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ISSN : 2288-9167(Print)
ISSN : 2288-923X(Online)
Journal of Odor and Indoor Environment Vol.17 No.4 pp.330-336
DOI : https://doi.org/10.15250/joie.2018.17.4.330

A study of asbestos risk at some naturally occurring asbestos areas, Korea

Joon Sig Jung*, In Keun Shim, Hyen Sung Jung, Kyu Mok Lee, Seong Mi Kim, Myung Hee Kwon, Hyen Mi Chung
Indoor air and noise Research division, National Institute of Environmental Research
Corresponding author Tel :+82-32-560-8317 E-mail :jjsfrog@empas.com
17/10/2018 13/11/2018 17/11/2018

Abstract


The objective of this study was to determine whether crops and fruits absorb the naturally occurring asbestos (NOA). The concentration of asbestos in various crops and fruits grown in NOA areas was analyzed and background levels of asbestos in ambient air and soil samples were assessed. Actinolite/Tremolite asbestos were detected in all soil samples. Among 21 ambient air samples, 2 samples were recorded to contain 0.0005 f/cc (fiber per cubic centimeter) but no asbestos was detected in the other samples using transmission electron microscopy (TEM). However, no evidence suggesting that the crops and fruits could be contaminated by NOA was found in this study. The excess lifetime cancer risks (ELCRs) of ABS scenarios (agricultural activities) used in this study were calculated by using the Arithmetic (AM) and Geometric mean (GM) of ELCRs. The AM and GM of ELCRs estimated from digging soil and weeding activities did not exceed 1 × 10−4, which was defined as the general acceptable risk range for exposure. The results of this study would be informative to NOA managers and related policy makers to make plans to prevent unexpected exposure to asbestos to residents living in an NOA area.



우리나라 일부 자연발생석면 발생가능지역의 석면 위해도에 관한 연구

정 준식*, 심 인근, 정 현성, 이 규목, 김 성미, 권 명희, 정 현미
국립환경과학원 생활환경연구과

초록


    © Korean Society of Odor Research and Engineering & Korean Society for Indoor Environment. All rights reserved.

    1. 서 론

    석면은 불에 잘 타지 않는 내화성과 마찰에 강한 내 마모성, 전기절연성 등의 특성에 따라 우리나라 및 전 세계적으로 건축자재(유치원, 학교, 다중이용시설 등) 및 상업용으로 광범위하게 사용하였다(Jung et al., 2014;Lee et al., 2015). 석면의 종류는 구성성분 및 모 양에 따라 사문석군의 백석면(Chrysotile)과 각섬석군 의 청석면(Crocidolite)·갈석면(Amosite)·양기석석면 (Actinolite)·투각섬석석면 (Tremolite)·직섬석석면 (Anthophylite)으로 구분된다(ME, 2010). 그러나 이러 한 유용성에 반하여 석면은 석면폐(asbestosis)와 예후 가 불량한 폐암(lung cancer), 악성중피종(mesothelioma) 을 유발하는 유해성이 높은 물질로 알려져 있어 (Wagner et al., 1960;Doll, 1993), 선진국에서는 오래 전부터 규제 및 사용금지 물질로 정하고 있다.

    자연발생석면(Naturally Occurring Asbestos, NOA) 이란 상업적 또는 공업적인 목적에 따라 인위적으로 가공하여 사용하는 용도가 아닌 과거 열·수 변질 작용 등의 지질과정 중 생성된 석면이 자연적으로 토양 및 암석 내 포함되어 있는 것을 말하며(Hendrickx, 2009), 인간 활동 또는 자연활동으로 공기 중에 비산되는 섬 유상의 석면 광물을 뜻한다(Clinkenbeard et al., 2002).

    미국 환경청(US EPA)은 석면을 1992년부터 국가 우선목록(NPL: National Priorities List)으로 지정을 하 여 관리하고 있으며, 2003년 자연발생석면 지역인 엘 도라도 힐(El Dorado Hills)의 학교를 대상으로 토양과 대기를 조사한 결과에서 자연발생석면이 확인되었다 (US EPA, 2005).

