새롭게 대두되는 문제의 오염

Contaminants of emerging concern

새롭게 대두되는 관심사의 오염물질(CECs)은 수질전문가가 수역에서 검출된 오염물질을 설명하기 위해 사용하는 용어로서, 생태학적 또는 인간의 건강에 영향을 미칠 수 있으며, 일반적으로 현행 환경법에 따라 규제되지 않는다. 이러한 오염물질의 발생원에는 농업, 도시유출 및 일반 생활용품(비누, 소독제 등)과 하수처리장에 처리한 뒤 이후 지표수로 배출되는 의약품 등이 포함된다.[1][2]

신종 오염물질의 예로는 1,4-다이옥산, 식품첨가물, 의약품, 천연 및 합성호르몬 등이 있다.[3] CECs는 하천으로 흘러드는 유출 과정, 폐수 방류를 통해 직접 하천으로 유입되는 과정, 또는 물 테이블로 스며들어 결국 공공 급수 시스템에 유입되는 과정을 통해 폐수로 배출된 후 물 순환에 들어갈 수 있는 능력을 갖추고 있다.[4] 새로이 출현하는 오염물질은 내분비계 교란 활동 및 기타 독성 메커니즘을 유발하는 것으로 알려져 있으며, 일부는 미국 환경보호국(EPA)에 의해 알려진 발암물질로 인식되고 있다.[5]

일반문제

화합물이 새로운 오염 물질로 인식되려면 최소한 다음 두 가지 요건을 충족해야 한다.[according to whom?]

  1. 인간의 건강에 대한 부정적인 영향은 화합물과 관련이 있다.
  2. 화합물의 긍정적 효과와 부정적 효과 사이에는 확립된 관계가 있다.

새롭게 등장하는 오염물질은 수질 분석을 통해 이전에 검출되지 않았거나, 그 영향에 대한 불확실성과 함께 소규모 농도에서 검출된 오염물질이다. 그들이 인간이나 환경 건강에 미치는 위험은 완전히 이해되지 않는다.[citation needed]

오염 등급

신흥 관심사(CECs)의 오염물질은 의약품 및 개인 관리 제품, 시아노톡신, 나노입자, 난연제 등과 같은 여러 종류의 화학물질로 광범위하게 분류될 수 있다.[6] 그러나 새로운 오염물질(또는 영향)이 발견되고 지난 몇 년 동안의 새로운 오염물질이 우선순위가 낮아짐에 따라 이러한 분류는 끊임없이 변화하고 있다. 이러한 오염물질은 일반적으로 최근에야 발견되고 연구된 진정한 "새로운" 오염물질, 그러나 환경적 영향을 완전히 이해하지 못한 오염물질, 또는 위험에 관한 새로운 정보가 발생하는 "오래된" 오염물질로 분류할 수 있다.[6]

제약

제약은 CEC로서 더 많은 관심을 받고 있다. CEC는 환경으로의 지속적인 도입과 전반적인 규제 부족으로 인해 더 많은 관심을 받고 있다.[7] 이러한 화합물은 종종 수역에 낮은 농도로 존재하며, 만성 피폭으로 인한 환경 및 건강 영향에 대해서는 현재 거의 알려져 있지 않다. 제약은 매우 낮은 농도를 감지할 수 있는 분석 기법이 개선되어 독성학에서 이제서야 초점이 되고 있다.[7] 환경에는 하수처리장, 양식장, 농업유출수를 비롯한 여러 가지 약품 공급원이 있다.[8]

시아노톡신스

시아노박테리아 꽃의 성장은 전 세계 지표수의 영농화(또는 영양소 수치의 증가)로 인해 증가하고 있다.[9] 질소, 인 등 영양소의 증가는 농경지 비료 유출과 도시공간에서의 세제 등 제품 사용과 연계돼 왔다.[10] 이러한 꽃들은 수질 저하를 초래할 수 있는 독소를 방출할 수 있고 인간과 야생동물 건강에 위험하다.[9] 또한 식수원에 허용되는 최대 오염 물질 수준(MCL)에 대한 규제가 부족하다.[10] 시아노톡신은 급성 및 만성 독성 효과를 둘 다 가질 수 있으며, 이러한 현상이 발생하는 환경의 건강에도 많은 영향을 미칠 수 있다.[10]

공업화학물질

다양한 산업의 산업용 화학물질은 인간의 건강과 환경에 해를 끼친다고 알려진 해로운 화학물질을 생산하는 것으로 알려져 있다. 1,4-다이옥산, PFOS(Perfluoroxane Sulfonate), PFOA(Perfluorooxane acid)와 같은 일반적인 산업 화학 물질은 다양한 수원에서 흔히 발견된다.

