지속성, 생물 누적성 및 독성 물질

Persistent, bioaccumulative and toxic substances

지속성, 생체누적 및 독성물질(PBTs)은 생물학적 및 생물학적 요인의 분해 저항성이 높고 환경 내 이동성이 높고 독성이 높은 화합물의 일종이다. 이러한 요인 때문에 PBT는 생체적응과 생체분석의 높은 순서, 다양한 매체에서의 매우 긴 보존 시간, 그리고 전 세계에 널리 분포되어 있는 것으로 관찰되었다. 환경 내 PBT의 대부분은 산업을 통해 생성되거나 의도하지 않은 부산물이다.[1]

역사

지속성 유기오염물질(POPs)은 지속성, 생체분석을 하는 능력, 그리고 인간의 건강과 환경 모두에 가해지는 위협 때문에 2001년 스톡홀름 협약의 초점이었다. 스톡홀름 협약의 목적은 POP의 분류를 결정하고 POP의 생산/사용을 제거하는 대책을 수립하며, 환경 친화적인 방법으로 적절한 화합물 처리를 확립하는 것이었다.[2] 현재 대다수의 지구촌이 이 프로그램에 적극적으로 참여하고 있지만, 몇몇은 여전히 저항하고 있는데, 특히 미국을 가장 두드러지게 한다.

POPs 분류와 마찬가지로 화학물질의 PBT 분류는 1997년 그레이트 레이크 이항 독성 전략(GLBNS)에 의해 개발되었다. 미국과 캐나다 양쪽이 서명한 GLBNS는 PBT를 레벨 I과 레벨 II의 두 범주 중 하나로 분류했다.[3] 레벨 I PBT는 현재 12개의 화합물 또는 혼합물 종류를 포함하고 있는 2005년 현재 최우선 순위다.[3]

레벨 I PBT(GLBNS)

GLBNS는 미국 환경보호국(USEPA)과 환경캐나다에 의해 관리된다.[3] GLBNS에 따라, 우선순위 지속성, 생물 누적 및 독성 오염물질에 대한 멀티미디어 전략(PBT 전략)이 USEPA에 의해 초안되었다.[3] PBT 전략은 몇 가지 규제 정책에서 PBT 기준을 구현하도록 이끌었다. PBT 전략에 의해 변경된 두 가지 주요 정책은 보다 경직된 화학적 보고가 필요한 독성물질 방출 재고(TRI)와 PBT와 PBT 속성에 대한 검사가 필요한 TSCA(Toxic Materials Control Act)에 따른 신화학 프로그램(NCP)이었다.[3]

화합물

일반

PBT는 전세계적으로 인간의 건강과 환경에 영향을 미치고 있으며 앞으로도 계속 영향을 미칠 화학물질의 독특한 분류다. PBT(지속성, 생체누적성, 독성)의 세 가지 주요 속성은 각각 이러한 화합물에 의해 발생하는 위험에서 큰 역할을 한다.[1]

끈기.

PBT는 주로 분해 저항성(지속성)으로 인해 다른 오염물질에 비해 환경 이동성이 높을 수 있다. 이를 통해 PBT는 대기 및 수용성 환경 모두에서 멀리까지 이동할 수 있다. PBT의 낮은 분해율은 이들 화학물질이 생물학적 요인과 생균학적 요인에 모두 노출되도록 하는 동시에 비교적 안정적인 농도를 유지할 수 있게 한다. PBT를 특히 위험하게 만드는 또 다른 요인은 모화합물만큼 상대적으로 독성이 강한 분해 제품이다. 이러한 요인들로 인해 PBT 발생원과 거리가 먼 북극 및 고원지대 등 외진 지역에서 지구 오염이 가장 두드러지게 나타났다.[3]

생체적응과 생체분해

PBT의 생물 누적 능력은 특히 유기체에서 생물학적 요인에 의한 분해에 대한 높은 저항성에 의한 지속성 속성에 따른다. 생체적응은 독성 물질이 유기체로부터 제거되는 것보다 더 높은 비율로 흡수된 결과물이다. PBT의 경우 이것은 주로 분해, 생물학적, 아바이오틱스에 대한 저항성에 의해 발생한다. PBT는 보통 물에서 매우 불용성인데, 이것은 그들이 유기체의 지방과 다른 비극성 영역을 통해 더 빠른 속도로 유기체에 들어갈 수 있게 해준다. 독성물질의 생체적응은 영양 웹을 통해 생체분석을 유도할 수 있으며, 이는 특히 영양의 다양성이 낮은 지역에서 큰 관심을 불러 일으켰다. 바이오매그니케이션은 PBT 오염 저 영양 유기체의 소비를 통해 영양 수준이 낮은 유기체보다 높은 영양 유기체가 더 많은 PBT를 축적하는 결과를 낳는다.[3]