    우리나라도 최근에 폐석면 광산 인근지역, 자연발생 석면 발생가능지역에서 토양 내 석면이 자연환경 또는 거주민의 인위적인 활동에 의한 건강위해성이 제기 됨 에 따라 관련 연구를 지속적으로 수행하고 있다(ME, 2010).석면안전관리법제13조(자연발생석면 영향조 사)에 따라 지질도를 기초로 하여 자연발생석면이 존 재하는 것으로 예상되는 지역에 대하여 공기·토양 중 석면 농도, 석면으로 인한 지역주민의 건강피해 및 위 해성 등에 대한 조사를 하고 그 결과를 공고할 수 있다 (ME, 2015).

    그러나 석면에 대한 막연한 불안감 등으로 인하여 해당 지역의 민원 증가, 기피지역 인식 등의 사회적 이 슈가 증가하고 있는 실정이며, 해당지역의 농작물 판로 차단 및 저하, 관광객 감소 등의 추가적인 피해가 발생 하고 있다.

    본 연구에서는 자연발생석면 발생가능지역인 전국 5 개 지역 농지에서 생산되는 농작물내 석면함유 여부와 토양, 대기의 석면함유 여부를 조사하였으며, 활동근거 시료채취법(Activity Based Sampling, ABS)을 이용하 여 경작활동으로 인한 위해성을 평가하였다. 본 연구의 목적은 자연발생석면 발생가능지역에서 석면이 검출될 수 있는 인자인 토양, 대기, 농작물의 석면함유 여부를 파악하는 것에 1차적인 목적이 있으며, 추가적으로 위 해성 평가를 통하여 자연발생석면 발생가능지역에 대 한 정확한 정보를 제공하고자 한다.

    2. 연구방법

    2.1 연구대상

    자연발생석면 발생가능지역 농작물의 석면조사는 전 국 7개 지역을 선정하였으며, 이중 지자체의 협조를 구 한 5개 지역에서 조사하였다. 조사 시기는 2017년 8월 부터 2018년 5월까지 실시하였다.

    7개 지역 선정 배경은 환경부의 정밀지질도 작성지 역, 과거 석면광석 지역, 사문석 발생지역으로 한정하 여 실시하였다. A, E지역은 정밀지질도 작성 지역이며, B지역은 백운암광맥이 존재하는 자연발생석면 발생가 능지역, C지역은 자연발생석면 발생가능지역, D지역은 과거 채석장으로 인한 석면 이슈가 발생한 지역이다.

    농작물 선정은 지역의 특산품이거나 생산되는 작물 을 대상으로 하였으며, 선정된 농작물은 마늘(garlic), 마늘잎(garlic leaf), 담배잎(tobacco leaves), 고추잎(redpepper leaf), 고추(red-pepper), 토마토(cherry tomato)이 며, 총 33개 농작물 시료를 채취하였다(Table 1).

    대기중 석면 농도 조사는 선정된 5개 지역에서 농작 물 채취 후 7개 농지를 3등분하여 상, 중, 하로 구분하 여 풍하측에서 “대기오염공정시험기준”의 “환경대기 중 석면시험방법에 따라 21개 시료를 채취하였다. 토 양중 석면시료 조사는 선정된 5개 지역 7개 농지에서 농작물과 대기 채취와 동시에 실시하였으며, 농지를 3 등분하여 상, 중, 하로 구분한 후 표토(0~10 cm)와 중 토(10~30 cm)에서 각 1개씩 총 42개를 채취하였다.

    위해성 평가는 자연발생석면 발생가능지역(농작물 조사 지역)인 D 지역에서 2014~2015년에 10개 활동근 거시료채취법을 실시하였으며, 이중 경작활동(흙파기, 김매기, 갈퀴질)에 의한 위해성 결과를 재분석하였다.

    2.2 분석방법

    농작물의 석면 분석은 투과전자현미경(TEM, Trans-mission Electron Microscopy)을 이용하여 분석하였다. 농작물 시료의 전처리는 1 L 증류수를 이용하여 각각 1차 세척과 2차 세척을 실시한 후, 시료를 2~8등분으 로 절단한다. 절단된 농작물의 무게를 g 단위로 소수점 둘째자리까지 측정하고, 건조기 또는 회화로에 105°C 에서 20시간 이상 중량변화가 없을 때까지(±0.1 g) 충 분히 건조시킨다. 이후 회화로에 넣고 500°C에서 24시 간 동안 2회 이상 충분히 회화하고 실내온도로 냉각하 여 분말화 한다(Fig. 1).

