이은일 고려대학교 의과대학 예방의학 서울환경운동연합 생활환경위원회

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1 이은일 고려대학교 의과대학 예방의학 서울환경운동연합 생활환경위원회
수은의 환경과 인체의 노출경로 이은일 고려대학교 의과대학 예방의학 서울환경운동연합 생활환경위원회

2 수은 배출원 자연 배출원(Natural mercury emissions)
자연적인 과정을 통해 땅에 결합되어 있던 수은이 대기로 방출되는 것 인위 배출원(Anthropogenic mercury emissions) 인간 활동에 의해 땅에 결합되어 있던 수은이 대기로 방출되는 것 재 배출원(Re-emitted mercury) 생물학적, 지질학적 과정을 통해 자연 또는 인위적으로 이미 mobilization되어 지표면에 축적되어 있던 수은이 대기로 방출되는 것

3 인간활동에 의한 환경 중 수은 노출 산업시대 이후 수은 노출량 증가 산업에서의 수은 사용
온도계, 압력계, 합금재료, 형광등, 스위치, 배터리, 치과 아말감 산업공정 중에 다량 사용됨 미국에서 염소 및 부식 소다 제조과정에서 가장 많은 량의 수은 사용 핵반응로의 아말가메이션, 항진균제로서 나무처리, 많은 제약제품에서의 보존제

4 환경 중 수은 순환 자연적인 세계적 순환(natural global cycle)
인간활동에 의해 영향받는 세계순환(The global cycle pertuated by human activities) 국지 발생원(Regional source) 지역 발생원(Local source) 대기 중 배출 직접 물로 배출 과거 수은사용 (농업에서 사용하는 fungicide등)도 환경 중 수은부담에 한 구성분

5 환경 중 수은 축적 추정 Nriagu(1979) 추정 Fitzgerald (1994) 추정
대양의 퇴적층 1017g (1011ton) 축적 (주로 HgS) 대양의 물 1013g 토양과 담수 퇴적층 1013g 생물층(biosphere) 1011g 대기 108g 담수 107g Fitzgerald (1994) 추정 세계 대기 중 수은량은 5* 109g으로 추정 (50배 증가) 대기 중 수은의 40-75%가 인위적 활동 결과에 의한 것 대양에서 배출되는 수은의 20-30%가 자연적인 원인에 의한 것

6 세계적 순환(Global Cycle) 불확실성이 매우 높은 추정이지만
대기 중 방출되는 수은의 전체 양 중 50-75%가 인간 활동에 의한 것임 1890년 이후 20만톤의 수은이 대기 중에 배출되어 95%는 지각의 토양에, 3%는 대양의 지표수에, 2%는 대기 중에 존재한다 전체 세계적인 수은 배출의 1/3은 대양에서 대기로, 다시 대양으로 순환한다 대양에서 방출되는 수은의 20-30%는 자연적 오염원에서, 나머지는 이미 축적된 인간 활동과 자연배출량에 의한 것임

7 수은의 환경 중 순환 복잡한 현상임 대기 중 수은이 주된 역할
젖은 퇴적(wet deposit)이 대기에서 지표수나 땅으로 이동하는데 있어 중요 기전 수중 시스템에서 수은은 여러 형태로 변화 지표 수 바닥의 오염된 퇴적물이 중요한 수은의 저장고 역할. 퇴적물에 있는 수은은 다시 수십년 또는 그 이상 수중 생태계로 다시 방출됨 수은은 토양에서 오랜 기간 존재하고, 토양에 축적된 수은은 계속적으로 지표수와 다른 매개체에 오랫동안, 수백년 간 방출할 수 있다

8 수은의 형태 대기 중 수은 물, 토양, 퇴적물, 식물, 동물 중의 수은 대부분 수은원소 증기형태
금속수은의 증기압은 온도에 강력하게 비례함 세가지 산화 형태로 존재함: Hg0(metallic), Hg22+ (mercurous), Hg2+(mercuric) 물, 토양, 퇴적물, 식물, 동물 중의 수은 대부분 무기 수은염 또는 유기수은형태