독성

이 종류의 화합물의 독성은 다른 대부분의 오염물질에 비해 유기체에 영향을 미치기 위해 필요한 매우 낮은 PBT 농도로 높다. 지속성과 함께 이 높은 독성은 PBT가 지역 PBT 공급원이 없는 지구촌 오지에서도 해로운 영향을 미칠 수 있게 한다. 높은 독성과 지속성과 함께 생물 축적과 확대는 전세계적으로 영양 시스템, 특히 더 높은 영양 수준을 파괴하거나 회복 불가능한 손상을 줄 수 있는 능력을 가지고 있다. PBT가 글로벌 정치에서 주목받는 분야가 된 것도 이 때문이다.[3]

특정 독성물질

PCB

역사적으로 PCB는 냉각제, 절연유, 가소제 등의 산업적 목적으로 광범위하게 사용되었다. 이러한 오염물질은 사용과 폐기를 통해 환경으로 유입된다. PCB가 발암물질일 가능성이 높고 환경에 악영향을 미칠 수 있다는 대중, 법률, 과학 분야의 광범위한 우려 때문에 1979년 미국에서 이러한 화합물이 금지되었다.[4] 금지 조항에는 접착제, 난연제 원단 처리, 페인트와 천장 내 가소제 등 비포장 공급원에 PCB를 사용하는 내용이 포함됐다.[4] 변압기나 콘덴서 등 완전히 밀폐된 용기는 금지 대상에서 제외된다.[4]

PCB를 PBT로 포함시키는 것은 낮은 용해성, 높은 안정성, 그리고 장기적 이동과 유기체 내 축적을 용이하게 하는 반 휘발성 때문이다.[5] 이러한 화합물의 지속성은 산화, 감소, 첨가, 제거 및 전기적 대체에 대한 높은 저항성 때문이다.[6] PCB의 독성학적 상호작용은 염소 원자의 수와 위치에 의해 영향을 받는데, 정형 대체 없이 모든 것을 코플라(coplanar)라고 하고, 다른 것들은 비코플라(non-coplanar)라고 한다.[5] 비복사 PCB는 칼슘에 의존하는 세포내 신호 전도를 방해하여 신경독성을 유발할 수 있다.[7] 정형외과-PCB는 갑상선 호르몬 수송을 방해하여 트랜스히레틴에 결합함으로써 호르몬 조절을 변화시킬 수 있다.[8] 코플라나 PCB는 다이옥신과 푸란과 유사하며, 둘 다 유기체에서 아릴 탄화수소 수용체(AhR)에 결합하고 비코플라나 PCB와 공유하는 효과 외에도 다이옥신 같은 효과를 발휘할 수 있다.[9][10] AhR은 전사 인자로, 따라서 비정상적인 활성화는 유전자 전사를 변화시킴으로써 세포 기능에 지장을 줄 수 있다.[9][10]

PBT의 영향에는 질병의 증가, 휜히트 사료의 병변, 산란 손실, 어류의 연령 구조화된 개체군 변화, 어패류의 조직 오염 등이 포함될 수 있다.[11][12] 인간과 다른 유기체는 지속적인 생물 누적 오염 물질로 오염된 조개류나 어류를 소비하며, 이러한 화학 물질에 대한 생물 누적 가능성을 가지고 있다.[2] 이것은 이러한 유기체를 돌연변이 유발, 기형 유발 및/또는 발암 유발 효과의 위험에 빠뜨릴 수 있다.[2] PCB 혼합물에 대한 노출 증가와 간 효소 변화, 간질 변화, 발진과 같은 피부과 효과 사이의 상관관계가 보고되었다.[5]