    대기시료의 분석은 환경부의 “실내 공기 중 석면 측 정 방법-투과전자현미경법(ES 02304.1)”에 준하여 분 석하였으며, 토양시료는 “석면광산 등 석면발생지역의 토양환경 관리지침(ME, 2010)”의 편광현미경(PLM, Polarized Light Microscopy)을 이용한 400 포인트 계 수법을 사용하여 분석하였다.

    2.3 활동근거시료채취법을 이용한 위해성 평가

    농작물 경작 활동에 따른 위해성 평가 방법은 환경 부 고시 “자연발생석면 영양조사 방법” 및 “석면광산 등 석면발생지역의 토양환경관리지침”을 참고하여 작 성 하였다(ME, 2010). 본 연구에서의 활동근거시료 채 취는 농작물 경작 중 발생할 수 있는 활동으로 한정하 여, 흙파기, 김매기, 갈퀴질 활동으로 비교한 결과를 나 타내었다(Fig. 2).

    미국 EPA에서 제시한 석면으로 인한 위해성 평가방 법은 특별활동별 노출농도(EPC), 시간가중치(TWF, Time Weight Factor) 및 흡입단위 노출계수(IUR, Inhalation unit risk)을 산정하여 수행하였고, 위해성 평가를 위한 일반적인 산정방법은 다음과 같다.

    ELCR = EPC × TWF × IUR

    • ELCR (Excess Lifetime Cancer Risk) = 관련지역 에서 노출된 결과로 인한 발암의 위해도

    • EPC = 특정 활동 평가를 위한 공기 중 석면 섬유 의 농도, PCME (f/cc), Exposure point Concentration

    • IUR = 흡입단위위해도(Inhalation Unit Risk), (f/cc)-1 비평생 흡입단위 노출계수, 0.23(f/cc)-1

    • TWF = 시간가중치(Time Weight Factor)는 연중 최소지속 노출을 위해 계산되며, 아래 식 에서 주어진다.

    TWF = Exposure time ( hour / day ) 24 × Exposure frequency ( days / year ) 365

    3. 연구결과 및 고찰

    3.1 토양내 석면 조사

    자연발생석면 발생가능지역의 토양의 석면함유 여부 를 400 점계수법(point counting)으로 분석한 결과, 41 개 토양시료에서 악티노라이트(Actinolite) 석면(0.25%) 과 1개 토양시료에서 트레몰라이트(Tremolite) 석면이 검출(0.25%)되었다(Fig. 3). 본 연구에서의 석면은 장 단비가 3:1 이상의 광물질의 섬유를 말한다. 본 연구에 서 토양 중 석면의 유형은 선행적으로 수행한 충북 자 연발생석면 지역 조사 연구와 같은 결과를 나타내었으 며(Jung et al., 2015), 광산주변의 공기 중 석면 종류를 조사한 연구에서는 같은 결과를 나타내었다(Yun, 2011).

    우리나라 환경부의 “석면광산 등 석면발생지역의 토 양환경 관리지침”에 의하면 토양 중 석면농도가 1.0% 이상을 초과하면 정화작업을 실시하며, 0.25~1.0%인 경우에는 위해성 평가(Risk Assessment)를 수행하여 위해도가 1 × 10−4 이상인 지역의 토양은 석면오염 토 양을 제거하는 등의 정화작업을 실시하여야 한다(ME, 2010).

    3.2 대기중 석면 조사

    자연발생석면 발생가능지역의 대기중 석면 농도를 조사한 결과, 전체 21개 시료 중 2개 시료에서 트레몰 라이트(Tremolite) 석면이 0.0005 f/cc 검출되었다(Fig. 4). 검출된 지역인 B지역은 고추를 경작하고 있으며, 백운암 광맥이 존재하는 자연발생석면 발생가능지역이 다. 대기 중 석면 농도의 기준은 없어서 직접적인 비교 는 되지 않으나, 실내공기질 기준인 0.01 fiber/cc와 비 교하여 매우 낮은 수준으로 나타났다.