인간의 건강에 미치는 부정적인 영향

화합물의 이동성 차이가 크기 때문에 오염 위치와 발생 위험 장소 사이에 오염물질에 대한 분산 오염 물질이 매우 크다. 발생 지점에서 위해성을 검출할 수 있는 오염물질의 한 예는 도시형 고형폐기물이 누출과 미립자 오염을 통해 환경에 미치는 영향이다. 반면 수용성 오염물질은 오염현장에서 멀리 떠내려와 해양과 지하수에만 서서히 축적돼 유해농도에 미치는 영향이 장기간 가려질 수 있다.

화합물과 효과의 관계

인간이 정기적으로 접하게 되는 많은 인류학적으로 공급된 화학물질들이 겹친다. 이것은 음의 건강 인과 관계를 특정한 고립된 화합물 탓으로 돌리기 어렵게 만든다. EPA는 공공 물 시스템에서 통제가 필요할 수 있는 물질을 검토하기 위해 오염 물질 후보 목록을 관리한다.[11] EPA는 또한 연방 시설에서 발생원, 건강 영향 및 노출 수단을 포함한 12개 오염원을 열거했다.[12] 열거된 12가지 오염물질은 다음과 같다. Trichloropropane (TCP), Dioxane, Trinitrotoluene (TNT), Dinitrotoluene, Hexahydro-trinitro-triazane (RDX), N-nitroso-dimethylamine (NDMA), Perchlorate, Polybrominated biphenyls (PBBs), Tungsten, Polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) and Nanomaterials.

새로운 오염 물질로 나열된 선택된 화합물

표 1은 현재 EPA 웹사이트 1개에서 열거된 새로운 오염물질의 요약본과 검토기사다. 일반적으로 식별된 CEC의 상세한 사용 및 건강 위험은 아래 표에 열거되어 있다.[5][13]

