brown rice in the low group and in the high group were 0.002-0.004 and $0.008-0.030mg\;kg^{-1}$ of the each perfluorinated compounds (PFCs), and in the rice husk were $0.035-0.074mg\;kg^{-1}$ and $0.125-0.376mg\;kg^{-1}$ of the each PFCs, respectively. Furthermore, the residues in rice straw were the highest level in the all rice parts both in the groups. The PFOA and PFOS were reached to $3.723mg\;kg^{-1}$ and $7.641mg\;kg^{-1}$, respectively, and the BCF (1.474 and 4.700) as well.
Perfluorooctanoic acid (PFOA) and perfluorooctane sulfonic acid (PFOS) are emerging pollutants in agricultural product, and the residual patterns and the uptake potentials were only studied on several crops, not on rice. The residue level and bioconcentration factor (BCF) of PFOA and PFOS were investigated on the low ($1mg\;kg^{-1}$) and the high contaminated soil ($5mg\;kg^{-1}$) groups. The residue levels in brown rice in the low group and in the high group were 0.002-0.004 and $0.008-0.030mg\;kg^{-1}$ of the each perfluorinated compounds (PFCs), and in the rice husk were $0.035-0.074mg\;kg^{-1}$ and $0.125-0.376mg\;kg^{-1}$ of the each PFCs, respectively. Furthermore, the residues in rice straw were the highest level in the all rice parts both in the groups. The PFOA and PFOS were reached to $3.723mg\;kg^{-1}$ and $7.641mg\;kg^{-1}$, respectively, and the BCF (1.474 and 4.700) as well.
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제안 방법
고농도와 저농도에서 수행된 PFCs의 벼 흡수이행성 시험은 오염 초기농도를 기준으로 BCF를 산출하여 비교하였다. 현미 중 PFOA와 PFOS의 BCF는 각각 0.
국내 주요 식량 작물인 벼에서 생산되는 쌀은 일일섭취량이 183g으로 식이섭취 노출량 산정에서 빼놓을 수 없는 곡물이며 [17], 서양 국가와 달리 쌀을 주요 영양원으로 하는 한국에서 쌀을 중심으로 한 POPs 모니터링과 농업환경 관리기준 설정연구는 절대 빼놓을 수 없다. 따라서, 본 연구에서는 주요 식량 작물인 벼에 대한 PFOA와 PFOS의 작물흡수이행성을 현미와 왕겨, 볏짚으로 구분하여 평가하였다.
벼의 PFCs의 잔류량은 현미와 왕겨, 볏짚으로 구분하여 잔류량을 조사하였다. 특히 식용인 현미와 사료용인 볏짚의 잔류는 직접 혹은 먹이사슬을 통해 인간에게 전달될 수 있어 작물잔류 이행율 조사는 매우 중요한 의미를 갖는다.
본 시험은 명목상 PFOA 및 PFOS의 농도를 저농도 오염시험구(1 mg kg−1)와 5 배 수준인 고농도 오염시험구(5 mg kg−1)에서 작물흡수이행 시험을 진행하였다. 벼 이앙 시점 토양 중 PFOA 와 PFOS는 저농도 오염시험구에서 각각 0.
대상 데이터
시험에 사용한 PFOA와 PFOS 표준품(>98%)은 Wellington Laboratories (Guelph, ON, Canada)에서, methanol, acetonitrile, acetic acid, ammonium acetate, tetrahydrofuran은 HPLC급으로 Merck (Darmstadt, Germany)에서 구입하여 사용하였으며, ENVI-Carb TM 은 Supleco Co. (Bellefonte, PA, USA)에서, HLB 카트리지(0.5 g, 6 mL)는 Waters (Milford, DE, USA)에서 구입하여 사용하였다.
이론/모형
Choi 등[11]의 방법에 따라 토양 중 PFCs를 정량분석 하였다. 토양 1.
생물농축계수(bioconcentration factor, BCF)는 Choi 등[18]이 사용한 방법으로 산출하였다.
희석액은 HLB 카트리지를 사용하여 고정상 추출하였다. 작물체 중 PFCs 분석은 BallesterosGomez 등[19]의 방법에 따라 시료 1.0 g을 methanol/water (75/ 25, v/v) (10 mL)로 추출한 뒤 원심분리하여 상등액을 분취하고, tetrahydrofuran/water (75/25, v/v)를 이용하여 재추출(10 mL×2) 한 뒤, 추출액을 15 mL까지 질소농축하고, 증류수 185mL를 넣어 희석하였다. 희석액은 HLB 카트리지를 사용하여 고정상 추출하였다.
성능/효과
376mg kg−1으로 확인되었다. 이와 함께, 볏짚에서의 PFCs 잔류량은 저농도와 고농도 오염 처리구에서 PFOA가 각각 1.427, 3.723 mg kkg−1이었고, PFOS 잔류량은 각각 3.708, 7.641 mg kg−1로 확인되었다. 왕겨와 볏짚은 현미와 달리 PFOS의 잔류량이 PFOA에 비해 다소 높은 경향이 나타났다.