    본 연구결과에서 토양 중 석면(악티노라이트/트레몰 라이트 석면)이 모두 검출되었으나, 대기 중 석면은 2 개 지역에서 트레몰라이트 석면이 검출되었다. 이러한 사유는 석면의 종류에 따라 비산성의 차이에 따른 영 향이 주요한 것으로 사료되며, 토양의 함수율, 풍속, 습 도, 기온 등의 환경인자에 영향을 받은 것으로 사료된 다. 차후 석면의 종류에 따른 환경인자와의 상관성에 대한 추가적인 연구가 필요하리라 판단된다.

    일부 자연발생석면 발생가능지역에서 대기 중 석면 농도를 투과전자현미경을 이용하여 분석한 결과, 봄철 오전 석면 농도는 0.0021 ± 0.0028(GM:0.0007) f/cc, 오 후는 0.0015 ± 0.0022(GM:0.0006) f/cc으로 본 연구결 과 보다 낮게 나타났다(Jung et al., 2015). 또한, 우리 나라 광산지역 대기 중 석면 농도를 조사한 연구에서 는 광천광산이 0.0101 ± 0.0432 f/cc, 신석석면광산이 0.0054 ± 0.0269 f/cc, 동아광산이 0.0031 ± 0.0145 f/cc 으로 나타나, 본 연구결과와 비슷한 수준으로 나타났다 (Yun, 2011). 이탈리아와 프랑스의 광산주변 지역의 석 면 농도는 각각 2.5 f/L, 1.0~17 f/L로 나타났으며, 캐나 다 석면 광산 지역의 경우 1974년에는 46.0 f/L, 1984 년에는 10.0 f/L로 나타났다(Chiappino et al., 1991;INSERM, 1997). 캐나다 퀘벡 광산지역의 10 km 이내 의 석면의 농도를 측정한 결과 1.0 f/cc로 매우 높게 존 재하고 있었다(Camus et al., 1998). 또한 일본 아이치 현 백석면 광산 주변의 섬유상 입자 농도는 0.0012 f/cc 로 나타났다(Sakai et al., 2001).

    3.3 농작물내 석면 함유 조사

    본 연구에서는 자연발생석면 발생가능지역에서 생산 되는 총 33개의 농작물내 시료를 분석한 결과, 모든 농 작물에서 석면이 불검출(None Detected) 되었다. 본 연 구결과는 자연발생석면 발생가능지역에서 경작되는 모 든 농작물내 석면 함유량을 조사한 결과는 아니지만, 본 연구 결과에 따르면 농작물내에는 석면이 함유될 수 없을 것으로 사료된다.

    농작물에 석면이 함유될 수 없는 사유는 크게 2가지 로 판단된다. 첫째, 물(0.275 nm = 0.000275 μm)이나 물과 비슷한 크기의 무기양분은 식물의 뿌리에서 흡수 할 수 있으나, 길이가 약 5 μm (길이:폭=3:1)로 알려져 있는 석면은 식물의 삼투막을 통과할 수 없기 때문이 다. 둘째, 석면은 비수용 물질로 단일 원소형태가 아닌 결합(석면의 기본적인 화학구조: Mg6Si4O10(OH)8)이며, 열수변질 작용에 의해 침상(바늘 형태)구조의 형태를 이루어야 석면이므로, 농작물에 흡수 및 통과할 수 없 는 것에 기인하는 것으로 판단된다.

    일부 선행연구에서 석면을 섭취함으로서 위장관계의 발암 가능성은 현재까지 뚜렷한 결과나, 증거가 존재하 지 않는 것으로 나타났다(Staif et al., 2009;Bunderson- Schelvan et al., 2011).

    3.4 활동근거시료채취법을 이용한 위해성평가

    노출시간 평균값 적용하여 위해성 평가(전생애초과 발암위해도)를 실시한 결과, 본 연구에서는 전생애초과 발암위해도 1.0 × 10−4를 초과한 활동은 없는 것으로 나타났다(Table 2). 계절적 ELCR을 산술평균과 기하 평균값을 비교한 결과, 봄철이 여타 계절인 여름과 가 을보다 상대적으로 높게 나타났다. 봄철 흙파기 작업은 5.3 × 10−5(GM: 1.8 × 10−6), 여름철은 1.8 × 10−5(GM: 4.0 × 10−6), 가을철은 1.2 × 10−5(GM: 1.7 × 10−6)으로 나타났다. 김매기 작업은 9.1 × 10−5(GM: 6.9 × 10−6), 여름철은 2.7 × 10−5(GM: 2.5 × 10−6), 가을철은 4.2 × 10−5 (GM: 2.3 × 10−5)으로 나타났다.

