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경환 옥
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1 숫자로본다이옥신 독성화학과 김미경 인간을포함하여동식물의건강에영향을미치는유해물질은대부분인간활동으로비롯하여만들어지고자연환경에유입되어널리퍼지게된다. 한번만들어진유해물질은그의발생원뿐만아니라자연계의모든영역에순환되게되어오염의범위와대상이넓어진다. 유해물질로부터인간과동식물의오염정도를파악하려면존재가능한환경의다양한농도를고려하여야한다. 따라서환경에존재하는다이옥신의양을살펴보고, 그들다이옥신의독성과인체에미치는영향을농도의상관관계로알아본다. 여기에기술하는다이옥신의양은대부분미국내의자연환경과미국의일반시민을대상으로조사된보고내용임을밝혀둔다.. 환경에존재하는양 () 공기중의다이옥신 : 각종쓰레기의소각과자동차의매연이공기중에다이옥신이존재할수있는주원인이다. 도심의공기중다이옥신의양은 pg/m 3 정도이며, 이농도를기준으로하루에사람의체내로유입되는다이옥신의양을계산하면약 pg/kg/day 이된다. 미국환경보호청 (EPA) 은공기로부터인체에유입될수있는다이옥신의양을 pg/kg/day으로규제하고있다. 쓰레기소각의비산재는약 0,000 pg/g의고농도다이옥신을포함하기도하며, 비산재의입자크기, 지형적인분포와비산재가포함하는다이옥신의농도에따라사람에게전가되는다이옥신의양이달라진다. 농작물에오염되는다이옥신은농약에불순물로존재하게되는다이옥신또는각지역의공기중다이옥신의농도에기인하며약 0.0 pg/m 3 정도이다. 농약제조를엄격히관리한결과불순물로서의다이옥신양은점점줄어가는추세이다. 다이옥신오염가능성이있는주요농약은 2,4,5-trichlorophenoxy acetic acid(2,4,5-t), 2,(2,4,5-trichlorophenoxy) propionic acid (Silvex), 2-(2,4,5-trichlorophenoxy)-ethyl 2,2-dichloropropionate (Erbon), 0,0-dimethyl 0-(2,4,5-trichlorophenyl) phosphorothioate (Ronnel) and 2,2-methylene-bis[3,4,6-trichlorophenol] (Hexachlorophene) 등이다. 참고로 EPA 자료에의하여미국의대기중다이옥신오염원및배출량을표 에, 미국의연간다이옥신방출추정치를표 2에나타낸다.

2 표. 미국의대기중다이옥신오염원 ( 또는배출원 ) 및연간배출량 오염원 대기배출량 ( g T E Q/ y e a r ) 비율 ( %) 시멘트 도시쓰레기소각 3,000 3 유해폐기물소각 35 < 오물침전물소각 23 < 병원쓰레기소각 5,00 53 무연휘발유.3 < 디젤연료 85 유연휘발유.9 < 장작연소 산림화재 86 구리제련및정제관련 합계 표 2. 미국의연간다이옥신방출추정치 경 로 방출량 (g TEQ/year) 비율 ( %) 최저범위최고범위 공기 9, ,300 26,000 물 토양 / 쓰레기매립 2,00 8,000 4,500 생산품 합계,

3 (2) 토양중의농도 : 농약의사용과오염된공기는계속적으로토양을오염시키고, 오염된토양은농작물의오염을가져오게된다. 토양의오염으로인한식품과육류의오염은다음에연재할 식품중의다이옥신 에서자세히살펴보기로한다. (3) 물에서의농도 : 공기또는토양에오염되어있는다이옥신이수계 ( wa ter system) 로들어가거나, 금속공업, 종이공장에서표백용으로사용하는염소등의화학공정에의하여다이옥신이자연수에유입되게된다. 그러나다이옥신은물에거의녹지않으므로하상침전물에흡착이일어나게된다. 이러한용해도의성격상음용수에서는 ppt 이상의다이옥신이검출된예는없다. EPA는음용수중의 2,3,7,8-TCDD의농도를 0.03 ng/l 로제한하고있으며, 폐기물, 유출, 또는사고로인한유출의경우다이옥신농도가 파운드 (= 약 454 g) 또는그이상인경우는반드시 EPA에보고하도록명시하고있다. 다이옥신에오염된자연수는그곳에사는물고기에생체축적을가져오며, 최고 8 5 pg/ g 의다이옥신이물고기에서검출된예가있고평균적으로 0. 4 pg/g 의다이옥신이검출되는것으로보고되어있다. 만일성인한사람이하루에 6.5 g 의물고기를섭취한다면 0.5 pg/kg/day 의다이옥신이체내로들어오게된다. 미국식품의약품안전청 (FDA) 은다이옥신함량이 25 pg/g 이하인물고기의경우는심각한건강장애를일으키지않는것으로발표하고있으며 2,3,7,8-TCDD 의농도가 50 pg/g 이상인물고기나어패류는먹지않을것을권고하고있다. 2. 신체부하량신체부하량 (body burden) 이란일정시간동안신체내에존재하는화학물질 ( 유해물질 ) 의총량을말한다. 미국인체내에평균적으로존재하는다이옥신의양은 7-3 pg/g 지방 (pg/g = 조분의 ) 이며신체를기준으로환산하면약 00,000 pg의다이옥신이체내에순환되고있는셈이다. 3. 독성다이옥신에노출될경우일어날수있는독성에대하여 EPA 가발표한연구결과를증상에따라구분하면다음과같다. () 염소성여드름 (chloracne): 다이옥신에노출된경우가장먼저나타나는증상으로사람의경우신체부하량이 ng/kg 범위에서증상이나타나며실험동물의경우 23-3,900 ng/kg에서이러한증상이나타난다. 3