화합물 사용하다 발견된 위치 건강 위험
트리클로로프로판(TCP) 화학 중간, 용매 및 세정 제품 TCP는 물보다 밀도가 높아 대수층 바닥에 가라앉아 오염시키기도 하고, 유기적으로 흡수되어 토양으로 침출되거나 증발되어 공기를 오염시키기도 한다. NOAA에 의한 발암 가능성 고려
다이옥산 염소 처리 용제의 안정화, PET 제조, 부산물 제조 종종 산업 현장에서, 그리고 그들은 토양에서 지하수로 빠르게 이동하지만, 몬트리올 의정서의 일부로서 단계적으로 폐지되었지만, 그것은 34개 이상의 EPA 현장에서 발견되었다. 폐, 간, 신장, 비장, 대장, 근육 조직의 빠른 붕괴는 태아 발달에 독성이 있을 수 있으며 잠재적인 발암물질이다.
트리니트로톨루엔(TNT) 순수 폭발성, 군사 및 수중 폭발성 지하수 및 토양의 주요 오염 물질 환경보건국(Office of Environmental Health, Office of Environmental Health)에서 암 유발자로 등재된 경우 암과 방광 유두종
디니트로톨루엔 중간에서 TNT, 폭발성 유해 폐기물 현장의 지표수, 지하수, 토양에서 발견되며 먼지 또는 에어로졸로 대기 중으로 방출될 수 있음 간경화생물로 간주되며 허혈성 심장질환, 간암, 자궁암 및 신장세포암을 유발할 수 있음
헥사하이드로트리니트로트리아잔(RDX) 군용폭발물 대기 중의 입자 물질로서 존재하며, 지하수와 토양으로부터 대수층으로 쉽게 침출수가 발생하며, 물에서 쉽게 증발하지 않는다. 체중 감소, 신장 및 간 손상, 암 발생 가능성, 불면증, 메스꺼움, 떨림
나노소재 1,800개 이상의 소비재 및 생물의학 용도에 사용되는 초미세먼지의 광범위한 분류 소비자 폐기물 또는 유출로 배출되거나, 공기 중에 있거나, 식품에서 발견되거나, 다양한 산업 공정에서 발견될 수 있음 주로 폐를 통해 순환계로 전환되어 신체가 간, 비장, 신장 및 뇌에 축적된 화합물에 노출될 수 있음
NDMA(N-nitroso-dimethylamine) 항산화제, 첨가제, 연화제, 로켓 연료의 생산에서 형성되며, 처리 시설에서 폐기물과 음용수의 염소 처리로 의도하지 않은 부산물 공기 중으로 방출될 때 빠르게 분해되지만 토양으로 방출될 때 이동성이 매우 높으며 지하수로 침출될 가능성이 높으며, 인간은 오염된 물을 마시거나 오염된 식품을 섭취하거나 NDMA가 함유된 제품을 사용함으로써 노출될 수 있다. 발암 가능성, 간 손상 증거, 신장 및 폐 기능 저하
과염소산염 고체 로켓 추진체, 군수품, 불꽃놀이, 에어백 개시자 및 플레어의 제조 및 연소 물에 잘 녹아서 지하수에 많이 축적될 수 있으며, 일부 식량작물 잎과 우유에도 축적된다. 눈, 피부, 호흡기 자극 및 부식이 많은 경우 갑상선 호르몬을 교란시킬 가능성이 있음
PFOS(Perfluoro-octane sulfonate) 및 PFOA(Perfluoroooxanoic acid) 첨가제 및 코팅, 비스틱 조리 기구, 방수 의류, 마분지 포장, 와이어 케이스 및 저항성 튜브에 사용 제조 과정에서, 이 화합물들은 주변의 공기, 땅, 물로 방출되었고, 전형적인 환경 파괴 과정에 내성이 있으며, 해양과 북극에서 발견되어, 생물학적으로 축적된 것으로 보여져, 운송 능력이 높다는 것을 의미한다. 세계보건기구는 가능한 발암물질, 높은 콜레스테롤, 간 효소 증가, 그리고 생식 및 발달에 대한 부정적인 영향을 분류했다.
PBB(Polybromised biphenyls) 난연제 공기, 퇴적물, 지표수, 어류 및 기타 해양 동물에서 검출되며, 용해되지 않아 물에서 이동하지 않고 휘발성이 있으며 대기 중에 널리 퍼져 있다. 국제암연구기관(International Agency for Research on Cancer)에서 내분비 교란물질뿐만 아니라 발암성, 신경독성, 갑상선, 간, 신장 독성으로 분류함
폴리브로마이드 디페닐 에테르(PBDE) 플라스틱, 가구 및 기타 가정용품에 사용되는 난연제 배출물을 통해 환경으로 유입되며, 공기, 퇴적물, 지표수, 어류 및 기타 해양 동물에서 검출됨 발암성뿐만 아니라 내분비 교란물질로 보여지는 것은 신경, 간, 췌장, 갑상선 독성을 유발할 수 있다.
텅스텐 다양한 생활용품과 군 제조에 존재하는 자연발생 요소 텅스텐은 수용성이 높으며 수원에서 위험한 양으로 발견될 수 있다. 호흡기 합병증을 유발할 수 있으며, CDC에 의해 잠재적인 발암물질로 조사됨
디클로페낙 항염증제 정수처리장(WTP) 배출물에서 찾을 수 있다. 연안에서도 발견되는 것으로 보고됨 많은 양이 심각한 위장 독성을 유발할 수 있다. 선별된 동물 품종에 대한 심각한 환경독성
비스페놀 A(BPA) 산업용 플라스틱 생산(폴리탄보산 플라스틱 및 에폭시 수지) 정수장(WTP) 배출물에 축적된 것으로 확인됨 BPA는 세포독성적이고 돌연변이 유발성이 있다. 생식, 면역, 내분비, 신경계에 다양한 부작용을 일으킨다.
Sulfamethoxazole(SMX) 항생제 다양한 담수계통에서 발견되는 것으로 보고됨 일반적인 부작용으로는 메스꺼움, 구토, 식욕부진, 피부 발진이 있다. 그것은 설포나미드와 박테리오스타틱이다.
카바마제핀 항경련제 다양한 담수계통 및 WTP 배출물에서 발견되는 것으로 보고되었다. 일반적인 부작용으로는 메스꺼움과 졸음이 있다. 심각한 부작용으로는 피부 발진, 골수 기능 저하, 자살 생각, 혼란 등이 있을 수 있다.