DDT

우려되는 1PBT에는 모기가 옮기는 말라리아로부터 병사를 보호하기 위해 제2차 세계대전 당시 살충제로 널리 사용되었던 유기농클로로딘 DDT(Dichlorodiphenyl trichloroethane)가 포함되어 있다.[2] 포유류에 대한 낮은 비용과 낮은 독성 때문에, DDT의 농업과 상업적 동기에 대한 광범위한 사용은 1940년경에 시작되었다. 그러나 DDT의 과다 사용은 화학 물질에 대한 내충성을 초래한다. DDT가 물고기에 대한 독성이 높다는 사실도 밝혀졌다. DDT는 DDT의 안정적 구조, 고지방 용해성, 낮은 신진대사율 등이 동물에서 생체적응을 유발했다는 증거를 만들어내 1973년까지 미국에서 금지되었다.[13] 미국에서는 DDT가 금지돼 있지만 중국과 터키 등 다른 나라에서는 여전히 DDT를 불순물로 둔 살충제인 디코폴을 통해 정기적으로 생산해 사용하고 있다.[14] 세계 다른 지역에서도 이와 같은 지속적인 사용은 DDT의 이동성과 지속성 때문에 여전히 세계적인 문제다.

DDT의 초기 접촉은 초목과 토양에 있다. 여기서부터 DDT는 많은 경로를 여행할 수 있는데, 예를 들어 식물과 식물이 곤충으로부터 보호하기 위해 화학 물질에 노출되면 식물이 이를 흡수할 수 있다. 그러면 이 식물들은 인간이나 다른 동물들에 의해 소비될지도 모른다. 이러한 소비자들은 그 화학물질을 섭취하고 독성물질을 대사하기 시작하며, 섭취를 통해 더 많이 축적되고, 유기체, 그들의 자손 그리고 모든 포식자들에게 건강상의 위험을 제기한다. 또는 곤충에 의한 오염된 식물의 섭취는 유기체에 의한 내성을 초래할 수 있다. 또 다른 방법은 화학물질이 흙을 통과해 지하수와 인간의 상수원으로 흘러들어가는 것이다.[15] 아니면 경우 토지가 움직이는 물 근처에, 화학을 DDT.[16]튀기 고서 마지막으로, DDT의 분위기는 응결에 가장 흔한 운송 경로는 증발 그리고 그것은 where결국 precipitation의 독성 영향으로 위험성이 높은의 대형 담수 시스템 또는 바다에서 끝날 수 있다. rel지구상의 모든 환경으로 완화되었다.[17] DDT의 장거리 운송으로 인해, 이 유해 독성 물질의 존재는 현재 오염이 결국 저하될 때까지 어디에서나 계속 사용될 것이다. 사용이 완전히 중단된 후에도 DDT의 지속적인 속성 때문에 더 오랜 시간 동안 환경에 남아 있을 것이다.[16]

이전의 연구들은 DDT와 다른 유사한 화학물질들이 흥분성 막으로부터 직접 반응과 효과를 이끌어냈다는 것을 보여주었다.[18] DDT는 나트륨 채널이 닫히고 나트륨 이온 방출이 중단되는 속도를 늦춰 감각기관, 신경종말 등의 막이 반복적으로 활성화되도록 한다. 나트륨 이온은 발화에서 탈분극화된 후 반대 시냅스를 극화하는 것이다.[19] 이러한 나트륨 이온 채널 폐쇄 억제는 기능장애 신경계통, 운동 능력/기능/제어력 저하, 생식 장애(새의 껍질 얇아짐), 발달 결함 등 다양한 문제를 초래할 수 있다. 현재, DDT는 동물 간 종양 연구에 근거하여 인간 발암 가능성이 있는 것으로 분류되었다.[20] 인간에 대한 DDT 독성은 현기증, 떨림, 자극성, 경련과 관련이 있다. 만성 독성은 장기간의 신경학적, 인지적 문제로 이어졌다.[21]

수성.

무기체

무기질 수은(초소 수은)은 유기 수은에 비해 생물학적 가용성이 낮고 독성이 낮지만 그럼에도 불구하고 여전히 독성이 있다. 인간의 활동뿐만 아니라 자연적인 원천을 통해 환경으로 방출되며, 대기를 통해 먼 거리를 여행할 수 있는 능력을 가지고 있다.[22] 약 2,700~6,000톤의 원소 수은이 화산이나 침식 같은 자연 활동을 통해 방출된다. 석탄 연소, 금속 제련, 시멘트 생산과 같은 인간의 산업 활동에 의해 또 2,000톤에서 3,000톤이 방출된다.[23] 수은은 변동성이 크고 대기 체류시간이 1년 내외로 높아 대륙을 횡단한 뒤 퇴적하는 기능이 있다. 무기질 수은은 인간의 호흡기, 신경, 면역, 배설 시스템에 손상을 주는 독성학적 효과의 스펙트럼이 넓다.[22] 무기 수은은 또한 영양 시스템을 통해 개인을 생물학적으로 추출하고 생물학적으로 분석하는 능력을 가지고 있다.[24]