4 따라서낮은경우는신체부하량의약 7배가되는농도에서염소성여드름이나타날수있다. (2) 발암성 : 다이옥신의신체부하량이 09 ng/kg에이르면사람에게발암의위험이있으며이는평균신체부하량의약 8배에해당한다. 다이옥신농도 0,000-20,000 pg/kg/day 에노출시킨쥐 (rat) 의경우종양 (tumor) 의형성이 0-20% 에이르렀고이결과를사람에게적용하면 0.0 pg/kg/day 의낮은농도에서도종양형성의가능성이있게된다. (3) 이상행동및학습부진 : 원숭이 (marmosets) 의신체부하량이 42 ng/kg 이상인경우학습부진이나타나며이농도는평균미국민신체부하량의 3.2배에지나지않는적은농도가중추신경계에영향을미칠가능성을시사하고있다. (4) 남성호르몬의감소 : 미국 National Institute of Occupational Safety and Health (NIOSH) 는직업상의노출로혈액중다이옥신이함유되어있는남성의경우남성호르몬인테스토스테론의양이감소함을발견하였다. 테스토스테론의감소가통계학적으로확실하나감소량이적고측정된값은여전히정상의범위에있었다. (5) 당뇨 : 베트남참전당시다이옥신에노출되었던군인의경우당뇨가증가함을보고한연구가있다. 다이옥신의신체부하량이 ng/kg 범위인경우당뇨의증가가관찰되므로미국인의평균신체부하량을 3 ng/kg 으로계산할때약 8배의경우에당뇨의증가가시작되는셈이다. (6) 면역체계독성 : 원숭이 (marmosets) 의경우다이옥신의농도가 0 ng/kg 에서면역체계와관련된백혈구의변화가관찰되었다. 이상과같은여러종류의독성을가져올수있는다이옥신은전체 20 종의이성체중 7 종이며나머지는독성이무시될정도이거나없다. 가장독성이강한것으로알려진 2,3,7,8-TCDD 를기준값 로정하고 7 종의다이옥신에대하여상대독성값을계산한독성등가지수 (Toxic Equivalent Factor, TEF) 를실제오염된다이옥신농도계산에사용하고있다. 독성등가지수를사용하여계산된시료중의다이옥신농도를독성등가값 (Toxic Equivalent Quantity, TEQ) 이라하며계산식은다음과같다. 총독성등가값 (TEQ) = ( 다이옥신농도 x T EF ) 4

5 표 3은 WHO가발표한다이옥신및퓨란의독성등가지수이다. 또한화학적구조와독성과의관계를 LD 50 로나타내면표 4와같다. LD 50 란실험동물군의 50% 에해당하는개체가죽는유해물질의양을말하는치사량 (lethal dose) 이다. 표 3. 다이옥신및퓨란의독성등가지수 다이옥신류 (P CD D s) TEF 퓨란류 (PCDFs) TEF 2,3,7,8-TCDD 2,3,7,8-TCDF 0.,2,3,7,8-PCDD,2,3,7,8-PCDF ,3,4,7,8-PCDF 0.5,2,3,4,7,8-HCDD 0.,2,3,4,7,8-HxCDF 0.,2,3,6,7,8-HCDD 0.,2,3,6,7,8-HxCDF 0.,2,3,7,8,9-HxCDD 0.,2,3,7,8,9-HxCDF 0. 2,3,4,6,7,8-HxCDF 0.,2,3,4,6,7,8-HpCDD 0.0,2,3,4,6,7,8-HpCDF 0.0,2,3,4,7,8,9-HpCDF 0.0,2,3,4,6,7,8,9-OCDD 0.000,2,3,4,6,7,8,9-OCDF 표 4. 다이옥신의 화학적 구조와 독성과의 관계 a Dioxins & Furans LD 50 (μg/kg) 2,3,7-TriCDD 2,3,7,8-TCDD 2,3,7,8-TCDF,2,4,7,8-PCDD,2,3,7,8-PCDD 29, ,25 3 2,3,4,7,8-PCDF,2,3,4,7,8-HxCDD < 0 73,2,3,6,7,8-HxCDD,2,3,7,8,9-HxCDD 2,3,4,6,7,8-HxCDF ,2,3,4,6,7,8-HpCDD > 600 a 단일 경구 투여후 30일 동안 관찰한 결과임. 5