9 Global and Regional & Local Mercury Cycle

10 산업화 이전 수은오염 Source: EPA (1997) Mercury Study Report to Congress

11 산업화 이후 수은 오염 계속 증대 Source: EPA (1997) Mercury Study Report to Congress

12 15년? 만약 인위적인 활동에 의한 수은 배출이 모두 중단된다면 산업화 시대 이전으로 수은오염 수준이 감소되는데 15년이 걸릴 것임

13 미국에서의 수은노출 및 축적 추계 Source: EPA (1997) Mercury Study Report to Congress

14 대기 중 수은이 주된 역할 Mercuric species는 대기에서 비교적 빨리 제거됨
대기 중 분진들과 결합하거나 가스형태에서 쉽게 침강(precipitation)되고 또한 dry deposit 됨(precipitation 없이 축적) 수은 원소들은 대기 중에 남는 성향이 강하고 지표에 직접 퇴적되지 않는다. 먼 지역의 수은 수준이 증가되는 것은 대기 중의 이동과 축적이 기본적인 기전으로 보인다

15 무기 수은염에 의한 오염 무기수은염 대기 분진과 결합하거나 가스형태로 존재
침강(precipitation)에 의해 대기 중 쉽게 제거되며, 마른 상태로 축적됨 젖은 상태로 축적되는 것이 대기에서 지표수나 땅으로 수은이 이동하는 주된 경로임 축적된 이후에도 가스상태나 분진과 결합하여 다시 대기 중으로 방출되기도 함 1년까지 순환됨 배출원으로부터 넓게 퍼지고 수천마일까지 이동함

16 Computer simulation에 의한 미국 내 수은순환
인간활동에 의해 방출된 수은의 1/3 (52톤)은 젖은 또는 마른 축적을 거쳐 48개주에 축적 2/3(-107톤)는 미국 밖으로 이동 Global reservoir에서 35톤이 미국 내로 와서 축적되어 총 축적량은 87톤 우리나라의 경우 내부방출 및 외부에서 들어오는 수은에 대한 조사 필요

17 수은 노출 경로 직접 오염된 환경 매개체에 노출된 경우 수은이 오염된 물, 음식을 섭취했을 경우
수은은 수중 먹이사슬 (aquatic food web)을 통해 가장 효율적으로 축적됨 먹이사슬의 꼭대기에 있는 포식 동물에 높은 수은 농도를 가짐

18 수은의 Methylation과 Bioaccumulation
수은의 methylation은 수은이 먹이사슬로 들어오는 첫 단계(key step)임 퇴적물과 water column에서 methylation이 일어나며, methylation이 일어나는 정도는 수중환경에 따라 매우 다르다 물고기 조직에 축적되는 수은은 거의 100% 메칠수은 메칠수은은 다른 형태의 수은보다 축적이 더 크게 일어난다 (메칠수은의 배설은 매우 천천히 일어난다) 먹이 사슬을 통해 농축(bioaccumulation)이 일어난다 무기 수은은 메칠수은에 비해 흡수도 늦고, 체내에서 더 쉽게 제거되므로 bioaccumulate되지 않음

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20 미국인들이 섭취하는 주요 생선종류에 따른 수은오염
미국인들이 섭취하는 주요 생선종류에 따른 수은오염 Source: EPA (1997) Mercury Study Report to Congress * 우리나라 수은오염 문제 해결을 위한 기초자료 조사 필요

21 모니토링 사이트에서의 수은오염조사 자료 (미국)
* 우리나라 수은오염 문제 해결을 위한 모니토링 조사 필요

22 미국의 수은 배출 1994-1995 수은 배출은 158톤 87%는 쓰레기나 화석연료 소각에서 배출
석탄사용 보일러(33%), 도시 쓰레기 소각(19%), 상업 또는 공업용 보일러(18%), 의료쓰레기 소각(10%) 10% 제조공장, 2% area source, 1% 모름 대기 중으로 방출되는 전 세계적인 수은량은 자연적, 인간활동, 대양을 합쳐 5,500톤 1995년 미국 방출량은 전세계 방출량의 3%

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24 인간 수은 노출 경로(미국) 흡입 물 섭취 생선, 고기, 간, 우유, 닭, 계란, 돼지고기, 양, 초록 식물(잎이 있는 채소, 과일,감자 등) 섭취 토양 섭취 피부 노출 생선 섭취가 주된 경로

25 생선섭취가 주된 경로 생선섭취가 사람과 야생동물의 메칠수은 노출의 주된 경로 생선섭취률 생선섭취률과 연관된 사람들의 체중
수중 먹이사슬에서의 오염 농축률(biomagnification)

26 생선의 수은 오염경로 이미 존재하고 있는 수은의 배경오염 (자연발생원, 대양이나 토양으로부터 재 방출된 것)
Global reservoir(다른 나라에서 방출된 것)로 부터 오염된 것 미국에서 발생시킨 것 위의 세가지 경로에 따른 생선의 수은오염을 구별하기 어려움 생선섭취에 의한 메칠수은 오염은 미국에서 발생시킨 것과 다른 발생원을 구별하기 힘듬 미국 내 전체 수은방출을 조절하더라도 직선적인 감소를 기대하기는 힘듬

