【환경화학】 2013 국가공무원 5급(기술) 제3문

2013 국가공무원 5급(기술) 제3문^]

 

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으누 님 질의사항 반영 (19.05.02)

thanos1 님 질의사항 반영 (19.05.27)

사무관(진) 님 지적사항 수정 (23.03.25)

당근 님 지적사항 수정 (23.12.23)

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Q. 유해 화학 물질의 환경 위해성 평가에 대한 다음 물음에 답하시오.

 

Q1. A 물질은 발암물질로 알려져 있다. 이 물질이 호흡을 통해서만 노출된다고 가정하자. 다음과 같은 노출 조건에서 A 물질의 발암 위해성 평가를 수행하였을 때, 발암 위해도를 계산하고 그 의미를 해석하시오.

 

○ 체중 : 70 kg

○ 노출기간 : 50년

○ 호흡량 : 평상시 1.5 ㎥／hr, 취침시 1.0 ㎥／hr (취침시간 8시간, 나머지는 평상활동시간)

○ 대기 중 발암물질의 농도 : 0.05 mg／㎥

○ 발암잠재계수 (CSF, cancer slope factor) : 6 × 10^-4／(mg/kg/day)

○ 인체 내 흡수율 : 80%

 

A1. 

발암위해도(cancer risk) : 발암물질에 노출됨으로써 인구 집단 내에 암을 일으킬 가능성 (ref)

유해물질과 환경위해성평가

 

발암위해도 = C × IR_i × EF_i × ED_i × SF × ADAF_i ÷ BW_i × AT

 

C : 화학물질의 농도(concentration of chemicals), 단위 : mg／L

IR_i : 섭취 속도(intake rate), 단위 : L／day

EF_i : 노출빈도(exposure frequency), 단위 : day／year

ED_i : 노출연수(exposure duration), 단위 : year

SF : 발암잠재계수, 단위 : (mg／kg-day)^-1 

ADAF : 나이 의존 보정 계수(age-dependent adjustment factor), 단위 : 없음

BW_i : 노출된 사람의 체중, 단위 : kg

AT : 전체 하루 중 몇 %가 발암물질에 노출되는지, 단위 : day^-1 

 

이 문제의 풀이 : AT = 전체 기간 (통상 70년) 대비 노출 기간 (50년) = (5 / 7)

하루에 섭취하는 발암물질의 양 : 0.05 mg / ㎥ ×  (1.5 ㎥ / hr × 16 hr / day + 1.0 ㎥ / hr × 8 hr / day) = 1.6 mg / day

하루에 흡수하는 발암물질의 양 (흡수율 고려) : 1.6 × 0.8 = 1.28 mg / day

발암잠재계수 적용 : 6 × 10^-4 kg-day / mg × 1.28 mg / day ÷ 70 kg × (5 / 7) / day = 7.836735 × 10^-6   

 

으누님의 소중한 의견을 첨부합니다.

초과 발암위해도가 10^-4 이상이면 위해하다고 합니다. 

그리고 초과 발암위해도가 10^-6 이하이면 무시할 만하다고 합니다.

현재 발암위해도가 위해하지는 않으나 무시할 만하지는 않다고 할 수 있습니다.

 

Q2. A 물질을 수계에서 모니터링한 결과 0.2 mg / L의 농도로 검출되었다고 할 때, 다음 생태 독성 데이터 중 가장 신뢰도가 높은 데이터를 활용하여 A 물질의 수생태계 위해도를 계산하고 그 의미를 해석하시오. (단, 평가계수는 100이라고 가정한다.)

 

○ 물벼룩의 21일 만성 생식 독성 평가의 최대 무영향 농도(NOEC) : 5 mg / L

○ 정량적 구조 활성 관계(QSAR)를 이용한 물고기의 24시간 반수치사 농도(LC50) : 300 mg / L

○ 조류의 48시간 반수치사농도(LC50) : 20 mg / L

 

A2. 

출처 : 이미지 클릭

Figure. 1. Toxicological dose-response relationships

 

§ 주요 파라미터 §

○ DNEL(derived no effect level)

○ NOAEL(no obserserved adverse effect level)

○ LOAEL(lowest observed adverse effect level)

○ LD50(lethal dose 50%) 

○ LC50(lethal concentration 50%) 

○ EC50(median effective concentration) : 조류 성장(algae growth, EbC50), 조류 성장율(algae growth rate, ErC50) 또는 물벼룩(Daphina) 부동화(immobilization)의 50%를 일으키는 테스트 물질의 농도를 의미한다. 이는 보통 acute aquatic oxicity study에서 얻어진다. EC50은 급성 환경 위해도 분류와 PNEC(predicted no effect concentration) 계산에 자주 사용한다.

○ DT50 : 반감기, 한 특정 물질의 농도가 초기 농도의 반이 되는데 걸리는 시간

 

많은 발암 연구(carcinogenicity study)에서 위 파라미터를 사용할 수 없다. 대신 T25, BMD10이 사용된다.

○ T25 : 한 종이 일생에서 특정 조직에 암이 생길 확률이 25 %인 복용율(chronic dose rate)

○ BMD10(bench mark dose 10%) : 한 종이 일생에서 특정 조직에 암이 생길 확률이 10%인 벤치마크 복용량(bench mark dose)

 

생태독성평가(ecotoxicity assessment)에서는 PEC(predicted environment concentration)와 PNEC(predicted no effect concentration)가 사용된다. 

 

출처 : 이미지 클릭

Figure. 2. 위해도 평가 계산

 

주어진 자료를 통해 PNEC를 구하는 게 목적이다.

수생태계에서 PNEC를 계산에는 평가계수(assessment factor, AF)를 이용한 방법이 사용된다.

AF method에서 PNEC는 (LC50 또는 NOEC) ÷ AF로 정의한다.

(참고로, SSD에서 PNEC = SSD₅ ÷ AF로 정의한다.)

 

다음은 AF 값의 예시(ref)이다.

○ 물고기, 물벼룩, 조류 중 한 군의 단기간 LC50 : AF = 1,000

○ 물고기, 물벼룩 중 한 군의 장기간 NOEC : AF = 100

○ 물고기, 물벼룩, 조류 중 두 군의 장기간 NOEC : AF = 50

○ 물고기, 물벼룩, 조류 중 세 군의 장기간 NOEC : AF = 10

○ SSD(species sensitivity distribution method) : AF = 5-1

○ 필드 데이터 또는 모델링 : 케이스 바이 케이스

 

이때 AF method를 사용할 수 있는 경우는 첫 번째와 두 번째 경우이다.

○ 첫 번째. 물고기의 단기간 LC50 : 0.3 mg / L

○ 첫 번째. 조류의 단기간 LC50 : 0.02 mg / L

○ 두 번째. 물벼룩의 장기간 NOEC : 0.05 mg / L

 

이때 평가계수는 100으로 가정했으므로 PNEC는 0.05 mg / L이다.

환경유해지수(HQ) = PEC(환경예측농도) / PNEC(예측무영향농도) = 0.2 / 0.05 = 4 ＞ 1

따라서 수생태계 위해도가 있다고 판단해야 한다.

 

입력: 2019.04.02 10:38