유기농

유기 수은은 무기체형보다 이동성, 일반 독성, 생체적응률이 높을 뿐만 아니라 광범위한 분포로 인해 무기체형보다 환경에 훨씬 더 해롭다. 환경 유기 수은은 혐기성 박테리아를 통해 원소(유기성) 수은이 메틸화 수은(유기성)으로 변형되면서 주로 생성된다.[25] 유기 수은의 전지구적 분포는 박테리아를 통한 활성화와 동물 소비로부터의 이동의 결과물이다.[1] 유기 수은은 무기체 형태와 많은 같은 효과를 공유하지만 인체 내 이동성이 높아 독성이 높으며, 특히 혈액뇌장벽을 쉽게 넘나들 수 있는 능력 때문이다.[22]

Hg의 생태적 영향

두 가지 형태의 수은(특히 유기 수은)의 높은 독성은 그것과 접촉하는 거의 모든 유기체에 위협을 준다. 이것은 환경에서 수은에 대한 관심이 높은 이유 중 하나이지만, 수은의 독성보다 훨씬 더 높은 것은 수은의 지속성과 대기 유지 시간이다. 수은이 쉽게 휘발되는 능력은 대기권 안으로 들어가 멀리까지 여행할 수 있게 해준다. 대기 중 반감기가 30분에서 7일 사이인 대부분의 PBT와 달리 수은은 대기 중 체류시간이 최소 1년이다.[26] 대기 중 많은 PBT의 저하를 초래하는 주요 요인 중 하나인 전자기 복사, 산화 같은 분해 인자에 대한 수은의 저항과 함께 이러한 대기 유지 시간은 어떤 소스로부터의 수은을 광범위하게 운송할 수 있게 한다. 높은 독성과 함께 세계적으로 수은 운송의 이러한 특징은 그것이 BNS PBTs 목록에 편입된 배경이다.[1]

주목할 만한 PBT 환경 영향

일본.

환경오염으로 인한 부작용의 실현은 세계적으로 발생한 여러 재해로부터 공개되었다. 1965년, 일본 미나마타에 있는 치소 화학 공장에서 산업 폐기물을 부적절하게 처리하여 광범위한 수은 오염이 피폭된 인간과 유기체에 상당한 영향을 미친다는 것을 인정받았다.[27] 수성은 공업 폐수로 메틸 수은(생물 이용 가능 상태)으로 환경으로 방출된 후 미나마타 만과 시라누이 해에서 조개류와 어류에 의해 생물학적으로 축적되었다.[27] 오염된 해산물들이 지역 대중들에 의해 소비되었을 때 그것은 신경성 증후군을 일으켰는데, 이것은 미나마타 병을 만들었다.[27] 증상은 일반적인 근육의 약화, 청력 손상, 시력 감소, 아탁시아 등이 있다.[27] 미나마타 재해는 환경 오염으로 인한 잠재적 위험의 세계적 실현과 PBT의 특성화에 기여했다.

푸젯 사운드

30년 전 DDT 금지와 DDT와 PCB의 Puget Sound를 정화하기 위한 수년간의 다양한 노력에도 불구하고, 여전히 인간의 건강과 환경에 지속적인 위협을 주는 두 화합물의 존재는 현저하다.[21] 푸젯 사운드 지역의 흔한 해양 종인 하버 바다표범(Phoca vitulina, Phoca vitulina)은 수생 야생동물에서 DDT 축적과 확대의 영향을 감시하고 조사하기 위해 몇 가지 연구의 초점이 되어 왔다. 한 연구에서는 DDT 농도를 테스트하기 위해 4~5년마다 씰 새끼에 태그를 지정하고 재검사했다.[28] 이러한 경향은 새끼들이 매우 오염되었다는 것을 보여주었다; 이것은 새끼들의 먹이 또한 매우 오염되었다는 것을 의미한다.[28] DDT의 높은 지질 용해성으로 인해 해당 지역의 해산물을 섭취하는 지역 대중에게 축적할 수 있는 능력도 갖췄다. 이것은 또한 DDT가 산모에서 아이로 옮겨지기 때문에 임신 중이거나 모유 수유를 하는 여성들에게도 통용된다.[21] 특히 이 지역에서 물고기의 문화적 중요성 때문에 DDT에 대한 동물과 인간의 건강 위험 모두 푸젯 사운드에서 계속해서 이슈가 될 것이다.

참고 항목

참조

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