특히 식용인 현미와 사료용인 볏짚의 잔류는 직접 혹은 먹이사슬을 통해 인간에게 전달될 수 있어 작물잔류 이행율 조사는 매우 중요한 의미를 갖는다. 저농도 오염처리구 에서 PFOA와 PFOS의 현미 중 잔류 농도는 각각 0.004 mg kg−1과 0.002 mg kg−1으로 확인되었으나, 고농도 오염처리구의 현미 시료에서는 각각 0.030 mg kg−1과 0.008 mg kg−1이 확인되었다. 특히, 현미에서는 PFOS의 잔류가 PFOA에 비해 다소 낮음을 확인할 수 있었다.
후속연구
특히, 난분해성이며 높은 생물농축성을 갖는 PFOA와 PFOS의 현미 중 잔류는 직접적인 식이섭취 노출로 이어질 수 있고, 볏짚에서의 잔류는 소 급여를 통한 우유 및 육류 잔류로 이어져 간접적 식이 섭취 노출경로가 된다[10]. 따라서, 본 연구결과에서 보여준 것과같이 낮은 잔류 오염 수준과 BCF값을 나타낸 현미와 달리 BCF가 큰 볏짚의 PFCs 오염은 우유 및 육류를 통한 TDI 기여도를 높일 수 있어, 반드시 사료에 대한 위해평가 및 잔류허 용기준 설정을 검토해야 할 것이다. 특히 이를 위해서는 토양 잔류 PFCs에 대한 잔류허용기준 설정 연구가 추가적으로 수행되어야 할 것이다.
따라서, 본 연구결과에서 보여준 것과같이 낮은 잔류 오염 수준과 BCF값을 나타낸 현미와 달리 BCF가 큰 볏짚의 PFCs 오염은 우유 및 육류를 통한 TDI 기여도를 높일 수 있어, 반드시 사료에 대한 위해평가 및 잔류허 용기준 설정을 검토해야 할 것이다. 특히 이를 위해서는 토양 잔류 PFCs에 대한 잔류허용기준 설정 연구가 추가적으로 수행되어야 할 것이다.
왕겨와 볏짚은 현미와 달리 PFOS의 잔류량이 PFOA에 비해 다소 높은 경향이 나타났다. 특히, 사료용으로 주로 사용되는 볏짚에서의 높은 PFCs 잔류양상은 PFCs 위해 평가와 관리를 위해 집중적으로 검토되어야 할 것으로 생각 된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
과불소화합물이란 무엇인가?
과불소화합물(perfluorinated compounds, PFCs)은 1950년대부터 생산되어 금속, 제지, 섬유, 전자산업 등에 광범위한 용도로 사용되고 있는 물질이다[1, 2]. 이로 인해, 과불소화합물의 환경매체 중 잔류 농도는 ng kg−1 수준 이상으로 꾸준히 보고되고 있고, 이들 중 긴 탄소사슬을 갖는 물질은 난분해성과 생물농축성, 열안정성 및 높은 수용성으로 인해 인체 및 환경 위해성이 끊임없이 제기되고 있다[2,3,4].
과불소화합물의 문제점은 무엇인가?
과불소화합물(perfluorinated compounds, PFCs)은 1950년대부터 생산되어 금속, 제지, 섬유, 전자산업 등에 광범위한 용도로 사용되고 있는 물질이다[1, 2]. 이로 인해, 과불소화합물의 환경매체 중 잔류 농도는 ng kg−1 수준 이상으로 꾸준히 보고되고 있고, 이들 중 긴 탄소사슬을 갖는 물질은 난분해성과 생물농축성, 열안정성 및 높은 수용성으로 인해 인체 및 환경 위해성이 끊임없이 제기되고 있다[2,3,4]. 특히, perfluorooctanoic acid (PFOA)와 perfluorooctane sulfonic acid (PFOS)는 수계와 토양에서 가장 빈번히 검출되는 PFCs 물질로 알려져 있으며, 이들 중 PFOS 및 유도체들은 Stockholm Convention에서 잔류성유 기오염물질(persistent organic pollutants, POPs)로 지정되어 있다[3,5].
PFOS 및 유도체들이 잔류성 유기오염물질임에 따라, 발생하는 문제는 무엇인가?
특히, perfluorooctanoic acid (PFOA)와 perfluorooctane sulfonic acid (PFOS)는 수계와 토양에서 가장 빈번히 검출되는 PFCs 물질로 알려져 있으며, 이들 중 PFOS 및 유도체들은 Stockholm Convention에서 잔류성유 기오염물질(persistent organic pollutants, POPs)로 지정되어 있다[3,5]. 따라서, 이들 PFCs의 환경 잔류로 인한 생태계 먹이사슬 내 오염과 오염 식품섭취로 인한 인체 위해성 발생가능성은 꾸준히 문제제기되고 있다.
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