27 모발 중 수은과 생선섭취

28 노출 수준의 결정요인 섭취하는 생선량 섭취량에 따른 각자의 체중 섭취하는 생선의 종류에 따른 생선 중 메칠 수은량
얼마나 자주 생선을 섭취하는 지

29 Reference Dose (RfD) 이라크의 사고로부터 두 가지 대형 코호트 진행 중
메칠수은의 RfD는 0.1 μg/kg bw/day로 추정 두 가지 대형 코호트 진행 중 Seychelle Islands, Faroe Islands EPA RfD  Blood mercury 4-5 μg/l

30 메칠수은 노출 10세 미만 생선섭취 아동 (미국) 50th percentile 0.3 μg/kg bw/day
일반 대중의 9%가 RfD초과 가임여성의 7%가 RfD초과 가임여성의 1%는 RfD의 3-4배 3-6세 아이들이 risk group 25%가 RfD초과 5%가 RfD의 2-3배 (0.29 μg/kg bw/day)

31 혈중 및 모발 수은 Blood mercury less than 10 μg/l 생선 섭취자에서 30 넘는 경우도
모발 1 μg/g 미만

32 미국의 대책 생선섭취를 자제해야 할 정도로 위험하지 않음 / 대부분의 미국인들 문제 없음
상업적으로 식용으로 판매되는 생선의 메칠수은 오염 수치가 낮음 주기적으로, 자주 바다생선(특히 수은오염 농도가 높은)이나 수은에 오염된 담수 생선을 섭취하는 경우는 주의가 요함

33 가임 여성에 대한 대책 발생과정 중에 있는 태아는 메칠수은독성에 가장 예민하므로 가임여성들이 가장 중요
1-3% 가임여성(15-44세) 등이 위험 MMWR 2004 가임여성 중 5.8 μg/l 이상이 6%

34 일본 고래고기 수은오염실태 Endo 등, Environmental Science & Technology 2005; 39(15):5703 돌고래 및 고래 9종의 Red Meat Product Total Mercury 모두 초과 11.5 μg/wet g – 1.0 μg/wet g 일본정부 기준: 0.4 μg/wet g Methyl Mercury 모두 초과 최고 26 μg/wet g 일본정부 기준: 0.3 μg/wet g

35 치아 아말감의 영향 Montomoli 등, Medicina del Lavoro 2002; 93(3):184 (Italy)
요중 수은에 영향을 주는 요인들 :아말감의 수와 면적, 콘택트렌즈 사용, 음용수 종류 (상관관계는 유의하지 않았음) Khordi-Mood 등, Journal of Toxicology-Clinical Toxicology 2001; 39(7):701 (미국) 치과 아말감 전후 아이들의 요중 수은은 3.83 μg/l에서 5.14 μg/l로 유의하게 증가함 그러나 아말감의 수와 관련성 없음 Sandborgh-Englund 등, Journal of Dental Research 1998; 77(4):615 (미국) 아말감 제거 60일 후 혈장 및 소변에서 수은량은 60% 수준으로 감소 Barregard 등, Occupational & Environmental Medicine 1995; 52(2):124 (스웨덴) 아말감에 의한 고농도 수은 노출 case report 요중 수은 μg/g Cr, 혈중 수은 μg/l

36 미국 NIDR Amalgam Study Kingman등, Journal of Dental Research 1998; 77(3):461 (미국) 1,127명의 건강한 남성 군인 코호트 아말감 노출과 요중 전체 및 무기수은량은 유의한 상관관계가 있음 아말감이 10 surface증가함에 따라 요중 수은은 1 μg/l 증가

37 유전적 Risk Group Godfrey 등, Journal of Alzheimer’s Disease 2003; 5(3):189 Apolipoprotein-E epsilon 4 allele는 신경손상질환의 주된 risk factor이며, 아말감 수은 노출과 신경정신증상 및 apo-E가 유의한 관련성이 있다 Echeverria 등, Neurotoxicology & Teratology 2005; 27(6):781 BNDF(brain-derived neurotrophic factor) polymorphism이 인지기능등과 영향

38 우리나라 수은 노출 조사 필요 우리나라 남성 혈중 수은 5.01 μg/l, 여성 3.76 μg/l
생선의 수은오염량, 생선을 통한 수은섭취량은? 치과 아말감 등을 통한 노출량은? 기타 원인은?