과거의 예

  • 19세기와 20세기 초에는 석면이 많은 제품과 건물 건설에 사용되었고, 인간의 건강이나 환경에 위협이 되는 것으로 여겨지지 않았다. 석면으로 인한 사망과 폐 질환은 20세기 초에 처음으로 기록되었다.[14] 석면산업의 첫 번째 규제는 1930년대에 영국에서 발표되었다.[15] 미국의 석면 규제는 1980년대까지 이뤄지지 않았다.[16]
  • 1970년대에 일부 미국 주, 특히 남부 캘리포니아 주에서는 새크라멘토-산 호아킨 강 삼각주에서 공급된 물이 있는 수처리 인프라에 심각한 문제가 있었다.[citation needed] 물은 염소 처리를 통해 국내용으로 소독하고 있었는데, 이는 미생물 오염물질과 박테리아를 죽이는 데 효과적이었지만, 일부에서는 유출 화학물질과 유기물질과 반응하여 삼할로메탄(THM)을 형성하기도 했다. 그 후 몇 년 동안 행해진 연구는 이 화합물 범주의 발암성과 유해성을 제시하기 시작했다. EPA는 1979년에 공공 물 시스템에 적용되는 THM에 대한 첫 번째 표준을 발표했으며, 1998년과[18] 2006년에는 보다 엄격한 표준을 발표했다.[17][19]
  • 급속한 산업 변화 또한 CEC의 처리와 규제를 특히 어렵게 만든다. 예를 들어, 최근에 규제된 과불화옥탄산(PFOA)에 대해 대체 물질(GenX)은 환경적 영향이 더 컸고, 결과적으로 Genx도 금지되었다.[13] 따라서 글로벌 트렌드에 발맞추기 위해 CEC의 치료와 관리가 절실하다.

위험 및 규정

추가 정보: 수질오염

최근 대두되고 있는 오염물질은 수질에 관한 이슈에서 가장 자주 걸림돌로 다루어진다. 도시 음식, 물, 가정으로 들어가는 유해 화합물이 환경에 방출되는 것은 사회 복지에 부정적인 영향을 미친다. 이들 오염물질은 연방기관으로부터 규제받지 않은 채 방치되어 있기 때문에 오염원으로부터 먼 곳으로 이동하거나 시간이 지남에 따라 해로울 수 있는 능력을 가지고 있다. 이러한 유해 화합물은 환경과 인체에 피해를 주고, 추적도 어려워 EC의 피해에 대한 비용을 누가 부담해야 하는지 파악하기 어렵다. 이들 오염물질은 과거에 검출되거나 규제되지 않았기 때문에 기존 처리공장은 국내용수에서 제거하기에는 설비가 부실하다.[20] 더 이상 물 테이블과 주변 생물권으로 스며들고 오염되는 것을 방지하고 정화하는데 수백 년이 걸리는 폐기물이 있는 장소들이 있다. 미국에서는 연방 차원의 환경 규제 기관이 주로 시민과 환경이 유해 화합물에 노출되지 않도록 주의 정책과 통제를 안내하는 표준과 법규를 결정하는 책임이 있다. 신흥 오염물질은 규제가 원래 해야 할 일을 하지 못한 사례로, 지역사회가 건강 악영향에 취약하게 방치돼 왔다. 많은 주에서 새로 발생하는 오염물질에 대해 무엇을 할 수 있는지 평가하고 있으며 현재 심각한 문제로 보고 있지만, 8개 주만 새로운 오염물질을 다루는 구체적인 위험관리 프로그램을 가지고 있다.[21]

해결 방법

이것들은 환경 전체에서 움직임을 방지하거나 특정 환경 시스템에서 CEC의 농도를 제한함으로써 특정 또는 모든 CEC의 영향을 교정하는 것을 목표로 하는 전술과 방법들이다.