    미국 환경보호국(EPA)에서 권장하는 발암 물질의 허용위해도(acceptable risk)는 백만명당 1명(1 × 10−6), 만명당 1명(1 × 10−4)의 초과 발암 위해수준으로 결정 하고 있으며, 일반적으로 산출된 초과 발암위해도가 허 용 위해도를 초과한다면 인체 발암 영향이 있을 것으 로 평가되고 있다(US EPA, 2007).

    본 연구에서는 계절별 위해도(ELCL)을 조사한 결과 미국 환경보호국에서 권장하는 발암 물질의 허용 위해 도를 초과한 활동은 없는 것으로 나타났다. 그러나 이 는 일부 지역에 한정하여 조사한 결과이므로, 전체지역 을 대표하여 나타낼 수 없는 제한점이 존재하나, 결과 를 적용하기에는 큰 문제가 없으리라 사료된다.

    본 연구대상과 같은 지역에서 활동근거시료채취 시 나리오 위해성 평가를 실시한 연구에서는 예초기, 흙파 기/밭갈이 작업과 마당쓸기 시나리오에서 위해도의 95% 신뢰상한치가 석면에 대한 활동별 전생애초과발 암위해도 1.0E-4를 초과하는 것으로 나타났다(Shin et al., 2012). 본 연구와 직접적인 비교는 되지 않지만 일 부 석면 슬레이트 가옥에서의 건강위해성 평가를 한 연구에서는 지붕 유형에 따라 거주하고 있는 사람들의 전생애초과발암위해도는 EPA 기준을 일부 초과한 것 으로 나타났다(Heo et al., 2017).

    4. 결 론

    본 연구의 목적은 자연발생석면 발생가능지역의 토 양, 대기, 농작물의 석면함유 여부를 파악하는 것이며, 추가적으로 위해성 평가를 통하여 자연발생석면 발생 가능지역에 대한 정확한 정보를 제공하고자 한다.

    자연발생석면 발생가능지역 토양의 석면함유 여부를 조사한 결과, 41개 토양시료에서 악티노라이트 석면 (0.25%)과 1개 토양시료에서 트레몰라이트 석면이 검 출(0.25%)되었다. 자연발생석면 발생가능지역의 대기 중 석면 농도를 조사한 결과, 전체 21개 시료 중 2개 시료에서 트레몰라이트 석면이 0.0005 fiber/cc 검출되 었다.

    자연발생석면 발생가능지역에서 생산되는 총 33개 의 농작물 시료를 분석한 결과, 조사 지역 농지에서 경 작되는 농작물내에는 석면이 불검출(None Detected) 되었다. 노출시간 평균값 적용하여 위해성 평가를 실시 한 결과, 본 연구에서는 전생애초과발암위해도 1.0 × 10−4를 초과한 활동은 없는 것으로 나타났다.

    본 연구에서 토양, 대기, 농작물을 조사한 결과, 토양 에서 석면이 검출되었으며, 일부 대기에서 트레몰라이 트 석면이 검출되었다. 그러나 농작물내에서는 석면이 검출되지 않았다. 경작활동으로 인한 자연발생석면의 위해성 평가를 실시한 결과, 경작활동으로 인한 위해도 는 매우 낮은 것으로 나타났다. 그러나 전술하였듯이 일부 자연발생석면 발생가능지역에 한정하여 실시한 결과이며, 다양한 변수(환경 인자, 노출시간, 노출 농도 등)가 존재할 개연성이 존재하므로 지속적이며 추가적 인 연구가 필요하리라 사료된다.

    감사의 글

    본 논문은 환경부의 재원으로 국립환경과학원의 지 원을 받아 수행하였습니다(NIER-RP2015-337).

    Figure

    JOIE-17-330_F1.gif

    Pre-treatment of crops.

    JOIE-17-330_F2.gif

    Example of activity based sampling.

    JOIE-17-330_F3.gif

    Results of PLM analysis of soil sampling at NOA.

    JOIE-17-330_F4.gif

    Results of TEM analysis of ambient air sampling.

    Table

    Summary on site and number of samples in this study

    General characteristics for excess lifetime cancer risk estimation at each ABS

    Reference

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