6 4. 생체축적도 ( 또는 체내축적도 ) 생체내에서의 유해물질은 환경에서의 분산과는 달리 일정한 장소에 농축되는 현상이다. 대부분의 경우 생체축적도는 자연수에 존재하는 생물체를 표본으로 연구되고 있으므로 환경에 존재하는 유해물질이 생물체로 유입되어 일정 시간이 경과한 후 특정조직에 농축된 양을 계산한다. 따라서 자연수나 하상 침전물에 존재하는 유해물질의 농도와 생물체내에 농축된 유해물질의 농도를 분석하여 그 비율로서 나타낸다. 생물체내로 유입된 유해물질의 경우 체내 대사가 진행되므로 자연환경에서의 농도 측정이 쉽지 않다. 따라서 유해물질을 실험동물에 투여하여 일정 시간의 경과 후 각 조직에 남아있는 양을 측정하거나, 지방조직의 성질을 대신할 수 있는 유기용매, 옥탄올과 물 사이의 유해물질이 분배되는 정도 (octanol/water partition coefficient) 를 측정하여 생체축적도를 추정하기도 한다. 다음에 소개하는 표 5는,2,7,8-TCDD의 동위원소 4 C 을 쥐에 경구 투여하여 각 조직별로 잔류되어 있는 다이옥신의 양을 측정한 결과이다. 투여량은 투여하지 않은 비교 개체와 구분이 될 수 있는 충분한 양으로 분석 결과 각 조직에서 미량 이나마 모두 검출 될 수 있는 양으로 정한다. 실험 결과 약 95% 는 배설물을 통한 체외 배출이 진행되었으며 나머지는 대부분 위장관과 간에 축적되었음을 알 수 있다. 5. 일섭취내용량음식물, 호흡, 피부접촉등을통하여인체에유해물질이유입되는것을노출또는섭취라표현하며, 다이옥신의경우 90 % 이상이음식물을통한노출이고 -3% 는호흡에의한것으로알려져있다. EPA에서조사한다이옥신의체내유입량을표 6에경로별로나타내었으며음식물에의한유입량이 97.5% 를차지하고있다. 일섭취내용량 (Tolerable Daily Intake, TDI) 은사람이평생 (70년) 동안섭취하여도건강에지장이없는농도또는 00만명중 명이암에걸릴수있는농도를의미하는데, 이수치는각각다른여러노출경로, 평균신체부하량과체내잔류량이제거되는데소요되는약 8년의기간을감안하여산출한값이다. 각나라별로설정된다이옥신의 일섭취내용량을표 7에나타내었다. 6. 잔류허용량식품이나공산품중의다이옥신잔류허용량에대한국제기준은아직설정되어있지않으며 EU 기준이최근에설정되었으며미국은몇가지식품에대해한시적으로잔류허용한계치를제시하고있다. 6

7 표 5. 쥐 (rat) 에경구투여된 [ 4 C],2,7,8-TCDD (0,45 dpm/μg) 의각조직별 시간에따른회수율 a [ 4 C],2,7,8-TCDD dpm/g b % of dose 요 (Urine) 0-24 h h h 합계 ± 2.3 변 (Feces) 0-34 h,266, h,582, h 333, 합계 79.8 ± 5.9 심장 (Heart) 비장 (Spleen) 신장 (Kidneys) 간 (Liver) 폐 (Lung) 위장관 ,896 4,593 3,499 6, ± ± (Gastrointestinal 사체 (Carcass) tract) ± 0.05 총합계 ± 5.5 a V.J. Feil and R. L. Ellis, J. Anim. Sci. 998, 76, b On a wet weight basis. 7

8 표 6. 다이옥신의경로별체내유입량 유입경로 (pg 유입량 TEQ/ 인 /day) 쇠고기유제품우유닭고기돼지고기생선달걀공기호흡토양물 무시할수준 총유입량 9 표 7. 다이옥신의 일섭취내용량 국 가 일섭취내용량 (pg TEQ/kg 체중 / 일 ) WHO 미국영국일본네덜란드벨기에독일캐나다스웨덴덴마크 -4 (998)

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PowerPoint 프레젠테이션 2005 National Institute of Environmental Research 천연물질 ( g/kg ) 보툴린독소 파상풍균 10-9 10-8 페일리톡신 시겔라 테트로도톡신 10-7 10-6 10-5 10-4 니코틴 카페인 10-3 10-2 10-1 1 / 동물명 반수치사량 동물명 반수치사량 국제암연구센터 (IARC) 미국환경청 (U.S.EPA)