첨단 처리장 기술

일부 신흥 오염물질의 경우, 광합성, 광투석,[13] 펜톤 기반 산화[22] 및 오존화 등 몇 가지 첨단 기술이 실험실 실험에서 오염물질을 처리해 왔다.[23] 또 다른 기술은 "향상된 응고"로서, 처리 주체가 처리를 통해 오염 전구체를 제거하여 여과 최적화를 위해 노력할 것이다. THMs의 경우, 이는 pH를 낮추고, 응고제의 공급 속도를 증가시키며, 역삼투성을 수행할 수 있는 활성 탄소 필터와 기기로 국내 시스템의 작동을 장려하는 것을 의미했다.[24] 이러한 방법들이 효과적이긴 하지만, 그것들은 비용이 많이 들고, 특히 수처리 과정에서 많은 EC가 유출, 과거의 오염원, 그리고 개인 관리 제품에서 발생하기 때문에 그것이 만들어지지 않았다면, 처리 공장들이 오염 제거에 대한 비용을 지불하는 것에 저항하는 많은 사례들이 있었다. 또한 국가가 심사 및 예방 프로세스에 대한 비용을 지불하는 것이 부담스러울 수 있기 때문에 오염을 둘러싼 그들만의 정책을 갖도록 장려하는 것은 어렵다. 구매력과 정치력이 떨어지는 저소득층 공동체가 여과용 자체 시스템을 살 수 없고, 식수와 음식물의 유해 화합물에 정기적으로 노출된다는 환경불평등의 요소도 있다.[25] 그러나 최근 조명 기반 시스템에 대한 트레드는 그러한 애플리케이션에 대한 큰 가능성을 보여준다. UV LED 시스템의 비용 감소와 태양열 발전 시스템의 보급이 증가함에 따라, 비용을 낮게 유지하면서 CEC를 제거할 수 있는 큰 잠재력을 보여주고 있다.[13]

금속-유기농 프레임워크 기반 나노 애드벤트 교정조치

연구자들은 특히 폐수처리에서 제약 및 개인 관리 제품과 같은 특정 CEC를 제거하는 데 금속-유기농 프레임워크(MOF)와 MOF 기반 나노 애드벤트(MOF-NA)를 사용할 수 있다고 제안했다. MOF 기반 나노 애드벤트의 광범위한 사용은 CEC가 포함하고 있는 방대한 물리화학적 특성에 의해 생성된 합병증으로 아직 구현되지 않았다. CEC의 제거는 주로 MOF-NA의 구조와 다공성, CEC와 MOF-NA의 물리화학적 호환성에 따라 결정된다.[26] CEC가 MOF-NA와 호환되지 않는 경우 특정 기능 그룹을 화학적으로 추가하여 두 분자 간의 호환성을 높일 수 있다. 기능 그룹의 추가는 수소 결합, 산성 기저 반응, 복잡한 정전기력 같은 다른 화학적 과정과 메커니즘에 반응을 의존하게 한다.[26] MOF 기반 나노 애드벤트 교정조치는 반응이 효율적으로 실행되기 위해 pH와 같은 수질에 크게 의존한다. 또한 MOF-NA 교정조치는 폐수 처리에서 다른 중금속과 유기 화합물을 효율적으로 제거하는데 사용될 수 있다.

멤브레인 바이오액터

CEC의 가능한 교정조치 방법은 흡착과 생분해 메커니즘을 통해 작용하는 MBR(membrane bioractor)의 사용을 통한 것이다. 멤브레인 바이오액터는 미세유입 방법을 통해 폐수에서 특정 용액과 화학물질을 걸러낼 수 있다는 결과를 보여주었지만, CEC의 크기가 극히 작기 때문에 MBR은 CEC의 제거를 보장하기 위해 다른 메커니즘에 의존해야 한다. MBR이 폐수에서 CEC를 제거하기 위해 사용하는 하나의 메커니즘은 흡착이다. MBR 시스템의 슬러지 침전물에 CEC를 흡착하면 침전물이 앉아서 물을 퍼부을 수 있어 막내의 CEC가 궁극적으로 생분해되는 원인이 될 수 있다. 특정 CEC의 흡착은 CEC가 소수성이어서 폐수에서 슬러지 퇴적물로 더 빨리 이동하게 하는 경우 시스템에서 훨씬 더 효율적일 수 있다.[27]

참조

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